山頂布置油氣站場的等高線設計方法探討

西安長慶科技工程有限責任公司

長慶油氣站場很多位于遠離城市的偏遠山區，地形復雜，尤其在黃土高原地區更是溝壑縱橫，支離破碎[1-2]，山頂建站比較常見。

山頂的地形特點是中間高、四周低，這種場地對于工藝聯系緊密的油氣站場來說，很不好利用，一般都是采用削山頭的方式得到足夠的建設場地。但是所削場地若沒有與站場很好地結合，不僅會因為大填大挖增加站場投資，而且還可能造成場地的安全隱患[1]。所以，找到與地形最大程度契合的總圖設計方法是關鍵，現在國內還沒有對這一問題的方法研究，下面將針對此類地形的總圖設計方法進行探討。

1 總圖設計方法

總圖設計最核心的內容是站場平面和豎向的設計，合理的設計不僅取決于平面布置，而且與豎向設計關系極大[3]，在豎向設計時，反過來對平面布置進行檢驗，如果二者不協調，還必須對平面進行調整[4]。原始地形在設計中是用地形等高線來表達的，要使總圖設計與地形最大程度的契合，就是要站場平面、豎向與原始地形等高線最大程度地契合，從等高線入手進行總圖設計是最高效、集約、目標最明確的方式。下面從等高線入手，對平面、豎向這兩個方面的設計方法進行闡述。

1.1 山頂地形的站場平面布置

山頂地形的平面布置是總圖設計中最重要的一環，要從細微處著手，避免不必要的填挖[5-6]，最大程度地利用場地空間。山頂上布置站場要抓住兩個要素，一是站場的平面形狀，二是站場位置的確定。

1.1.1 根據等高線形狀布置站場平面

山頂在地形圖上表示為多圈閉合等高線，等高線高度由內向外降低，且每個山頭的等高線都有其獨一無二的形狀，所以山頂布站不能套用，要從擬建山頭的具體條件出發調整站場的平面形狀[7]。

首先根據站場大小暫定其中一條閉合等高線為參考等高線，根據這條等高線調整站場的平面形狀，目的是既能讓整個站場平面位于參考等高線內，又能最大限度地利用好線內空間。隨著平面的調整，暫定的參考等高線可以更換，選擇的閉合等高線高程越高，說明場地利用率越高，土方量越小，與地形融合程度也越高，但也意味著站場可利用的場地面積變小了。

山頂閉合等高線有圓形、長形、水滴形、葫蘆形等，平面根據各異的等高線形狀也是要不斷調整變化。不用追求橫平豎直，四四方方[8]，盡量使站場邊緣都壓在暫定的閉合參考等高線上，然后看等高線內部空間是否利用充分，若沒有，更換更高的閉合等高線為暫定參考等高線，依據前面方法繼續調整平面形狀，直至安全、經濟、工藝等方面都達到最優。這一步很關鍵，它直接關系到最后站場建設的安全、經濟及生產的方便、有效，必須耐心調整，進行多種方案對比。

站場平面調整不僅要根據等高線調整外部邊界，也要兼顧站內工藝，做到雙贏。

根據參考等高線形狀，選擇能夠大面積利用的場地布置工藝聯系緊密、不便拆分的大區塊；狹小場地則布置工藝聯系較少、可拆分的建構筑物。除此之外，平面形狀調整還要兼顧分區、風向、交通等其他因素。

1.1.2 平面位置的確定

首先要把平面擺放在與站場最貼合的參考等高線內，除此之外，站場的位置還需要根據具體情況進行一些微調。

為了場地雨水能夠快速流走，站場場地平整時是有坡度的，這使得場地邊緣的標高是隨著坡度而變化的。擺放時要考慮以上因素，在站場高程最高的地方，邊界控制在參考等高線內部；在站場最低的地方則可跨越參考等高線，根據場地邊緣標高，選擇低高程的參考等高線；而位于中間高程的站場邊緣則可在兩參考等高線中間緩慢過渡。

擺放平面時還要注意邊坡的緩陡情況，對于非常陡峭的山坡，考慮站場場地的穩定性，不建議在邊坡上做填方，所以站場邊界控制在參考等高線內部；若邊坡比較緩，能夠考慮一定的填方，站場邊界可以跨過參考等高線。

站場平面布置時最常用的處理方式是旋轉和切角，這兩種方式用最小的代價使站場與地形得到更好的契合效果。

1.2 山頂地形的站場豎向布置

豎向布置主要是對豎向形式和平整場地標高的確定。豎向形式分為平坡式和臺階式[9-10]，場地的豎向形式為平坡式時，場地標高的確定主要是參考站場外部最貼合的等高線的高程。若原始地形坡度非常陡峭，站場邊緣不考慮填方，則可直接取參考等高線高程為場地大致標高。若原始地形坡度較緩，站場邊緣可考慮適當填方，則場地標高可在參考等高線的高程上抬高，抬高時注意邊緣填方高度與站內建構筑物的填方高度需在安全范圍內（圖1）。

圖1 場地標高與原始邊坡關系Fig.1 Relation between site elevation and original slope

1.3 臺階式豎向形式的站場布置

山頂站場的豎向形式一般都是平坡式，當站場的選用場地為山頂的偏心場地時，也可采取臺階式布置。

臺階式豎向形式較為復雜，首先要結合平面劃分臺階界限。臺階劃分的時候要結合工藝，最好不要將自流物質上游的設備擺放在低臺階。一般高臺階區域面積較大，適合布置聯系緊密的大面積區塊；而低臺階由于利用面積有限，布置關系相對松散的設備。

高臺階平面布置在以山頭為中心的閉合等高線內部，它的總圖設計過程與前述平坡式總圖設計過程相同，都是先根據閉合等高線形狀多次調整平面形狀，然后找到最貼合的參考等高線，擺放合適位置，確定場地標高。

因為低臺階等高線與山頂等高線形式不同，因此低臺階區域的總圖設計略有不同。低臺階區域一般位于山坡位置，等高線為多條大致平行的非閉曲線，等高線高度由一邊向另一邊降低。平面調整時，盡量選擇窄長的形狀且平行等高線布置，目的是使低臺階區域盡量少的跨越等高線數量，減小臺階之間的高差。低臺階區域的場地標高要參考貼合站場邊緣的最低等高線高程，同時要注意高低臺階之間的高差在道路的允許范圍之內。

2 應用實例

某聯合站位于陜北黃土地區，擬建場地在山頂，周邊山坡大多非常陡峭，且多沖溝。下面用等高線法對站場進行總圖設計。

2.1 根據等高線形狀調整平面

聯合站包括罐區、集輸區、輔助生產區、供熱區及水處理區五個功能區域。先對這幾個區域進行組合形成標準平面，再對標準平面旋轉、切角進行一次調整，擺放合適位置，找到站場外側最貼合的參考等高線（如圖2所示：站場外側黑色等高線即是調整后的參考等高線）。可以看到，標準平面的參考等高線內部還有許多未被利用的空白場地，所以需要對站場進行深入調整。對平面再進行一次、二次調整，一般調整次數很多，但本文僅展現二次代表性調整。同時根據站場調整界限，選取合適的參考等高線。調整后的平面隨等高線形狀變化，且參考等高線選取高程越來越高，參考等高線內部空間利用也越來越充分。

圖2 站場平面隨參考等高線形狀變化圖Fig.2 Diagram of station plane changing with reference contour shape

2.2 細部調整平面位置

本站場外側邊坡較陡，站場邊緣均位于最終參考等高線內部。

站場坡向東北角，因此站場東北側邊緣為最低點，站場邊緣靠近參考等高線；西南側為最高點，站場邊緣與參考等高線留有一定余地（圖3）。

圖3 場地坡向與站場位置關系圖Fig.3 Diagram of relation between slope direction and station position

原始地形坡度陡峭，站場邊緣不考慮填方，所以直接取參考等高線高程為場地東北側最低點高程。

2.3 經濟技術對比

從圖4可以看出標準平面與兩次調整的參考等高線關系，下面對最初方案的標準平面參考等高線與最終方案的二次調整參考等高線進行量化比較。

通過對比可見，最終方案比最初方案的面積共減少了19 044 m2，土方量共減少了264 819 m3，大大地節約了工程的投資費用。

圖4 參考等高線對比Fig.4 Contrast of referenced contour line

3 結束語

等高線設計法是在多年的設計經驗的基礎上總結出的實用、易于操作的總圖設計方法。本方法的設計過程總結如下：

（1）調整平面布置使參考等高線內部空間利用最充分，并且找到最貼合站場的參考等高線。

（2）根據平整的場地坡度及周邊山坡的緩陡情況，細部調整平面位置，使站場的布置更合理。

（3）根據原始地形陡緩情況確定站場場地的大致標高。

利用本方法的總圖設計不但提高了項目建設的經濟、安全性，同時也提高了站場的設計效率。