某石油储备库初期污染雨水池及事故水池设计

现在我国经济突飞猛进地发展，对原油的需求量很大，造成了石油化工产业原油的供求矛盾。为了缓解这种矛盾，我国建设了一批石油储备库来增加原油储备量，缓解我国的石油供应压力。但是石油储备库极易发生事故，也会受到初期雨水的污染，所谓初期雨水污染指的是雨水和空气中的污染物以及灰尘等结合,同时将路面的污染物一起带入雨水管，一般初期雨水比污水更加脏，初期雨水和事故会引起周边环境的污染，设置初期污染雨水池和事故水池就可以缓解这一问题。

1.工程概况

山东某港区的石油储备库，储备库的设计库容为246×104m3,包括27台外浮顶油罐，其中库容为10×104m3的外浮顶油罐24台，深度为77米，高度为23.5米，库容为2×104m3的外浮顶油缸3台，深度为37米，高度为19.8米，石油储备库中的油品是原油和燃料油。

2.初期雨水池及事故水池的设计

2.1 荷载的设计

进行水池的荷载设计时，应考虑池壁的荷载、温湿度荷载以及荷载组合四种状况，下面分别进行说明：

作用在池壁上的荷载主要是池内水压力、池外土压力。其中池内水压是水池承受的主要的荷载，一般按满池来计算水压；如果水池为地下式，池壁会受到土压力，计算压力时用良肯主动土压力理论来进行计算，取土各项参数时参考岩土勘察报告提供的数据，初步设计时土的内摩擦角度取30度，重度取18Kn/m3。如果地下水位线低于水池的埋置深度，要考虑地下水位以下的土受到水浮力的影响而发生重度的下降，重度下降会对水压力造成影响。设计时要通过抗浮稳定来验算池体受到的托浮，要采取措施防止发生水池漂浮事故。

混凝土在硬化时池壁会产生膨胀和收缩而发生变形，会在池体产生温度或者湿度应力，温、湿度应力是造成混凝土池壁发生裂缝的主要原因，特别是在冬季和夏季以及温度、湿度差异较大的区域，不能忽略温、温度荷载的计算。

在进行水池设计时，也要考虑到荷载组合的作用，常见的荷载组合形式为：池内水压与自重组合、池内水压与自重和温、湿度荷载的组合、池外土压与自重的组合。荷载组合产生的应力是多种应力的组合，要根据具体的荷载类型进行相应的处理。

2.2 内力的计算

计算水池的内力时，主要是计算池壁内力和底板内力，内力的计算结果会受到选择的边界条件和地基反力模型的选择。如果设计的水池属于大、中型规模，尽量要设计为有顶盖形式，这样可以改善池壁的受力，如果条件不允许采取有顶盖形式，要从池壁处挑出走道板，让走道板来做为池壁的弹性支承。要发挥走道板的不动铰支承功能，要减小其水平方面的跨度或者增加其宽度，如果走道板不能起到不动铰支承作用，按照弹性支承来进行计算。如果水池无顶盖并且池壁较高，可以将池壁设计为变截面形式，并且设计上壁柱。计算矩形水池的矩形壁板时，按照混凝土结构矩形板的计算方法来进行计算。

再就是底板的应力，在进行实际的工程计算时，计算水池底板的内力采用静力平衡法或者采用考虑池底与地基相互作用的内力分析方法。如果池壁间距较小，两个相邻池壁的刚性角发生重叠时，此时可以不将弯矩计算在内，如果池壁间距较大，会引起与地基的脱开，此时采用线性分布法进行计算。

2.3 水池的施工组织设计

首先是混凝土的配比，混凝土是复合材料，各种组成部分进行最优的拌和才能拌制出性能优异的混凝土，对于水池的施工来说混凝土的质量更加重要。可以采用32.5级普通硅酸盐水泥，粗骨料要级配良好，最大粒径不能大于40mm,不能大于截面最小尺寸的1/4，含泥量不大于1%，吸水量不大于1.5%。细骨料采用中、粗砂，含泥量不能大于3%。

其实是水泥的用量影响着混凝土硬化时的收缩性，一般来说用量越大，产生的混凝土收缩越大，变形的延续时间越长。所以必须减少水泥的用量，不宜大于380kg。水灰比也是影响混凝土收缩性的一个指标，如果混凝土的蒸发率超过了0.5kg/m2h，混凝土会产生剧烈的收缩，所以混凝土的水灰比不能大于0.5，要保证混凝土和易性的前提下，要减少水灰比。

水池建设过程中出现了裂缝要及时进行整治，一般来说以竖向裂缝居多，主要有两种原因会造成裂缝的产生，一种是由混凝土的收缩引起，一种是池壁外侧的表面裂缝延伸而引起。在工程施工过程中外挑现浇走道板会发生严重的裂缝，针对这种情况，走道板要采用预制装配式或者现浇式，要设置伸缩缝，伸缩缝之间的距离为3米。

3.初期污染雨水池污染水量的设计以及事故水池的容积设计

设计初期污染雨水池时，初期污染雨水量的确定非常重要，初期污染雨水量是两个地方的污染雨水量之和，分别是浮盘上和地面上的污染雨水量。

3.1 浮盘上的污染雨水量

石油储备库设计规范明确规定：计算单缸初期雨水时，计算时要以油缸顶上30mm厚的雨水量为计算基础，罐区的一次雨水量为20%油罐的雨水量。根据这项规定，库容为10×104m3的外浮顶油罐共24台，其中有5台石油储罐受到了油品污染，库容为2×104m3的外浮顶油罐共3台，其中有1台石油储罐受到了油品污染，按照《石油储备库设计规范》的规定，计算得出储罐浮盘的污染面积为24358.4m2，污染雨水的深度为30mm，污染雨水的容积为731m3。

3.2 地面的污染雨水量

为了准确计算地面上的污染雨水量，设计时石油储备库初期污染雨水池工程要与储运专业进行配合，操作阀区和易引起地面污染的区域要设置一个高20mm、面积为6500m2的围堰，围堰里面的雨水会收集起来排到油污水系统，污染区的降雨量为当地历史最高日降雨量，其数值为196.8mm，污染雨水的容量为污染区降雨量与围堰面积的乘积，为1288m3。

先求取初期污染雨水池的设计容积量。一次初期污染雨水量为2019m3，从总图上可以得知初期雨水池的长度为71米，宽度为10.6米，深度为2.88米，初期污染雨水池的容积为上述长度、宽度和深度的乘积，求得2167m3，符合设计要求。

在计算事故水池的事故水量时，要依据事故状态下预防控制水体污染的相关要求进行计算，事故状态下污染水容积的计算公式为：

事故状态下污染水容积=（V1+V2+V3）max+V4+V5公式中各项的含义如下：

（V1+V2-V3）max：收集系统内罐组的最大值。

V1：收集系统内发生事故的最大罐组的容积；

V2:发生事故的储罐或设施的消防用水容积；

V3:事故发生后，从储罐传输到其他设施的水容量；

V4:事故发生过程中，收集到的生产废水量；

V5:事故发生过程中，收集到的雨水量。

为了对罐区进行防火处理，设置了防火堤，计算防火堤的容积时，其数值为事故发生时排水的容积数。

第1-4个原油罐组防火堤的面积为69423m2，罐组的基础面积为27940m2（6座容积为100000m3的浮顶罐）防火堤的高度为280米。事故状态下污染水容积为116147m3，事故水容积量可以达到设计标准的要求。

第5个油罐防火堤的面积为12300m2，其中基础面积为3224m2（3座容积为20000m3的浮顶罐）防火堤的高度为2.8米。事故状态下污染水容积为21600m3，防火堤的实际容积为25413m3，符合储罐事故水的容积设计要求。

汽车装车区内所有设施的面积总数为27200m2，汽车装车设施处于事故状态， 此 时 V1为 80m3，V2为 677m3，V5为274m3，总的污染水容积为1031m3，要将这容积为1031m3的事故状态下的污染水排掉。为了将事故高姿态态下的污染水排出，需要建设一个容积大于防火堤有效容积（1031m3）的事故水池。

本石油储备库位于港区，2015年国家针对港区危险化学品的安全储存问题下发了文件，文件对库区事故污染收集池的容积量进行了规定，其值不能小于一次最大消防用水量，本工程中一次最大消防用水量为5200m3，所以库区一次事故污水量也取此值。

3.3 事故水池的设计容积

由上面的计算看出，库区一次事故污水量为5200m3，根据总图可以得到事故水池的长为71米，宽为29.4米，深度为2.88米，事故水池的有效容积为长、宽和高的乘积，乘积结果为6011m3，符合设计要求。

4.小结

进行石油储备库排水系统的设计时，要对排水系统进行设计，并对排水管网进行设置，在库区内在设置一定高度和厚度的围堰，以此来减少初期污染雨水的储存量，从而可以对收集系统中的初期污染雨水量进行有效地控制，从而达到安全环保的要求。企业要做好初期污染雨水池和事故水池的管理，避免造成环境污染。