散货堆场含尘雨水收集和处理系统设计分析

丁 浩

福建省港航勘察设计研究院，福建 福州 350002

1 引言

专业散货堆场货堆一般为露天堆放，降雨产生的径流雨水混合堆场内煤（矿）货物后，会产生含尘雨水。含尘雨水中悬浮物含量超标，根据相关资料显示悬浮物含量可达到1000～3000mg/L，这部分雨水不加处理直接排放，会对环境造成污染。根据《水运工程环境保护设计规范》（JTS149-2018）中规定，含尘雨水应进行收集和处理，处理后的出水，回用于场地喷淋抑尘。含尘雨水宜采用便于清理的排水沟收集，通过排水沟将含尘雨水输送至污水处理站。但是港区面积一般都较大，排水沟系统一般都有几公里甚至几十公里长，由于含尘雨水含有大量悬浮物，含尘雨水在输送过程中极易堵塞管网，导致堆场内雨水排放不畅，造成堆场积水，严重的甚至可能导致货堆泡水塌方等安全事故。因此散货堆场水排收集系统设计时要充分考虑到，含尘雨水的特点，合理周布置排水收集系统，以保证含尘雨水能够顺畅高效的收集到污水处理系统。

新建及改造专业散货堆场过程中，从满足环保要求和保证堆场安全角度，对合理高效的散货堆场排水系统设计方案提出了更高要求。本文根据某港口工程实例，总结设计中的经验，提出合理的设计方案，供后续类似工程的设计借鉴。

2 工程实例

2.1 项目概况

福州港罗源湾港区淡头作业区14#、15#泊位工程，项目建设1 个2 万吨级通用泊位1 个，主要装卸杂货、焦炭、煤炭、铁矿石等，港内散货装卸工艺流程采用门座起重机+皮带机系统到散货堆场工艺。陆域建设2 块独立散货堆场，其中1#散货堆场尺寸约160m×130m，面积为17314m2；2#散货堆场尺寸约99m×130m，面积为12739m2。

2.2 含尘雨水量确定

散货堆场含尘雨水量的计算是整个排水系统设计的关键，根据《水运工程环境保护设计规范》（JTS149-2018）中规定，其计算公式为：

式中 V——径流雨水量（m3）；

Ψ——径流系数；

H——多年最大日降雨深的最小值（m）；同时满足不小于港区排水设计重现期对应的降雨深度；

F——径流雨水量（m3）。

根据规范可以计算出散货堆场的径流雨水量，但是有两点需要我们注意。

（1）关于径流系数Ψ 的选取问题，规范中给出的取值为0.1～0.4。主要是依据场地铺砌类型确定。但是规范没有针对港口常见的堆场场地铺砌类型分别给出不同场地的径流系数，因此计算过程中设计者的主观取值对计算结果影响很大。目前，国内散货堆场铺砌主要采用高强联锁块或六面块两种，福建区域散货堆场一般采用高强联锁块做为散货堆场面层结构，参照《室外排水设计规范》第3.2.2 条中径流系数取值，级配碎石路面取值0.4～0.5，大块石铺砌路面或沥青表面各种的碎石路面取值0.55～0.65，可以得出复杂铺面情况下径流系数取值较大。因此综合考虑本项目散货堆场采用高强联锁块铺砌层，径流系数取0.4 比较合适。

（2）关于H 的取值问题，根据规范H 取值既要考虑工程所在地多年最大日降雨深的最小值，同时也要考虑港区排水设计重现期对应的降雨深度，因此要确定H 取值时要综合考虑以上两个因素。工程所在地多年最大日降雨深的最小值可以通过当地气象局和中国气象局网站数据中查询。但是设计取值时往往有很大困难，首先是港口建设所在地一般位于远离城市的沿海偏远地区，一般没有准确的气象资料，选取资料的时候往往要参照相邻区域的资料，难免出现误差；其次是多年资料的不确定性，多年资料的时间范围规范中没有明确，设计中选取年份样本的数目直接影响取值准确度。因此在本项目设计中，根据项目所在区域为福州，首先查询福州区域的气象数据。获取数据后，筛选出最近连续十年的数据，并结合近一两年最新的气象数据，推算出码头区域的多年最大日降雨深的最小值。另外从《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》GB 50400-2016中查询港区排水设计重现期对应的日降雨量。对比两数值就可以明确H 的取值。

2.3 场地排水方案

散货堆场含尘雨水含有大量悬浮物，在输送过程中极易堵塞排水管网，导致堆场内积水。因此在排水管网设计中要满足两个条件。一是排水管网要有足够的排水能力，防止场地积水，同时也要有足够的流速，减少淤积产生；二是排水管网平面布置应考虑后期使用维护情况，要清淤方便。

本工程散货堆场竖设计方案采用四周分散排水，同时为满足散货堆场环保要求，堆场周围采用防风抑尘网封闭方案。项目在排水系统设计根据平面布置方案在1#和2#散货堆场周边防尘网内布置盖板矩形钢筋混凝土排水沟，含尘雨水通过排水沟收集后重力流排入生产污水处理站。设计中对排水管网易堵塞问题采取相应的措施。

（1）项目排水管网采用盖板排水沟收集和输送含尘雨水，排水沟设计应保证排水沟过流能力大于散货堆场含尘雨水量。排水沟过流能力按照下式计算：

式中 B——排水沟宽度（m）；

h——排水沟水深（m）；

v——排水沟流速（m/s）；

n——排水沟粗糙系数，项目采用混凝土排水沟，n 取0.013～0.014；

R——排水沟水力半径（m）；

I——排水沟坡度。

排水沟起点沟深h，沟宽B 值，根据《工业企业总平面设计规范》（GB50187-2012）第7.4.5 条规定和查阅给水排水设计手册相关资料，项目排水沟起点深度0.6m，沟宽0.5m，坡度0.2%。

不同分段排水沟尺寸，根据汇水分配，分段计算输送含尘雨水量，通过合理确定沟宽B 值和坡度I，计算出排水沟水深h，确定排水沟的断面尺寸。值得注意的是在排水沟设计尺寸和坡度确定的情况下，需要考虑排水沟内最小流速的问题。有些设计人在设计时，是以保证排水沟内流速不小于 0.4 m/s 控制的，这是不合理的。考虑到含尘雨水含有煤炭或者矿石粉尘，因此含尘雨水的最小流速不能按照普通雨水考虑，其最小流速应根据堆场内堆存的货物情况，针对性的分析，确定最小流速，在设计时合理确定排水沟各项参数。

（2）本项目为防治堆场内物料扬尘，在散货堆场四周设置防风抑尘网，防风抑尘网主要由钢筋混凝土基础和上部钢结构组成。防风抑尘网和排水沟在平面设计时，一般首先确定防风抑尘网布置方案，再考虑排水沟的位置。常规设计方案将排水沟布置在防风抑尘网内侧，与货堆交接。

常规设计方案雨水可以直接汇入排水沟，排水沟收水能力较强。但是实际运行中，散货在装卸过程中，散货块体会掩埋排水沟，堵塞盖板上的收水缝，造成排水沟收水能力减弱，进而造成沟体淤积，甚至整段排水沟被货物淹埋，造成散货堆场内排水不畅。

为解决常规设计中存在的问题，本项目对散货堆场含尘雨水系统的常规设计方案进行了优化，将排水沟布置在防风抑尘网基础上，利用防风抑尘网下部的混凝土挡墙，分隔货堆和排水沟，详见图1、2。

图1 散货堆场排水平面布置图

图2 排水沟断面图

考虑到防风抑尘网下没有车辆荷载，排水沟盖板采用钢格板盖板，沿着防风抑尘网通长布置。该设计方案不但增加收水效果，而且钢格板盖板较常规设计中的钢筋混凝土盖板更轻便，减轻日常排水沟清淤中的工作量。

2.4 含尘雨水处理方案

含尘雨水属于港区含煤、矿污水的一部分，应进行污水处理。根据《水运工程环境保护设计规范》规定，含尘雨水宜采用水处理工艺流程，如图3。

本项目环评要求含尘雨水经处理标后回用喷淋。因此项目含尘雨水通过排水沟收集后汇入调节池，经混凝、沉淀、污泥浓缩、集水过滤、消毒等处理后，处理达标的污水出水排入回用水池，用做散货堆场的喷淋用水。

图3 含尘雨水水处理流程

3 结语

本文通过工程实例，对散货堆场含尘雨水收集和处理系统进行设计研究。总结出以下几点：

（1）散货堆场含尘雨水量应按照径流雨水量计算公式，相关参数选取应充分考虑设计方案，选取最新的资料，保证含尘雨水量计算基本准确，为后续排水输送系统和处理系统设计打好基础。

（2）散货堆场含尘雨水输送系统，建议采用易清理好维护的盖板排水沟，结合散货堆场的环保措施合理布置排水沟位置，保证排水沟安全、可靠的运行。

（3）营运期排水系统会发生堵塞和淤积，定期维护是排水系统的高效工作前提，使用单位在日常使用过程中应及时对排水沟对进行清淤，发现堵塞立即疏通，保证含尘雨水系统正常运行。