简要信息

【获奖类型】应用二等奖

【任务来源】深圳中广核工程设计有限公司

【课题编号】泥-0203192008

【课题起止时间】2008年10月～2009年12月

【完成单位】中国水利水电科学研究院

【主要完成人】汤立群、王崇浩、王玉海、陈金荣、刘大滨

立项背景

广西防城港核电厂的大流量取排水及取排水建筑物的布置可能对附近海域的潮流、泥沙、海床演变等产生影响。出于工程安全运行的考虑，在项目可研阶段需要研究防城港核电厂取排水工程附近海域的岸滩稳定性问题，针对不同取排水总平面布置方案、不同机组运行工况和不同动力条件下，预测取、排水口附近海床的冲淤变化情况、评估钦州港航道整治工程对核电厂安全运行的影响等，为取排水总平面布置方案的优化设计提供参考依据。为此，深圳中广核工程设计有限公司委托中国水利水电科学研究院泥沙研究所开展广西防城港核电厂一期工程泥沙和岸滩稳定性专题研究工作。

详细科学技术内容

（1）进行了现场查勘、遥感影像资料和水文泥沙测验资料收集等，分析了厂址所在海域的泥沙来源、泥沙组成及颗粒级配、泥沙的输移特性、含沙量与输沙量特征值及其分布等，运用岸滩及水道演变的基本规律，结合厂址海域水文泥沙因素的变化，进行了厂址所在海域岸滩、水道的稳定性分析。结果表明：

现状条件下钦州湾外湾水道－沙脊相间分布的格局基本稳定，各条水道的平面位置也基本稳定；水道和沙脊区均是有冲有淤、整体以冲刷为主，但冲刷幅度较小。工程海域岸线向海有所推进，边滩呈微淤状态。

（2）利用二维数学模型进行了厂址海域海床冲淤变化计算，提供了不同取排水总平面布置方案引起的厂址附近岸滩（槽）冲淤变化、核电厂寿期内工程海域冲淤变化的预测。具体包括：

1） 2008年9月夏季和2009年1月冬季实测水文泥沙资料以及冲淤地形率定和验证，用2009年7月夏季实测水文泥沙资料对模型参数进行了校验，计算的潮位和潮流与实测值均符合良好，计算含沙量及地形变化与实测值基本一致。

2）利用2009年冬、夏两季实测水文泥沙资料，计算了核电厂不同取排水导流明渠布置方案在典型潮和风暴潮作用下的冲淤分布及冲淤量，指出在单行超作用下各方案取排水明渠堤头有少量冲刷，取水港池和前池内有少量淤积，但冲淤强度有限；风暴潮作用下取排水工程堤头的冲刷作用较为强烈。

3）计算了钦州港区远期扩建工程和东航道15万～20万吨深水航道的建设对戏航道流场及海床冲淤的影响。发现上述工程虽然引起西水道涨、落潮流流速有所减小，各方案排水口外的冲刷强度有一定程度的下降，淤积区范围及强度有所增加，但变幅有限，对工程海域的总体冲淤格局影响不大。

4）计算了防城港核电工程和钦州港扩建工程对内湾茅尾海纳潮量的影响。认为核电工程和钦州港区远期扩建和东航道15万～30万吨深水航道的建设引起茅尾海纳潮量减少5%左右，但核电工程和钦州港区和东航道远期扩建对茅尾海的沉积环境基本不影响，年淤积量变化也较小。

5）从取排水工程对水流流速、流态的影响、对东、中、西航道分流比影响和取排水口附近的冲淤量值与分布等对比后认为，各工程方案均能满足要求。

发明及创新点

1）利用不同时期的海图、卫片和水下实测地形图等资料进行对比分析，发现钦州湾外湾的东、中、西三条水道1996～2004年期间出现过向东摆动的现象，为国内首次报道。经深入分析，指出高强度的海岸工程活动，如大规模的航道浚深和围填造陆等是影响水道稳定性的主要原因。有关研究成果已发表在中文核心期刊《水运工程》2010年第8期上。

2）建立了覆盖整个钦州湾的潮流波浪泥沙数学模型，将内湾茅尾海-鹰岭潮流通道-外湾水道-沙脊体系作为整体考虑，边界设置准确、网格剖分合理，并辅以空间可变海床糙率，很好地率定了2009年冬、夏两季实测潮流流速、流向和含沙量等过程，为进行方案计算提供了坚实的基础。

3）实现了径流、潮流、波浪和风暴潮等强动力条件的耦合计算，得到了核电厂各种取排水口工程平面布置方案冲淤强度，并综合考虑了防城港核电厂、钦州港港口作业区远期扩建、东航道15～20万吨级航道等工程的综合作用对东、中、西三条水道分流比以及内湾茅尾海纳潮量的影响，对西水道冲淤分布及强度的影响等。

与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

国内针对钦州湾开展的数学模型研究工作，均是着眼于某一具体工程对局部流场和海床冲淤演变进行计算探讨，没有将钦州湾从内湾茅尾海-鹰岭潮流通道-外湾水道-沙脊体系作为一个整体来探讨其演变规律，没有探讨不同海岸工程的综合作用对钦州湾滩槽演变过程的影响，因而得出的结论和认识往往比较片面和局限。

本项研究综合考虑了钦州港远期规划实施的钦州湾东岸大规模的围填造陆工程和东航道15～20万吨级航道的建设、位于钦州湾西岸的防城港核电厂取排水工程等综合作用下钦州湾东、中、西三条水道分流比的变化、西水道冲淤强度及分布的变化以及茅尾海纳潮量的变化等内容，认识比较全面，结论比较可靠。

成果应用情况及社会经济效益

研究成果内容丰富、数据翔实、结论可靠，得到了深圳中广核工程设计有限公司和评审专家的认可，已应用于防城港核电厂取排水工程布置的优化设计中，为核电厂工程建设的大力推进提供了强有力的科学技术支撑作用。同时，也可服务于北部湾经济区的开发建设和钦州港整体建设规划中海域利用、港口航道建设与维护等有关项目的科学研究，具有很好的推广应用前景和明显的社会经济效益。

 1986-2008年防城港核电厂所在岸段水边线变化图（底图为2008年卫星图像）