孙淅豪

（广东省建筑设计研究院，广东 广州 510000）

0 引言

自2005年11月13日哈尔滨松花江发生重大水污染事件以后，国家出台了“国家突发环境事件应急预案”的通知[1]。各地方环境保护厅和环保局对桥梁排水系统设计的要求更加严格，基本否定了过去直排水体的设计思路，对现状直排水体的桥梁排水系统也要求逐步改造，新建桥梁在跨越敏感水域时，会要求增设事故应急池措施。

1 工程概况

上横沥大桥位于广州市南沙区横沥分区，该桥梁采用双向六车道，主线按城市主干路标准，设计车速为60 km/h；辅道按城市次干路标准，设计车速为为40 km/h，主桥长度380m，两侧引桥总长约364m，主桥断面形式为3m人行道+12m车行道+0.5m防撞墙+2m净距+0.5m防撞墙+12m车行道+3 m人行道，总宽为33 m，引桥断面形式为0.5m防撞墙+12m车行道+0.5m防撞墙+2m净距+0.5m防撞墙+12m车行道+0.5m防撞墙，总宽为28m。上横沥水道定级为内河V I级航道，河道宽约350m，根据《广东省地表水环境功能区划》，其主要功能为工农渔用水，水质目标为Ⅲ类。根据该项目环评报告，需设置事故应急池以收集初期雨水和事故径流，避免直排水体。

2 桥面径流应急排放系统设计

桥面径流应急排放系统原理见图1。在正常情况下，桥面排水立管末端的2号三通调节阀转向调节池，经隔油沉淀池简单处理后排放，1号三通调节阀转向市政雨水管；有危险品泄露事故发生时，首先在允许应急时间内切换1号三通调节阀，隔油沉淀池出水排入事故应急池，待事故处理完毕后，切换2号三通调节阀，桥面径流直排市政雨水管，事故应急池及隔油沉淀池内污水由运输车运至专门的处理部门处理。

图1 桥面径流应急排放系统原理图

3 桥面径流收集系统设计

桥面径流收集系统主要由泄水口、排水支管、纵向排水管等组成。其中泄水管口按5m间距布置，管径D N100，管口为铸铁材料，设格网拦截大的路面垃圾。纵向排水管双侧布置，以桥梁最高点为排水分界点，共设四个独立的收集系统，在桥台处经立管接入应急系统。

桥面径流量按照Q=ψqF公式计算，式中：Q为雨水设计流量，L/s；ψ为径流系数，取0.9；F为汇水面积，h m2；q为暴雨强度，规范要求不小于10 a重现期[2]。

若桥面雨水不能有效、迅速地排除，就会形成水膜甚至积水，将使桥面抗滑性能变差，且溅起积水会影响驾驶员的视线，使安全行驶系数降低，也是雨天桥梁上多发交通事故的诱因之一[3]，故上横沥大桥雨水径流的暴雨强度按广州市20 a重现期分公式计算，地面集水时间按5min取值[4]。

根据桥幅宽度及收水范围，计算求得桥梁纵向排水管管径为D N400，材质采用304不锈钢管，坡度与桥面纵坡一致，为0.007 4～0.04。

4 事故应急池设计

上横沥大桥桥下绿化带空间充足，事故应急池可布置在桥下绿化带，但需注意其净空，以方便维护。事故应急池设计按同时段内仅发生一起危险品泄露事件考虑，左右两幅桥梁可以共用同一个事故应急池，调节池和隔油沉淀池在事故应急池两侧独立设置。

调节池主要起缓冲作用，可根据场地适当确定即可[5]。上横沥大桥调节池按长度2m，宽度与隔油沉淀池同宽设计，有效容积为24 m3，出水端采用花墙砌筑，从而使流量均匀地分布在进水截面上，减小对沉淀池的扰动。

隔油沉淀池有效容积参照公式V=tQmax×60[6]计算，式中：t为污水在池中停留时间(min)，不应小于10min[7]，上横沥大桥隔油沉淀池计算按10min取值，Qmax可按暴雨强度为20 a重现期时单侧半幅桥梁范围内径流量Q=ψqF计算取值，综合考虑收水管长度及地面集水时间，q中的参数管内流行时间t取8 min，计算求得隔油沉淀池有效容积约217m3。若考虑暴雨强度随降雨历时逐渐减小，笔者认为其容积计算按公式更为合理，其中时间区间8～18指受污染水在隔油沉淀池内的水力停留时间段，按此计算，隔油沉淀池有效容积约184m3，与第一种计算结果相差不大，简单起见，隔油沉淀池有效容积可按前公式计算，上横沥大桥的隔油沉淀池有效容积根据场地条件最终设计为222m3，长×宽×高=18.46m×6m×2m。

隔油沉淀池在有泄露事故发生时，其容积影响应急响应时间，出水管处的1号三通调节阀应在20min内切换至应急事故池，否则会有部分污水排入市政雨水管，若所需应急响应时间更长，则隔油沉淀池容积应根据计算相应加大，此时采用积分法计算会更加经济合理。

事故应急池有效容积计算无相关规范明确，但可借鉴《事故状态下水体污染的预防与控制技术要求》（中国石油天然气集团公司企业标准Q S Y 1190—2013）和《水体污染防控紧急措施设计导则》（中石化建标[2006]43号）中事故储存设施有效容积计算公式：

式中：（V1+V2-V3）max指对收集系统范围内不同罐组或装置分别计算V1+V2-V3，取其中最大值；V1为收集系统范围内发生事故的一个罐组或一套装置的物料量；V2为发生事故的储罐或装置的消防水量，m3，V2=2Q消t消；Q消为发生事故的储罐或装置的同时使用的消防设施给水流量，m3/h；t消为消防设施对应的设计消防历时，h；V2为发生事故时可以转输到其他储存或处理设施的物料量，m3；V4为发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量，m3；V5为发生事故时可能进入该收集系统的降雨量，m3。

式中：q为降雨强度，mm；按平均日降雨量；q=qa/n，qa年平均降雨量，mm；n为年平均降雨日数；F为必须进入事故废水收集系统的雨水汇水面积，h m2。

对运输过程的化学品泄露事故所需应急池容积公式可简化为V总=（V1）max+V5，因考虑雨水的冲刷清洗作用，不另外考虑清洗路面的污水量。我国常见运油罐车和化工液体运输车容器多在50m3以下[8]，（V1）max按 50m3计。

根据近20 a来广州市历史气象资料统计，广州市多年平均降雨量为1 876.5mm，平均年雨日（雨量大于 0.1mm）151 d，据此算得，V5=75m3，考虑到降雨的不均匀性，采用此公式计算的结果偏小。若采用20 a重现期的暴雨强度积分法计算，V5=ψF，其中40min指有毒、有害液体完全泄漏缓冲时间[9]，按此计算，V5约283m3，事故应急池有效容积V总约为333 m3，上横沥大桥的事故应急池有效容积根据场地条件最终设计为352m3，长×宽×高=20.7m×8.5m×2m。上横沥大桥的事故应急池系统平面见图2。

5 系统运行及维护

（1）隔油沉淀池在无事故发生时，起隔油、沉淀处理雨水径流的作用，应定期对池内淤泥、油污、杂物等进行清理并清洗池体。

（2）隔油沉淀池和事故应急池内废水在泄露事故处理完毕后应统一转运至专门的处理部门处理，并对池内进行清洗。

（3）事故应急池应设置液位计，当池内液体储存高度到达距池顶50 cm时，能自动反馈电子信号提醒管理人员确认现场危险品是否清洗完毕，若清洗完毕，则及时切换桥面排水立管处的三通调节阀，无污染径流直排市政雨水管，否则需考虑污水转运措施，避免污水溢出池体。

图2 事故应急池系统平面图（单位：mm）

（4）在每次泄露事故处理完毕后，应确保1号、2号三通调节阀分别转向市政雨水管和调节池进水管。

（5）定期检查桥面泄水管及集水管，确保泄水口无堵塞，集水管无破损、脱落[10]。

（6）为了更好地处理危化品泄露事故，可以在桥上设置摄像头，一旦有危化品泄露事故发生，可及时启动应急预案[4]。

（7）池体上方及周边应设置栅栏，防止人畜跌落，确保安全[5]。

6 结语

随着国家对环境保护的进一步重视，类似事故应急池的设置要求会逐渐普及，目前还没有其相关设计的具体规范出台，本文就事故应急系统的设计及相关池体的容积计算进行了探讨，希望能为类似跨越敏感流域的桥梁排水设计提供参考。