1、第五讲海岸取水第五章 海岸取水5.1 取水口的位置选择5.1.1 选择海岸取水口需要考虑的主要条件选择海岸取水口位置需要考虑的一些主要条件是： 岸滩地质条件、地形条件、施工和运行条件、海水水质、潮型和潮位变化、近岸水深、海浪、海流、泥沙、冰凌、漂浮物、海生物以及电厂自身的温排水扩散回流对取水水温的影响等。5.1.2 选择海岸取水口的主要原则1.海岸取水口的位置宜选择在地质构造稳定、地形开阔、便于施工、海水水质好、漂浮物少、海生物活动少、有天然掩护、海浪和海流作用小、泥沙来源少、沿岸泥沙流弱、深水线靠近岸边的地段。不应选择在岩壁陡峭，有断层、滑坡及岩溶发育的岸段。 在沿岸泥沙流活跃，潮流过急易产
2、生严重冲刷的地段，岸边缓流区、死水区及回流区易于泥沙淤积的地段， 以及海岸养殖业水域附近地段也不宜建取水口。2.选择取水口的位置应注意沿岸泥沙运动的强度及方向，避免在沿岸纵向泥沙运行较强的海岸建取水口。当不可避免时，应采取相应的工程措施。3.在一般海湾中，根据波浪和潮流的特性，泥沙有自湾口向湾顶移运的趋势，取水口不宜建在湾顶， 宜建在靠近湾口岬角的岸段， 湾口岬角附近深水线往往靠近岸边， 取水口建成后即便有泥沙淤积也较轻。 当湾口附近有大规模的沙嘴时，应分析沙嘴形成的历史和现状以及发展趋势， 不宜在沙嘴发展较快处建取水口。4.缓弧形海岸和耳形海湾一般泥沙运动较弱，是布置取水口的较好位置。5.在
3、有岛屿掩护的海岸地段，若岛屿与海岸之间有强海流通过，且泥沙颗粒细小，宜选为取水位置。6.在多沙河流河口处的海岸地段，应选在泥沙下泄出河口后沿岸主要泥沙流的上游一侧。7.在沙质海岸选择取水地点和形式时，应根据当地泥沙及波浪特性，判别海岸的类型。由于破波带泥沙运动剧烈， 并在一定条件下形成水下沙坝。 应对沙坝的底质和浪、 流的作用强度及泥沙补给来源进行分析。 不宜在底质活动性较强及泥沙补给丰富的水下沙坝上开挖引水明渠。 一般宜采用海床式取水， 泵房建在岸边，以自流引水管跨越破波带，取水头部建在深水区。8.在淤泥质海岸，由于海滩平缓，取水工程难度较大。当电厂为海运输煤时，取水口宜与输煤码头或港池结合
4、； 当电厂采用铁路输煤时， 电厂的取水和冷却水系统应结合厂区总平面布置的优化，对取水方案和冷却水系统进行优化。9.取水口与码头结合时，码头岸线应尽量利用自然水深，避免完全在浅滩上开挖港池。 当防波堤口门外进潮含沙浓度较高时， 在满足使用要求和考虑远景发展的前提下，港池内水域面积可适当缩小，减少纳潮量，以减少淤积量。对于突堤码头的布置，应尽量减少或减弱港池内的环流，以减轻港池的淤积。取水与港池结合， 将会给港池增加纳潮量，因而增加淤积量。设计中要结合当地条件对增加的淤积量进行估算，并对取水与港池结合的可行性进行研究。10.从防淤的角度来说，利用进港航道作为取水流道的布置应使航道顺直，减少弯道，并
5、应尽量利用天然深槽， 航道轴线应尽量与涨落潮潮流方向和波浪主要作用方向呈最小角度。 若涨落潮潮流方向与波浪主要方向不一致， 航道轴线应尽量与当地泥沙运移的主要方向一致。11.取水口的位置和形式应考虑波浪对取水口的取水和水工建筑物的安全影响，必要时应采取防浪措施，如建防波堤，取水建筑物设附加消浪措施等。12.取水口的位置及型式应结合排水口的位置及型式和排水方向，应避免和减少电厂温排水对取水水温的影响。13.在有冰凌的地区，应考虑冰凌对取水口影响，一般的海湾湾顶易形成堆积冰，取水口不宜设在湾顶凹岸岸边。14.取水位置的选择既要保护海生动物， 又要防止海生动物对供水系统的危害。海湾的某些区域由于水文
6、、 地质等特点， 成为某种鱼虾的集中产卵区或索饵区，而在邻近区域可能并非鱼虾密集的产卵区或索饵区。 在选厂和取水地点选择时，要进行海生动物的调查， 选择合理的取水地点， 使电厂取水的卷载效应尽可能地降低。15.对于重要工程，取水口的布置和防浪、防沙、防冰设施应结合具体条件进行物理模型试验，进行验证和优化。5.2 海岸取水的形式5.2.1 海岸取水的分类1.岸边式取水泵房直接布置在海岸岸边、港池岸边、码头前沿；或者在海岸边有一段引水明渠、引水暗沟、引水隧洞，取水泵房布置在引水渠、沟或隧洞的端部。这种取水方式主要取表层水， 或者表层和深层同时取。 这种取水方式又称为开敞式取水。这种取水方式适用于海
7、岸岸边陡、 坡度大，引水口处海水较深或较深水区距岸边较近，海域潮差不大，海水的含砂量低，淤积不严重；有港池、码头前沿可供利用；海岸线陡峻、山岩的岩石性状好，具有开凿隧洞的条件。2.海床式当海滩滩面平缓，海域潮差较大且低潮位距海岸边较远，海湾条件恶劣如风大，浪高、流冰严重，或近海岸海域海水的泥沙含量高，为了能取到足量的海水、 且取水较为安全的方式是把取水口布置在距岸边较远、 具有足够的水深、在破波带范围以外的深海区。3.引潮蓄水库取水海域岸滩平缓但潮差较大，低潮位距岸边较远时，在岸边建引潮蓄水库， 高潮时引潮水入库供低潮时段使用。 按进潮方式的不同又分为溢流堰进潮、拍门自动进潮和闸门进潮三种引潮
8、入库方式。5.2.2 岸边取水的取水方式结合岸边和岸滩、水深等不同条件，岸边取水有下列各种方式：1.港池岸边取水如辽宁绥中电厂。2.码头前沿取水如深圳妈湾电厂。3.长明渠 +潜孔消浪如辽宁庄河电厂、山东龙口南山电厂。4.短明渠暗沟消浪如辽宁大连开发区热电厂。5.短明渠 +长隧洞如辽宁大连电厂、红沿河核电厂、江苏田湾核电厂。6.明渠 +短隧洞如辽宁营口电厂7.明渠 +防波堤如河北秦皇岛电厂、广东大亚湾核电厂、岭澳核电厂。8.板桩墙长明沟 +消浪暗沟如山东东营电厂可研方案。5.2.3 海床式取水的取水方式1.钢筋混凝土取水戽头 +自流引水暗沟如厦门嵩屿电厂。2.多管式戽头 +盾构引水管如浙江北仓港
9、电厂。5.2.4 引潮蓄水库的取水方式1.溢流堰进潮在蓄水库的入口建溢流堰，高潮时潮水由溢流堰进入水库，落潮时高于溢流堰顶的潮水随落潮流退出蓄水库， 水库的设计调节库容为溢流堰堰顶以下的库容。 这种引潮方式水库内的泥沙淤积量大。 辽宁华能丹东电厂一期工程采用的为这种引潮方式。2.拍门自动进潮在水库的入口安装若干个拍门，涨潮时潮位高于库内水位时，拍门自动打开进潮，落潮时库外潮位低于库内水位时，拍门自动关闭。这种蓄水库的可用调节库容大，库内的泥沙淤积总量仅为用水量所挟带的泥沙。辽宁华能丹东电厂扩建工程拟采用这种引潮方式。 原青岛电厂老厂也采用这种引潮方式。江苏田湾核电厂的安全厂用水就是采用这种引潮
10、方式。3.闸门引潮在水库入口处修建若干孔进水闸，涨潮时开闸进水，达到高平潮时关闸蓄水。 这种引潮蓄水方式可用调节库容同拍门引潮方式， 但闸门的启闭均需人工操作， 运行维护较为繁杂。 目前国内尚无这种引潮方式作为电厂引水的先例，江苏第二核电厂拟采用这种引潮方式。5.3 取水口防波浪5.3.1 波浪对水泵运行的影响滨海电厂岸边水泵房的水泵运行一般都受到潮位变化、 波浪波动的影响。 由于潮位变化的周期较长，对水泵运行无太大的不利影响。波浪的周期较短， 一般仅为几秒钟，对水泵的影响较大。 波浪传递到泵房前， 由于受到泵房迎水面构筑物的阻挡， 一部分被破碎消能，其余波能传递到泵房内，引起泵房内水面强烈波
11、动。波动的周期和幅度取决于外来波和传入到泵房吸水井内全波能的特性。 这种泵房吸水井内水面强烈波动对水泵的安全运行带来不利影响如下：1.导致水泵静扬程瞬变泵房吸水井内水面在波能作用下作短周期瞬变，使水泵的静扬程也随之瞬变。当泵组的机械惯性能够阻尼这种瞬变时， 泵组的运行受影响不大。 当泵组的机械惯性阻尼不了这种瞬变时， 泵组的运行也随之瞬变， 导致水泵的运行工况发生瞬变，泵组出现非正常运行工况。 泵组的机械和传动系统荷载瞬变， 材料易受到疲劳破坏；电动机的电流和功率随之瞬变，运行不稳定，甚至可能造成过载。2.激化水泵汽蚀泵房吸水井内水面瞬变幅度较大时， 可能造成吸水井内水位过低， 导致叶轮的淹没
12、深度不够、汽蚀余量不足，造成叶轮汽蚀。由于吸水井内水位低， 可能形成吸水漏斗和漩涡，空气被吸入水泵，一方面导致水泵吸水效率降低， 同时还会因空气泡被吸入而激化水泵叶轮的汽蚀， 导致水泵被迫停运。3.导致振动和噪声泵组的运行工况点瞬变， 泵的汽蚀等现象都是激振源， 若泵组和泵房结构的固有频率为某个激振源的激振频率相偶合时， 将会产生共振， 严重影响泵组和泵房建筑物的安全。由于波浪对泵房和泵组可能产生的不利影响， 必须对泵房吸水井内的全波能加以有效的控制，以保证泵房和泵组的安全运行。国内外对此问题研究的还不够成熟， 各国的限制标准也不完全相同， 大多数国家要求泵房前沿因波浪引起的水位瞬变幅度不大于
13、 0.5m，泵房吸水井内水位瞬变幅度不大于 0.3m。我国电力行业标准火力发电厂水工设计规范 （ DL/T5339-2006 ）6.1.3 条规定：“进水前池波浪波动幅度一般不宜超过 0.3m”。一般情况下海中的波浪波高均超过 0.3m，需采取消波措施。5.3.2 波浪对码头和港池的影响波浪所形成的码头前沿水位瞬变和波浪力， 一方面影响船只的靠舶作业和船体的稳定；另一方面会对码头、护岸等水工建筑物造成危害。5.3.3 防波堤1.防波堤的功能防波浪、防泥沙、防流冰、挡热水回流、防漂浮物和油污防波堤的主要功能是防波浪的侵袭， 维护取水口或港池内的水域水面平稳， 满足取水泵对吸水井内水位瞬变幅度的要
14、求，保证船舶在港内安全停泊和安全作业。防波堤还可以阻挡或减轻泥沙进入取水口和港池， 减轻取水口和港池， 以及航道内的泥沙淤积。防波堤还可以防止海上漂浮物、油污和流冰大量涌入进水口和港池内。防波堤还能起挡热墙的作用，防止和减少电厂的温排水回流到取水口。2.防波堤的形式1)按平面布置分类 突堤堤的一端与岸相连，另一端伸向海中。按突堤的数量又分为：单突堤、双突堤。 岛堤堤在海中修建，两端均不与岸相连。(a) 单突堤 (b) 双突堤 (c) 岛式堤(d) 平行环抱双突堤 (e) 收敛式双突堤 (f) 收敛式双突堤图 5.3-1 防波堤的平面布置形式建筑在沙质海岸的防波堤，既要防浪，又兼有防沙的作用。遇
15、此情况时，在设计之前，事先应对拟建港区的沿岸漂沙的主要来源方向、漂沙强度、 泥沙移动临界深度和沿水深的强度分布以及漂沙的去向等进行详细的调查和研究。 港口防波（沙）堤的布置，需根据海岸泥沙不同特点采用不同的形式。 对一个方向有较强泥沙流的沙质海岸港口，可采用单突堤的形式，但单突堤不宜建在淤泥质海岸， 因为它阻拦细颗粒悬移质的能力较差， 悬沙大部分被潮流带进港内落淤。单突堤的布置应首先选择湾口或岸线突出的海岬端部； 堤头部分的方向宜与潮流方向一致，且挡住常浪向，内侧可建码头；突堤应延伸至天然水深处，以不挖泥、不破坏天然状况为原则， 考虑既防淤又防浪， 使用方便以及经济效果等因素。 对存在两个方向的较强沿岸漂流的沙质海岸和淤泥质海岸港口，宜采用环抱式的外堤布置形式。对淤泥质海岸港口， 由于其淤积强度与水体含沙量和水域面积等主要参数成比例，故当两突堤所围水域面积能满足使用要求时，宜减少所围水域， 尤其应减少所围淤积浅滩的面积， 然后两堤可成大致平行的布置形式伸至较深水中。 同时，在进行港口建筑物布置时，其平面轮廓应使涨、 落潮流顺畅， 避免产生涡流等不良的现象。 在泻湖或挖入式港
