危化品运输事故应急池容积设计探讨

＊吴杰 郭静歌 侯林 李聪

（1.湖南省交通规划勘察设计院有限公司 湖南 410008 2.中航长沙设计研究院有限公司 湖南 410014 3.岳阳县公用工程维护中心 湖南 414199）

穿越二级水源保护地、生态湿地、国家级水产种质资源保护区的道路、桥梁，为避免危险化学品运输车辆交通事故，危化品泄露威胁下游居民饮水安全，破坏水产资源保育及栖息环境，工程上多设置危化品事故应急存储池（以下简称应急池），收集含毒废液，降低事故对水环境的影响。当前，该类应急池设计尚缺专门规范指导，池容计算存在分歧。唐细彪[1]研究认为池容不宜小于50m3，郑连臣[2]等计算出应急池容积45m3可满足需求，且有余量，具体工程中环评影响报告对应急池池容要求自几十到上千立方米不等。本文以湖南某高速公路跨二级水源地桥梁段事故应急池设计为例，查阅相关规范、文献，系统分析了该类应急池池容计算方法。

1.应急池设计

(1)项目概况

湖南某高速公路K86+434～K88+146段，采用桥梁穿越某集镇饮用水水源二级保护区上游，路线距保护区边界最近距离1.1km，桥长1712m，桥宽34m，本段道路竖向采用单一纵坡，汇水面积58208m2。

(2)道路工程对水源地污染因素分析

吴旭涛等[3]研究认为，道路运营中对水环境构成污染的主要因素包括：①筑路材料渗离物，如沥青、粘合剂等；②车辆行驶过程中产生的污染物，如轮胎摩擦物、漏油；③特种危化品运输车辆事故，泄露的有毒有害污染物。

(3)危化品运输车辆交通事故概率分析

高速公路建成通车后的危化品运输车辆的交通事故概率，采用区域路网中功能相近的已建道路交通事故率类比法估算，主要依据项目途径县域的现有交通量、交通事故率、从事危险品运输车辆所占比重、预测年交通量和考核路段长度等参数。跨越敏感区桥梁段危化品交通事故概率按占途径县域高速公路长度比例折算。

本项目某预测年，危险品运输车辆可能发生交通事故概率的计算公式如下：

式中：

P—本项目预测年危化品运输车辆事故概率，次/年。

A—该区域道路某一基年交通事故率，次/百万车·km；经调查，已建道路在本区域共发生重大交通事故10起，现状交通量0.362×106辆/年，已建道路在该县域路段长62.3km，则A为0.44次/百万车·km。

B—该区域（道路所在县城或集镇）危险品运输车辆所占比重；经调查为0.05%。

C—预测年本项目年均交通量，百万辆/年；根据交通工程专业预测结果，本文取值如下表1。

表1 绝对交通量预测结果

D—考核路段长度，km；1.712km。

E—修建高速公路可能降低交通事故的比重；本文取环评报告推荐值0.5。

F—危险品运输车辆交通安全系数；本文取环评报告推荐值1.5。

经计算，各特征年（预测年）危化品车辆交通事故概率参见表2。

表2 危化品运输车辆事故概率

从表2中的计算数据可知：当本项目通车后，初、中、远期每年发生危化品运输车辆交通事故分别低于0.00080起/年、0.00116起/年和0.00187起/年，危化品运输车辆交通事故发生率极低。公路实际运维中，交通事故一般事故和轻微事故占大多数，重大事故和特大恶性事故所占比例很小。就危化品运输的交通事故而言，出于交通事故原因引起的爆炸、火灾之类的情况发生概率很小，尤其在跨河桥段发生的概率更小，实际工况与预测结果一致。然而，危化品运输车辆事故概率虽然低，但并非为零，仍然存在污染水源的风险，故应急池设置是必要的。

(4)应急池功能

本项目采用组合式应急池，集桥面初期雨水净化、危化品应急处置废液存储两个独立功能分区。平时桥面雨水经桥面排水孔、悬吊管等设施收集，接入初雨净化池处理后排入水体；危化品运输车辆事故时，关闭隔油沉砂池进水闸门，含毒废液流入应急池临时存储，经危化品专业运输槽车转运至集中处理点，无害化处置。

(5)应急池池容设计

①初雨净化池

初期雨水净化池可实现对路面初期径流雨水沉砂、隔油处理，截流的初期雨水量参考《室外排水设计规范》[4]（GB50014-2006，2016年版）4.14.4A规定，按汇水区域6mm雨量计，初雨降雨历时建议取30min。初雨净化池有效池容按隔油池计算，平流沉砂池水力参数复核。隔油池参考《建筑给水排水设计标准》[5]（GB50015-2019）4.9.3隔油池设计，沉砂池参考《室外排水设计规范》6.4.2节设计，本文重点讨论应急池容积设计方法，不对初雨净化池详细介绍，本项目设计初雨净化池池容23m3。

②应急存储池

当前尚无针对性的国家或地方标准指导危化品运输事故应急存储池池容设计，工程中主要参考《化工建设项目环境保护设计规范》[6]GB50483-2009与《事故状态下水体污染的预防与控制技术要求》[7]Q／SY1190-2013。其中《化工建设项目环境保护设计规范》，池容计算公式为：

式中：

V1—区域内容量最大的单个设备或储罐存储的物料量，m3；

V2—区域内火灾爆炸及物料泄漏时的最大消防用水量，m3；

V雨—事故中可能进入该危化储存池收集系统的最大降雨量，m3。最大降雨量按《室外排水设计规范》相关规范要求计算；

V3—危化储存池收集系统的装置或罐区内防火堤、围堰内有效蓄水容量、废水导排管道容量之和，m3。

《事故状态下水体污染的预防与控制技术要求》标准适用于中石化、中石油企业应急池设计。池容计算公式为：

式中：

V1—应急池收集系统服务范围内发生事故的单套罐组（装置）的物料量，m3；

V2—发生事故的罐组（装置）的一次消防水量，m3；

V3—事故过程中可以调配到其他储存或处理设施的物料量，m3；

V4—事故过程中仍必须进入该收集系统的生产废水量，m3；

V5—事故过程中可能进入该收集系统的降雨量，m3。

降雨量V5=10qF，式中F代表事故中可能进入收集系统的雨水汇水面积（hm2），q代表当地平均日降雨强度（mm），q=qa/n，qa为年平均降雨量（mm），n为年平均降雨天数。

鉴于公式（2）中V雨定义为事故时进入应急池的最大降雨量难以界定，且危化车辆交通事故与强降雨天气均为小概率事件，二者叠加发生的概率极低，边归国[8]等调查认为化工园区很少应用该公式进行应急池容积设计。结合本文中危化运输车辆交通事故概率测算分析，笔者建议危化品运输交通事故应急池池容设计参考公式（3）。鉴于桥梁雨水收集转输管道系统容量较小，忽略该部分储水量，同一路段同一时间按一起事故设计，应急池池容计算推荐采用如下公式：

式中：

V1—危险化学品运输车辆限载容积，m3；

V2—危化品车辆泄漏事故消防水量，m3；

V3—事故时可能进入该应急池收集系统的降雨量，m3。

《道路危险货物运输管理规定》[9]（交通运输部2016.4.7）条文要求：“运输爆炸、强腐蚀性危险货物的罐式专用车辆的罐体容积不得超过20m3，运输剧毒危险货物的罐式专用车辆的罐体容积不得超过10m3，但罐式集装箱除外”，本设计V1取20m3。危化品车辆事故消防水量参考《建筑设计防火规范》[10]（GB50016-2014，2018年版），类比可通行危化车辆的隧道消防要求，消防水量不应小于20L/S，消防时间参考三类隧道消防要求，不小于2h计算，V2计算值144m3，（消防水量受应急救援响应时间影响，若事故发生后1h内可救援响应，废液启动外运，消防水量可按1h计）。高速公路可通过在强降雨天气对危化品运输车辆限行，采用合理管控手段规避极端天气车辆事故发生，对应急池池容收集的雨水量V3，设计工况为中小降雨强度下汇入的雨水量。参考海绵城市设计年径流总量控制率的概念，设计采用该地区年径流控制率70%对应雨量20.16mm计算事故中汇入降雨量，即应急池可满足全年70%降雨强度下，发生危化品车辆交通事故泄露的废液安全存储。V3=1×58208×20.16/1000=1173.4m3（地面径流系数取1）。

本项目应急存储池设计容积为V1+V2+V3=20+144+1173.4=1337.4m2，含初雨净化池容23m3，组合式应急池总池容1360.4m3。

2.危化运输事故预防措施

(1)工程措施

①在水源保护区两端及间隔合适位置，设置“水源保护区慢行警示标牌”，提醒司乘人员进入敏感路段，谨慎驾驶。

②完善保护区段危化运输事故应急救援告示牌，含救援单位，联系方式，危化应急池位置及操作说明。

③加强水源保护区桥梁防撞设计，防止车辆冲出桥梁跌入水体。

④临近水源保护区的公路服务区、收费站、养护站配备足够的危化品运输事故救援物资，包括灭火器、防化服、防毒面具、应急救援车辆、作业机械、救援医疗设施等。保证在最短的时间内实现救援，抢救伤员，疏导交通，最大程度降低对周边人员、土壤、水环境的毒副影响。

(2)管理措施

①将危化品运输事故应急救援纳入辖区应急救援体系，建立完善通畅的信息网络。辖区内路政、交通、公安、环保、消防、气象、医疗救援等多部门成立联合工作小组，做好应急预案，提高快速反应、高效处置突发事件的能力。

②加强对危化运输管理部门、运输企业、司乘人员安全教育，严格遵照相关规定，对危化运输车辆进行定期检查，确保车况良好，证照齐全。

③危化品运输车辆上路前，应向辖区公路运输管理部门进行申报，安排在交通量低峰时段，如遇大雾、强降雨等恶劣天气应禁止驶入，最大程度降低危化品运输事故概率。

(3)危化运输事故应急预案建议

水源保护地危化品运输事故应急预案包括组织机构、工作职责、工作规程等。组织机构由辖区公路局、交通局、公安局、环保局、医疗救援、气象站等部门成立联合工作组，负责危化品运输事故的组织、协调、救援、处置等工作。工作职责包括研究危化品运输安全的管理制度和政策以及保障措施；工作规程包括事故救援上报、救援组织与开展、泄漏危化品无害处置、辐射区内人员疏散、环境洗消处理等。危化品运输事故救援工作机制，建议如图1开展。

图1 应急救援工作流程图

3.结论

（1）危化品运输车辆发生交通事故、强降雨均为小概率事件，事故时可能汇入收集系统的雨水，建议仅考虑中小强度降雨量，强降雨天气可通过对危化品车辆限行的管控方式，规避交通事故。

（2）参考《事故状态下水体污染的预防与控制技术要求》，结合危化品运输实际情况，应急存储池池容建议不小于事故车辆容积、应急救援消防水量、事故时可能汇入应急池收集系统的降雨量之和。

（3）从工程、管理两方面做好危化品运输事故预发，可有效规避事故发生。科学高效的事故应急预案，最大程度保障人员安全，降低泄漏危化品对周边环境的影响。本项目应急池已安全运行近一年，设计方法安全、科学、合理、经济，可供类似项目参考。