高速公路服务区事故废水应急处理系统设计研究

108智能交通高速公路服务区事故废水应急处理系统设计研究郑连臣1童英伟1陈凤先2伯云台31.北京中环博宏环境资源科技有限公司，北京 100012； 2.伊尔姆环境资源管理咨询 （上海） 有限公司北京分公司，北京 100027；3.国家海洋局烟台海洋环境监测中心站，山东烟台 264006） 摘要：高速公路服务区内发生危险化学品运输车辆泄漏事故，将导致事故废水通过雨水管道排至外环境，对周边水环境及居民饮用水安全等产生不利的影响。结合重庆市某服务区实际，对事故废水收集系统、事故收集池进行了设计，避免事故废水流至外环境，为其它服务区事故废水应急处理系统设计提供借鉴。关键字：危险化学品；泄漏；收集池；设计随着我国高速公路建设的快速发展和机动车保有量的持续增长，服务区内发生危险化学品运输车辆泄漏，进而引发水环境污染的风险事故呈增长态势。与此同时，服务区内的污水处理设施通常只能处理生活污水，且规模较小，无废水应急处理设施，一旦发生泄漏事故，将导致危险化学品四处漫流，尤其在暴雨天气里，影响范围将更广。即使泄漏事故不发生在雨天，后期在对危险化学品清理及对地面冲洗过程中也将产生一定的废水，最终会随着雨水管道排入外环境，对周边水环境及居民饮用水安全等存在一定隐患。目前，国内对跨越敏感水体桥梁事故应急排水系统[1]进行了诸多研究，但针对服务区事故废水尚无开展相关研究。为此，本文针对重庆市某高速公路服务区实际，设计一套服务区事故废水应急处理系统。1 泄漏事故原因分析重庆市某高速公路服务区由公共休息厅、公共厕所、餐饮部、购物部、停车场、加油站、管理用房、职工生活用房、配电房、水泵房以及污水处理设施等组成。根据调查可知，发生危险化学品泄漏事故的地点主要在停车场及附近区域，原因包括以下两方面：① 运输危险化学品的车辆在进出停车场的过程中，因人为技术操作等原因与其它车辆发生碰撞，进而导致危险化学品泄间敏感度低的中低收入群体长途出行功能，规划期内普速客流呈平稳态势。3.1.2 去货运功能去除洛阳火车站货运功能，外迁至其他车站；腾挪出工业、物流仓储用地以供城市再开发。3.1.3 减长途客运交通现状三个长途汽车站与火车站衔接便利，均可在步行范围内。但长途大巴车流线与其他交通流线交织、局部冲突矛盾大，也造成了火车站局部交通拥堵、人流过于集中。从长期趋势看，随着高速铁路网和城际铁路网的逐渐完善，商务旅游客流转移至洛阳龙门站，公路长途客运需求下降，长途大巴主要起到弥补空缺，满足洛阳市与周边人口稠密区县地区联系的职能。现状长途客运站规模远远超出了未来中短途客运需求，应考虑规模缩减，兼并重组。3.1.4 增城市轨道交通轨道交通为火车站片区升级改造注入了新动力。2020年前将建成一号线、二号线一期工程。一号线全长22.97km，为一条东西方向的直径线，贯穿洛阳市老城区东西发展主轴，覆盖老城区东西向客流走廊，主要解决东西向交通轴线客流，加强洛北地区东西的联系。2号线一期工程自经三路至龙门大道站，线路长约18.3km，贯穿洛阳市南北发展轴，覆盖城市北部、东南部主要客流走廊，联系洛阳市西工区、洛龙区、经济开发区，加强洛北老城区与洛南新城区的联系。3.2 如何制定火车站周边地区未来发展策略3.2.1 现状功能业态分析火车站南侧地块主要以火车站为中心的商业、旅馆、区域市域交通设施、配套加油站、修车厂，居住建筑、中小学混杂其中。车站北侧主要以火车站附属维护场站、工业用地。大型建材、电动车批发市场、面粉厂、油脂库、货运场、居住小区为主。现状居住用地以单位职工宿舍、城中村为主。职工住宿：权属单一，公共服务水平低下，开发潜力小；城中村：产权利益主体错综复杂、公共服务设施欠缺、开发难度大；商业设施以服务火车站客流的中低端餐饮、住宿、批发零售业态为主，规模水平低；工业：火车站北侧有大量废弃铁路、工业用地，土地利用效率低下；物流：火车站东侧有邮政分拣中心、水果批发市场等。物流仓储用地，汽修汽配等机动车相关配套服务产业。3.2.2 解决策略对策一：“退二进三”，进行商业、居住增量开发利用火车站客运枢纽升级改造、轨道交通线路建设的契机，提高交通设施供给服务水平，提升片区道路交通承载力，支撑轨道站点周边高强度开发和片区整体升级改造。以轨道交通导向的用地开发梳理轨道交通站点周边用地，现状用地中与未来发展方向不相适应的进行升级改造。通过接驳设施的合理布局，提高轨道交通对周围地区居民的吸引力，促进核心区土地的集约利用。对策二：完善强化旅游配套服务，打造市级旅游集散中心洛阳市着力打造围绕龙门、关林、白马寺、老城历史文化街区的历史文化休闲旅游区和以南部伏牛山生态旅游区和重渡沟、鸡冠洞、白云山等生态景区为代表的生态休闲度假旅游区两套旅游产品体系。现状火车站旅游集散功能尚未有效发挥，人流集散能力弱，游客体验差。未来洛阳火车站市级旅游集散中心应强化与洛阳市两大旅游体系的对接，发挥中枢作用，注重与长途汽运产品的差异化经营，便利游客资讯获取、定制出行。4 结语近几年，来高速铁路的开通带动了城市的迅速发展，高铁站的功能及形式都带给旅客一个便捷又舒适的公共环境。相比之下更有历史感的既有站随着城市的发展也开始进行改造，以满足广大旅客的需求，在公共空间上更加贴近人们的生活。参考文献[1]邰娜.高铁枢纽城市建设与发展研究[J].城市建筑，2013（22）：301.[2]郭莹.关于铁路既有土地利用规划的探讨[J].铁路运输与经济，2014（7）：84-87.作者简介：樊宇，助理工程师，研究方向为大型综合交通枢纽规划设计、建筑景观设计、铁路站房、枢纽市政广场设计等。109智能交通漏。该种泄漏事故很容易被发现，可及时采取有针对性的防范措施。② 因极端天气 （如暴雨、大雪） 或者当地管理要求等原因，运输车辆需在服务区长时间停留。在此期间，如驾驶员疏于检查，存在风险隐患的车辆可能发生泄漏事故。该种泄漏通常不能及时发现，产生的后果也将更为严重。在服务区内缺少应急防范措施的情况下，事故径流 （含泄漏的危险化学品、雨水、冲洗废水等） 将随着雨水管道最终排入外环境。2 设计过程为减缓危险化学品泄漏事故多水环境的影响，需设计一套径流收集系统，使产生的事故径流经收集后，通过排水管接入事故收集池，最终通过专用泵抽走进行专业处理。本次按最不利的情况 （暴雨天气，无棚盖） 对事故废水应急处理系统进行设计。2.1 径流收集系统设计由于服务区受面积所限，如果事故径流收集范围考虑整个停车场，将导致事故收集池容积过大。而且从安全角度考虑，也不宜将运输危险化学品的车辆与其它车辆混合在一起。因此，服务区内应划出专门的停车区域，供危险化学品运输车辆停泊。停车区地面应设置一定的坡度，并采取防渗措施，四周设置挡水墙，确保周围雨水不得进入停车区内。同时，停车区内部收集的事故径流可通过自流全部汇集到排水管内。事故径流量Q分两种情况考虑：① 事故发生时正在下雨，则径流量包括因事故造成的液态化学危险品Q1和地面降雨量Q2之和；② 事故发生时没有下雨，则径流量为因事故造成的液态化学危险品Q1和事故处理现场冲洗水Q3之和。径流量应按以上两种情况计算结果的较大值作为设计依据。挡水墙内的容积应不低于事故径流量。① Q1确定。目前，国内常见的运输液态危险品的车辆容积多在2~50m3 之间，较常见的多在30m3以下[2]，结合实际情况，本设计按单辆车一次事故全部泄漏考虑，则Q1=30m3。② Q2确定。参照《室外排水设计规范》 （GB 50014—2006，2014年版） 第3.2.1条规定，Q2计算公式如下：Q2=ψ×q×F×t×10-3                          （1） 式中：Q2——径流量 （m3）；ψ——径流系数，取0.95；F——汇水面积，停车区面积取300m2；q——设计暴雨强度，取20年一遇1h最大降水强度1.21mm/min；t——响应时间，取30min。经计算，在30min的响应时间内，Q2=10.4m3。③ Q3确定。按一辆车发生泄漏事故，产生的地面冲洗水量按每平方米每次冲洗水量50L计算，考虑车辆长度及冲洗范围等，冲洗面积按80m2计，得出每次地面冲洗水量Q3=80×0.05=4m3。④ 径流量Q确定。综合上述两种计算方法，按不利情况考虑，本次设计事故径流量Q=Q1+ Q2=40.4m3。2.2 排水管设计（1） 管型选择停车区内事故径流经汇集后，进入排水管。因塑料管具有强度高、表面光滑、耐腐蚀、质量轻、施工方便等优点，故本次设计的排水管采用塑料管。（2） 管径确定在设计流量Q确定后，采用满流设计原则，根据公式（2） ，确定排水管管径。                                  （2） 式中：Q——径流量 （m3/s）；A——管道断面面积 （m2）；V——管内平均流速 （m/s）；m——管壁粗糙系数，取0.01；R——水力半径 （m） ，为过水断面面积与湿周之比；I——管道坡度，取0.02；经计算，得出排水管所需的最小管径为60mm。2.3 事故收集池设计（1） 容积确定事故收集池以收纳事故径流为目的，其容积应满足一般泄漏事故径流量收纳要求，同时还应有一定的富余。结合径流量的计算结果，本次事故收集池容积取45m3。（2） 结构设计本次设计的事故收集池由格栅井、沉砂池、储存池等结构组成。同时，为避免油类等常见危险化学品溢流，可通过在池内设置一隔板，将危险品隔除在池内靠进水管一侧。此外，为了保证多余雨水能有组织溢流出去，雨后及时排空，事故收集池应设置溢流管、排空管及配套闸阀。事故收集池剖面示意图见图1。图1事故收集池剖面示意图（3） 运行方式设计事故收集池在不同工况下的运行方式见表1。表1事故收集池运行方式序号工况运行方式1晴天，无危险化学品泄露排空管闸阀关闭，池空待用。2晴天，有危险化学品泄露设计泄流量小于池容，危险品储于池内，待专业人员处置。3雨天，无危险化学品泄露雨水流入池中沉淀、隔油后排至周边安全地带，每次降雨后打开排空管，及时排出雨水，保持池内有充足的容积。4雨天，有危险化学品泄露服务区管理人员接到泄露警报，及时关闭排空阀，利用池体内的调蓄容量储存危险品，待专业人员处置。2.4 其它设计（1） 停车区内应安装监控装置，并与公路运营公司监控中心连接，以便泄露事故发生时及时响应。（2） 停车区内应设置警示牌、报警电话等，提请司机小心驾驶，停车后认真检查。 （3） 服务区内准备必要的应急物资 （如吸附材料、灭火器等） ，以便事故发生时及时采取救援措施。3 结语本文通过对高速公路服务区内事故径流收集系统、事故收集池的设计，可使服务区内危险化学品泄漏事故废水得以妥善收集处理，避免事故废水流至外环境，为应急处理赢得时间，对于控制事故风险，保护区域水体环境方面，具有重要的借鉴意义。参考文献[1]陈莹，赵剑强.跨越敏感水域桥梁应急排水系统设计计算方法[J].长安大学学报（自然科学版），2008，28（5）：81-85.[2]王革来.桥梁排水事故收集池设计探究[J].低碳世界.2016（9）：215-216.作者简介：郑连臣，硕士，工程师，研究方向为环境影响评价。溢流管闸阀闸阀排空管进水管格栅井沉砂池隔板