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300074）

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300074）

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。

雨水明渠；石化园区；模块式明渠

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110 km2。其核心区域为西中岛，面积95 km2，石化产业用地62.1 km2。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，最终排入渤海湾，见图1。各厂区内受污染的含油雨水、初期雨水应排入独立的处理系统，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：0.4m×0.8m、0.4m×1.0m（见图2）、0.5m×1.5m、0.8m×1.5m、0.8m×2.0m、0.8m×2.3m，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。

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1.5m，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。

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21%。

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3m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1～2.5m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3.2与管线综合设计相结合

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入道路两侧的干渠，道路两侧的干渠顺地势直接排入河道。

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。

图2　明渠模块横断面图（以0.4m×1.0m为例）（单位：mm）

TU992.2

B

1009-7716（2015）01-0087-02

2014-09-23

陆峰峰（1983-），男，江苏南通人，工程师，从事市政给排水设计工作。