散貨堆場含塵雨水收集和處理系統設計分析

丁 浩

福建省港航勘察設計研究院，福建 福州 350002

1 引言

專業(yè)散貨堆場貨堆一般為露天堆放，降雨產生的徑流雨水混合堆場內煤（礦）貨物后，會產生含塵雨水。含塵雨水中懸浮物含量超標，根據相關資料顯示懸浮物含量可達到1000～3000mg/L，這部分雨水不加處理直接排放，會對環(huán)境造成污染。根據《水運工程環(huán)境保護設計規(guī)范》（JTS149-2018）中規(guī)定，含塵雨水應進行收集和處理，處理后的出水，回用于場地噴淋抑塵。含塵雨水宜采用便于清理的排水溝收集，通過排水溝將含塵雨水輸送至污水處理站。但是港區(qū)面積一般都較大，排水溝系統一般都有幾公里甚至幾十公里長，由于含塵雨水含有大量懸浮物，含塵雨水在輸送過程中極易堵塞管網，導致堆場內雨水排放不暢，造成堆場積水，嚴重的甚至可能導致貨堆泡水塌方等安全事故。因此散貨堆場水排收集系統設計時要充分考慮到，含塵雨水的特點，合理周布置排水收集系統，以保證含塵雨水能夠順暢高效的收集到污水處理系統。

新建及改造專業(yè)散貨堆場過程中，從滿足環(huán)保要求和保證堆場安全角度，對合理高效的散貨堆場排水系統設計方案提出了更高要求。本文根據某港口工程實例，總結設計中的經驗，提出合理的設計方案，供后續(xù)類似工程的設計借鑒。

2 工程實例

2.1 項目概況

福州港羅源灣港區(qū)淡頭作業(yè)區(qū)14#、15#泊位工程，項目建設1 個2 萬噸級通用泊位1 個，主要裝卸雜貨、焦炭、煤炭、鐵礦石等，港內散貨裝卸工藝流程采用門座起重機+皮帶機系統到散貨堆場工藝。陸域建設2 塊獨立散貨堆場，其中1#散貨堆場尺寸約160m×130m，面積為17314m2；2#散貨堆場尺寸約99m×130m，面積為12739m2。

2.2 含塵雨水量確定

散貨堆場含塵雨水量的計算是整個排水系統設計的關鍵，根據《水運工程環(huán)境保護設計規(guī)范》（JTS149-2018）中規(guī)定，其計算公式為：

式中 V——徑流雨水量（m3）；

Ψ——徑流系數；

H——多年最大日降雨深的最小值（m）；同時滿足不小于港區(qū)排水設計重現期對應的降雨深度；

F——徑流雨水量（m3）。

根據規(guī)范可以計算出散貨堆場的徑流雨水量，但是有兩點需要我們注意。

（1）關于徑流系數Ψ 的選取問題，規(guī)范中給出的取值為0.1～0.4。主要是依據場地鋪砌類型確定。但是規(guī)范沒有針對港口常見的堆場場地鋪砌類型分別給出不同場地的徑流系數，因此計算過程中設計者的主觀取值對計算結果影響很大。目前，國內散貨堆場鋪砌主要采用高強聯鎖塊或六面塊兩種，福建區(qū)域散貨堆場一般采用高強聯鎖塊做為散貨堆場面層結構，參照《室外排水設計規(guī)范》第3.2.2 條中徑流系數取值，級配碎石路面取值0.4～0.5，大塊石鋪砌路面或瀝青表面各種的碎石路面取值0.55～0.65，可以得出復雜鋪面情況下徑流系數取值較大。因此綜合考慮本項目散貨堆場采用高強聯鎖塊鋪砌層，徑流系數取0.4 比較合適。

（2）關于H 的取值問題，根據規(guī)范H 取值既要考慮工程所在地多年最大日降雨深的最小值，同時也要考慮港區(qū)排水設計重現期對應的降雨深度，因此要確定H 取值時要綜合考慮以上兩個因素。工程所在地多年最大日降雨深的最小值可以通過當地氣象局和中國氣象局網站數據中查詢。但是設計取值時往往有很大困難，首先是港口建設所在地一般位于遠離城市的沿海偏遠地區(qū)，一般沒有準確的氣象資料，選取資料的時候往往要參照相鄰區(qū)域的資料，難免出現誤差；其次是多年資料的不確定性，多年資料的時間范圍規(guī)范中沒有明確，設計中選取年份樣本的數目直接影響取值準確度。因此在本項目設計中，根據項目所在區(qū)域為福州，首先查詢福州區(qū)域的氣象數據。獲取數據后，篩選出最近連續(xù)十年的數據，并結合近一兩年最新的氣象數據，推算出碼頭區(qū)域的多年最大日降雨深的最小值。另外從《建筑與小區(qū)雨水控制及利用工程技術規(guī)范》GB 50400-2016中查詢港區(qū)排水設計重現期對應的日降雨量。對比兩數值就可以明確H 的取值。

2.3 場地排水方案

散貨堆場含塵雨水含有大量懸浮物，在輸送過程中極易堵塞排水管網，導致堆場內積水。因此在排水管網設計中要滿足兩個條件。一是排水管網要有足夠的排水能力，防止場地積水，同時也要有足夠的流速，減少淤積產生；二是排水管網平面布置應考慮后期使用維護情況，要清淤方便。

本工程散貨堆場豎設計方案采用四周分散排水，同時為滿足散貨堆場環(huán)保要求，堆場周圍采用防風抑塵網封閉方案。項目在排水系統設計根據平面布置方案在1#和2#散貨堆場周邊防塵網內布置蓋板矩形鋼筋混凝土排水溝，含塵雨水通過排水溝收集后重力流排入生產污水處理站。設計中對排水管網易堵塞問題采取相應的措施。

（1）項目排水管網采用蓋板排水溝收集和輸送含塵雨水，排水溝設計應保證排水溝過流能力大于散貨堆場含塵雨水量。排水溝過流能力按照下式計算：

式中 B——排水溝寬度（m）；

h——排水溝水深（m）；

v——排水溝流速（m/s）；

n——排水溝粗糙系數，項目采用混凝土排水溝，n 取0.013～0.014；

R——排水溝水力半徑（m）；

I——排水溝坡度。

排水溝起點溝深h，溝寬B 值，根據《工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范》（GB50187-2012）第7.4.5 條規(guī)定和查閱給水排水設計手冊相關資料，項目排水溝起點深度0.6m，溝寬0.5m，坡度0.2%。

不同分段排水溝尺寸，根據匯水分配，分段計算輸送含塵雨水量，通過合理確定溝寬B 值和坡度I，計算出排水溝水深h，確定排水溝的斷面尺寸。值得注意的是在排水溝設計尺寸和坡度確定的情況下，需要考慮排水溝內最小流速的問題。有些設計人在設計時，是以保證排水溝內流速不小于 0.4 m/s 控制的，這是不合理的。考慮到含塵雨水含有煤炭或者礦石粉塵，因此含塵雨水的最小流速不能按照普通雨水考慮，其最小流速應根據堆場內堆存的貨物情況，針對性的分析，確定最小流速，在設計時合理確定排水溝各項參數。

（2）本項目為防治堆場內物料揚塵，在散貨堆場四周設置防風抑塵網，防風抑塵網主要由鋼筋混凝土基礎和上部鋼結構組成。防風抑塵網和排水溝在平面設計時，一般首先確定防風抑塵網布置方案，再考慮排水溝的位置。常規(guī)設計方案將排水溝布置在防風抑塵網內側，與貨堆交接。

常規(guī)設計方案雨水可以直接匯入排水溝，排水溝收水能力較強。但是實際運行中，散貨在裝卸過程中，散貨塊體會掩埋排水溝，堵塞蓋板上的收水縫，造成排水溝收水能力減弱，進而造成溝體淤積，甚至整段排水溝被貨物淹埋，造成散貨堆場內排水不暢。

為解決常規(guī)設計中存在的問題，本項目對散貨堆場含塵雨水系統的常規(guī)設計方案進行了優(yōu)化，將排水溝布置在防風抑塵網基礎上，利用防風抑塵網下部的混凝土擋墻，分隔貨堆和排水溝，詳見圖1、2。

圖1 散貨堆場排水平面布置圖

圖2 排水溝斷面圖

考慮到防風抑塵網下沒有車輛荷載，排水溝蓋板采用鋼格板蓋板，沿著防風抑塵網通長布置。該設計方案不但增加收水效果，而且鋼格板蓋板較常規(guī)設計中的鋼筋混凝土蓋板更輕便，減輕日常排水溝清淤中的工作量。

2.4 含塵雨水處理方案

含塵雨水屬于港區(qū)含煤、礦污水的一部分，應進行污水處理。根據《水運工程環(huán)境保護設計規(guī)范》規(guī)定，含塵雨水宜采用水處理工藝流程，如圖3。

本項目環(huán)評要求含塵雨水經處理標后回用噴淋。因此項目含塵雨水通過排水溝收集后匯入調節(jié)池，經混凝、沉淀、污泥濃縮、集水過濾、消毒等處理后，處理達標的污水出水排入回用水池，用做散貨堆場的噴淋用水。

圖3 含塵雨水水處理流程

3 結語

本文通過工程實例，對散貨堆場含塵雨水收集和處理系統進行設計研究。總結出以下幾點：

（1）散貨堆場含塵雨水量應按照徑流雨水量計算公式，相關參數選取應充分考慮設計方案，選取最新的資料，保證含塵雨水量計算基本準確，為后續(xù)排水輸送系統和處理系統設計打好基礎。

（2）散貨堆場含塵雨水輸送系統，建議采用易清理好維護的蓋板排水溝，結合散貨堆場的環(huán)保措施合理布置排水溝位置，保證排水溝安全、可靠的運行。

（3）營運期排水系統會發(fā)生堵塞和淤積，定期維護是排水系統的高效工作前提，使用單位在日常使用過程中應及時對排水溝對進行清淤，發(fā)現堵塞立即疏通，保證含塵雨水系統正常運行。