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摘要：本文对影响场地设计标高的竖向设计因素进行系统分析，通过比较论证确定厂区场地设计最佳标高，并提出场地竖向布置的具体设计内容。为优化电厂厂区规划，节省项目投资，提供了科学合理的方案及建议。
关键词：竖向;标高;土石方;排水;优化
Abstract: This paper makes a systematic analysis of the influence of vertical design factors of site elevation, design elevation determined through comparative analysis of plant site, and puts forward the concrete design content site vertical arrangement. In order to optimize the power plant planning, save the project investment, provide scientific and reasonable proposal and suggestion.
Keywords: vertical; elevation; earthwork; drainage; optimization
中图分类号：S276
一﹑引言
滨海地区的平整场地条件下建设电厂，需要注意的重要因素包括：规范要求的与发电厂等级相对应的防洪标准、综合减少运行成本及一次性投资、减少土石方工程量、有利于雨水排放、场地与周围自然地形的景观协调等。通过各方面因素的综合分析以及费用比较后，才能得到最合理的竖向设计标高，达到最佳的工程经济效益。下面以某工程的竖向设计分析过程为例，对电厂竖向设计优化的要点进行探讨。
二﹑场地现状分析
某工程最终规划按6×1000MW机组设计，本期建设2×1000 MW机组，厂址位于海边，厂址用地范围分为陆域和海域部分。
厂址陆域用地标高在2m-4.5m之间。陆域用地类型由海边滩涂、旱地、林地、水产养殖场及盐田等组成。大部分用地标高在3m左右。可见场地整体较为平坦，高差较小。-1m等深线距海陆域分界线约1000-1200m，至岸域的较大范围内地形标高大于-1m，地势平坦，回填高度均匀。
三、厂址设计标高影响因素及分析
通过以上现状及外部性条件的前置分析，以下对影响竖向设计的主要因素进行系统分析：
3.1厂址设防标准
1）防洪水位
电厂规划容量≥ 6000MW，且属于风暴潮严重地区的特大型的海滨发电厂。依据电厂规划容量≥ 6000MW，按照《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660-2011）和《火力發电厂总图运输设计技术规程》(DL/T5032-2005)的规定，场地设计标高按高于200年一遇高潮位设计。
厂址二百年一遇高潮位4.158m。因此，厂区场地设计标高应高于4.158m，取整为4.20m。
3.2土石方平衡
3.2.1土源利用分析
本期工程可能用作回填的土源包括：取排水明渠余土、基槽余土、港池航道疏浚余土、灰场余土。
1）取排水明渠余土
本期工程取排水明渠开挖与场平施工可以同时进行，而且距离上是相邻关系，运费最省。开挖土料主要为碎石土，表层含少量泥沙，对于结构地基处理而言其土质较为理想。
2）基槽余土
基槽余土是在施工期产生，场地初平阶段无法利用。但可以考虑根据基槽余土的总量适当降低场地初平标高，待基槽开挖施工后，将基槽余土作为场地二次整平土源，将场地回填至设计标高。如此处理可减少二次开挖量（含建筑物基坑、管线、路基等），又可减少初平回填工程量。具有较高的实用及经济意义。
3）灰场土源
灰场工程余土利用的优点是：a)通过开挖灰场取土可同步增加灰场库容。b)灰场余土可以在工程内部调配，不需另开取土场，是可靠的土方来源。主要只需考虑运输费用，比外购土更加经济、更加环保、并具有可控性。灰场可作为备用土源考虑。
4）港池航道疏浚余土
利用疏浚余土的优点在于：回填转运距离近，费用省；可以消纳疏浚余土，既大量减少港池航道疏浚外弃土费用，又节省厂区回填购土的费用。其存在的问题是：工期协调问题。
3.2.2土石方平衡方案
当疏浚余土无法用于本期厂区回填，则主要考虑利用本期取排水明渠开挖土石方进行厂区平整回填。
本期工程取排水明渠开挖土石方55.47万m3，可用于将一期厂区初平至3.7m标高。再利用基槽余土约8.5万m3，恰好可将场地二次平整至设计标高4.2m。
小结：土源充足，在不考虑本期厂区回填期间利用港池航道疏浚余土时，仍可实现土石方平衡。通过向灰场取土还可以进一步提高场地标高。土石方量不会成为影响场地设计标高的关键因素。
3.3雨水排放
1）雨水排放标高验算
电厂规划雨水排水系统拟采用重力流方式，就近排至海域。通常排水口的管底标高一般不低于多年平均低潮位(-0.662 m)能保证基本的排水安全，高于多年平均潮位(1.738 m)雨水排水常年均比较顺畅。结合总平面布置优化，雨水排水口可接入厂区的取水明渠，大大缩短了雨水干管长度，雨水干管长度大约为310m。厂区分多区排水，可减小干管直径，经过计算，干管末端直径约为1.2m。如果排水起点的排水管顶标高按场地设计标高下-0.7 m（即埋深700mm）考虑，平均纵向坡度按0.3%考虑，故主排水管道坡降为0.93m。再考虑出口处的管径1.2m。主干管出水口底标高比场地设计标高低2.83m。所以厂址场地标高不宜低于1.738（多年平均潮位）＋2.83＝4.568m，并高于-0.662（多年平均低潮位）＋2.83＝2.168 m。
排水标高理论估算示意图
2)小结
从雨水排放角度考虑，厂址场地标高不低于2.168m能保证场地排水的基本安全。厂址标高高于4.568m可保证常年排水基本顺畅。
但由于自流雨水排水系统允许适当淹没流排水，按防洪标准要求的4.2m标高考虑，仍可以满足排水的基本顺畅。适当提高则利于获得更好的雨水排水效果。
3.4标高变动的综合费用分析
基于防洪标准的基本要求，暂按4.2m为场地设计基准标高进行分析。因港池航道疏浚余土及灰场余土等各种土源的存在，以及排水顺畅的优化需要，场地设计标高存在优化的需要。对场地标高提高0.5m和降低0.5m进行综合分析。
3.4.1提高标高的方案比较
当场地设计标高由4.2m升高至4.7m的差异包括：
1）增加循环水运行费用
由于扬程提高，循环水系统的年运行费用增加值(简化为水泵年耗电价，按本期2×1000MW计算)如下：
C－全年水泵耗电费用增加量(万元/年)
r－水比重
Q总－流量(m3/S)
H－泵扬程差值(以场平标高差值代替)
η1－电机效率
η2－水泵效率
q－发电成本价
h－全年运行小时数
2台机机组增加年运行费用62.88万元。
6台机机组增加年运行费用188.64万元。
2）土石方费用
本期厂区土石方回填量增加11.71万m3。
按无法利用疏浚余土考虑，经初步计算，还需从灰场开挖取土，运距20km，取土费用按38元/m3计算，增加费用为11.71万m3×38km(元/ m3)=444.98万元。
按可利用疏浚余土考虑，海域弃土运输费用按每0.88元/m3•km、运距6km计算，可减少弃土运输费用61.83万元。
3）土建结构造价增加
地下部分柱加长0.5m，增加结构造价40.20万元（按减少的结构体积266元/m3进行计算）。
3.4.2降低标高的方案比较
经过水工工艺设计优化，当场地设计标高在4.20m时，为了保证循环水正常自流排入外海，虹吸井堰上水头标高已经达到最低点。若再降低厂址标高，虹吸井堰上水头并不能降低，因此循环水泵运行扬程也不能减少。因此，进一步降低场地标高并不能减少循环水运行费用。差异包括：
1）减少土建结构造价，柱缩短0.5m，减少造价40.2万元。
2）增加防洪措施
本期全厂围堤（护岸）长1300m（采用斜坡式护岸，打止水帷幕每米綜合造价约0.6万元），增加造价780万元。
3）增加排涝设施：增加雨水抽排设施费用约100万元。
4）经过初步计算，无论是否可以利用疏浚余土，都将增加弃土10万m3。海域弃土运输费用按每0.88元/m3•km、运距6km计算，增加弃土运输费用52.8万元。
以下是三种场地设计标高方案的综合费用对比表：
当考虑疏浚余土无法在厂区回填时利用的费用比较表：（万元）
当考虑疏浚余土可以在回填厂区时利用的费用比较表：（万元）
四、结语
通过对4大影响因素的综合分析可见，场平设计标高取4.2m是经济合理的选择。体现在：
满足防洪标准的基本要求。厂址二百年一遇高潮位4.158m。
厂区雨水排放能够达到基本顺畅。
循环水系统实现最优布置，具有较好的运行经济性。
土石方平衡优化。采用设计标高4.2m时，即使不考虑疏浚余土的同期利用，仍然可以通过充分利用取排水明渠开挖余土和基槽余土实现厂区范围土石方自平衡。不需外取土，具有较好的可操作性。
参考文献：
（1）火电厂设计技术规程.DL5000-2000
（2）火力发电厂总图运输设计技术规程.DL/T5032-2005
关键词：竖向;标高;土石方;排水;优化
Abstract: This paper makes a systematic analysis of the influence of vertical design factors of site elevation, design elevation determined through comparative analysis of plant site, and puts forward the concrete design content site vertical arrangement. In order to optimize the power plant planning, save the project investment, provide scientific and reasonable proposal and suggestion.
Keywords: vertical; elevation; earthwork; drainage; optimization
中图分类号：S276
一﹑引言
滨海地区的平整场地条件下建设电厂，需要注意的重要因素包括：规范要求的与发电厂等级相对应的防洪标准、综合减少运行成本及一次性投资、减少土石方工程量、有利于雨水排放、场地与周围自然地形的景观协调等。通过各方面因素的综合分析以及费用比较后，才能得到最合理的竖向设计标高，达到最佳的工程经济效益。下面以某工程的竖向设计分析过程为例，对电厂竖向设计优化的要点进行探讨。
二﹑场地现状分析
某工程最终规划按6×1000MW机组设计，本期建设2×1000 MW机组，厂址位于海边，厂址用地范围分为陆域和海域部分。
厂址陆域用地标高在2m-4.5m之间。陆域用地类型由海边滩涂、旱地、林地、水产养殖场及盐田等组成。大部分用地标高在3m左右。可见场地整体较为平坦，高差较小。-1m等深线距海陆域分界线约1000-1200m，至岸域的较大范围内地形标高大于-1m，地势平坦，回填高度均匀。
三、厂址设计标高影响因素及分析
通过以上现状及外部性条件的前置分析，以下对影响竖向设计的主要因素进行系统分析：
3.1厂址设防标准
1）防洪水位
电厂规划容量≥ 6000MW，且属于风暴潮严重地区的特大型的海滨发电厂。依据电厂规划容量≥ 6000MW，按照《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660-2011）和《火力發电厂总图运输设计技术规程》(DL/T5032-2005)的规定，场地设计标高按高于200年一遇高潮位设计。
厂址二百年一遇高潮位4.158m。因此，厂区场地设计标高应高于4.158m，取整为4.20m。
3.2土石方平衡
3.2.1土源利用分析
本期工程可能用作回填的土源包括：取排水明渠余土、基槽余土、港池航道疏浚余土、灰场余土。
1）取排水明渠余土
本期工程取排水明渠开挖与场平施工可以同时进行，而且距离上是相邻关系，运费最省。开挖土料主要为碎石土，表层含少量泥沙，对于结构地基处理而言其土质较为理想。
2）基槽余土
基槽余土是在施工期产生，场地初平阶段无法利用。但可以考虑根据基槽余土的总量适当降低场地初平标高，待基槽开挖施工后，将基槽余土作为场地二次整平土源，将场地回填至设计标高。如此处理可减少二次开挖量（含建筑物基坑、管线、路基等），又可减少初平回填工程量。具有较高的实用及经济意义。
3）灰场土源
灰场工程余土利用的优点是：a)通过开挖灰场取土可同步增加灰场库容。b)灰场余土可以在工程内部调配，不需另开取土场，是可靠的土方来源。主要只需考虑运输费用，比外购土更加经济、更加环保、并具有可控性。灰场可作为备用土源考虑。
4）港池航道疏浚余土
利用疏浚余土的优点在于：回填转运距离近，费用省；可以消纳疏浚余土，既大量减少港池航道疏浚外弃土费用，又节省厂区回填购土的费用。其存在的问题是：工期协调问题。
3.2.2土石方平衡方案
当疏浚余土无法用于本期厂区回填，则主要考虑利用本期取排水明渠开挖土石方进行厂区平整回填。
本期工程取排水明渠开挖土石方55.47万m3，可用于将一期厂区初平至3.7m标高。再利用基槽余土约8.5万m3，恰好可将场地二次平整至设计标高4.2m。
小结：土源充足，在不考虑本期厂区回填期间利用港池航道疏浚余土时，仍可实现土石方平衡。通过向灰场取土还可以进一步提高场地标高。土石方量不会成为影响场地设计标高的关键因素。
3.3雨水排放
1）雨水排放标高验算
电厂规划雨水排水系统拟采用重力流方式，就近排至海域。通常排水口的管底标高一般不低于多年平均低潮位(-0.662 m)能保证基本的排水安全，高于多年平均潮位(1.738 m)雨水排水常年均比较顺畅。结合总平面布置优化，雨水排水口可接入厂区的取水明渠，大大缩短了雨水干管长度，雨水干管长度大约为310m。厂区分多区排水，可减小干管直径，经过计算，干管末端直径约为1.2m。如果排水起点的排水管顶标高按场地设计标高下-0.7 m（即埋深700mm）考虑，平均纵向坡度按0.3%考虑，故主排水管道坡降为0.93m。再考虑出口处的管径1.2m。主干管出水口底标高比场地设计标高低2.83m。所以厂址场地标高不宜低于1.738（多年平均潮位）＋2.83＝4.568m，并高于-0.662（多年平均低潮位）＋2.83＝2.168 m。
排水标高理论估算示意图
2)小结
从雨水排放角度考虑，厂址场地标高不低于2.168m能保证场地排水的基本安全。厂址标高高于4.568m可保证常年排水基本顺畅。
但由于自流雨水排水系统允许适当淹没流排水，按防洪标准要求的4.2m标高考虑，仍可以满足排水的基本顺畅。适当提高则利于获得更好的雨水排水效果。
3.4标高变动的综合费用分析
基于防洪标准的基本要求，暂按4.2m为场地设计基准标高进行分析。因港池航道疏浚余土及灰场余土等各种土源的存在，以及排水顺畅的优化需要，场地设计标高存在优化的需要。对场地标高提高0.5m和降低0.5m进行综合分析。
3.4.1提高标高的方案比较
当场地设计标高由4.2m升高至4.7m的差异包括：
1）增加循环水运行费用
由于扬程提高，循环水系统的年运行费用增加值(简化为水泵年耗电价，按本期2×1000MW计算)如下：
C－全年水泵耗电费用增加量(万元/年)
r－水比重
Q总－流量(m3/S)
H－泵扬程差值(以场平标高差值代替)
η1－电机效率
η2－水泵效率
q－发电成本价
h－全年运行小时数
2台机机组增加年运行费用62.88万元。
6台机机组增加年运行费用188.64万元。
2）土石方费用
本期厂区土石方回填量增加11.71万m3。
按无法利用疏浚余土考虑，经初步计算，还需从灰场开挖取土，运距20km，取土费用按38元/m3计算，增加费用为11.71万m3×38km(元/ m3)=444.98万元。
按可利用疏浚余土考虑，海域弃土运输费用按每0.88元/m3•km、运距6km计算，可减少弃土运输费用61.83万元。
3）土建结构造价增加
地下部分柱加长0.5m，增加结构造价40.20万元（按减少的结构体积266元/m3进行计算）。
3.4.2降低标高的方案比较
经过水工工艺设计优化，当场地设计标高在4.20m时，为了保证循环水正常自流排入外海，虹吸井堰上水头标高已经达到最低点。若再降低厂址标高，虹吸井堰上水头并不能降低，因此循环水泵运行扬程也不能减少。因此，进一步降低场地标高并不能减少循环水运行费用。差异包括：
1）减少土建结构造价，柱缩短0.5m，减少造价40.2万元。
2）增加防洪措施
本期全厂围堤（护岸）长1300m（采用斜坡式护岸，打止水帷幕每米綜合造价约0.6万元），增加造价780万元。
3）增加排涝设施：增加雨水抽排设施费用约100万元。
4）经过初步计算，无论是否可以利用疏浚余土，都将增加弃土10万m3。海域弃土运输费用按每0.88元/m3•km、运距6km计算，增加弃土运输费用52.8万元。
以下是三种场地设计标高方案的综合费用对比表：
当考虑疏浚余土无法在厂区回填时利用的费用比较表：（万元）
当考虑疏浚余土可以在回填厂区时利用的费用比较表：（万元）
四、结语
通过对4大影响因素的综合分析可见，场平设计标高取4.2m是经济合理的选择。体现在：
满足防洪标准的基本要求。厂址二百年一遇高潮位4.158m。
厂区雨水排放能够达到基本顺畅。
循环水系统实现最优布置，具有较好的运行经济性。
土石方平衡优化。采用设计标高4.2m时，即使不考虑疏浚余土的同期利用，仍然可以通过充分利用取排水明渠开挖余土和基槽余土实现厂区范围土石方自平衡。不需外取土，具有较好的可操作性。
参考文献：
（1）火电厂设计技术规程.DL5000-2000
（2）火力发电厂总图运输设计技术规程.DL/T5032-2005