跨水源保護(hù)區(qū)初期雨水及危化品收集設(shè)計探討
——以四川某公路為例

張澤華

（上海市政工程設(shè)計有限公司，上海 200090）

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善，部分新建道橋工程不可避免的涉及跨飲用水水源保護(hù)區(qū)。根據(jù)《中華人民共和國水污染防治法》（2017年修訂）六十四條、六十五條、六十六條內(nèi)容，禁止在水源水保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置排污口；禁止在飲用水水源一級保護(hù)區(qū)內(nèi)新建、改建、擴(kuò)建與保護(hù)水源無關(guān)得建設(shè)項目；禁止在飲用水水源二級保護(hù)區(qū)內(nèi)新建、改建、擴(kuò)建排放污染物的建設(shè)項目。據(jù)此，新建道橋工程在無避讓條件下，可以跨飲用水水源二級保護(hù)區(qū)，但工程建設(shè)期的土建施工、工人臨時污水排放，以及運(yùn)營維護(hù)期地表初期雨水污染、危化品運(yùn)輸事故等均有可能造成飲用水污染，對水源水安全造成嚴(yán)重威脅。新建工程需采取針對性的防護(hù)措施，本文結(jié)合項目就運(yùn)營維護(hù)期地表初期雨水污染及危化品收集防護(hù)部分進(jìn)行設(shè)計探討。

1 初期雨水收集

5.3.4中指出初期雨水宜采用5min降雨量或15~30mm降雨量計算。另有研究指出，初期雨水中所含污染物與雨水初期沖刷有關(guān)，屋面、道路等平整的小匯水面，初期雨水沖刷明顯，雨水中含較多污染物，而匯流區(qū)域或管道系統(tǒng)越大，初期沖刷越不明顯，甚至消失，初期雨水中污染物濃度較低[1]。

本工程跨飲用水水源二級保護(hù)區(qū)，對污染截留要求較高，工程宜采用較高標(biāo)準(zhǔn)，采用降雨歷時來考慮收集水量易受重現(xiàn)期的影響，而過大的雨量標(biāo)準(zhǔn)將增加工程造價。工程選用15mm 作為初期雨水降雨量。

2 危化品收集

初期雨水指降雨初期在不同匯水面形成的初期徑流，由于空氣中存在大量酸性氣體，地表也存在各類如：油脂、重金屬、固廢顆粒等污染物，初期雨水中包含大量上述物體，被視為面源污染，不宜通過管道收集直接排入水體。雖然初期雨水徑流污染已為業(yè)內(nèi)共識，然而初期雨水的具體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)卻沒有一個明確的定義。工程上通常將初期幾mm至幾十mm的雨水徑流列為初期雨水，以便進(jìn)行相應(yīng)工程設(shè)計。《室外排水規(guī)范》（2016版）4.14.4A中表示初期6~8mm雨水可控制60%~80%污染量，國外有研究認(rèn)為1h雨量達(dá)到12.7mm雨量能沖刷90%以上的地表污染物。《石油化工企業(yè)給水排水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》

有毒有害及易燃易爆危化品運(yùn)輸過程中因交通事故發(fā)生突發(fā)性的泄漏事件，將在短時間內(nèi)形成點(diǎn)源污染，對飲用水水源安全造成極大威脅，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重事故。如：2006年10月，內(nèi)蒙古一輛核載27噸、實際裝載67.7噸洗油的罐車，由于嚴(yán)重超載、剎車失靈發(fā)生側(cè)翻，洗油全部流入山西省昔陽縣境內(nèi)楊家坡水庫，使當(dāng)?shù)厝罕娚铒嬎l(fā)生困難；2007年一輛裝載27噸劇毒二甲苯的槽罐車在合界高速公路上側(cè)翻，約1噸此類有毒化學(xué)品發(fā)生了泄漏，導(dǎo)致懷寧上游水源受到污染。在跨飲用水水源區(qū)域設(shè)置針對的危化品事故收集池是一種簡單有效的應(yīng)對方法，目前亦有相應(yīng)的工程案例[2]。由于公路危化品收集池目前尚無具體條文要求，相關(guān)工程案例在考慮危化品收集池總?cè)莘e時通常按一輛危化品車輛滿載量、一次消防用水量[3]或者部分初期雨水[2-4]之和，加上一定的富裕容積進(jìn)行考慮。

公路行車易發(fā)生事故天氣通常為大霧、暴雨、冰雪等極端天氣，其中暴雨天降水較大，此時若發(fā)生交通事故，泄漏危險品混合降雨量，需控制收集危化品的體積將大大增加，按上述考慮設(shè)計的收集池容積將無法滿足要求。參考《化工建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范》6.6.3條，化工品應(yīng)急事故水池的收集容積應(yīng)考慮：最大一個容量的設(shè)備或貯罐物料量、消防用水量、當(dāng)?shù)刈畲蠼涤炅俊?/p>

筆者認(rèn)為，化工廠由于化工品堆積量多，發(fā)生火災(zāi)，暴雨天亦不容易撲滅，消防用水量大，故而需要單獨(dú)考慮。而公路危化品運(yùn)輸車載量相對較小，火災(zāi)易于撲滅，消防用水量有限，暴雨天甚至無消防需求。在考慮收集池容積時應(yīng)綜合考慮消防、當(dāng)?shù)刈畲蠼涤炅康年P(guān)系確定。

3 工程應(yīng)用

項目為四川某在建一級公路，道路全長約48.5km，工程K10+778~K11+306,跨越水源水二級保護(hù)區(qū)，共528m，采用橋梁跨越，工程橫斷面55m。跨水源水范圍內(nèi)為單坡，坡度2.49%。根據(jù)環(huán)評要求，工程穿越水源水二級保護(hù)區(qū)段運(yùn)營維護(hù)期間，工程區(qū)域產(chǎn)生的所有客水均不得進(jìn)入保護(hù)區(qū)范圍，工程需配套設(shè)置初期雨水收集蒸發(fā)池、應(yīng)急危化品收集池。同時對于后期雨水應(yīng)全部轉(zhuǎn)輸出二級保護(hù)區(qū)范圍后方能外排。

3.1 初期雨水收集池容積

工程初期雨水收集池采用敞口形式，水深1.0m，收集雨水考慮暴曬蒸發(fā)結(jié)合收集外運(yùn)的處理模式。收集池容

積可按《室外排水規(guī)范》（2016版）4.14.4A計算

式中：

V-調(diào)蓄池有效容積（m3）；

D-調(diào)蓄量（mm），按降雨計，本工程取15mm

F-匯水面積（hm2）

ψ-徑流系數(shù)，工程為道路橋梁排水，取0.9

β-安全系數(shù)，可取1.1~1.5，工程取1.1

由于道路橋梁左右分幅，中設(shè)分隔帶，道路兩側(cè)各設(shè)一座初期雨水收集蒸發(fā)池，單池有效容積220m3。

3.2 危化品收集池容積

危化品收集池采用全埋地設(shè)計，配套設(shè)計常閉式閘門，平時無外水進(jìn)入，應(yīng)急事故時，打開閘門，收集泄漏危化品。根據(jù)工程所在地氣象局提供的資料（見表1），從總體雨量分布來看，當(dāng)?shù)厝战涤炅看蟛糠謺r間低于25mm，結(jié)合工程建設(shè)規(guī)模、雨量分布情況，設(shè)計雨量規(guī)模采用25mm。

表1 當(dāng)?shù)貧庀筚Y料

根據(jù)《道路危險貨物運(yùn)輸管理規(guī)定》第七條規(guī)定，運(yùn)輸爆炸、強(qiáng)腐蝕性危險貨物的罐式專用車輛的罐體容積不得超過20m3，運(yùn)輸劇毒危險貨物的罐式專用車輛的罐體容積不得超過10m3。我國現(xiàn)有消防車容積一般為10~20m3，路面車輛發(fā)生火災(zāi)時，一般出動2～3輛重型消防車進(jìn)行撲救滅火。

消防用水量同25mm降雨量相比較小，同時25mm降雨過程中，消防需求較低。本工程在考慮最大容積時不再額外計入消防用水量。由于道路左右分幅，兩側(cè)各設(shè)一座危化品收集池。危化品收集池有效容積V=（10×25×528×57×0.9×1.1）/2+20=397.45m3，設(shè)計取400m3。

3.3 收集系統(tǒng)

出于集約用地、便于管理考慮，初期雨水收集池及危化品收集池宜集中建設(shè)，采用合建池的形式。初期雨水、危化品泄漏液需分別收集進(jìn)不同的池體，道路常規(guī)配套設(shè)計的雨水口并不具備分流能力。進(jìn)水管道建設(shè)可以通過管道標(biāo)高、水位條件實現(xiàn)初期雨水、后期雨水的分流，通過池子閘門的起閉實現(xiàn)事故泄漏液同初期雨水的隔離[5]。

工程設(shè)計時考慮道路下設(shè)置兩根雨水主管，一根雨水管同所有雨水口連通，末端連接合建池的分水井。分水井內(nèi)設(shè)置兩根出水管，一根為合建池的進(jìn)水管，一根為后期雨水溢流管。溢流管的管底標(biāo)高應(yīng)高于進(jìn)水管的管頂標(biāo)高，通過水力條件實現(xiàn)初期雨水，事故泄漏液優(yōu)先匯進(jìn)收集池，后期雨水通過溢流管轉(zhuǎn)輸至水源水影響范圍外排放。初期雨水收集池設(shè)計為常開閘門，而危化品收集池設(shè)計常閉閘門。雨時，初期雨水通過標(biāo)高較低的進(jìn)水管流入初期雨水收集池，收集至設(shè)計水位后，液位控制器控制初期雨水閘門關(guān)閉，后期雨水通過分流井內(nèi)的溢流管外排。危化品運(yùn)輸車輛發(fā)生泄漏時，由事故處理人員通過控制系統(tǒng)打開危化品收集池閘門，收集事故泄漏液。

圖1 初期雨水、危化品收集池平面圖

圖2 初期雨水、危化品收集池剖面圖

4 結(jié)語

跨水源水保護(hù)地工程需考慮初期雨水、危化品泄漏液的收集。初期雨水的收集標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)《室外排水規(guī)范》（2016版）4.14.4A確定原則，選用標(biāo)高宜根據(jù)工程要求選用較高標(biāo)準(zhǔn)。危化品收集池容積應(yīng)考慮降雨帶來的影響，降雨標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛糠痔峁┑慕涤曩Y料確定。初期雨水、危化品泄漏液可通過管道標(biāo)高、收集池閘門，實現(xiàn)初期雨水同后期雨水的分離，危化品泄漏液同收集雨水的隔離。