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火电厂供水水库防洪标准的探讨 潘晓春 ，张洋 江苏省 电力设计院有 限公司，江苏南京 2 1 l 1 0 2 1 摘要 从 火电厂枯水取 水保证率、厂 区防洪标准、水电站工程防洪标准、供水工程 防洪标 准等相 关规 定的协 调性 ，审视 了火电厂供水水库及岸 边水泵房的防洪标准，并对供水水库 防洪标准的安全性进行 了初 步评估。 研 究认为小型火电厂供水水库及水泵房现行防洪设计频率、校核频率 与大中型火 电厂供水水库及水泵房现行 防洪设计频率均是 大体合适 的 ； 而大中型火 电厂供水水库及水泵房现行校核频率 0 ． 1 ％的标 准相对偏 高，取 0 ． 2 ％～ 0 ． 3 3 ％较为适宜 ；当火电厂 水泵房设计、校核洪水位与水库设计、校核洪水位相差很大时，建议对水 泵房防洪安全进行分析论证。 关键词 防洪标准 ； 枯水取水保证率 ； 工程等别 ； 水工建筑物级别 协调性。 中图分类号 T V1 2 2 文献标志码 B文章编号 1 6 7 1 ． 9 9 1 3 2 0 1 5 0 6 ． 0 0 3 4 0 5 Di s c u s s i o n F l o o d Co n t r o l S t a n d a r d o f ⋯ t e rD1 S C U S S I O n o n 1 o o d o n S t a n d a r d o t Wa t e r t r S u p p l y i n g Re s e r v o i r i n Po we r Pl a n t P AN Xi a o 。 c h u n， ZHANG Ya n g J i a n g s u P o w e r D e s i g n I n s t i t u t e C o ． ， L t d ． o f C h i n a E n e r g y E n g i n e e r i n g G r o u p ， N a n j i n g 2 1 1 1 0 2 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r e x a mi n e d t h e c o o r d i n a t i o n o f c u r r e n t d i f f e r e n t c o d e s a b o u t t h e fl o o d c o n t r o l s t a n d a r d o f wa t e r p u mpi n g h o u s e a n d wa t e r s u p p l y i n g r e s e r v o i r i n p o we r p l a n t ， fro m t h e c o o r d i n a t i o n o f t h e c u rre n t c o d e s ， i n c l u d i n g l o w wa t e r a S S u r a n c e r a t e ， flo o d c o n t r o l s t a n d a r d o f p l a n t a r e a ，f l o o d c o n t r o l s t a n d a r d o f h y d r o p o we r s t a t i o n ， fl o o d c o n t r o l s t a n d a r d o f w a t e r s u p p l Y p r o j e c t a n d S O o n ． A n d t h e p a p e r f a t h e r l y e v a l u a t e d t h e s a f e t y o f t h e a d j u s t e d fl o o d c o n t r o l s t a n d a r d o f r e s e rvo i r ． ， e ． Ba s e d o n s t u d i e s ， i t p r o v e d t h a t t h e flo o d d e s i g n f r e q u e nc y o f p u mp i n g h o u s e a n d r e s e r v o i r i n t h e s ma l 1 t h e r ma l p o we r p l a n t s a n d l a r g e me d i u m s c a l e po we r p l a n t we r e s u i t a b l e o n t h e wh o l e ． W h i l e t h e c u r r e n t c h e c k i n g fre q u e n c y o f l a r g e me d i u m s c a l e p o we r p l a n t s wa s t o o hi g h ．Th e o p t i mu m c h e c k i n g fre q u e n c y wa s 0_ 2 ％ ～ 0．3 3 ％． I t wa s s u g g e s t e d t h a t t o a n a l y s i s a n d d o t h e s p e c i a l d e mo n s t r a t i o n o n t h e flo o d c o n t r o l s a f e t y o f wa t e r p u mp h o u s e ， wh e n t h e r e we r e h u g e d i f f e r e n c e s b e t we e n d e s i g n flo o d l e v e l a n d c h e c k fl o o d l e v e l o f po we r p l a n t wa t e r p u mp h o u s e a n d r e s e r v o i r ． K e y wo r d s fl o o d c o n t r o l s t a n d a r d ； l o w wa t e r a s s u r a n c e r a t e ； r a n k o f p r o j e c t ； t h e l e v e l o f h y d r a u l i C s t r u c t u r e ； c o o r d i n a t i o n ． 1概述 根据现行设计规范，大中型火 电厂从水库 取水时，水库防洪标准不应低于 1 0 0年一遇设 计、1 0 0 0年一遇校核 ；大中型火电厂地表水岸 边水泵房 0 ． 0 0 m层标高应按频率 1 ％的洪水 位 或潮位 加频率为 2 ％的浪高再加超高 0 ． 5 I T I 收稿 日期 2 0 1 5 ． 0 4 一 叭 作者简介 潘晓春 1 9 7 0 一 ，男，江苏姜堰人，硕士，高级工程 师，主要 从事 电力工程水文气 象勘测设计及风 电规划设计工作 。 ； 4 ．2 0 1 5 E 1 2 N 第 6 期 甘 瑚 I 八 _ ．L 岩土工程 ． 勘测 火电厂供水水库防洪标准的探讨衄嘲咖 国 蔷 确定， 0 ． O 0 m层标高低于频率 0 ． 1 ％洪水位 或 潮位 1 时，必须采取防洪措施 ；小型火 电厂岸 边水泵房 0 ． O 0 m层标 高应为频率 2 ％的洪水 位 或潮位 加频率 2 的浪高再加超 高 0 ． 5 m， 0 ． O 0 m层标高不应低于频率 1 洪水位。 实际上，取水泵 房防洪能力与取水水体的 防洪能力密切相关，体现在 1 水泵房设置于中小型水库库区，水库防 洪 能力不能满足水泵房 防洪要求。当发生超过 水库设防洪水，大坝毁坏甚至渍 决，即便按 规 范要求建设水泵房，也将影响取水安全。 2 水泵房设置于大型水库库区，水库防洪 标准高于水泵房 防洪标准。当发生水库设计洪 水，水 库大坝处于安全状态，若水泵房仍只按 规范要求建设，亦不能保证安全取水。 因此，火 电厂水泵房防洪标准 问题并非孤 立的事件 ，作为组成火 电厂运行系统的单体建 构 筑物，水泵房防洪标准除应与厂区防洪标 准相应一致外，还应与水泵房所在取水水体 f 如 水库 中重要建筑物 的防洪标 准协调，本着经 济合理与安全可靠的原则来审视 。 2 由枯水取水保证率来审视 大 中型火 电厂地表水取水建 构 筑 物包 括取水泵房应 按保证 率为 9 7 的低水位设计 ， 并应以保证率为 9 9 ％的低水位校核 ； 小型火电 厂地表水的取水构筑物和水泵房应按保证率为 9 5 ％的低水位设计 ，并应 以保证率为 9 7 ％的低 水位校核 。 供 水设 计保证率 P 9 5 ％、9 7 与 9 9 ％对 应 的导致水泵房取不到水的频率分别为 5 、 3 ％ 和 1 ，亦即允许取不到水时的相应重现期分别 为 2 0年 、3 3 年和 1 0 0年 。 鉴于枯水和洪水本质上都属于 自然界 中的 气象灾害，分属为气象灾害中的两类极端事件， 岸边取水工程 防范洪水与防范枯水 的频率理应 大致相当。另一方面，火 电厂取水工程 的防洪 与防范枯水却又存在 区别 当取水水体 发生设 防频率相 应枯水事件 时，水泵 房将取 不到水， 虽影 响火 电厂正常运行，一般不会造成取水建 构 筑物的损坏 ， 而洪水却可能造成取水建 构 筑物 的毁坏，且 可能难 以及时修 复，从而影响 火 电厂的安全稳定运行。因此，取水泵房 的防 洪重现期标准不宜低于防范枯水 的标准。 就此而 言，对应于枯水取水保证率，大中 型火 电厂取水泵房防洪设计、校核频率应分别 低于 3 和 1 ％， 小型火电厂取水泵房防洪设计、 校核频率应分别低于 5 ％和 3 ％。 3由厂区防洪标准来审视 大 中型火 力发 电厂厂 区场地标 高应 符合 表 1 规定的防洪标准的要求 。 表 1大中型火力发电厂厂区防洪标准 I l 2 4 0 0 I≥1 0 0 年、2 0 0 年一遇的高水 潮 位 I I I 4 0 0 2 4 0 0 l ≥1 0 0 年一遇的高水 潮 位 I Ⅲ I 4 0 0 I ≥5 O 年一遇的高水 潮 位 f 注 I 级火力发电厂中对位于 广东、广西、福建、浙江、上海、 I 江苏、海南风暴潮严重地区的海滨火力发电厂，取2 0 0 年一遇； l 其中江苏省包括长江 口至江阴的沿长江江岸电厂。 2 0 1 5 年1 2 月第6 期 一 5 _ 址 的防洪标准协调一致，并不宜低于厂址防洪 标准。因此，大 中型、小型火力发 电厂取水泵 房防洪设计频率分别不应低于 1 ％和 2 ％。 4由水电站工程防洪标准来审视 防洪标准 GB 5 0 2 0 1 9 4 颁布 至今 已 近 2 0年。为适应新的形势和新的要求，增强技 术标准 的适应性 ，结合近年来工程实践和贯标 过程中存在的 问题，水利部水利水 电规划设计 总院等组织对 防洪标准进行 了修 订工作 。 住建设部于 2 0 1 4年 6月 2 3日发布第 5 4 5号公 告，发布 了 防洪标准 G B5 0 2 0 1 2 0 1 4 ， 并决定于 2 0 1 5年 5月 1日起实施，9 4标 准 同 时废止。 在 “水利 水 电工 程 ”部 分 ，G B5 0 2 0 1 2 0 1 4综 合 考 虑 了近 年 来 施 行 的 行 业 标 准 的 有 关 规 定 ，进 行 了 相 应 修 订 工 作。 根 据 GB5 0 2 0 1 2 0 1 4第 1 1 ． 1 ． 2条 第 2款 的规 定 ， 水利水 电发电工程 的等别，应根据装机容量按 表 2的规定确定。 表 2水利水电供水、发电工程的等刖 根 据 GB 5 0 2 0 1 2 0 1 4第 l 1 ． 2 ． 1条，永 久 性水工建筑物 的级别按表 3确定。 表 3永久性水工建筑物的级别 根 据 G B5 0 2 0 1 2 0 1 4第 1 1 ． 4 ． 2条， 水 电站厂房 的防洪标准根据其级别按表 4的规定 确定 。 3 6 ． 2 0 1 5 年 1 2 月 第 6 期 表 4水电站厂房的防洪标准 表 2中根据水利水电发 电的装机容量来划 分工程规模 ，其装机容量的划分标准与表 1 所示 的火电厂规划装机容量并不完全对应，但仍可用 于进行较粗略的分析。火电厂工程 I、I I 以及I I I 的等级与水利水电发电的 I 、I I 以及I I I 特大型、 大型以及中型 的等别大体上是对应的。 水 电站厂 房属 于主要 水工建 筑物 ，根据 表 2和表 3 ，工程等别 I、 I I 以及I Ⅱ对应 的主 要水工建 筑物 的级别分 别为 1 、2和 3 。根据 表 4 ， 其防洪设计重现期分别为 2 0 0年、 2 0 0年～ 1 0 0年 以及 1 0 0年～ 5 0年，校 核 重现期 分别 为 1 0 0 0年、5 0 0年 以及 2 0 0年。 火力发电厂取水泵房与水 电站厂房均属于 永 久性水工建筑物，但其重要性应不 及后者， 防洪标准应适当低于水电站厂房。因此， 大中型、 小型火力发 电厂取水泵房防洪设计重现期可分别 取 1 0 0年和 5 0年，亦即防洪频率分别取 l 和 2 ％ ；防洪校核重现期可分别取 5 0 0年和 2 0 0年， 亦即防洪校核频率分别取 0 ． 2 ％和 0 ． 5 ％。 5由供水工程防洪标准来审视 根 据 G B 5 0 2 0 1 2 0 1 4第 l 1 ． 1 ． 2条 第 2款 的规定，火力发 电厂的引水流量和年 引水量虽 然不大，但从其供水保证 率等来看却属重要 ， 作为供水对象的大 中型、小型火力发 电厂至少 应分别属于 “ 特别重要 ”和 “ 重要 ”的等别。 根 据 G B 5 0 2 0 1 2 0 1 4第 1 1 ． 2 ． 1条 和 第 1 1 ． 4 ． 2条，供水工程水工建筑物的防洪标准根据 其级别按表 5的规定确定。 表 5供水工程水工建筑物的防洪标准 茸 h ， 矗啊J 1 l JL 岩土工程 ． 勘测 火电厂供水水库防洪标准的探讨咄 圈 髓 嗍 圈 据此，大 中型、小型火力发 电厂取水泵房 防洪设计重现期可分别取 “ 1 0 0年～ 5 0年 ”和 “ 5 O年 ～ 3 0年 ” ， 亦 即 防 洪 频 率 分 别 取 “ 1 ％～ 2 ％”和 “ 2 ％～ 3 ． 3 ％” ；防洪校核重现 期可分别取“ 3 0 0年～ 2 0 0 年” 和“ 2 0 0年～ 1 0 0 年 ” ， 亦即防洪校核频率分别取 “ 0 ． 3 3 ％～ 0 ． 5 ％”和 “ 0 ． 5 ％ ～1 ” 。 6水泵房防洪频率综合分析 表 6为根据上文诸方面的审视结论的汇总。 表 6水泵房防洪频率诸方面审视结论汇总 叮匝湖 卫刚 I 硼舅 匝 蛆嫡 圃 刚 l 匿 暇 _ 列国 I 田卿瞄_■_ 朋 蝇 圈瞄- _ 删 l 酣 羽 町 匿 { __ _ 阱 龌 砚 疆 - 现行规定【 1 】 [ 2 】 1 ％ 0 ． 1 2 ％ l ％ 由枯水取水保证率来审视 3 1 ％ 5 ％ 3 ％ 由厂区防洪标准来审视 ≤ l ％ } 2 ％ } 由水电站防洪标准来审视 l ％ O ． 2 2 ％ 0 ． 5 ％ 由供水工程防洪标准来审视 l ％～2 ％ 0 _ 3 3 ％～0 ． 5 ％ 2 ％～3 ．3 ％ 0 ． 5 ～1 频率 1 ％ 0 ．2 ％～0 ． 5 ％ 2 ％ l ％ 本文综合 重现期 1 0 0 年 5 0 0 年～2 o 0 年 5 O 年 1 0 0 矩 综 上，小型火 力 发 电厂岸 边水 泵房 现行 防洪设计频率、校核频率与大 中型火力发 电厂 岸 边水 泵房现 行 防洪设 计频 率均 是大体 合适 的，不存在 调整 的空间。然而 ，大中型火力发 电厂岸 边水泵房 0 ． 1 ％的现行校核 标准相对偏 高，可 以适 当降低标准 ，校核洪水频率可调整 为 0 ． 2 ％～ 0 ． 5 ％ 重现期 5 0 0年～ 2 0 0年 1 。 7水泵房防洪频率的安全性初步评估 我国水库工程的防洪标准包括防洪设计标 准和校核标准 。水库或大坝按设计洪水位进行 设计，用更高一级的洪水标准进行校核 。 水库或大坝设计防洪标准 即正常的设计洪 水标准 。设计洪水位是 当库水遇 到设计洪水标 准时，在坝前达到的洪水位 。它是水库在正常 运用情况下 ，允许达到 的最高水位 ，也是挡水 建筑物稳定计算的主要依据 。 水库或大坝校核防洪标准就是水库 防御非 常洪水的能力。校核洪水位是当水库遇到校核洪 水标准时，在坝前达到的洪水位 。它是水库在非 常运用情况下，允许临时达到的最高洪水位，是 确定大坝顶高及进行大坝安全校核的主要依据。 由此可见，水库 防洪校核标准是保证水库 或大坝安全校核对应 的标准。当发生不高于校 核标 准的洪水 时，水库或 大坝应 该是安全 的， 否则不能保证大坝安全 。 火力发电厂水泵房从水库库区取水，水库 或大坝防洪校核标准达到要求，在大坝安全 的 前提 下即能从库 区取水，满足水泵房的防洪安 全。因此，水库工程 的防洪校核标准是评估火 电厂水泵房防洪安全的最直接 的指标。 根 据 G B 5 0 2 O 1 2 0 1 4第 1 1 ． 1 ． 4条， 我 国 水库工程的等别按照总库容确定，各类型水库 防洪标准见表 7 。 表 7水库工程的等刖 ■■■■融 ■ 妇 I _ __■粗 删E 嘲__ _J Ⅺ啊■姗 机 呵■_ I 大 1 型 ≥1 0 I I 大 2 型 l 0 ，≥1 ． O I I I 中型 1 ． O ，≥O ． 1 O Ⅳ 小 1 型 O ． 1 0 ，≥O ．O l V 小 2 型 O ．0 1 ，≥0 ．O O I 根 据 GB 5 0 2 0 1 2 0 1 4第 1 1 ． 2 ． 1条、 第 1 1 ． ． 3 ． 1 条等 的规定，我 国水库工程的等别按 照 总库容确定，各等别水库防洪标准见表 8 。 按照上文分析，现行大 中型火电厂水泵房 防洪校核重现期建议调整为 5 0 0年～ 2 0 0年，则 基于水库工程的防洪校核标准是评估火 电厂水泵 房防洪安全的最直接的指标这样的认识，通过对 表 6与表 8的对比分析， 可以得出如下主要结论 1 对于平原、 滨海 区水库， 小 1 型、 小 2 型水库 Ⅳ等、V等 防洪校核标准均不能满足 大中型火 电厂水泵房防洪要求， 中型水库 I I I 等 防洪校核标准下限不 能满足要求、上限则能满 足要求，大 2 型水库 I I 等 防洪校核标准一 般能满足要求。 2 对于山区、丘陵区水库，当坝型为土坝、 堆石坝时，小 2 型水库 V等 防洪校核标准 2 0 1 5 年1 2 月第6 期- 5／ ■ _ 表 8水库工程水工建筑物的防洪标准 下限不能满 足大中型火 电厂水泵房防洪要 求、 上限则能满足要求，小 f 1 型水库 Ⅳ等 及 以 上等级水库防洪校核标准均能满足要求。 f 3 对于山区、丘陵区水库，当坝型为混凝 土坝、浆砌石坝时，小 2 型水库 V等 防洪 校核标准不能满足大 中型火 电厂水泵房防洪要 求，小 1 型水库 Ⅳ等 防洪校核标准下限不 能满足大 中型火电厂水泵房 防洪要求，上限则 能满足要求，中型水库 I I I 等 及以上等级水库 防洪校核标准均能满足要求。 综 上 并基 于 我 国水 库 设计 与 建 设 实 际， 在上 文分 析得 出的大 中型火 电厂水泵 房 防洪 校 核频 率 调整 为 0 ． 2％～ 0 ． 5 ％的 范 围 内，可 进 一 步 予 以缩 小 取 值 标 准 ，本 文 初 步 认 为 0 ． 2 ％～ 0 ． 3 3％ 重现 期 5 0 0年 ～ 3 0 0年 是 相 对适 中的取值，至于取其 中的哪一具体标准， 尚需基 于工程结构的可靠性并结合工程实践等 进一步予以分析论证。 8结论与建议 1 火力发电厂供水水库及岸边水泵房防洪 标准 问题并非孤立事件 ，其防洪标准 除应与厂 区防洪标准相应一致 外，还应与水泵房所在取 水水体 如水库 中的重要建筑物的防洪标准相 应协调。因此，可 以从火力发 电厂设计规范 内 的条文和国标 防洪标准相关规定来审视火 力发 电厂岸边水泵房 防洪设计频率和校核频率 的合理性与协调性 。 2 火力发电厂水泵房从水库库区取水，水 库或大坝防洪校核标准达到要求，在大坝安全 的前提下即能从库 区取水，满足水泵房的防洪 安全。因此，水库工程 的防洪校核标准是评估 火电厂水泵房防洪安全的最直接的指标 。 f 3 基于对规范相关条文的比较与审视，小 8 ． 2 0 1 5 1E 1 2 ,E ]第 6 期 型火力发 电厂供水水库及岸边水泵房现行防洪 设计频率、校核频率与大 中型火力发 电厂供水 水库及岸边水泵房现行防洪设计频率均是大体 合适的，不存在调整的空间。 4 大中型火力发电厂供水水库及岸边水泵 房 0 ． 1 ％的现行校核频率标准相对偏高，可 以适 当降低标准，本文经过规范条文的协调分析，初 步认为取 0 ． 2 ％～ 0 ． 3 3 ％f 重现期 5 0 0 年～3 0 0 年 较为适宜，至于取 0 ． 2 ％～ 0 ． 3 3 ％中的哪一具体 标准，尚需基于工程结构的可靠性、改造的投资 收益并结合工程实践等进一步予以分析论证。 f 5 建议将 GB 5 0 6 6 0 2 0 1 1 第 4 ． 2 _ 3条第 2 款修改为 “ 当从水库取水时，水库防洪校核标 准不应低于 5 0 0～ 3 0 0年一遇，当水库防洪校 核标准不能满足 电厂取水要求时，应论证采取 其他措施保证火力发 电厂的取水可靠。 ” 6 当火力 发 电厂岸边水泵房 设计频率洪 水位与 校核频 率洪水 位相 差很 大时 ，需要对 0 ． 0 0 m层标高进行分析论证，除此以外，针对 引文指出的两类问题，当水泵房要求的设计、校 核洪水位与水库 或人工湖泊 设计、校核洪水 位相差很大时，应建议对水泵房防洪安全论证。 参考文献 [ 1 ]G B 5 0 6 6 0 2 0 1 1 ，大 中型火力发 电厂设计规范 [ S ] ． [ 2 ]GB 5 0 0 4 9 2 0 1 l ，小型 火力发电厂设计规范 [ S 】 ． [ 3 】DL 5 0 0 0 2 0 0 0，火力发电厂设计技术规程 [ s ] ． 【 4 ]GB 5 0 2 0 1 9 4，防洪标准 【 S ] ． [ 5 ]GB 5 0 2 0 1 2 0 1 4，防洪标准 [ S 】 ． [ 6 ]S L 2 5 22 0 0 0 ，水利水电工程等级划分及洪水标准[ s ] ． 【 7 】DL 5 1 8 0 2 0 0 3 ，水电枢纽工程等级划分及设计安 全标准 [ S 1 ． [ 8 ]何俊仕，林洪孝．水资源规划及利用 [ M】 ．北京 水利水 电出版社，2 0 0 9 ． [ 9 ]G B 5 0 1 5 3～2 0 1 0 ，工程结构可靠性设计统一标准 [ S ] ． [ 1 O 】丛树铮．水科学技术中的概率统计 方法 [ M】 ． 北京 科 学出版社 ，2 0 1 0 ．