基于中美標準的海濱電廠防波堤頂標高確定

王 飛，王海龍，劉安榮，喬 晨

(中國電建集團河北省電力勘測設計研究院有限公司，河北 石家莊 050031)

隨著國內電力市場日趨飽和，開拓境外市場顯得越發重要。為適應境外火力發電市場需求，除嚴格執行合同要求外，還需對項目所在國執行的標準進行了解。境外電廠很多修建于濱海地區，通常需要做防波堤對廠區進行防護。防波堤堤頂高程是影響防波堤造價的重要因素。本文結合孟加拉國某項目對中美標準下防波堤堤頂標高的確定方法進行了對比，以期為后續境外工程開展提供參考。

1 概況

孟加拉某1×350 MW燃煤電站項目，項目擬裝機容量為1×350 MW燃煤機組，預留擴建一臺350 MW的場地。廠址位于兩河交匯入海口處，為海濱電廠。廠區鄰水側需修建防波堤保護廠區，廠區防波堤全長1800 m。防波堤采用斜坡堤，堤頂寬6 m，外邊坡1∶1.5，內邊坡1∶1.8，堤頂設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面層，護面層下設墊層塊石，坡腳設置堆石棱體及護底塊石，背水面采用塊石護面，堤心采用10～100 kg塊石。

2 不同標準確定防波堤堤頂標高方法

2.1 按《大中型火力發電廠設計規范》確定堤頂標高

電廠防洪標準及等級需根據電廠規劃容量進行劃分，見表1。

表1 火力發電廠廠區防洪標準

本工程規劃容量為2× 350 MW，火力發電廠等級為Ⅱ級，根據《大中型火力發電廠設計規范》規定廠區防洪標準為≥100年一遇的高水(潮)位。“對于海濱火力發電廠，其防洪堤(或防浪墻)的頂標高應按設計高水位加50年一遇波列、累計頻率1%的浪爬高和0.5 m的安全超高確定。”因此按照《大中型火力發電廠設計規范》確定的堤頂標高為：

堤頂標高=1%高水位+ 50年一遇波列、累計頻率1%浪爬高+ 0.5 m

3.2 按《堤防工程規范》確定堤頂標高

《防洪標準》中火力發電廠根據裝機容量分四個等級，見表2。

表2 火電廠的等級和防洪標準

本工程規劃裝機容量700 MW，屬Ⅲ級中型電廠，防洪標準按洪水重現期80年考慮。堤防工程級別見表3。

表3 堤防工程級別

根據《堤防工程規范》規定，本工程防波堤級別為2級。

堤防工程安全加高值，應根據堤防工程的級別和防浪要求按表4確定。

表4 堤防工程安全加高值

根據規范要求，本工程安全加高為0.8 m。

堤頂高程應按設計洪水位或高潮位加壩頂超高確定，壩頂超高=設計波浪爬高(按設計波浪計算的累計頻率2%浪爬高) +安全超高，因此按《堤防工程規范》確定的堤頂標高為：

堤頂標高=1.25%高水位+按設計波浪計算的累計頻率2%浪爬高+安全超高。

2.3 按美標確定防波堤堤頂標高

美標ASCE/SEI 24－05中按照建(構)筑物重要性以及對于人類生命的潛在威脅對結構進行分類。根據該規范1.4.3中表1.1相關論述：緊急時所需發電站及其他公共設施屬第Ⅳ類，沒有包括在類別Ⅳ中的發電廠及其他公共設施屬第Ⅲ類，據此可判斷本工程海濱電廠屬第Ⅲ類。

美標ASCE/SEI 24－05中規定了一般洪水災害區、高危洪水災害區、沿海高危洪水災害區及沿海A區等不同程度洪水災害區護堤堤頂高程，本電廠屬海濱電廠，應選用沿海高危洪水災害區標準，堤頂標高規定見表5。

表5 最底層頂部相對于基準洪水位(BFE)和設計洪水位(DFE)的最低標高

本工程海濱電廠屬Ⅲ類結構，防波堤坡度超過20°，因此堤頂標高確定為：

當BFE+2ft ＞ DFE時，堤頂標高=BFE+2ft;

當BFE+2ft ＜ DFE時，堤頂標高=DFE。

需要指出的是美標規范中強調堤頂標高的確定應考慮預期的構筑物沉降。

3 不同標準下堤頂標高確定方法對比

確定防波堤堤頂標高首先需要確定防洪標準及級別，國標一般是根據發電廠容量確定電廠等級，從而確定防洪標準對應的設計水位，堤頂標高一般為設計高水位+浪爬高+安全超高，選用的國標規范不同確定的堤頂標高不同。美標一般是在考慮經濟壽命、構筑物完整性和可能超出設計條件時間的危害性條件下確定防波堤結構類別，從而確定結構最底層頂部(相當于堤頂)標高，堤頂標高為設計洪水位標高或基準洪水位標高+超高，美標基準洪水位或設計洪水位中包含了浪爬高。

從中美標準看確定堤頂標高需要確定的共同要素為：設計水位、浪爬高及安全超高。在設計水位確定時，中國規范一般是通過調查相應水文站點或相鄰水文站點多年水文數據及最大水位，采用極值Ⅰ型或P－Ⅲ分布曲線進行頻率分析，從而得出設計年限水位，通常由各個設計單位自行調查研究計算；而美標規范中設計水位考慮了天文、風暴及湖水水位的影響，大部分水位測算工作由相應部門提供，二者來源不同。在確定浪爬高時，中國標準涉及的參數主要為波高、波長、斜坡坡度有關函數及斜坡護面的糙滲系數，而國外規范涉及的參數主要為波高、相當于1.022及0.247的回歸系數、碎浪參數(與坡度、波高、周期有關)，二者計算公式不同。在確定安全超高時都是根據防護對象的級別確定，不同規范下超高值不同。

4 結論

(1)中美標準在確定防波堤堤頂高程時需考慮的參數為設計水位、浪爬高、安全超高，不同標準下設計水位考慮因素、來源不同，浪爬高計算公式不同，安全超高值不同。

(2)中國標準在確定堤頂標高時浪爬高作為單獨參數參與堤頂標高計算，美國標準中浪爬高包含在設計水位中。

(3)美國標準下確定防波堤堤頂標高需考慮構筑物預期沉降。

(4)中國標準不同規范下，確定堤頂標高的洪水標準、安全超高不同，計算確定的堤頂標高不同。

(5)防波堤堤頂標高對工程造價影響很大，海濱電廠的防波堤堤頂高程確定宜結合模型試驗驗證。

參考文獻:

[1] GB 50660－2011，大中型火力發電廠設計規范[S].

[2] GB 50286－98，堤防工程規范[S].

[3] GB 50201－94，堤防工程規范[S].

[4] ASCE 24－05，Flood Resistant Design and Construction[S].