秦山核電二期擴(kuò)建工程溫排水問題審評(píng)

孫　磊

（中核霞浦核電有限公司福建霞浦355100）

秦山核電二期擴(kuò)建工程溫排水問題審評(píng)

孫磊

（中核霞浦核電有限公司福建霞浦355100）

核電廠是利用飽和高溫蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功，實(shí)現(xiàn)將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，并最終轉(zhuǎn)化為電能的裝置。運(yùn)行過程中產(chǎn)生的剩余熱量通過循環(huán)水系統(tǒng)排放大海（濱海電廠），會(huì)對(duì)排水口周圍的海域生態(tài)、漁業(yè)、航道等產(chǎn)生影響。本文論述了秦山核電二期擴(kuò)建工程（以下簡(jiǎn)稱“擴(kuò)建工程”）溫排水問題的審評(píng)過程以及審評(píng)中關(guān)注的取、排水口布置合理性，溫排水導(dǎo)致溫升范圍，溫排水對(duì)生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)的影響，擴(kuò)建工程與秦山核電基地其他機(jī)組之間的相互影響等一系列問題進(jìn)行了闡述。

溫排水；調(diào)研；適宜性分析；遙感測(cè)量

1　溫排水對(duì)環(huán)境的影響

1.1循環(huán)水系統(tǒng)的溫排水會(huì)引起排水口附近海域溫度的上升（熱污染），從而影響該海域的生態(tài)環(huán)境，水生動(dòng)植物、浮游生物、貝類、底棲生物等的生長(zhǎng)、分布都將受到影響。

1.2溫排水對(duì)漁業(yè)會(huì)產(chǎn)生如下影響：（1）生活在此海域的魚類因?yàn)椴贿m應(yīng)升高的海水而逃離此海域；（2）潮間帶的貝殼、底棲生物和海藻會(huì)死亡；（3）循環(huán)水系統(tǒng)取水時(shí)會(huì)吸入一些貝類、魚苗、魚仔，經(jīng)過凝汽器因溫度升高而死亡；（4）為減少海水對(duì)管道腐蝕以及吸入的貝類堵塞管道，在海水中投放藥劑；（5）取、排水流速過大對(duì)養(yǎng)魚、捕魚造成困難。

1.3循環(huán)水系統(tǒng)的取水、排水引起取、排水口附近水流流速的變化，從而對(duì)附近航道產(chǎn)生影響。

2　審評(píng)方關(guān)注的溫排水問題

關(guān)于秦二擴(kuò)溫排水問題，審評(píng)方主要關(guān)注如下幾個(gè)方面：（1）秦二擴(kuò)的溫排水問題要從秦山核電基地多機(jī)組同時(shí)運(yùn)行的角度綜合考慮；（2）審評(píng)方認(rèn)為《秦山核電二期擴(kuò)建工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告》（EIR報(bào)告）中對(duì)溫排水?dāng)?shù)學(xué)、物理模型的介紹不夠具體，模擬得出的結(jié)論也不夠明確；（3）EIR報(bào)告中對(duì)排水口附近海域4℃溫升的范圍、包絡(luò)面積的論述不夠深入，要求作進(jìn)一步的研究，并采取有效措施減少4℃溫升的影響范圍；（4）擴(kuò)建工程取、排水口位置的選擇是否合理、布置的方案是否合適有待進(jìn)一步論證；（5）溫排水對(duì)秦山海域的生態(tài)、當(dāng)?shù)貪O業(yè)的影響，《EIR報(bào)告》中缺乏足夠的數(shù)據(jù)和圖件。

聯(lián)營公司組織核二院等單位根據(jù)審評(píng)要求開展了許多工作，上述問題（2）、（5）得到關(guān)閉，然而其他問題始終不能夠徹底解決。

在2005年11月召開的第二次審評(píng)對(duì)話會(huì)上審評(píng)方明確要求聯(lián)營公司進(jìn)行如下工作：（1）進(jìn)行秦山地區(qū)近岸遙感監(jiān)測(cè)，以提供更加具體、詳實(shí)的取、排水口附近海域溫升數(shù)據(jù)；（2）對(duì)國外核電站溫排水的排放實(shí)施辦法進(jìn)行調(diào)研，并在此基礎(chǔ)上作秦山二期擴(kuò)建工程排水設(shè)計(jì)方案合理性的論證報(bào)告。

3　國外核電站溫排水情況調(diào)研

2006年4月，聯(lián)營公司組織相關(guān)專業(yè)人員前往日本，對(duì)日本原子力發(fā)電株式會(huì)社、日本電力中心研究所、日本海洋生物研究所、柏崎核電站進(jìn)行了溫排水情況調(diào)研。

3.1日本核電站為減少溫排水影響所采取的對(duì)策

（1）降低取水流速，一般為0.25 m/s；（2）深層取水；（3）經(jīng)過凝汽器的冷卻水溫升控制在7℃；（4）深層排放，降低溫排水的擴(kuò)散范圍；（5）對(duì)貝類盡可能少放藥劑。

3.2日本核電站的取排水口設(shè)置

3.2.1日本核電廠取排水口布置

為了提高熱效率，日本電站往往采用深層取水的方式，這樣即使在夏季海域表面有高溫層的情況下，也可以取到較低溫度的水。為了避免上層熱水與底層冷水發(fā)生熱交換，進(jìn)水流速控制在0.25 m/s左右（較低的進(jìn)水流速還可減少對(duì)魚仔等水生物的吸入）。日本核電站溫排水的排放方式主要有水中排放和表層排放兩種。

所謂水中排放，就是將電站產(chǎn)生的大量溫排水通過埋在地下的金屬管道送入大海深處。這種排放方式的優(yōu)點(diǎn)是溫排水與周圍海水的摻混作用強(qiáng)，引起的溫升范圍小，但是快速上升的水流會(huì)對(duì)漁船操作造成困難，而且造價(jià)高，技術(shù)難度大，制約因素多。表層排放造價(jià)低，技術(shù)難度小，施工簡(jiǎn)單，對(duì)附近航線、漁船行走等影響也比較小，但是溫排水摻混能力小，排放口周圍溫升大，溫排水?dāng)U散范圍廣。

3.2.2日本核電廠取排水口的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

日本核電站往往在取、排水口之間，靠近取水口側(cè)修建一道攔水壩，厚度1m左右，攔水壩的長(zhǎng)度以阻攔效果最佳為宜，用來阻擋可能由排水口處涌來的升溫水，從而避免了電站取水口處的天然海水與排水口處的升溫海水相互交匯，進(jìn)而影響電站效率的可能。攔水壩的形狀并不絕對(duì)是直線，尤其是在伸向大海的那頭呈逐漸彎向取水口處的弧形。

排放口外圍通常會(huì)建造一道擋浪墻，防止排水口排出的水流對(duì)外圍航線產(chǎn)生不利影響。擋浪墻內(nèi)形成一個(gè)面積0.006 km2左右的蓄水池，蓄水池呈梯形，短口端在排水口處，長(zhǎng)口端面向大海，也就是說這個(gè)蓄水池呈喇叭口形狀逐漸伸向大海。這樣的設(shè)計(jì)有利于溫排水與周圍海水快速混合。

3.2.3日本核電廠溫排水溫度區(qū)域的劃分

由核電站排水口排出的溫排水，首先進(jìn)入擋浪墻形成的蓄水池，排出水溫度與取水口處的海水溫度之差是7℃，從這個(gè)蓄水池底部的孔口排出去的溫排水與比其低7℃的大海海水摻混后，就會(huì)形成一個(gè)溫升3℃的海域，其面積大約為2.6 km2，這種海水再繼續(xù)與緊挨著的海水摻混后又要形成一個(gè)溫升1℃的海域，其面積大約9.4 km2。

值得注意的是，日本政府的溫排水分析評(píng)價(jià)中沒有4℃溫升的說法，但是要求預(yù)測(cè)溫升1℃的包絡(luò)面積，在此范圍內(nèi)進(jìn)行評(píng)估和補(bǔ)償，操作性非常強(qiáng)。

4　秦二擴(kuò)溫排水方案適宜性分析

4.1取水口布置方案的合理性論證

秦二擴(kuò)廠址的南側(cè)面向杭州灣，灣內(nèi)東西方向有兩個(gè)磯頭，相距1000 m，由于漲、落潮的控制，加上磯頭繞流，在兩個(gè)磯頭周圍形成兩個(gè)較深的沖刷坑，大深潭靠近灣內(nèi)東面的磯頭，小深潭靠近灣內(nèi)西面的磯頭。灣內(nèi)水深為23m～16 m，是很有利的取水地段，因此分別在東、西兩個(gè)磯頭設(shè)置二期、二期擴(kuò)建工程的取水口。

取水口采用岸邊式喇叭口取水頭部，取水頭部距離深潭底部6m～12 m，屬于深層取水，這樣做基于以下三點(diǎn)考慮：（1）保證在最低潮位也能安全取水；（2）避免了泥沙淤積取水口；（3）深層取水，提高電廠熱效率。

取水流速控制在0.64 m/s，基于如下考慮：（1）杭州灣為強(qiáng)潮海灣，廠址附近水深、流急，漲、落潮流速均可達(dá)2.5 m/s，如果秦山二期擴(kuò)建工程采用日本同行的做法將取水流速控制在0.25 m/s以下，不僅造價(jià)高，施工難度大，幕墻孔口也有被淤積的危險(xiǎn)；（2）取水口附近海域?yàn)槿愃|(zhì)，生物資源貧乏，沒有漁場(chǎng)，也非魚的產(chǎn)卵區(qū)和回流區(qū)，過分的限制取水流速?zèng)]有必要。

4.2排水口布置方案的合理性論證

排水口布置在二期工程取水頭部所在的磯頭東側(cè)以外550 m處，此處距離大深潭只有300 m，水深變化幅度達(dá)到8 m，取水口則布置在磯頭西側(cè)。磯頭在取水口和排水口之間架起了一道天然的“攔水壩”，有效的將取水口附近的天然海水與排水口附近的升溫排水相隔離。

排水口頂標(biāo)高1.22 m，位于平均潮位0.265 m之上，屬于表層排放，這樣做基于如下考慮：（1）杭州灣海域復(fù)雜的地形、水域環(huán)境不適合水中排放。如果將排水管深入外海的深水區(qū)或者磯頭東側(cè)的深潭處，工程造價(jià)太大，施工難度太高，而且排水口被淤死的可能性很高；（2）如果像日本很多表層排放的核電廠那樣在排水口外圍修建“擋浪墻”，形成一個(gè)蓄水池，溫排水在蓄水池內(nèi)充分摻混后再通過擋浪墻底部的孔口排向外海域，在杭州灣海域這種做法是不必要的，也是不可行的。一方面磯頭東側(cè)的大深潭屬于回流區(qū)，溫排水在這里已經(jīng)得到了充分的摻混；另一方面如果修建擋浪墻，擋浪墻底部的孔口很容易被淤積；（3）水科院數(shù)模、物模試驗(yàn)表明，現(xiàn)行的排水方案對(duì)二期、二期擴(kuò)建工程取水口的取水幾乎不會(huì)產(chǎn)生影響；而將排水口向上游移動(dòng)60 m，標(biāo)高降低2.5 m，二期、二期擴(kuò)建工程取水口的取水與現(xiàn)行方案相比所造成的溫升影響幾乎沒有產(chǎn)生任何可以覺察到的改變。

4.3群堆影響

溫排水?dāng)?shù)模、物模試驗(yàn)表明，二期、二期擴(kuò)建工程溫排水量為148 m3/s，1℃等溫升線所包絡(luò)的面積0.9 km2～3.1 km2，對(duì)于下游秦山一期的取水溫升僅在落潮時(shí)有影響，最大影響也不超過0.2℃。秦山一期的溫排水對(duì)二期、二期擴(kuò)建工程的取水幾乎不產(chǎn)生影響。

秦山三期物模試驗(yàn)表明，秦山核電基地七臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行的情況下，溫排水流量290 m3/s，三期排水口1℃溫升的包絡(luò)面積在小潮時(shí)也僅僅只有33.5 km2。

不難推斷，二期、二期擴(kuò)建工程排水口4℃溫升包絡(luò)面積全潮最大不會(huì)超過1.2 km2，對(duì)杭州灣海域影響非常小。

4.4小結(jié)

（1）秦山地區(qū)海域?yàn)槿愃|(zhì)，水生物資源貧乏、種類簡(jiǎn)單，是建造核電站的理想廠址；（2）秦二擴(kuò)取排水口的工程措施在安全性、經(jīng)濟(jì)性前提下已經(jīng)采取了最優(yōu)化、最合理的布置；（3）秦二擴(kuò)溫排水對(duì)近岸海域的溫升影響范圍是可以接受的；（4）秦二擴(kuò)溫排水對(duì)近岸海域的生態(tài)、漁業(yè)沒有產(chǎn)生可以覺察到的不利影響。

5　秦山海域的遙感測(cè)量

按照原國家環(huán)保總局的要求，聯(lián)營公司聯(lián)系秦山核電基地環(huán)應(yīng)中心（以下稱基地環(huán)應(yīng)中心），要求由基地統(tǒng)一組織秦山海域近岸遙感監(jiān)測(cè)的相關(guān)工作。隨后，秦山核電基地將該工作委托于核工業(yè)航測(cè)遙感中心（以下稱遙感中心）。遙感中心接手任務(wù)后成立了專題組，分別于2006年8月、2006年11～12月對(duì)秦山基地附近海域進(jìn)行潮汐觀測(cè)，獲得杭州灣潮汐規(guī)律后出動(dòng)遙感飛機(jī)對(duì)海域進(jìn)行遙感測(cè)量，獲得夏季八個(gè)潮汐狀況（大潮落急、大潮落末、大潮漲急、大潮漲末、小潮落急、小潮落末、小潮漲急、小潮落末）56條帶數(shù)據(jù)和冬季八個(gè)潮汐狀況54條帶數(shù)據(jù)。遙感中心將獲得的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理、數(shù)學(xué)處理后制作了十六個(gè)典型潮汐狀況下秦山核電基地各核電廠溫排水羽跡分布特征圖。

通過遙感測(cè)量結(jié)果得知：（1）秦山核電基地各核電廠溫排水引起的4℃溫升范圍非常有限，整個(gè)核電基地的4℃溫升包絡(luò)面積也不超過0.1 km2；（2）擴(kuò)建工程的溫排水不會(huì)回流到取水口引起取水升溫；（3）在部分潮段，二期、二期擴(kuò)建工程與三期的溫排水羽跡發(fā)生匯合，但是連通區(qū)溫升有限，對(duì)各自的取水幾乎不產(chǎn)生影響；（4）二期、二期擴(kuò)建工程與一期的取、排水相互獨(dú)立，不會(huì)發(fā)生攪混情況。

至此，水科院關(guān)于秦山核電基地各電廠溫排水模擬計(jì)算的合理性得到證實(shí)，《適宜性分析報(bào)告》也得到了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的充分驗(yàn)證。2006年12月聯(lián)營公司將《秦山核電基地溫排水近岸遙感測(cè)量報(bào)告》提交環(huán)保總局，得到了評(píng)審專家的認(rèn)可，2006年6月第二次EIR遺留問題對(duì)話會(huì)上擴(kuò)建工程溫排水問題終于得到關(guān)閉。

［1］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)局GB3097-1997，海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：國家環(huán)境保護(hù)局，1997.

孫磊（1982—），男，漢，江蘇響水，大學(xué)本科，職員，工程師，工作方向：核電。