基于中美標(biāo)準(zhǔn)的海濱電廠防波堤頂標(biāo)高確定

王 飛，王海龍，劉安榮，喬 晨

(中國(guó)電建集團(tuán)河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050031)

隨著國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)日趨飽和，開(kāi)拓境外市場(chǎng)顯得越發(fā)重要。為適應(yīng)境外火力發(fā)電市場(chǎng)需求，除嚴(yán)格執(zhí)行合同要求外，還需對(duì)項(xiàng)目所在國(guó)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了解。境外電廠很多修建于濱海地區(qū)，通常需要做防波堤對(duì)廠區(qū)進(jìn)行防護(hù)。防波堤堤頂高程是影響防波堤造價(jià)的重要因素。本文結(jié)合孟加拉國(guó)某項(xiàng)目對(duì)中美標(biāo)準(zhǔn)下防波堤堤頂標(biāo)高的確定方法進(jìn)行了對(duì)比，以期為后續(xù)境外工程開(kāi)展提供參考。

1 概況

孟加拉某1×350 MW燃煤電站項(xiàng)目，項(xiàng)目擬裝機(jī)容量為1×350 MW燃煤機(jī)組，預(yù)留擴(kuò)建一臺(tái)350 MW的場(chǎng)地。廠址位于兩河交匯入海口處，為海濱電廠。廠區(qū)鄰水側(cè)需修建防波堤保護(hù)廠區(qū)，廠區(qū)防波堤全長(zhǎng)1800 m。防波堤采用斜坡堤，堤頂寬6 m，外邊坡1∶1.5，內(nèi)邊坡1∶1.8，堤頂設(shè)置有防浪混凝土胸墻，迎水面采用扭王字混凝土塊體作為護(hù)面層，護(hù)面層下設(shè)墊層塊石，坡腳設(shè)置堆石棱體及護(hù)底塊石，背水面采用塊石護(hù)面，堤心采用10～100 kg塊石。

2 不同標(biāo)準(zhǔn)確定防波堤堤頂標(biāo)高方法

2.1 按《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》確定堤頂標(biāo)高

電廠防洪標(biāo)準(zhǔn)及等級(jí)需根據(jù)電廠規(guī)劃容量進(jìn)行劃分，見(jiàn)表1。

表1 火力發(fā)電廠廠區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)

本工程規(guī)劃容量為2× 350 MW，火力發(fā)電廠等級(jí)為Ⅱ級(jí)，根據(jù)《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定廠區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)為≥100年一遇的高水(潮)位。“對(duì)于海濱火力發(fā)電廠，其防洪堤(或防浪墻)的頂標(biāo)高應(yīng)按設(shè)計(jì)高水位加50年一遇波列、累計(jì)頻率1%的浪爬高和0.5 m的安全超高確定?！币虼税凑铡洞笾行突鹆Πl(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》確定的堤頂標(biāo)高為：

堤頂標(biāo)高=1%高水位+ 50年一遇波列、累計(jì)頻率1%浪爬高+ 0.5 m

3.2 按《堤防工程規(guī)范》確定堤頂標(biāo)高

《防洪標(biāo)準(zhǔn)》中火力發(fā)電廠根據(jù)裝機(jī)容量分四個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表2。

表2 火電廠的等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)

本工程規(guī)劃裝機(jī)容量700 MW，屬Ⅲ級(jí)中型電廠，防洪標(biāo)準(zhǔn)按洪水重現(xiàn)期80年考慮。堤防工程級(jí)別見(jiàn)表3。

表3 堤防工程級(jí)別

根據(jù)《堤防工程規(guī)范》規(guī)定，本工程防波堤級(jí)別為2級(jí)。

堤防工程安全加高值，應(yīng)根據(jù)堤防工程的級(jí)別和防浪要求按表4確定。

表4 堤防工程安全加高值

根據(jù)規(guī)范要求，本工程安全加高為0.8 m。

堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)洪水位或高潮位加壩頂超高確定，壩頂超高=設(shè)計(jì)波浪爬高(按設(shè)計(jì)波浪計(jì)算的累計(jì)頻率2%浪爬高) +安全超高，因此按《堤防工程規(guī)范》確定的堤頂標(biāo)高為：

堤頂標(biāo)高=1.25%高水位+按設(shè)計(jì)波浪計(jì)算的累計(jì)頻率2%浪爬高+安全超高。

2.3 按美標(biāo)確定防波堤堤頂標(biāo)高

美標(biāo)ASCE/SEI 24－05中按照建(構(gòu))筑物重要性以及對(duì)于人類生命的潛在威脅對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。根據(jù)該規(guī)范1.4.3中表1.1相關(guān)論述：緊急時(shí)所需發(fā)電站及其他公共設(shè)施屬第Ⅳ類，沒(méi)有包括在類別Ⅳ中的發(fā)電廠及其他公共設(shè)施屬第Ⅲ類，據(jù)此可判斷本工程海濱電廠屬第Ⅲ類。

美標(biāo)ASCE/SEI 24－05中規(guī)定了一般洪水災(zāi)害區(qū)、高危洪水災(zāi)害區(qū)、沿海高危洪水災(zāi)害區(qū)及沿海A區(qū)等不同程度洪水災(zāi)害區(qū)護(hù)堤堤頂高程，本電廠屬海濱電廠，應(yīng)選用沿海高危洪水災(zāi)害區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，堤頂標(biāo)高規(guī)定見(jiàn)表5。

表5 最底層頂部相對(duì)于基準(zhǔn)洪水位(BFE)和設(shè)計(jì)洪水位(DFE)的最低標(biāo)高

本工程海濱電廠屬Ⅲ類結(jié)構(gòu)，防波堤坡度超過(guò)20°，因此堤頂標(biāo)高確定為：

當(dāng)BFE+2ft ＞ DFE時(shí)，堤頂標(biāo)高=BFE+2ft;

當(dāng)BFE+2ft ＜ DFE時(shí)，堤頂標(biāo)高=DFE。

需要指出的是美標(biāo)規(guī)范中強(qiáng)調(diào)堤頂標(biāo)高的確定應(yīng)考慮預(yù)期的構(gòu)筑物沉降。

3 不同標(biāo)準(zhǔn)下堤頂標(biāo)高確定方法對(duì)比

確定防波堤堤頂標(biāo)高首先需要確定防洪標(biāo)準(zhǔn)及級(jí)別，國(guó)標(biāo)一般是根據(jù)發(fā)電廠容量確定電廠等級(jí)，從而確定防洪標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)水位，堤頂標(biāo)高一般為設(shè)計(jì)高水位+浪爬高+安全超高，選用的國(guó)標(biāo)規(guī)范不同確定的堤頂標(biāo)高不同。美標(biāo)一般是在考慮經(jīng)濟(jì)壽命、構(gòu)筑物完整性和可能超出設(shè)計(jì)條件時(shí)間的危害性條件下確定防波堤結(jié)構(gòu)類別，從而確定結(jié)構(gòu)最底層頂部(相當(dāng)于堤頂)標(biāo)高，堤頂標(biāo)高為設(shè)計(jì)洪水位標(biāo)高或基準(zhǔn)洪水位標(biāo)高+超高，美標(biāo)基準(zhǔn)洪水位或設(shè)計(jì)洪水位中包含了浪爬高。

從中美標(biāo)準(zhǔn)看確定堤頂標(biāo)高需要確定的共同要素為：設(shè)計(jì)水位、浪爬高及安全超高。在設(shè)計(jì)水位確定時(shí)，中國(guó)規(guī)范一般是通過(guò)調(diào)查相應(yīng)水文站點(diǎn)或相鄰水文站點(diǎn)多年水文數(shù)據(jù)及最大水位，采用極值Ⅰ型或P－Ⅲ分布曲線進(jìn)行頻率分析，從而得出設(shè)計(jì)年限水位，通常由各個(gè)設(shè)計(jì)單位自行調(diào)查研究計(jì)算；而美標(biāo)規(guī)范中設(shè)計(jì)水位考慮了天文、風(fēng)暴及湖水水位的影響，大部分水位測(cè)算工作由相應(yīng)部門提供，二者來(lái)源不同。在確定浪爬高時(shí)，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)涉及的參數(shù)主要為波高、波長(zhǎng)、斜坡坡度有關(guān)函數(shù)及斜坡護(hù)面的糙滲系數(shù)，而國(guó)外規(guī)范涉及的參數(shù)主要為波高、相當(dāng)于1.022及0.247的回歸系數(shù)、碎浪參數(shù)(與坡度、波高、周期有關(guān))，二者計(jì)算公式不同。在確定安全超高時(shí)都是根據(jù)防護(hù)對(duì)象的級(jí)別確定，不同規(guī)范下超高值不同。

4 結(jié)論

(1)中美標(biāo)準(zhǔn)在確定防波堤堤頂高程時(shí)需考慮的參數(shù)為設(shè)計(jì)水位、浪爬高、安全超高，不同標(biāo)準(zhǔn)下設(shè)計(jì)水位考慮因素、來(lái)源不同，浪爬高計(jì)算公式不同，安全超高值不同。

(2)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在確定堤頂標(biāo)高時(shí)浪爬高作為單獨(dú)參數(shù)參與堤頂標(biāo)高計(jì)算，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中浪爬高包含在設(shè)計(jì)水位中。

(3)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)下確定防波堤堤頂標(biāo)高需考慮構(gòu)筑物預(yù)期沉降。

(4)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)不同規(guī)范下，確定堤頂標(biāo)高的洪水標(biāo)準(zhǔn)、安全超高不同，計(jì)算確定的堤頂標(biāo)高不同。

(5)防波堤堤頂標(biāo)高對(duì)工程造價(jià)影響很大，海濱電廠的防波堤堤頂高程確定宜結(jié)合模型試驗(yàn)驗(yàn)證。

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