石油化工企業(yè)火災(zāi)事故雨水量計(jì)算探討

馬 婷 婷

(赫氏工程設(shè)計(jì)(沈陽)有限公司，遼寧 沈陽 110000)

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石油化工企業(yè)火災(zāi)事故雨水量計(jì)算探討

馬 婷 婷

(赫氏工程設(shè)計(jì)(沈陽)有限公司，遼寧 沈陽 110000)

在分析現(xiàn)有事故雨水量計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，提出了采用最大24 h平均降雨量計(jì)算事故雨水量的計(jì)算方法，通過收集國內(nèi)五個主要城市的相關(guān)降雨數(shù)據(jù)，采用不同計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算并比較，結(jié)果證明，最大24 h平均降雨量的計(jì)算方法更為準(zhǔn)確合理。

事故雨水量，降雨量，污水，石油化工

1 概述

石油化工企業(yè)多以石油或天然氣為主要原料，大部分為易燃易爆物質(zhì)，火災(zāi)危險性高，而每次火災(zāi)事故的處置總是伴隨著大量的消防用水，事故現(xiàn)場使用過的消防水因混入少量的石化產(chǎn)品或滅火藥劑而成為消防污水，如對消防污水控制不利，任意排放，極易造成環(huán)境污染，發(fā)生次生災(zāi)害。故GB 50483—2009化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：“化工建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)設(shè)置應(yīng)急事故水池”，以保證發(fā)生事故時能有效的接納裝置排水、消防廢水等污染水，避免事故污染水進(jìn)入水體造成污染。

事故水池的有效容積是設(shè)計(jì)事故水池的一個重要參數(shù)，直接決定了事故污水收集的成效。若事故水池容積過小，必然造成事故污水排入市政污水管網(wǎng)，加重污水處理廠的處理負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重的可能造成次生環(huán)境污染，不符合安全性原則。若事故水池盲目過大，必然會造成建筑成本的增加，不符合經(jīng)濟(jì)性原則。設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視事故水池的有效容積及事故污水量的計(jì)算和確定。事故雨水量是事故污水量重要組成部分，但事故時降雨情況很難確定，給事故雨水量的計(jì)算帶來一定困難，現(xiàn)有相關(guān)規(guī)范未對其進(jìn)行統(tǒng)一的、明確的規(guī)定。故本文對事故雨水量的計(jì)算方法進(jìn)行了研究和探討，希望有助于完善事故雨水量計(jì)算工作，也歡迎其他同仁批評指正。

2 事故雨水量計(jì)算

2.1 現(xiàn)有規(guī)范相關(guān)內(nèi)容的分析

目前國內(nèi)針對石油化工企業(yè)事故污水量的計(jì)算依據(jù)主要有兩種：

一種是GB 50483—2009化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)規(guī)定。

另一種是中石化“水體污染防控緊急措施設(shè)計(jì)導(dǎo)則”相關(guān)規(guī)定。兩規(guī)定主要差異在于事故時雨水量的計(jì)算，因采用計(jì)算方法不同，計(jì)算結(jié)果相差較大。故本文重點(diǎn)對污水量計(jì)算公式中的雨水量進(jìn)行了研究和探討。

GB 50483—2009化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：V雨為發(fā)生事故時可能進(jìn)入該廢水收集系統(tǒng)的當(dāng)?shù)氐淖畲蠼涤炅?m3)，業(yè)內(nèi)普遍采用各地暴雨強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算，即：

V雨=ψ×q×F。

其中，q為設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度，L/(s·100 m2)，由暴雨強(qiáng)度公式求得，其中降雨歷時采用火災(zāi)持續(xù)時間；F為必須進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積,100 m2。

中石化“水體污染防控緊急措施設(shè)計(jì)導(dǎo)則”規(guī)定：V雨為發(fā)生事故時可能進(jìn)入該收集系統(tǒng)的降雨量,m3，V雨=10×q×F，q為降雨強(qiáng)度,mm/d，按平均日降雨量計(jì)算(q=qa/n，qa為當(dāng)?shù)囟嗄昶骄涤炅浚琻為年平均降雨日數(shù))，F(xiàn)為必須進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積，hm2。

筆者認(rèn)為以上兩種方法均不能準(zhǔn)確，合理地計(jì)算事故時雨水量。

暴雨強(qiáng)度公式適用于計(jì)算瞬時流量，即設(shè)計(jì)流量，用于計(jì)算管道管徑等。石化企業(yè)發(fā)生火災(zāi)時火災(zāi)持續(xù)時間會達(dá)到3 h，4 h甚至6 h，一般情況下發(fā)生如此長時間的暴雨的可能性很小。而暴雨強(qiáng)度公式的推求是基于各地短時暴雨資料，若用于長時間的雨水量計(jì)算，公式本身就會失真，若采用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算火災(zāi)事故時雨水量，勢必會造成計(jì)算結(jié)果偏大。

平均日降雨量的計(jì)算方法，是將年平均降雨量按降雨日數(shù)均分，即年平均日降雨量。各地各月降雨情況均不相同，特別是對于北方地區(qū)，冬季和夏季雨水量相差較大，夏季實(shí)際日降雨量必然大于平均日降雨量，若采用平均日降雨量計(jì)算方法，勢必會造成計(jì)算結(jié)果偏小。此外，平均日降雨量的計(jì)量單位為mm/d，而火災(zāi)時的計(jì)量單位是以h為基礎(chǔ)，兩者無法統(tǒng)一。

2.2 最大24 h平均降雨量

為了更好的反映火災(zāi)時降雨對事故污水量的影響，使計(jì)算更貼近實(shí)際情況且有一定的安全預(yù)留，筆者推薦采用最大24 h平均降雨量進(jìn)行火災(zāi)時雨水量的計(jì)算。所謂最大24 h平均降雨量，即各地最大24 h的降雨量均分到每個小時的降雨量，單位為mm/h，各地最大24 h降雨量可以從《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》附錄A中查找到。

最大24 h降雨量是各地全年中降雨量最大的一天的降雨量，用該方法計(jì)算，減小了各地降雨量的季節(jié)性差異對事故雨水量計(jì)算的影響，與火災(zāi)持續(xù)時間相匹配，彌補(bǔ)了平均日降雨量計(jì)算方法的不足，安全性得以提高。最大24 h降雨量在每個小時的降雨量也并不相同，但若火災(zāi)時每小時雨水量大于平均時降雨量，勢必會有助于火災(zāi)撲滅，從而減小消防水用量，但消減量無法計(jì)量，故仍考慮采用最大24 h時平均降雨量進(jìn)行計(jì)算，消防用水量仍按設(shè)計(jì)消防用水量計(jì)算。

綜上所述，最大24 h平均降雨量的計(jì)算方法更為合理、準(zhǔn)確的描述了火災(zāi)時降雨的影響，更加經(jīng)濟(jì)且安全的進(jìn)行了火災(zāi)時雨水量的計(jì)算。

2.3 對比計(jì)算

選取北京，沈陽，上海，廣州，蘭州五個具有一定代表性的城市的相關(guān)降雨資料為計(jì)算依據(jù)，查找這五大城市的年降雨量、降雨天數(shù)、最大24 h降雨量、暴雨強(qiáng)度公式，重現(xiàn)期選取3年，火災(zāi)持續(xù)時間即降雨歷時，分別選取6 h和4 h，分別按平均日降雨量、最大24 h平均降雨量及暴雨強(qiáng)度公式三種方法，進(jìn)行了火災(zāi)時每公頃雨水量的計(jì)算。

計(jì)算結(jié)果如下：

表1為火災(zāi)持續(xù)時間即降雨歷時為6 h的計(jì)算結(jié)果。表2為火災(zāi)持續(xù)時間即降雨歷時為4 h的計(jì)算結(jié)果。

表1 T=6 h計(jì)算結(jié)果表

表2 T=4 h計(jì)算結(jié)果表

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出：以上各城市相關(guān)數(shù)據(jù)均體現(xiàn)出如下共性：按暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算的數(shù)值比其他兩種方法計(jì)算的數(shù)值大出很多，再加上消防用水及其他排入事故水池的污水，事故水池的總?cè)莘e會很大，不符合經(jīng)濟(jì)性要求；而按平均日降雨量計(jì)算的結(jié)果，不會跟隨火災(zāi)持續(xù)時間的變化而變化，無論是6 h還是4 h，計(jì)算結(jié)果均相同，不符合科學(xué)性要求；而按最大24 h平均降雨量計(jì)算的結(jié)果大于按平均日降雨量計(jì)算結(jié)果，降雨歷時越長，降雨量越大，但不會像按暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算那樣大出很多，彌補(bǔ)了以上兩種方法的不足，更加準(zhǔn)確和合理，符合經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性和安全性要求。

但筆者也考慮到，對于南方等雨量比較充沛的地區(qū)，暴雨強(qiáng)度和發(fā)生暴雨的可能性會比北方等較干旱地區(qū)的大，故推薦在使用最大24 h平均降雨量計(jì)算時，可以附加一定安全系數(shù)，以策萬全。此外，對于大型可燃液體儲罐，液化石油氣儲罐等火災(zāi)危險性高的項(xiàng)目，火災(zāi)實(shí)際持續(xù)時間有可能高于設(shè)計(jì)要求，故亦可附加一定安全系數(shù)，適當(dāng)增大事故水池容積。

3 結(jié)語

最大24 h平均降雨量的計(jì)算方法，比平均日降雨量和暴雨強(qiáng)度公式兩種方法更為準(zhǔn)確，更為合理地反映了事故時降雨對事故污水量的影響。但該方法是否合適還應(yīng)經(jīng)過更多的工程實(shí)例檢驗(yàn)，是否有更合理的計(jì)算方法也有待進(jìn)一步研究。

建議相關(guān)規(guī)范能健全并完善事故時雨水量計(jì)算方法，讓設(shè)計(jì)有理可依。在規(guī)范中附帶各地相關(guān)雨水?dāng)?shù)據(jù)資料，讓設(shè)計(jì)有數(shù)可查。

希望本次研究起到拋磚引玉的作用，同時希望相關(guān)人員給予事故時雨水量計(jì)算更多重視。

[1] 段學(xué)華，王棟成.應(yīng)急事故水池和初期雨水池容積確定方法對比研究[J].工業(yè)用水與廢水，2011(1):45-49.

[2] 徐東喜.石油化工企業(yè)消防污水收集與處理初探[J].工業(yè)用水與廢水，2000(1):51-53.

[3] 孫月暉.關(guān)于石化企業(yè)的事故廢水和污染雨水的收集[J].能源環(huán)境，2014(3):15-16.

[4] GB 50483—2009，化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] GB 50400—2006，建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范[S].

[6] GB 50160—2008，石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

Inquiry on fire accident rainwater volume calculation of petrochemical industry enterprises

Ma Tingting

(Herring Engineering Design(Shenyang) Co., Ltd, Shenyang 110000, China)

Based on analyzing current accident rainwater volume calculation methods, the paper puts forward accident rainwater calculation methods by applying maximum 24 h average rainwater volume calculation method. Through collecting relevant dewatering data of five major cities in China, it carries out calculation and comparison by using different calculation methods. Results show that: the maximum 24 h average rainwater volume calculation method is rather accurate and rational.

accidental rainwater volume, dewatering volume, sewage, petrochemical industry

1009-6825(2016)12-0110-02

2016-02-17

馬婷婷(1981- )，女，工程師，注冊公用設(shè)備工程師(給排水)

TU991.114

A