長引橋散貨碼頭給排水設計難點

劉榮花

（山東省交通規劃設計院集團有限公司，山東 濟南 250101）

引言

長引橋散貨碼頭的給排水設計比較復雜：（1）在給水設計中用水點較多，且用水壓力和水質均不同，需要設置多套供水系統。（2）在消防設計中存在多種水滅火系統，流量和壓力要求均不同，設計時需要進行充分的計算。（3）在雨水排水設計中，由于水工結構特點，雨水輸送管道檢修困難。（4）由于沖洗污水排水點較多和較分散，全部收集輸送比較困難。

1 工程概況

工程建設5 個1 000 t 級泊位（水工結構按靠2 000 t 級船設計）及相應配套設施，泊位全長400 m，錨位全長220 m，主要貨類為煤炭及制品、鋼鐵及其他件雜貨，年吞吐量1 060 萬噸。碼頭與后方采用2條行車通道和1 條皮帶機運輸通道連接，其中皮帶機運輸通道寬10 m，長550 m。配套建設有地下廊道，T1、T2 和T3 轉運站，BC11/BC21/BC31、BC32 和BC12封閉式運煤棧橋，其中BC11/BC21/BC31 封閉式運煤棧橋連接碼頭和后方，長約550 m；BC32、BC12 位于碼頭前沿，平行與碼頭方向，均長54 m。

2 給水系統設計

2.1 設計概述

給水系統有生活、生產和消防三個系統。生活給水系統主要為碼頭前沿船舶上水供水，水源接自后方物流園區生活泵房。生產給水系統為地下廊道、棧橋和轉運站除塵供水，水源接自后方物流園區的沖洗給水管網。消防給水系統為地下廊道、棧橋、轉運站和碼頭消防供水，水源接自后方物流園區的消防給水管網。

2.2 設計要點分析

2.2.1 生活給水系統二次加壓

生活給水系統接管點位于陸域7#轉運站外，距離碼頭最遠用水點895 m，為滿足船舶供水需要，要求接管點壓力≥0.35 MPa。生活用水接自物流園區生活泵房，流量可滿足需求，但接管點距離泵房較遠，壓力難以滿足要求，因此需要二次加壓。

根據項目特點，采用了管中泵式疊壓供水設施進行二次加壓，其主要由補壓器+氣壓水罐+變頻控制箱組成，相較于其他類型的二次加壓供水設備，減少了水池（水箱），在運行過程中完全密閉，衛生安全，同時占地面積比較小，節省投資。接管點處水壓在0.2 MPa 左右，采用管網疊壓供水設施可以充分利用這一部分壓能，差多少補多少，最大限度的發揮變頻調速的節能效果。根據項目特點，接管點附近無其他用水點，局部水壓下降不會對周邊造成影響，同時采用倒流防止器，杜絕了回流污染物流園區生活管網問題。因此管網疊壓供水設施更適用于工程用水需求。經計算選用JS-16/40-3.0 管中泵式供水設備，流量16 m3/h，揚程0.4 MPa，臥式安裝在設備井內。

由于生活用水來源是業主自建的生活泵房，因此，不會與周邊用水產生沖突。若生活用水接自市政給水管網，能否采用疊壓供水設施，還需要征得當地供水部門的同意。

2.2.2 消防水設計分析

消防給水系統設計難點在于供水點多，水滅火系統類型多樣，消防用水量計算復雜。項目中需要設置消防給水滅火系統的單體有碼頭、轉運站、封閉式運煤棧橋和地下廊道，用水自后方消防給水管網接入兩根DN200 消防水管。消防給水系統原理見圖1。

圖1 消防給水系統原理

碼頭的消防設計流量可按照《河港總體設計規范》（JTS166—2020）［1］相關規定設計，即“設有露天帶式輸送機等設施的固定散貨碼頭平臺，其消防設計流量不應小于15 L/s”。碼頭前沿設置室外消火栓，間距≤60 m，設計流量15 L/s，火災延續時間3 h。

現行消規［2］并沒有對封閉式運煤棧橋給水滅火系統有明確的規定，對于位于碼頭前沿的BC32、BC12 運煤棧橋（含皮帶機），因其在碼頭室外消火栓的保護范圍內，室外消防用水量可參考河港總規的有關規定，取15 L/s；而對于室內消火栓用水量需要進一步分析論證。根據《火力發電廠與變電站設計防火標準》（GB 50229—2019）［3］，封閉式運煤棧橋不設室內消火栓；根據《煤炭工業給水排水設計規范》（GB 50810—2012）［4］，原煤輸送機棧橋室內消火栓設計流量為5 L/s。《火力發電廠與變電站設計防火標準》規定的出發點是封閉式運煤棧橋基本不通行人，室內消火栓無法操作，且其運煤棧橋室外有完善的室外消火栓給水系統，設置室內消火栓的作用不大。但在本工程中皮帶機運輸通道寬10 m，兩側通行，設置室內消火栓有利于人員撲滅棧橋內的小型火災，因此，BC32、BC12 運煤棧橋室內消火栓設計流量參照《煤炭工業給水排水設計規范》（GB 50229—2019）取5 L/s。對于連接陸域與水域的BC11/BC21/BC31 運煤棧橋，周邊為灘地，人車均無法通行，設置室外消火栓沒有意義。室內消火栓設計流量若參照《煤炭工業給水排水設計規范》（GB 50229—2019）執行會偏小，有安全隱患。可將BC11/BC21/BC31 運煤棧橋看作丙類廠房，根據《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB 50974—2014）［2］，消火栓設計流量取30 L/s，火災延續時間取3 h。

地下廊道內設置自動噴水滅火系統，設計流量為28 L/s，火災延續時間1 h；室內消火栓設計流量為5 L/s，室外消火栓設計流量為15 L/s，火災延續時間3 h。T1 轉運站為轉運站里火災最不利點，屬于丙類多層廠房，耐火等級為二級，室內消火栓設計流量為10 L/s，室外消火栓設計流量為15 L/s，火災延續時間3 h；防火分隔水幕設計流量為35 L/s，火災延續時間1 h。消防設計流量見表1。

表1 消防設計流量

從表1 可以看出，火災最不利點為T1 轉運站，消防設計流量為60 L/s，一次火災用水量為396 m3。

3 排水系統設計

3.1 設計概述

工程執行雨、污分流制和綠色港口設計理念。碼頭區域產生的初期雨水全部收集不外排，在碼頭前沿均布7座集污池，每座集污池內設置一臺潛污泵。初期雨水由碼頭排水溝收集，利用地漏接入各個集污池，經各個集污池內潛污泵分別提升匯入DN350雨水總管，由雨水總管沿棧橋輸送至后方園區排水溝。

地下廊道、皮帶機棧橋和轉運站均會產生沖洗污水，為滿足3R 設計原則，實現沖洗水的循環使用，需要將沖洗污水的全部回收。沖洗污水收集后排入陸域7#轉接點處的集污池，再一并接入后方園區沖洗污水管網。

3.2 設計要點分析

3.2.1 壓力雨水管道檢修問題

DN350 雨水總管在碼頭區域平行于碼頭方向敷設，長度約355 m。由于初期雨水固體懸浮物含量比較高和雨水管道間歇式輸運的特征極易造成管道的堵塞，因此，在雨水總管設檢修清堵措施十分必要。工程碼頭為高樁梁板結構，雨水總管架空敷設在碼頭面板之下，無法作常規的管溝或檢查井檢修。同時，因為雨水管為壓力管道，若采用建筑排水上常用的檢查口與清掃口，會產生反水倒灌問題。因此，設計了一種適用于此類工況下的檢修清堵方式，見圖2。

圖2 碼頭雨水總管檢修口及排泥詳圖

在雨水總管上部設一根DN100 支管至碼頭面，末端作法蘭封堵（防止壓力雨水外溢），形成一個檢修口。沿管線方向50 m 左右設置一個檢修口，當需要檢修時，打開鋼蓋板和法蘭封堵進行檢修。在雨水總管下部設置一個排泥三通，連接一根DN100排泥管至集污池，末端作法蘭封堵，形成一個排泥口，共設置7 個排泥口。當需要清堵清淤時，打開檢修口和排泥口將管道淤積物排入集污池，利用集污池清淤設施清淤。

3.2.2 沖洗污水的回收問題

由于沖洗污水排水點較多，也比較分散，收集輸送比較困難。如每一個排水點均單獨設置一根污水管道，排入陸域7#轉接站集污池，雖然可實現沖洗污水的全部收集，但管線較多，造價較高且運營管理困難。針對沖洗污水收集困難，設計了適用于此工況下的一種多點匯流至單根污水管道輸送的流程。

主排水橫管敷設在BC11/BC21/BC31 運煤棧橋底板下，管徑DN200，坡度0.005，長度470 m。T1轉運站二層和BC11/BC21/BC31 運煤棧橋的沖洗污水通過地漏直接排入主排水橫管。T2、T3 轉運站和BC32、BC12 運煤棧橋由于其室內設計標高較低，其沖洗污水無法通過重力流直接接入主排水橫管。先將T2、T3 轉運站和BC32、BC12 運煤棧橋產生的沖洗污水利用地漏和污水管收集到碼頭上的沖洗污水池，利用污水池內的潛污泵排入消能水箱，再從消防水箱接入主排水橫管，流程見圖3。

圖3 沖洗污水收集原理

消能水箱的作用是消解掉污水池潛污泵來水的壓力，以免造成主排水橫管的反水倒灌。消能水箱上方的進水控制閥與碼頭上沖洗污水池內的潛污泵聯鎖控制，當消能水箱達到高水位時關閉進水閥和潛污泵；當沖洗污水池內水位達到啟泵水位，同時消能水箱達到進水水位時，開啟進水閥和潛污泵。當進水閥和潛污泵關閉時，自動開啟出水管上的電磁閥，開始排水至主排水橫管。

4 結語

（1）針對長引橋碼頭船舶上水壓力不足需要二次加壓的問題，分析了管中泵式疊壓供水設施對項目適用性，造價低、占地面積小、高效節能、安全衛生，能夠滿足本項目船舶上水要求。（2）由于現行消規對封閉式運煤棧橋給水滅火系統并沒有明確規定，通過研究相關規范，并結合項目實際情況，明確了封閉式運煤棧橋的消防用水量。提出位于碼頭前沿的封閉式運煤棧橋室外消火栓設計流量為15 L/s，室內消火栓設計流量為5 L/s，火災延續時間為3 h。位于灘地無法設置室外消火栓的長距離封閉式運煤棧橋消火栓設計流量為30 L/s，火災延續時間為3 h。（3）針對高樁碼頭下架空敷設的長距離壓力雨水管道檢修清堵困難，設計了一種適用于此類工況下的檢修清堵方式。（4）為滿足3R 設計原則，解決沖洗污水收集困難，設計了一種多點匯流至單根污水管道輸送的工藝流程。