大连西中岛石化园区雨水明渠系统设计.pdf

2 0 1 5 年 1 月第 1 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水 8 7 大连西中岛石化园区雨水明渠系统设计 陆峰峰 ， 周乃磊 ( 中国市政工程华北设计研究总院有限公司， 天津市 3 0 0 0 7 4 ) 摘要 ： 雨 水系统 是保 障城 市正 常运行 的重要基础 设施 。介绍 了模块式 明渠系 统在大连市 西 中岛石化 园区雨水工 程 中的应 用 ， 分 析 了模块式 明渠在 该园 区的独特优 势 ， 对设 计 、 施 工过程 中的关 键点进行 了总结 ， 可为类 似石化 园区的雨水 工程提 供参考 。 关 键词 ： 雨 水明渠 ； 石化 园区 ； 模块 式明渠 中图分 类号 ： T U9 9 2 2 文献 标 志码 ：B 文 章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 5) 0 l 一 0 0 8 7 0 2 1 工 程概况 西 中岛 石化 园 区位 于大 连 长 兴 岛 临港 工业 区 ，石化 园区规划 范围为西 中岛全岛和长兴 岛西 北部石化 片区 ， 总 占地 面积为 1 1 0 k m 。其核 心区 域为西 中岛 ， 面积 9 5 k m ， 石化产业用地 6 2 1 k m 。 园区 以炼油 、 乙烯 、 丙烯 、 合成橡胶 等石 化项 目为 主。 园区雨水工程 以保护 区域水 环境 、保证 园区 运行安全 可靠 为总原则 ，按 照规 划远期规模进行 设计 。园区内统一采用明渠收集清净雨水 ， 在市政 道路两侧绿化带内分别设置一排雨水明渠 ，收集 道路两侧地块及道路路面内的雨水 ，就近 自流排 入 园区内的 1 # 、 2 # 、 3 #等河道 ，最终排人渤海湾 ， 见图 1 。各厂区内受 污染 的含油雨水 、 初期雨水应 排人独立 的处理系统 ， 不得排入市政雨水明渠 。 图 1 雨水 明渠 系统布 置 图 2明渠 优势分 析 城市雨 水管渠 作为 城市 的重要 基础设 施 ， 承 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 9 2 3 作 者简 介 ： 陆峰峰 ( 1 9 8 3 一 ) ， 男 ， 江苏 南通人 ， 工程 师 ， 从 事 市政 给排水设计工 作 。 担着及时排 除城市内雨水 、 避免 内涝的功能 。城市 雨水工程设计 中一般采用 暗埋管道 ，极少采用 明 渠 ， 因管道埋在地面 以下 ， 管道上部地面可作为车 行道 、 人 行道或 绿化带 ， 上下部 的功能互 不干扰 ， 且节约城市用地。暗埋管道布置较为灵活 ， 而明渠 只能布置在道路两侧 的人行道外 ， 位置 比较 固定 。 敞开 的明渠不利于汽车及行人 的安全 。此外道路 两侧外露的 明渠景观效果较差 ， 易于堆积垃圾 ， 不 便于环卫工人清理 。 本 园区以石油炼化 为主导产业 ，需要 考虑防 火、 防灾等特殊要求 ， 同时园区地处沿海新吹填区 域， 传统工艺难以适应此种地质条件。从设计、 施 工 、 造价 、 运 行管 理等角度综 合 比较 ， 明渠 比管道 更具有针对性的优势 ，故本工程最终采 用 了明渠 方案 。 2 1 采用模块化设计 一 般 明渠常用 的材质主要有浆砌块石 、 现浇钢 筋混凝土 。浆砌块石明渠具有粗糙 系数大 ， 易渗漏 的缺点 ， 现浇钢筋混凝土具有造价 高 、 施工进度慢 的缺点。本工程为节省工期及保证工程质量创新 性 的设计 了模块式 的明渠 。设计人员根据计算 确 定 的明渠 尺寸设计 了若 干种规格 的钢筋混凝 土明 渠模块 ， 规格( 底宽 深度 ) 主要有 ： 0 4 m0 8 m、 0 4 m1 0 m( 见 图 2 ) 、 0 5 m1 5 m、 0 8 m1 5 m、 0 8 m2 0 m、 0 8 m2 3 m，模块均 为梯形 断面 型式 ， 边坡为 1 ： 0 5 。模块一次设计完成后 ， 编成标 准图册， 园区后期工程中均要求统一参考使用。 明渠模块根 据工程需要 的规格 和数量预先在 工厂 内预制完成 ，然后运输 到施 工现场直接进行 安装 。采用预制模块安装 的方式 比在施工现场砌 筑的方式大大加快了工程进度。模块出厂前均逐 个进行 外观 质量 、 尺 寸偏 差 、 抗 渗性 、 混凝 土强度 等必要指标进行检验 ，只有检验合格的产品才能 进场安装 ， 确保工程质量全面满足验收标准。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 8 防洪排水 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 5 年 1 月第 1 期 1 6 00 l 4 00 11 0 O 图 2 明渠模块 横断 面图【 以 0 4 mX 1 0 m 为例 ) ( 单位 ： mm ) 2 2模块化明渠可有效适应不均匀沉降 明渠标准模块长度为 1 5 m， 模块之间的连 接 方式采用企 口连接 ， 接 口处设置膨胀止水胶带 ， 同 时在两块模块 连接处设置 4根加强 连接螺栓 ， 保 证所有模块连接后形成一个整体 ， 见 图 3 。通过以 上技术措施可 以让模块化 明渠有效的适应地基 的 不均匀沉降 ， 且能保证不渗漏。 铡质方垫片 预埋钢板 图 3 明 渠 模 块 连 接 图 2 3 水力条件好 在水流断面面积 、 水力坡 降 、 粗糙 系数相 同的 条件下 ， 本工程 明渠的过流能力明显大于管道 ， 经 计算过流能力平均约高 2 1 。 若 园区雨水工程采用管道 ， 管道末端管径大 、 埋深深 ， 出水 口很难做到 自由出流 ， 主要 为淹没 出 流 ， 有的甚至需要增设泵站才能排 出。在淹没出流 的情况下 ， 管道受下游河道水位顶托 ， 实际流量远 远小于原先设计确定的管道流量 。而明渠埋深较 浅 ，出水 口出的渠底高程都在河道 规划洪水位之 上 ，均能做到 自由出流 ，不会出现排水不 畅的情 况 。因此采用明渠排 除雨水的效率及可靠性更高。 2 4 利 于 园 区生产 安全 尽可能降低安全风 险一直是石化 园区需要重 点考虑 的问题之一 。园区内各种油气管道设备较 多 ， 若采用传统 暗埋雨水管 道 ， 可燃易爆 的气体 、 液体渗入雨水管道后 ， 油气逐渐积聚 ， 遇到明火 ， 或者管道 内气体达 到一定浓度后将产生连锁 的大 范围的爆炸 、 火灾等严重事故。此种安全隐患普遍 存在且不易发 现。 本工 程从 保 障石 化 园 区生 产 安全 的角度 出 发 ， 借鉴 国内石化园区的安全 事故案例 ， 园区内均 不采用重力流 暗埋管道 ，污水采用压力流系统输 送 ， 雨水 即采用明渠排放 ， 梯形 断面明渠易于空气 的流通扩散 ， 不存 在气体 积聚爆 炸的危 险 ， 而液体 泄漏进入明渠 也易于发现并及时处理 。 当园区 内发生泄漏事故 时 ，泄漏的液体会通 过雨水 明渠流入河道 ， 从 而会 造成岛内河道 、 岛外 海域的大规模 污染 和次生环境灾 害。为杜绝上述 危害 ， 设计考虑在 明渠三通及末端设置 闸门。闸门 配套手电两用启 闭机 ，采用就地 与远程两种控制 方式。在紧急状态下 ， 闸门可 由公 共应急处理中心 远程关 闭 ， 进 行有效 的分区隔断管理 ， 确 保河 道 、 海域不受污染。雨水明渠 系统 的建设 为实现 园区 管控一体 的应急管理系统打下 了坚实基础 。 2 5 减少施工难度和费用 根据地质勘查报告显示 ，场地现状大部 分为 吹填 区域 ， 地基土 以淤 泥质粉质粘 土 、 粉砂 为主 ， 承载力较低 ， 地下水位较高 ， 土质透水性 强。开槽 深度若超过 3 m则普遍出现沟槽 成槽 困难 、降水 困难 、 地基失去承载力 、 流砂等不利情况， 会极大 的减慢工程进度 ， 且需要增加额外的工程费用。因 此本工程开槽深度不宜太大 ，而明渠施工的的开 槽深度在 1 2 5 m范 围内，减少 了上述不利情况 的出现， 节省了沟槽降水、 基坑支护、 地基处理等费 用 ， 同时也减少 了沟槽开挖 、 回填 的土方工程量 。 3设计 、 施工 中需要 注意的关键 问题 3 1 与 园区竖向规划相结合 明渠 的走 向和高程 与园区的竖 向规划有重要 关 系 ， 明渠设计对 地形 的要求 比管道更严格 ， 地势 若存在局部 隆起则会造成穿越隆起处 的渠段深度 过大 ， 上部 敞 口过宽 ， 且上部增加 的深度 、 宽度不 在设计 过水 断面内均无法有效利用 ，这种情况下 采用明渠便不经济合理。因此园区在规划竖向高 程时 ， 在结合现状 地形 、 满足 防潮排涝功能 的前提 下 ， 规划将地形坡 向河道方 向 ， 规划道路 的纵断坡 向与明渠的排水流 向保持一致 ，明渠 的起终点之 间避免出现隆起或下 凹的地势 。整个 园区以规划 ( 下 转 第 9 1页 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5 年 1 月第 1 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水9 l 要 附件有 ： D N1 5背压 阀( 即弹簧负 载止 回阀) ， 装 于 计量泵压力管道上产生恒定背压 ，有 助于精度计 量 ， 防止低压 ； 脉冲阻尼器 ， 最高工作压力 1 0 MP a ， 安 装 于泵 出 口下 游 ，用 以平 衡 脉 冲 出料 状 态 ； D N 2 0 Y型过滤器 ， 安装 于泵 的吸水管 ， 防止溶液 中 不溶物引起阻塞 ，要求过滤网能清洗方便 ； D N 1 5 泄压 阀， 安装在泵 出 口管路上 ， 管道压力升高异 常 时 ， 释药 液 回药液投配罐 ， 保护泵 隔膜 和管道不受 损坏。 ( 3 ) 连接管道和阀门。管道系统的管道和管 件 ， 包括管 道 、 管配件 、 气 动阀 门、 手 动阀 门、 电磁 阀、 固定件等 。 ( 4 ) 电磁流量计 。数量 3套 ， 流量 p =3 0 0 L h ， 口径 D N 1 5 ， 防爆型。 ( 5 ) 在线稀释系统 。 数量 3套 ， 投加浓度 1 0 ， 主要组成部分包括供水装置、进水管道内螺纹管 道接口、 控制阀、 减压阀、 压力显示仪、 防爆型电磁 阀、 浮子流量计 。 注入喷射器 ， 静态混合器 ， 整个 系 统为一体化的集成装置。 ( 6 ) 供气系统设备 。包括 1台空气压缩机 、 空 气干燥装置 、 储气罐 、 必要 的阀门、 管道等 。 ( 7 ) 燃气式干粉灭火装置 。 数量 2套 ， 每套带 4 个喷头。参数 ： 1 5 0 k g，1 8 2 4 5 M P a 。 5结论 从高新 区污水处理厂运行情况 看 ，污水 出水 各项指标 均达到 国家一 级 A排放标 准的要求 ， 外 加碳 源系统 的设 置是 十分必要的， 但在设计 中要充 分考虑 甲醇投配 间与其它 构筑物 的安全距 离 ， 运 行中务必要保证投配系统的安全。近年来， 通过试 验人们发现了多种新型外加碳源，比如垃圾渗滤 液等 ， 在工程条件具备 的情况下不断尝试应用 ， 逐 步总结出成本更低， 效率更高， 而且更加安全可靠 的投加碳源方式。 参考 文献 1 周雹 活性污泥工艺简明原理及设计计算 M 北京 ： 中国建筑 工业 出版社 ， 2 0 0 5 【 2 周丹 ， 周雹 污水脱氮工艺中外部碳源投加量简易计算方法f J 给水排水 ， 2 0 1 1 ( 1 1 ) ： 3 8 4 1 3 张 自杰 排 水工 程 ( 第 4版 ) M 北京 ： 中 国建筑 工 业 出版 社 ， 2 ( ) 0 【 ) ( 上接 第 8 8页) 河道处为最低点， 两河道中间为最高点， 园区内无 低洼易积水点 。企业地块 内的雨水经 内部支 渠顺 地势排人道路两侧 的干渠 ，道路两侧 的干渠顺 地 势直接排入河道 。 3 2 与管线综合设计相结合 石化 园区埋地管线种类 主要有给水 、工业 海 水淡化水 、 再生水 、 照 明电缆 ， 架空管线为电力 、 电 信、 工艺管道、 燃气管道等 ， 在明渠设计时须与其 他管线协调好 相互 的平 面 、 竖 向关 系 ， 避免 日后造 成矛盾冲突。 所有埋地、 架空管线均布置在道路两 侧的绿化带内， 车行道下不布置任何管线。 为便于 收集道路路面雨水 ，明渠布置在道路 两侧靠 近侧 石处， 其他管线再往外布置。 当埋地 管 线 与 明渠 交叉 时均 从 明渠 下 部穿 越。 考虑到有些管线可能会晚于明渠实施， 为避免 日后管线施工时对 明渠造成破坏 ，依据管线综合 设计凡是从明渠下部穿越的管线应和明渠同步实 施 ， 按先深后浅的顺序施工。 4结语 城市雨水工程 中大规模采 用明渠的工程实例 很少 ，西 中岛石化 园区雨水工程采用 明渠的设计 方案解决了传统的暗埋管道难以解决的几个关键 难题 ， 得到了规划部门、 建设单位 、 石化企业的一 致认可。雨水明渠系统的采用实现了雨水工程高 效 、 安全 、 节约 、 易于管控等 目标 ， 为实现石化 园区 “ 建设世界一流的炼化一体化产业基地” 的总体规 划 目标奠定 了坚实的基础 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m