危化品運輸事故應急池容積設計探討

＊吳杰 郭靜歌 侯林 李聰

（1.湖南省交通規劃勘察設計院有限公司 湖南 410008 2.中航長沙設計研究院有限公司 湖南 410014 3.岳陽縣公用工程維護中心 湖南 414199）

穿越二級水源保護地、生態濕地、國家級水產種質資源保護區的道路、橋梁，為避免危險化學品運輸車輛交通事故，危化品泄露威脅下游居民飲水安全，破壞水產資源保育及棲息環境，工程上多設置危化品事故應急存儲池（以下簡稱應急池），收集含毒廢液，降低事故對水環境的影響。當前，該類應急池設計尚缺專門規范指導，池容計算存在分歧。唐細彪[1]研究認為池容不宜小于50m3，鄭連臣[2]等計算出應急池容積45m3可滿足需求，且有余量，具體工程中環評影響報告對應急池池容要求自幾十到上千立方米不等。本文以湖南某高速公路跨二級水源地橋梁段事故應急池設計為例，查閱相關規范、文獻，系統分析了該類應急池池容計算方法。

1.應急池設計

(1)項目概況

湖南某高速公路K86+434～K88+146段，采用橋梁穿越某集鎮飲用水水源二級保護區上游，路線距保護區邊界最近距離1.1km，橋長1712m，橋寬34m，本段道路豎向采用單一縱坡，匯水面積58208m2。

(2)道路工程對水源地污染因素分析

吳旭濤等[3]研究認為，道路運營中對水環境構成污染的主要因素包括：①筑路材料滲離物，如瀝青、粘合劑等；②車輛行駛過程中產生的污染物，如輪胎摩擦物、漏油；③特種危化品運輸車輛事故，泄露的有毒有害污染物。

(3)危化品運輸車輛交通事故概率分析

高速公路建成通車后的危化品運輸車輛的交通事故概率，采用區域路網中功能相近的已建道路交通事故率類比法估算，主要依據項目途徑縣域的現有交通量、交通事故率、從事危險品運輸車輛所占比重、預測年交通量和考核路段長度等參數。跨越敏感區橋梁段危化品交通事故概率按占途徑縣域高速公路長度比例折算。

本項目某預測年，危險品運輸車輛可能發生交通事故概率的計算公式如下：

式中：

P—本項目預測年危化品運輸車輛事故概率，次/年。

A—該區域道路某一基年交通事故率，次/百萬車·km；經調查，已建道路在本區域共發生重大交通事故10起，現狀交通量0.362×106輛/年，已建道路在該縣域路段長62.3km，則A為0.44次/百萬車·km。

B—該區域（道路所在縣城或集鎮）危險品運輸車輛所占比重；經調查為0.05%。

C—預測年本項目年均交通量，百萬輛/年；根據交通工程專業預測結果，本文取值如下表1。

表1 絕對交通量預測結果

D—考核路段長度，km；1.712km。

E—修建高速公路可能降低交通事故的比重；本文取環評報告推薦值0.5。

F—危險品運輸車輛交通安全系數；本文取環評報告推薦值1.5。

經計算，各特征年（預測年）危化品車輛交通事故概率參見表2。

表2 危化品運輸車輛事故概率

從表2中的計算數據可知：當本項目通車后，初、中、遠期每年發生危化品運輸車輛交通事故分別低于0.00080起/年、0.00116起/年和0.00187起/年，危化品運輸車輛交通事故發生率極低。公路實際運維中，交通事故一般事故和輕微事故占大多數，重大事故和特大惡性事故所占比例很小。就危化品運輸的交通事故而言，出于交通事故原因引起的爆炸、火災之類的情況發生概率很小，尤其在跨河橋段發生的概率更小，實際工況與預測結果一致。然而，危化品運輸車輛事故概率雖然低，但并非為零，仍然存在污染水源的風險，故應急池設置是必要的。

(4)應急池功能

本項目采用組合式應急池，集橋面初期雨水凈化、危化品應急處置廢液存儲兩個獨立功能分區。平時橋面雨水經橋面排水孔、懸吊管等設施收集，接入初雨凈化池處理后排入水體；危化品運輸車輛事故時，關閉隔油沉砂池進水閘門，含毒廢液流入應急池臨時存儲，經危化品專業運輸槽車轉運至集中處理點，無害化處置。

(5)應急池池容設計

①初雨凈化池

初期雨水凈化池可實現對路面初期徑流雨水沉砂、隔油處理，截流的初期雨水量參考《室外排水設計規范》[4]（GB50014-2006，2016年版）4.14.4A規定，按匯水區域6mm雨量計，初雨降雨歷時建議取30min。初雨凈化池有效池容按隔油池計算，平流沉砂池水力參數復核。隔油池參考《建筑給水排水設計標準》[5]（GB50015-2019）4.9.3隔油池設計，沉砂池參考《室外排水設計規范》6.4.2節設計，本文重點討論應急池容積設計方法，不對初雨凈化池詳細介紹，本項目設計初雨凈化池池容23m3。

②應急存儲池

當前尚無針對性的國家或地方標準指導危化品運輸事故應急存儲池池容設計，工程中主要參考《化工建設項目環境保護設計規范》[6]GB50483-2009與《事故狀態下水體污染的預防與控制技術要求》[7]Q／SY1190-2013。其中《化工建設項目環境保護設計規范》，池容計算公式為：

式中：

V1—區域內容量最大的單個設備或儲罐存儲的物料量，m3；

V2—區域內火災爆炸及物料泄漏時的最大消防用水量，m3；

V雨—事故中可能進入該危化儲存池收集系統的最大降雨量，m3。最大降雨量按《室外排水設計規范》相關規范要求計算；

V3—危化儲存池收集系統的裝置或罐區內防火堤、圍堰內有效蓄水容量、廢水導排管道容量之和，m3。

《事故狀態下水體污染的預防與控制技術要求》標準適用于中石化、中石油企業應急池設計。池容計算公式為：

式中：

V1—應急池收集系統服務范圍內發生事故的單套罐組（裝置）的物料量，m3；

V2—發生事故的罐組（裝置）的一次消防水量，m3；

V3—事故過程中可以調配到其他儲存或處理設施的物料量，m3；

V4—事故過程中仍必須進入該收集系統的生產廢水量，m3；

V5—事故過程中可能進入該收集系統的降雨量，m3。

降雨量V5=10qF，式中F代表事故中可能進入收集系統的雨水匯水面積（hm2），q代表當地平均日降雨強度（mm），q=qa/n，qa為年平均降雨量（mm），n為年平均降雨天數。

鑒于公式（2）中V雨定義為事故時進入應急池的最大降雨量難以界定，且危化車輛交通事故與強降雨天氣均為小概率事件，二者疊加發生的概率極低，邊歸國[8]等調查認為化工園區很少應用該公式進行應急池容積設計。結合本文中危化運輸車輛交通事故概率測算分析，筆者建議危化品運輸交通事故應急池池容設計參考公式（3）。鑒于橋梁雨水收集轉輸管道系統容量較小，忽略該部分儲水量，同一路段同一時間按一起事故設計，應急池池容計算推薦采用如下公式：

式中：

V1—危險化學品運輸車輛限載容積，m3；

V2—危化品車輛泄漏事故消防水量，m3；

V3—事故時可能進入該應急池收集系統的降雨量，m3。

《道路危險貨物運輸管理規定》[9]（交通運輸部2016.4.7）條文要求：“運輸爆炸、強腐蝕性危險貨物的罐式專用車輛的罐體容積不得超過20m3，運輸劇毒危險貨物的罐式專用車輛的罐體容積不得超過10m3，但罐式集裝箱除外”，本設計V1取20m3。危化品車輛事故消防水量參考《建筑設計防火規范》[10]（GB50016-2014，2018年版），類比可通行危化車輛的隧道消防要求，消防水量不應小于20L/S，消防時間參考三類隧道消防要求，不小于2h計算，V2計算值144m3，（消防水量受應急救援響應時間影響，若事故發生后1h內可救援響應，廢液啟動外運，消防水量可按1h計）。高速公路可通過在強降雨天氣對危化品運輸車輛限行，采用合理管控手段規避極端天氣車輛事故發生，對應急池池容收集的雨水量V3，設計工況為中小降雨強度下匯入的雨水量。參考海綿城市設計年徑流總量控制率的概念，設計采用該地區年徑流控制率70%對應雨量20.16mm計算事故中匯入降雨量，即應急池可滿足全年70%降雨強度下，發生危化品車輛交通事故泄露的廢液安全存儲。V3=1×58208×20.16/1000=1173.4m3（地面徑流系數取1）。

本項目應急存儲池設計容積為V1+V2+V3=20+144+1173.4=1337.4m2，含初雨凈化池容23m3，組合式應急池總池容1360.4m3。

2.危化運輸事故預防措施

(1)工程措施

①在水源保護區兩端及間隔合適位置，設置“水源保護區慢行警示標牌”，提醒司乘人員進入敏感路段，謹慎駕駛。

②完善保護區段危化運輸事故應急救援告示牌，含救援單位，聯系方式，危化應急池位置及操作說明。

③加強水源保護區橋梁防撞設計，防止車輛沖出橋梁跌入水體。

④臨近水源保護區的公路服務區、收費站、養護站配備足夠的危化品運輸事故救援物資，包括滅火器、防化服、防毒面具、應急救援車輛、作業機械、救援醫療設施等。保證在最短的時間內實現救援，搶救傷員，疏導交通，最大程度降低對周邊人員、土壤、水環境的毒副影響。

(2)管理措施

①將危化品運輸事故應急救援納入轄區應急救援體系，建立完善通暢的信息網絡。轄區內路政、交通、公安、環保、消防、氣象、醫療救援等多部門成立聯合工作小組，做好應急預案，提高快速反應、高效處置突發事件的能力。

②加強對危化運輸管理部門、運輸企業、司乘人員安全教育，嚴格遵照相關規定，對危化運輸車輛進行定期檢查，確保車況良好，證照齊全。

③危化品運輸車輛上路前，應向轄區公路運輸管理部門進行申報，安排在交通量低峰時段，如遇大霧、強降雨等惡劣天氣應禁止駛入，最大程度降低危化品運輸事故概率。

(3)危化運輸事故應急預案建議

水源保護地危化品運輸事故應急預案包括組織機構、工作職責、工作規程等。組織機構由轄區公路局、交通局、公安局、環保局、醫療救援、氣象站等部門成立聯合工作組，負責危化品運輸事故的組織、協調、救援、處置等工作。工作職責包括研究危化品運輸安全的管理制度和政策以及保障措施；工作規程包括事故救援上報、救援組織與開展、泄漏危化品無害處置、輻射區內人員疏散、環境洗消處理等。危化品運輸事故救援工作機制，建議如圖1開展。

圖1 應急救援工作流程圖

3.結論

（1）危化品運輸車輛發生交通事故、強降雨均為小概率事件，事故時可能匯入收集系統的雨水，建議僅考慮中小強度降雨量，強降雨天氣可通過對危化品車輛限行的管控方式，規避交通事故。

（2）參考《事故狀態下水體污染的預防與控制技術要求》，結合危化品運輸實際情況，應急存儲池池容建議不小于事故車輛容積、應急救援消防水量、事故時可能匯入應急池收集系統的降雨量之和。

（3）從工程、管理兩方面做好危化品運輸事故預發，可有效規避事故發生。科學高效的事故應急預案，最大程度保障人員安全，降低泄漏危化品對周邊環境的影響。本項目應急池已安全運行近一年，設計方法安全、科學、合理、經濟，可供類似項目參考。