基于中美标准的海滨电厂防波堤顶标高确定

王 飞，王海龙，刘安荣，乔 晨

(中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，河北 石家庄 050031)

随着国内电力市场日趋饱和，开拓境外市场显得越发重要。为适应境外火力发电市场需求，除严格执行合同要求外，还需对项目所在国执行的标准进行了解。境外电厂很多修建于滨海地区，通常需要做防波堤对厂区进行防护。防波堤堤顶高程是影响防波堤造价的重要因素。本文结合孟加拉国某项目对中美标准下防波堤堤顶标高的确定方法进行了对比，以期为后续境外工程开展提供参考。

1 概况

孟加拉某1×350 MW燃煤电站项目，项目拟装机容量为1×350 MW燃煤机组，预留扩建一台350 MW的场地。厂址位于两河交汇入海口处，为海滨电厂。厂区邻水侧需修建防波堤保护厂区，厂区防波堤全长1800 m。防波堤采用斜坡堤，堤顶宽6 m，外边坡1∶1.5，内边坡1∶1.8，堤顶设置有防浪混凝土胸墙，迎水面采用扭王字混凝土块体作为护面层，护面层下设垫层块石，坡脚设置堆石棱体及护底块石，背水面采用块石护面，堤心采用10～100 kg块石。

2 不同标准确定防波堤堤顶标高方法

2.1 按《大中型火力发电厂设计规范》确定堤顶标高

电厂防洪标准及等级需根据电厂规划容量进行划分，见表1。

表1 火力发电厂厂区防洪标准

本工程规划容量为2× 350 MW，火力发电厂等级为Ⅱ级，根据《大中型火力发电厂设计规范》规定厂区防洪标准为≥100年一遇的高水(潮)位。“对于海滨火力发电厂，其防洪堤(或防浪墙)的顶标高应按设计高水位加50年一遇波列、累计频率1%的浪爬高和0.5 m的安全超高确定。”因此按照《大中型火力发电厂设计规范》确定的堤顶标高为：

堤顶标高=1%高水位+ 50年一遇波列、累计频率1%浪爬高+ 0.5 m

3.2 按《堤防工程规范》确定堤顶标高

《防洪标准》中火力发电厂根据装机容量分四个等级，见表2。

表2 火电厂的等级和防洪标准

本工程规划装机容量700 MW，属Ⅲ级中型电厂，防洪标准按洪水重现期80年考虑。堤防工程级别见表3。

表3 堤防工程级别

根据《堤防工程规范》规定，本工程防波堤级别为2级。

堤防工程安全加高值，应根据堤防工程的级别和防浪要求按表4确定。

表4 堤防工程安全加高值

根据规范要求，本工程安全加高为0.8 m。

堤顶高程应按设计洪水位或高潮位加坝顶超高确定，坝顶超高=设计波浪爬高(按设计波浪计算的累计频率2%浪爬高) +安全超高，因此按《堤防工程规范》确定的堤顶标高为：

堤顶标高=1.25%高水位+按设计波浪计算的累计频率2%浪爬高+安全超高。

2.3 按美标确定防波堤堤顶标高

美标ASCE/SEI 24－05中按照建(构)筑物重要性以及对于人类生命的潜在威胁对结构进行分类。根据该规范1.4.3中表1.1相关论述：紧急时所需发电站及其他公共设施属第Ⅳ类，没有包括在类别Ⅳ中的发电厂及其他公共设施属第Ⅲ类，据此可判断本工程海滨电厂属第Ⅲ类。

美标ASCE/SEI 24－05中规定了一般洪水灾害区、高危洪水灾害区、沿海高危洪水灾害区及沿海A区等不同程度洪水灾害区护堤堤顶高程，本电厂属海滨电厂，应选用沿海高危洪水灾害区标准，堤顶标高规定见表5。

表5 最底层顶部相对于基准洪水位(BFE)和设计洪水位(DFE)的最低标高

本工程海滨电厂属Ⅲ类结构，防波堤坡度超过20°，因此堤顶标高确定为：

当BFE+2ft ＞ DFE时，堤顶标高=BFE+2ft;

当BFE+2ft ＜ DFE时，堤顶标高=DFE。

需要指出的是美标规范中强调堤顶标高的确定应考虑预期的构筑物沉降。

3 不同标准下堤顶标高确定方法对比

确定防波堤堤顶标高首先需要确定防洪标准及级别，国标一般是根据发电厂容量确定电厂等级，从而确定防洪标准对应的设计水位，堤顶标高一般为设计高水位+浪爬高+安全超高，选用的国标规范不同确定的堤顶标高不同。美标一般是在考虑经济寿命、构筑物完整性和可能超出设计条件时间的危害性条件下确定防波堤结构类别，从而确定结构最底层顶部(相当于堤顶)标高，堤顶标高为设计洪水位标高或基准洪水位标高+超高，美标基准洪水位或设计洪水位中包含了浪爬高。

从中美标准看确定堤顶标高需要确定的共同要素为：设计水位、浪爬高及安全超高。在设计水位确定时，中国规范一般是通过调查相应水文站点或相邻水文站点多年水文数据及最大水位，采用极值Ⅰ型或P－Ⅲ分布曲线进行频率分析，从而得出设计年限水位，通常由各个设计单位自行调查研究计算；而美标规范中设计水位考虑了天文、风暴及湖水水位的影响，大部分水位测算工作由相应部门提供，二者来源不同。在确定浪爬高时，中国标准涉及的参数主要为波高、波长、斜坡坡度有关函数及斜坡护面的糙渗系数，而国外规范涉及的参数主要为波高、相当于1.022及0.247的回归系数、碎浪参数(与坡度、波高、周期有关)，二者计算公式不同。在确定安全超高时都是根据防护对象的级别确定，不同规范下超高值不同。

4 结论

(1)中美标准在确定防波堤堤顶高程时需考虑的参数为设计水位、浪爬高、安全超高，不同标准下设计水位考虑因素、来源不同，浪爬高计算公式不同，安全超高值不同。

(2)中国标准在确定堤顶标高时浪爬高作为单独参数参与堤顶标高计算，美国标准中浪爬高包含在设计水位中。

(3)美国标准下确定防波堤堤顶标高需考虑构筑物预期沉降。

(4)中国标准不同规范下，确定堤顶标高的洪水标准、安全超高不同，计算确定的堤顶标高不同。

(5)防波堤堤顶标高对工程造价影响很大，海滨电厂的防波堤堤顶高程确定宜结合模型试验验证。

参考文献:

[1] GB 50660－2011，大中型火力发电厂设计规范[S].

[2] GB 50286－98，堤防工程规范[S].

[3] GB 50201－94，堤防工程规范[S].

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