黃 軍，趙 靜，譚炳卿，張 磊，余 濟(jì)

(合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和資源環(huán)境問題的突顯，國家提出調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、加快發(fā)展新能源、節(jié)能減排的戰(zhàn)略，核電因其發(fā)電成本低、發(fā)電小時(shí)數(shù)長、電網(wǎng)接入穩(wěn)定、低碳環(huán)保等特性，成為目前最能有效改善我國能源結(jié)構(gòu)的新能源［1］。我國內(nèi)陸核電將進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段，《核電中長期發(fā)展調(diào)整規(guī)劃(2011—2020年)》提出到 2020年核電運(yùn)行裝機(jī)容量達(dá)到5800萬kW，在建核電裝機(jī)容量保持在3 000萬kW左右的目標(biāo)［2］。我國《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展十二五規(guī)劃綱要》也提出在確保安全的基礎(chǔ)上高效發(fā)展核電［3］。湖南桃花江、湖北咸寧以及江西彭澤已被列入首批興建內(nèi)陸核電站的廠址，正開展相關(guān)前期研究工作。湖南、湖北、江西、安徽、河南、重慶、廣西、四川等省(自治區(qū)、直轄市)也不同程度地開展了核電廠址的比選工作。

內(nèi)陸核電建設(shè)項(xiàng)目取用水量大，保證率要求高，退水中含有低放射性廢液，水資源條件是核電建設(shè)布局的關(guān)鍵性因素之一，如何處理好核電建設(shè)與水資源管理和保護(hù)之間的關(guān)系，保障內(nèi)陸核電建設(shè)與運(yùn)行期間水資源安全，實(shí)現(xiàn)內(nèi)陸核電建設(shè)與水資源安全的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，是當(dāng)前我國水資源管理和內(nèi)陸核電發(fā)展面臨的新課題。本文通過對內(nèi)陸核電廠選址階段水資源約束條件的初步分析，構(gòu)建了內(nèi)陸核電廠選址階段水資源約束條件指標(biāo)體系，為指導(dǎo)內(nèi)陸核電項(xiàng)目的選址與建設(shè)、促進(jìn)內(nèi)陸核電的合理布局、保障內(nèi)陸核電建設(shè)與運(yùn)行期的水資源安全提供參考。

1 水資源約束條件指標(biāo)體系

當(dāng)前我國內(nèi)陸核電廠選址階段水資源條件面臨如下問題:①2010年批準(zhǔn)發(fā)布的《全國水資源綜合規(guī)劃》并未考慮內(nèi)陸核電取水，核電取水可能會對區(qū)域水資源配置及其他用戶取水產(chǎn)生影響;②核電廠取水量大，保證率要求高，面臨廠址取水水源斷面的來水量能否滿足核電取水需求的問題;③核電低放射性廢液排放需要大量的水進(jìn)行稀釋，面臨受納水體能否承載低放射性廢液排放的問題;④鑒于核電事故的危害性，面臨如何保障核電的安全用水以及飲用水安全等問題。

1.1 水資源約束條件的定義

內(nèi)陸核電廠選址階段需要充分考慮區(qū)域水資源配置與管理要求、取水水源條件、低放射性廢液排放受納水域水文條件以及水資源安全等因素，以便為促進(jìn)核電項(xiàng)目的合理布局、保障核電的用水安全和區(qū)域水資源安全以及經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)依據(jù)。內(nèi)陸核電廠選址階段水資源約束條件的初步定義為［4］:在確保水資源可持續(xù)開發(fā)利用、經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的前提下，保障內(nèi)陸核電的用水安全和核電廠建成運(yùn)行后核電所在區(qū)域的水資源安全，在選址階段必須滿足的管理規(guī)定和技術(shù)要求。

1.2 水資源約束條件指標(biāo)體系的構(gòu)建原則

a.保障核電設(shè)計(jì)安全原則。內(nèi)陸核電近幾年才在我國大規(guī)模興起，牽涉面廣，敏感要素多，必須堅(jiān)持核電設(shè)計(jì)安全為首要原則，嚴(yán)格執(zhí)行國家現(xiàn)有的相關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程規(guī)范。

b.保障核電用水安全原則。核電發(fā)展第一要務(wù)為安全，要在保證核電安全的前提下又好又快地發(fā)展核電。當(dāng)前我國已開工建設(shè)或者運(yùn)行的核電廠均位于濱海地區(qū)，可以利用海水進(jìn)行冷卻，水量有保證。而內(nèi)陸核電廠布局于內(nèi)陸，相對來說淡水資源有限，增加了內(nèi)陸核電用水的調(diào)度難度。考慮到核電的特殊性，有必要優(yōu)先保障核電用水安全。

c.符合水資源配置與水功能區(qū)管理要求原則。內(nèi)陸核電取水和低放射性廢液排放將會對現(xiàn)有流域、區(qū)域水資源配置格局產(chǎn)生較大影響，也會對現(xiàn)有用水戶和水資源規(guī)劃用水戶產(chǎn)生影響。內(nèi)陸核電建設(shè)過程中要符合水資源配置與水功能區(qū)管理要求，協(xié)調(diào)好核電建設(shè)取用水后與其他用水戶之間的關(guān)系，減輕或者降低核電建設(shè)對水資源配置和其他用水戶的影響。

d.內(nèi)陸核電布局與水資源條件相適應(yīng)原則。我國當(dāng)前擬規(guī)劃布局建設(shè)的內(nèi)陸核電均采用AP1000核電機(jī)組，采用循環(huán)冷卻方式后4臺核電機(jī)組設(shè)計(jì)年需水量約為1.6億m3，核電在正常運(yùn)行期間排放的低放射性廢液也需要大量水進(jìn)行稀釋。雖然我國水資源條件較為豐富，但人均占有量較低，南北差異較大，因此內(nèi)陸核電布局應(yīng)與水資源條件相適應(yīng)，充分保障內(nèi)陸核電取水和低放射性廢液排放稀釋用水的需求。

e.保障飲用水安全原則。核電站退水中含有低放射性廢液，會對下游水質(zhì)安全構(gòu)成影響。低放射性廢液的長期排放會造成在水流交換弱的地區(qū)形成放射性元素的富集，通過底泥吸附、食物鏈傳遞、地下水側(cè)滲等方式影響下游水質(zhì)，對水資源的安全構(gòu)成威脅?？紤]到飲用水安全敏感度高，關(guān)注度大，必須保障內(nèi)陸核電在正常運(yùn)行工況和非正常工況下的居民飲用水安全。

1.3 水資源約束條件指標(biāo)體系的基本框架

基于目前內(nèi)陸核電廠選址階段面臨的問題和水資源約束條件指標(biāo)體系的構(gòu)建原則，結(jié)合水資源約束條件的定義，著重考慮核電突發(fā)事故及低放射性廢液排放對水資源的影響，根據(jù)我國最嚴(yán)格的水資源管理要求和水功能區(qū)管理規(guī)定，初步建立包括一級指標(biāo)與二級指標(biāo)在內(nèi)的水資源約束條件指標(biāo)體系(表1)。一級指標(biāo)包括4個(gè)，即水資源配置與管理要求、取水水源條件、低放射性廢液排放受納水域水文條件和水資源安全。一級指標(biāo)是與內(nèi)陸核電廠選址階段水資源約束條件有直接關(guān)系的指標(biāo)，它直接反映內(nèi)陸核電廠在選址過程中所遇到的核電取水對區(qū)域水資源配置產(chǎn)生影響的問題、低放射性廢液排放對水功能區(qū)產(chǎn)生影響的問題、核電運(yùn)行取水需求問題、受納水體承載低放射性廢液能力的問題、核電突發(fā)事故對水資源安全產(chǎn)生影響等問題。二級指標(biāo)是在一級指標(biāo)基礎(chǔ)上的細(xì)化，將一級指標(biāo)具體到可操作、可定性和可定量的程度。需要指出的是，在針對不同區(qū)域不同水資源條件下的核電廠選址研究時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃Y源條件和面臨的主要水資源問題，在采用專家咨詢與模型模擬計(jì)算分析等方法的基礎(chǔ)上，對指標(biāo)進(jìn)行篩選，以確定適合不同內(nèi)陸核電廠選址階段的水資源約束條件指標(biāo)體系。

表1 內(nèi)陸核電廠選址階段水資源約束條件指標(biāo)體系

2 水資源約束條件指標(biāo)含義及風(fēng)險(xiǎn)度分析

2.1 指標(biāo)含義

2.1.1 水資源配置與管理要求

a.取水、用水控制指標(biāo)?？紤]核電擬取水水域其他用戶用水以及生態(tài)用水等，核電廠應(yīng)嚴(yán)格遵守取用水總量控制的要求，在選址階段應(yīng)充分考慮核電廠建設(shè)所在區(qū)域取水、用水總量控制要求，是否有取水、用水指標(biāo)，如果沒有，則需考慮取水、用水控制指標(biāo)是否有條件解決。

b.水資源配置條件。定性分析廠址與所在區(qū)域水資源規(guī)劃與配置的關(guān)系，分析廠址取水與用水總量和水量分配指標(biāo)的關(guān)系，明確提出解決擬建內(nèi)陸核電廠水資源配置條件或用水總量控制指標(biāo)的具體措施和方案，并對方案的可行性和實(shí)施效果進(jìn)行評價(jià)。

c.水資源管理要求。根據(jù)《水功能區(qū)管理辦法 》［5］、GB8978—1996 《污 水 綜 合 排 放 標(biāo)準(zhǔn)》［6］、EJ/T1127—2001《核電廠廠址選擇基本程序》［7］，明確規(guī)定飲用水源區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)、緩沖區(qū)以及具有飲用水功能的水庫(湖泊)內(nèi)禁止設(shè)置核電低放射性廢液排放口;設(shè)有生活取用水設(shè)施的飲用水源區(qū)下游1 km范圍內(nèi)禁止設(shè)置低放射性廢液排放口;在重要河流的干流、河流型飲用水水源地保護(hù)區(qū)、生態(tài)濕地上下游一定距離內(nèi)禁止或限制設(shè)置低放射性廢液排放口，具體需要結(jié)合區(qū)域水資源條件、核電廠址實(shí)際情況確定。

2.1.2 取水水源條件

依據(jù)內(nèi)陸核電廠供水保證率和用水需求，考慮核電在連續(xù)枯水條件下的用水需求，結(jié)合內(nèi)陸核電防洪以及核電核事故條件下的安全用水水源條件，明確內(nèi)陸核電廠選址階段的取水水源條件:①內(nèi)陸核電廠供水設(shè)計(jì)保證率為97%，校核保證率為99%，可供水量需滿足核電廠取水需求;②核電廠址所在區(qū)域河段連續(xù)枯水年可供水量需滿足核電廠取水需求;③計(jì)算可能最大暴雨和最大洪水，廠坪高程應(yīng)在可能最高洪水位以上;④滿足核事故條件下的安全用水，保障事故救援冷卻水、消防用水和其他處理工作用水等。

2.1.3 低放射性廢液排放受納水域水文條件

依據(jù) GB 6249—2011《核動力廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定》［8］、GB14587—2011《核電廠放射性液態(tài)流出物排放技術(shù)要求》［9］對內(nèi)陸核電低放射性廢液排放總量、排放濃度以及排放方式的控制要求，通過對河流、河口、湖泊、水庫等不同受納水域水力學(xué)特征的分析，明確內(nèi)陸核電廠低放射性廢液排放受納水域水文條件:①核電廠低放射性廢液排放需通過數(shù)值模擬或試驗(yàn)?zāi)M低放射性廢液在水體中的輸運(yùn)、擴(kuò)散及衰減過程，估算河流、湖泊的稀釋擴(kuò)散能力;②需要對低放射性廢液排放風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，對可能產(chǎn)生排放事故的概率和影響程度進(jìn)行定量分析并提出具體的防范措施和控制預(yù)案;③分析低放射性廢液排放、放射性沉積物累積對受納水域的影響，提出減緩或消除不利影響的補(bǔ)救措施或補(bǔ)償措施。

2.1.4 水資源安全

a.與飲用水源地的安全距離［10］?？紤]內(nèi)陸核電具有其特殊性以及核事故條件下的區(qū)域飲用水安全，有必要定量考慮核電與飲用水源地的安全距離。具體結(jié)合歷史上發(fā)生的核事故、我國人口現(xiàn)狀分布、人口增長潛力以及當(dāng)前我國新農(nóng)村規(guī)劃建設(shè)和城鎮(zhèn)化進(jìn)程等方面的因素加以確定。

b.核事故條件下備用飲用水源條件。核電站發(fā)生事故以后將會導(dǎo)致放射性元素外泄，需要考慮設(shè)置一個(gè)可供當(dāng)?shù)厥苡绊懛秶鷥?nèi)人口一定時(shí)間內(nèi)飲用水量的備用水源，以保證核電事故應(yīng)急期的居民用水安全，備用水源水量根據(jù)當(dāng)?shù)厝丝诿芏炔⒆鲞m當(dāng)調(diào)整確定。

c.核事故條件下生產(chǎn)用水安全。在綜合AP1000安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，建議新建內(nèi)陸核電廠在“縱深防御”的原則下，備用一定量的事故應(yīng)急冷卻水作為核事故條件下的安全生產(chǎn)用水。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)度分析

指標(biāo)體系中一級指標(biāo)直接與選址階段水資源約束條件相關(guān)，而在廠址水資源條件評價(jià)過程中各個(gè)指標(biāo)所占權(quán)重不同，需要通過風(fēng)險(xiǎn)度分析將指標(biāo)體系的重要程度定性與定量化，確定指標(biāo)體系的主次及優(yōu)先順序。內(nèi)陸核電廠選址階段水資源約束條件指標(biāo)體系風(fēng)險(xiǎn)度大小依次為:水資源安全、低放射性廢液排放受納水域水文條件、水資源配置與管理要求、取水水源條件。

3 水資源約束條件指標(biāo)體系的應(yīng)用實(shí)例

在內(nèi)陸核電廠選址階段水資源約束條件指標(biāo)體系中，水資源配置與管理要求可以根據(jù)核電廠選址所在流域(區(qū)域)的取水、用水總量控制指標(biāo)和水功能區(qū)管理規(guī)定直接判別;取水水源條件，如97%和99%保證率可供水量、連續(xù)枯水年可供水量和核事故安全用水源條件，需要通過分析計(jì)算來確定;低放射性廢液排放受納水域水文條件與低放射性廢液排放方式關(guān)系密切，需要根據(jù)設(shè)計(jì)排放方案專題研究后確定;反之，也可根據(jù)受納水域的水文條件，調(diào)整和優(yōu)化低放射性廢液排放方案;水資源安全條件可結(jié)合選址階段開展的水資源安全評估專題，明確內(nèi)陸核電廠址與飲用水源地的安全距離、核事故條件下備用飲用水源條件以及生產(chǎn)用水安全。

表2 桃花江 、咸寧、彭澤核電廠水資源約束條件指標(biāo)初步分析

選取桃花江、咸寧、彭澤核電廠進(jìn)行實(shí)例分析，初步分析結(jié)果見表2。桃花江核電廠擬建于湖南省益陽市桃江縣荷葉山，為濱河核電廠，取水水源和退水水域?yàn)橘Y水［11］;咸寧核電廠擬建于湖北省咸寧市通山縣大畈鎮(zhèn)，廠址位于富水水庫中部，為濱庫核電廠，取水水源和退水水域?yàn)楦凰畮欤?2］;彭澤核電廠擬建于江西省彭澤縣馬垱鄉(xiāng)境內(nèi)帽子山，為濱河核電廠，取水水源和退水水域?yàn)殚L江［13］。

通過對桃花江、咸寧、彭澤核電廠水資源約束條件的初步分析可知，核電廠址取水水源條件、低放射性廢液排放受納水域水文條件基本能滿足要求，但核電廠尚未開展核電建設(shè)對水資源配置的影響研究以及核電突發(fā)事故水資源尤其是飲用水安全的專題研究，同時(shí)3座核電廠的低放射性廢液排放均存在一些與水資源管理要求不協(xié)調(diào)的問題，需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語

從水資源配置與管理要求、取水水源條件、低放射性廢液排放受納水域水文條件、水資源安全4個(gè)方面構(gòu)建了內(nèi)陸核電廠選址階段水資源約束條件的指標(biāo)體系。應(yīng)用實(shí)例分析結(jié)果表明，水資源約束條件指標(biāo)體系可作為內(nèi)陸核電廠廠址選擇的約束條件，可為選址階段解決內(nèi)陸核電建設(shè)與運(yùn)行可能面臨的水資源問題提供技術(shù)依據(jù)。

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［2］中華人民共和國國務(wù)院.核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)［R］.北京:中華人民共和國國務(wù)院，2012.

［3］中華人民共和國國務(wù)院.中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要［M］.北京:人民出版社，2011.

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［7］EJ/T1127—2001 核電廠廠址選擇基本程序［S］.

［8］GB6249—2011 核動力廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定［S］.

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