取水明渠口门处拦污网设计

收稿日期：2017-12-19
作者简介：吉 敏（1985-），女，天津市海岸带工程有限公司，主要从事港口工程海工设计。

取水明渠口门处拦污网设计
吉 敏
摘 要：随着国内外海洋环境的不断变化，拦污网的使用越来越普遍，本文作者通过查阅标准规范文献并结合福建福清核电厂实际情况，简要介绍拦污网的设计、使用及后期维护，希望可以为其他相近工程提供参考意见。

关键词：拦污网；桩基；挖泥通航；维护
中图分类号：U651 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）05-0243-02
随着国内外海洋环境的不断变化，拦污网的使用越来越普遍。

拦污网主要作用有三种，一是用来拦截较大尺寸的水上漂浮物，如水上漂浮物、无动力小渔船等；二是用来拦截较小尺寸水生物，如水母、鱼虾等；三是特殊拦污网，如围油栏等。

拦污网通常布置在取水明渠内，根据使用要求不同，采用不同的拦污网结构。

一、工程介绍 1．工程概述
福建福清核电厂厂址位于福清市三山镇西南前薛村的岐尾山前沿，北、西、南三面环海，东北侧与陆地连接。

福清核电厂规划容量为6×1,000MWe 级核电机组，厂区一次规划，分期建设。

一期建设2台M310加改进型核电机组。

厂址的西北侧及东南侧至牛头尾为大片的滩涂，-9m 等深线离岸最近距离约200m ，岸线前沿水深较好。

本海域为泥沙质海岸，水体清澈，水体含沙量小，属低含沙量海域。

拦污网设计在取水明渠头部新增设一道可升降式拦船拦污网，主要用于拦截海上漂浮物，并对无（或丧失）动力的小渔船起到一定的拦截作用。

拦船拦污网兼顾取水明渠清淤船舶通行使用要求，保证循环水泵房的取水安全。

由于取水明渠内部三期口门处均已设置拦污网用于拦截海生物，本次设计未考虑小尺寸水生物的设计。

2．拦污网功能要求的确定
（1）能够拦截小型无动力漂浮渔船；
（2）网面上部应高出水面一定距离，避免涨潮时海面超过网面；网面下部应延伸至海底使取水明渠与外部海域实现实体隔离；
（3）能够拦截直径在大于50mm 的漂浮物和海生物； （4）能够自动或者手动开闭，以便施工船只通行，可能通过的最大挖泥船（本身无动力，需要拖船在宽度方向推动）的通行，宽度=25m+15m （拖船的尺寸）=40m ，长度=50m ，高度（出水面的绝对高度）=18m ；
（5）能够直接更换损坏的局部网片，以减少维护成本；
（6）拦船网的设计应考虑对取水明渠水流速的影响，不得对正常取水造成影响；
（7）拦船网应设计成外扩的人字形结构，以便其具备一定的自清洁能力；
（8）设计方案应考虑施工可行性，并考虑施工对正常取水的影响。

二、设计方案 1．平面布置
结合已有构筑物取水明渠防波堤、取水明渠导流堤，口门处直线宽度约为380m 。

工程海域的潮流占主导地位，余流较弱，潮流主要呈规则半日潮流性质，运动形式为往复流。

充分利用往复流的自清理能力，口门处拦污网采用“人字形”的布置方式，详见图1。

图1 拦污网平面布置图
拦污网布置在取水明渠渠口处，由两段拦污网组成。

两网成人字形布置，夹角为120˚，拟利用往复海流作用，以减少污物网前堆积，拦污网总长度为414m 。

2．拦污网工艺设计
拦污网的组成主要由架空钢丝绳、拦污网、网坠（采用φ30mm 的锚链）、水下锚碇块体和锚固链、固定桩基平台、堤头桩台、手动绞车、钢支架和滑轮组等机械装置。

两段钢丝绳两端分别连接东西防波堤头部的桩台和固定于人字结构中间突出的固定桩基平台上，拦污网上部与钢丝绳固定，拦污网下部通过网坠和锚碇块体固定于渠底。

在东西防波堤头部分别设置堤头桩台，堤头桩台安装有拦网升降主绞车，每段网各配置一台以及滑轮和钢结构支架，主要用于拦污网升降操作和钢丝绳的支承和固定。

拦污网升降主绞车采用40kN 手动绞车，两段拦污网各
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配置一台。

每个中间每个墩台上配置一台20kN手动绞车，并配有相应的固定滑轮和支架，用于船只通过时拦污网升降辅助操作以及拦污网日常维护的升降操作。

支承在防波堤钢支架上的钢丝绳，与拦污网升降主绞车连接，在平时正常拦污时，拦污网钢丝绳通过卸扣铰接固定在防波堤钢支架上；挖泥船需要进出取水明渠时，将铰接轴销卸下，拦污网钢丝绳由拦污网升降主绞车支持，驱动主绞车使拦污网下降并沉入水下，使船舶顺利通过。

在主绞车将拦污网放松下降时，需要同时将该侧过船平台上的拦污网钢丝绳利用辅助绞车从平台钢支架上放下。

拦污网升起操作与下降操作相反。

本设计方案根据取水明渠口门宽度，为了减小主缆跨度。

在每段网中间各设置2组固定桩基平台，为了保障挖泥船通过的要求，每个固定桩基平台之间的间距均为66m，拦污网降下后，其间距可供宽度不大于40m挖泥船通过。

东西堤头桩台与固定桩基平台之间的间距分别为78m和74m。

拦污网顶下垂部至少高出设计高水位1.5m。

拦污网网体采用尼龙网，为了便于维修更换，本设计拦污网由一级网格和二级网片组成。

一级网格网目设计为2,500mm×2,500mm。

二级网片网目50mm×50mm，能够拦截直径在大于50mm 的漂浮物和海生物，二级网片固定在一级网格上，在需要清污或局部网片损坏时，只需要更换损坏部分的二级网片既可。

网片的连接采用快速连接方式，以方便维修。

堤身锚碇采用高桩承台的结构形式，在已有北防波堤斜坡面及导流堤顶部增设现浇钢筋混凝土承台，基础顶高程11.5m，承台上部安放固定支架及绞车等工艺设施。

为锚固拦污网，在拦污网“人”字型交点处和两侧中心位置分别设置五处锚碇平台，交叉点承台为4#承台，其两侧分别布置2#、3#、5#、6#承台，承台间距66m。

为减小平台对取水明渠过流断面的影响，平台采用高桩墩台的结构形式，平台顶高程9.0m，安装工艺机械部分承台高11.0m，水底标高约-8.5m。

桩基采用φ1200mm混凝土灌注嵌岩桩，4#承台设9根全直桩，2#、3#、5#、6#承台设6根全直桩，导流堤及北防波堤上承台设6根全直桩，桩底嵌入中风化岩层不小于4.0m。

平台上部采用现浇钢筋混凝土结构，分两层设置，下层高度为2.6m，上层高度为2.0m，平台上部安放支架等工艺设施。

图2 防波堤（导流堤）断面布置简图
图3 标准承台过船联合布置简图
水下锚碇块体布置在堤身锚碇基础与桩基平台之间。

3．拦污网使用要求
对于拦污网拦截无（或丧失）动力的小船的功能，小船总质量应小于1t，且最大漂流速度应不大于1.3m/s。

为了船舶能够顺利通过，拦污网采用了大跨度的设计，网体和支撑结构都承受较大的荷载力，在网眼堵塞严重时，荷载力会迅速增大，造成超载，必须进行及时地清理、维护。

在遇强台风等极端气象情况下，应将钢丝绳放松，以避免造成过载损坏。

4．拦污网日常维护
拦污网清理所需设备应配备齐全，在正常拦污情况下，拦污网清理频率宜为1次/月；若出现突发情况，如大量海生物或水草等污物大量涌入时，拦污网清理频率应根据现场情况及时清理。

除此之外还应建立长期的清理维护队伍，负责拦污网的日常清理维护及应急处理。

台风季节应在台风过后，及时对拦污网进行清理，避免污物对网孔造成大面积堵塞，减小过流断面。

5．拦污网翻新
由于拦污网长期受到海水腐蚀以及风吹日晒，其网绳会发生老化，这就需要定期更换拦污网。

拦污网的尼龙网绳易老化，其正常使用寿命为3~4年，新网在安装之前可浸涂氯化橡胶防污漆，以延长拦污网使用寿命。

三、结语
随着国内外海洋环境的不断变化，拦污网的使用越来越普遍，拦污网已成为取水明渠及泵房拦污设施的重要组成部分，国内已投入运营核电厂基本均已增设拦污防撞设施。

与以往工程相比，本工程采用“人”字形的平面布置方式结合工程海域往复流的运动形式，并同时满足了清淤船舶的安全通航，充分满足了工程要求。

除此之外，拦污网的设计使用应秉承“防治结合多道布设定时清理及时更换”的原则，供其他相关工程参考。

参考文献
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