水源保護區事故沉淀池設計探討

李志遠

（天津市市政工程設計研究院，天津市 300457）

1 概述

隨著城市建設的快速發展，不可避免地會對生態環境產生影響，對于穿越水源保護區的道路排水工程問題更為突出。一方面，路面的初期雨水成分復雜，有較高的污染物負荷，若初期雨水直接排放，會對水體造成嚴重污染，因此須對初期雨水進行控制[1]；另一方面，危險品運輸事故極易造成水源保護區等敏感目標污染，是水源保護區環境風險的主要來源[2]。因此有必要對水源保護區環保措施進行探討設計。

根據《關于加強公路規劃和建設環境影響評價工作的通知》（環發〔2007〕184號）的要求，為防范危險化學品運輸帶來的環境風險，對跨越飲用水水源二級保護區、準保護區和二類以上水體的橋梁，在確保安全和技術可行的前提下，應在橋梁上設置橋面徑流水收集系統，并在橋梁兩側設置沉淀池，對發生污染事故后的橋面徑流進行處理，確保飲用水安全。

吉林某橋梁工程跨越松花江（二級水源保護區段），為防止橋面初期雨水及事故時廢水進入水體造成環境污染，須采取相應設計措施以避免初期雨水及事故廢水污染水體（見圖1）。

圖1 吉林某跨越松花江橋梁工程

2 設計標準

2.1 沉淀池容積計算

參照《化工建設項目環境保護設計規范》（GB 50483—2009）第6.6條的規定，事故池可按下列公式計算：

其中，應急事故廢水最大計算量為：

（1）最大一個容量的設備或貯罐物料量V1。

（2）在裝置區或貯罐區一旦發生火災爆炸時的消防用水量V2，包括撲滅火災所需用水量和保護鄰近設備或貯罐（最少3個）的噴淋水量。

（3）當地的最大降雨量V3。

其中，V1根據中華人民共和國交通運輸令2016年第36號文件《交通運輸部關于修改〈道路危險貨物運輸管理規定〉的決定》要求，罐式專用車輛的罐體應當經質量檢驗部門檢驗合格，且罐體載貨后總質量與專用車輛核定載質量相匹配。運輸爆炸品、強腐蝕性危險貨物的罐式專用車輛的罐體容積不得超過20 m3，運輸劇毒化學品的罐式專用車輛的罐體容積不得超過10 m3，但符合國家有關標準的罐式集裝箱除外。運輸劇毒化學品、爆炸品、強腐蝕性危險貨物的非罐式專用車輛，核定載質量不得超過10 t，但符合國家有關標準的集裝箱運輸專用車輛除外。本文設計取V1=20 m3。

V2參照《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB 50974—2014），消防水量取 15 L/s，事故設計消防時間取 2 h。故 V2=15×2×3.6=108（m3）。

V3為事故設計消防時間（t=2 h）的降雨量。故V3=Qt=qΨFt=77.516×0.9×3 300/104×2×3 600/103=165（m3）。

裝置或罐區圍堤內凈空容量在本文項目中認為不存在，取為0。

由于本文工程事故廢水管道較短，為安全起見，事故廢水管道容量取為0。

綜上所述，沉淀池容積為293 m3，設計取300 m3，長×寬×深=10 m×10 m×3 m。

2.2 初期雨水調蓄池容積計算

依據《室外排水設計規范（2016年版）》（GB 50014—2006）計算，由于分流制排水系統污染控制時，雨水調蓄池的有效容積按下式計算：

式中：V為調蓄池有效容積，m3；D為調蓄量，mm，按降雨量計，一般為4～8 mm，設計取6 mm；F為匯水面積，hm2，取 0.33 hm2；Ψ 為徑流系數，取 0.9；β為安全系數，取 1.1～1.5。

故 V=10×6×0.33×0.9×1.3=23.166（m3），取24 m3。

3 池體設計

比較沉淀池容積遠大于初期雨水調蓄池容積，取沉淀池作為保護水源地的主要措施，因此本文工程擬在立交段環島內的橋梁兩側設置沉淀池，分別收集新建的兩個環形匝道事故廢水及初期雨水。

正常情況下，沉淀池主要收集橋面雨水，經隔油沉淀后排入水體，可有效減輕初期雨水對水源地的污染，初期雨水通過附近市政污水管道排至下游污水處理廠；當橋面發生危險品車輛泄漏事故時，可隨消防廢水一同排入沉淀池中儲存，后期經有相應危廢處理資質的單位進行處理。沉淀池平面圖及剖面圖如圖2、圖3所示。

圖2 沉淀池平面圖（單位：mm）

圖3 沉淀池A-A剖面圖（單位：mm）

工況運行流程如下：

（1）正常工況下，常開閥門A，常閉閥門B，橋面徑流收集日常雨水，雨水經沉淀處理后溢流排至下游雨水管道。雨停后，打開閥門B，將初期雨水排至下游市政污水管道，清空后關閉閥門B。

（2）橋面發生事故時，應急中心應關閉閥門A和閥門B，切斷有毒有害物質與水系的聯系，并及時抽吸沉淀池內的污染物送往具有相應資質的單位進行處理，要求事故處理時間小于2 h。

4 結 語

跨越水源保護區的工程需考慮初期雨水污染及危險品運輸風險對水體造成的影響。本文結合工程實例，采用設置事故沉淀池，同時收集初期雨水及事故應急廢水。文中探討了事故沉淀池池容積計算方法及工況運行情況，以期在水源保護區工程項目中能起到一定的借鑒作用。