刘碧娴

（广州市市政工程设计研究总院有限公司，广东 广州 510060）

0 引言

通常桥梁跨越水体时，一般设置桥面落水井收集桥面雨水后直接排入河涌。当运输危险化工材料车辆在跨越水源保护地等敏感水体的桥梁上发生事故时，泄漏的危险品将通过桥面排水系统直接排入水体，将对城市水源造成严重污染。

2007年，国家环境保护总局印发了《关于加强公路规划和建设环境影响评价工作的通知》（环发〔2007〕184号），规定公路建设设计路线应尽量避开饮用水水源保护区。跨越饮用水水源二级保护区、准保护区和二类以上水体的桥梁，为防范危险化学品运输带来的环境风险，应在桥梁上设计桥面径流水收集系统，并在桥梁两侧设置沉淀池，对发生污染事故后的桥面径流进行处理，确保饮用水的安全。

随着我国基础交通设施建设的发展，桥梁跨越水源保护地的情形时有发生。从这一实际情况出发，桥梁应急排水的研究显得尤为重要。桥梁应急排水系统主要包括监控报警系统、桥面径流收集系统及应急储存系统。

本文结合广州空港大道跨越流溪河特大桥应急排水系统设计，阐述了桥梁应急排水系统的相关设计要点，旨在为桥梁应急排水系统的设计提供参考和借鉴。

1 工程概况

某特大桥位于广州市白云区，跨越流溪河，长约1.92 km。流溪河属于二级饮用水源保护区。应环境评价要求，为确保流溪河特大桥事故径流不直接进入水体，该项目需在穿越流溪河饮用水源保护区路段（二级饮用水源保护区外）设置应急排水系统。受污染的路面径流、消防用水、有毒液体等引入应急事故水池收集后处理。

2 桥面径流收集系统

该工程跨流溪河特大桥沿桥方向设置横向收集管将桥面的雨水管进行串联。每座桥设四条收集管，以桥面高程最高点处为分界，南北向各两条，同向的两条收集管在跨过江面合并后排入应急事故水池或市政雨水管网，以阀门控制排水的去向。在降雨情况下，收集管中流动的是雨水，直接排入雨水管网；在桥面发生危险品泄漏时，收集管中流动的是泄露危险品及稀释、冲洗事故现场的污水，排入应急事故水池临时储存后，用槽车运走进行后续处理。

应急排水系统径流应分三种情况进行考虑：

（1）危险品泄漏时，危险品泄漏量及冲洗水量。

（2）无事故发生时的雨水径流量。

（3）危险品泄漏与降雨同时发生的情况，此时应计算雨水径流量、危险品泄漏量及冲洗水量（一般仍需消防车冲洗，快速清除桥面危险品）。

若考虑降雨与危险品泄漏同时发生且两者共同持续一段时间的情况，将导致应急排水系统的规模大大增加，甚至对桥梁主体结构工程规模产生影响[1]。而危险品在桥梁上泄漏属于小概率事件[2]，综合考虑系统的功能性与经济合理性，一般不考虑情况（3）。

为使污水收集管的管径尽量小，但又能满足大暴雨时桥面的雨水及时排出，横向收集管的管径应分别按情况（1）与情况（2）进行计算选取，并取其中的较大值。

情况（1）：危险品泄漏后，径流量最大的时段发生在对现场泄露危险品进行稀释和冲洗时。由于此时收集管中流动的是泄露危险品及稀释、冲洗事故现场的污水，因此横向收集管应按照污水管道进行计算。为保证污水能及时排走，污水收集管必须满足最大瞬时流量要求。按桥面一辆危险品运输车发生事故情况进行设计，设计取以两辆中级消防车同时对现场进行清洗，每辆中级消防车的瞬时最大水量为30 L/s，则最大设计瞬时流量为60 L/s。根据表1数据，选择流溪河特大桥污水收集管管径为De315，其充满度为0.55时，流速为2.51 m/s，流量为 110.25 L/s。

表1 污水收集管水力计算

情况（2）：降雨情况下，横向收集管中流动的是雨水，直接排入雨水管网。此时横向收集管应按照雨水管道进行计算。取桥面径流系数为0.95，地面集水时间t1=5 min，设计重现期P=5 a，采用广州中心城区单一重现期暴雨强度公式。经计算，流溪河特大桥单侧雨水流量为232.01 L/s。在非压力流满流的情况下，管径De315、坡度0.02的横向收集管过流能力不足。因此流溪河特大桥的管径应根据情况（2）即无事故发生时初期雨水径流量确定，经计算其管径为DN500。

3 应急储存系统

应急储存系统的主体为应急事故水池。应急事故水池多用于化工、石油化工、医院、港口码头、印染、造纸、纺织、酿造等有废水产生的企业，近些年逐渐应用于市政污水处理厂[3]及道桥排水[4]等工程。

3.1 应急事故水池的容积计算

由于缺乏统一的规范，目前国内对于应急事故水池的容积计算方法尚存在一定分歧。郑连臣[5]等研究了重庆某高速公路服务区内以收集事故径流为目的的应急池容积，计算得出该应急事故水池容积约45 m3，且仍有一定富余。曾志刚[6]研究了西固黄河大桥雨水集流系统，其结论显示应急事故池容量不宜小于50 m3。孙金[7]等在设计丹江大桥应急池时，实际选用应急事故水池的规格为LBH=7 m×7 m×3 m。

从经济效益与系统功能性考虑，应急事故水池的建设费用在整个特大桥工程中所占比例很小，因此在建设条件允许的情况下，事故应急水池容积可根据现场情况适当放大。目前国内运载危险品的运输车装载大小不一，常见的一般在30 m3以下[8]。该工程参考广州及周边地区应急池设计，以装载量为30 m3的运输车发生事故进行设计，冲洗量取危险物的20倍，则产生的污水量为600 m3（清远市北江四桥应急池及广州市南沙区明珠湾大桥应急池均采用此设计参数）。

3.2 应急排水系统工艺及应急事故水池平面布置

跨流溪河特大桥共设事故应急池两座，分别位于大桥两端，以图1中1#应急事故水池为例。1#应急事故水池设置于梁桥南段绿化带下，采用地下式。横向收集管收集桥面径流后，通过管道汇流，排入应急事故水池或雨水管网中。1#阀门为常闭阀门，2#阀门为常开阀门。一般降雨时，径流收集系统收集桥面雨水，排市政雨水管网；危险品泄漏时，人工开启1#阀门，并关闭2#阀门，径流收集系统收集泄露危险品及稀释、冲洗事故现场的冲洗水后，排入应急事故水池。在运输槽车到达应急池后，手动开启处理池内潜污泵，将池内污水抽至槽车运走处理。

图1 1#应急事故水池平面布置图（单位：m）

4 监控报警系统

该项目工程流溪河特大桥横跨流溪河，一旦在桥面上发生污染事故（如危险品、有毒有害物品泄露，该类物品交通运输事故等），如果未能及时妥善处理，就会严重污染流溪河水环境，给周边人民群众的生活造成极大威胁。因此建立污染事故响应和程序（见图2），对在处理突发性环境污染事故中起指引作用，能有效减少因事故而造成的影响，事故后做出专题报告提交有关部门可作为制定有关防范措施的参考依据。

图2 应急响应程序

5 结语

（1）径流收集系统的管径应当根据是否有危险品泄漏而采取不同的计算方式。当危险品泄漏时，收集管应当以污水系统进行计算，管道内的流态为重力非满流。一般降雨时，收集管应当以雨水系统进行计算，管道内的流态为重力满管流。最终计算管径应当取两者中的最大值。

（2）应急事故水池容积的算法目前尚未有明确统一的结论或规范，计算容积与工程中实际选取的尺寸也存在较大差异。从经济效益与满足系统功能性的角度考虑，由于应急事故水池本身的造价在桥梁工程中所占比例很小，因此在工程建设条件允许的情况下，可以适当放大应急池的容积。