化工厂区初期雨水和事故污染雨水计算的探讨

王伟波，曾琼佩

(1.中国电子工程设计院有限公司，北京 100840；2.中海石油环保服务(天津)有限公司，北京 100012)

初期雨水和事故污染雨水量的计算是化工项目环境影响评价工作中的重要内容，是雨水监控池和应急事故水池容积设计的基本依据，也关系到厂区污水处理厂的设计规模大小。在目前的环境影响评价实践中，存在初期雨水和事故污染雨水收集系统表述不清，雨污水收集范围界定笼统等问题，导致初期雨水和事故污染雨水计算结果不准确。本文结合化工企业雨污水收集形式，对初期雨水和事故污染雨水的计算进行了详细的探讨。

1 初期雨水和事故污染雨水的含义

1.1 初期雨水

初期雨水目前尚无统一的定义，在国家和行业标准中可见其含义和计算方法的相关规定。GB 50483-2009《化工建设项目环境保护设计规范》[1]中的2.0.11规定：初期雨水，指刚下的雨水，是一次降雨过程的前10～20 min的降水量。参照GB 50014-2006《室外排水设计规范》[2]中的3.2.1规定，初期雨水可采用下列公式计算：

Qs=qψF

(1)

式中：Qs—初期雨水流量，L/s；q—暴雨强度，L/(s·hm2)；ψ—径流系数，取0.85～0.95；F—汇水面积，hm2。

SH 3015-2003《石油化工企业给水排水系统设计规范》[3]条文说明中的5.3.4规定：工厂污染雨水也称初期雨水，是指工厂污染区域内的降雨初期的雨水，按降水量15～30 mm降雨量与污染区面积的乘积进行计算。参照GB 50747-2012《石油化工污水处理设计规范》[4]中的3.1.1规定，污染雨水可采用下列公式计算：

(2)

式中：V—初期雨水量，m3；h—降雨深度，取15～30 mm；F—污染区面积，m2。

从公式(1)和公式(2)可以看出，在暴雨强度、降雨深度等参数确定的情况下，污染区汇水面积决定了初期雨水量的大小。

1.2 事故污染雨水

事故污染雨水是发生事故时可能进入到事故污水收集系统而受到污染的雨水，是事故污水的重要组成部分。GB 50483-2009中的6.6.3规定：应急事故水池容量应根据发生事故的设备容量、事故时消防用水量及可能进入应急事故水池的降水量等因素综合确定。其条文说明中规定计算当地的最大降雨量，即采用GB 50014-2006中的暴雨强度公式计算。

SH/T 3024-2017《石油化工环境保护设计规范》[5]中的2.0.11规定：事故排水储存设施的容量应综合考虑发生事故时的设备或储存设施存料量、消防水量、降水量以及应进入事故排水收集系统的污水量确定。事故污染雨水量采用下列公式计算：

V5=10qF

(3)

式中：V5—事故污染雨水量，m3；q—降雨强度，按平均日降雨量，mm；F—应进入事故废水收集系统的雨水汇水面积，ha。

从公式(3)可以看出，在降雨强度等参数确定的情况下，应进入事故废水收集系统的雨水汇水面积决定了事故污染雨水量的大小。

2 化工厂区雨污水收集系统

化工厂区事故排水可单独设置事故排水系统，也可利用污水系统、雨水系统收集[5]。根据地形高程、气象条件和厂区竖向布置，企业厂区雨污水收集系统主要分为合用系统、独立系统和半独立系统3种形式[6]。合用系统是初期雨水、消防事故废水及后期清净雨水合用1套收集管道系统，通过厂区雨水管网收集至雨水监控池或应急事故水池。独立系统是初期雨水和消防事故废水收集通过独立管道系统收集至雨水监控池或应急事故水池，后期清洁雨水通过厂区雨水管网排出厂区。半独立系统是初期雨水通过独立管道系统收集至雨水监控池，消防事故废水与后期清净雨水合用1套收集管道系统，依托厂区雨水管网收集应急事故水池。

3 初期雨水和事故污染雨水计算

在计算初期雨水和事故污染雨水量时，不能笼统将整个厂区面积或装置区面积作为汇水范围[7]。应根据厂区雨污水具体收集形式，分析厂区雨污水的收集和导排走向，核算可能进入系统内的雨污水的汇水范围。合用系统、独立系统和半独立系统的初期雨水和事故污染雨水的收集范围见图1～3所示，图中阴影所示部分为初期雨水和事故污染雨水的收集范围。全厂区域面积为S，装置1面积为S1，装置2面积为S2，……装置n面积为Sn，假定装置i发生火灾事故，不同收集形式下初期雨水和事故污染雨水的面积对比见表1。

图1 合用系统雨污水收集范围

图2 独立系统雨污水收集范围

图3 半独立系统雨污水收集范围

表1 初期雨水和事故污染雨水收集范围对比

在合用系统形式下，初期雨水和事故污染雨水的汇水范围均为全厂区域。独立系统形式下，初期雨水的汇水范围为各生产装置区域之和，事故污染雨水的汇水范围为发生事故的装置区域，其他装置区域可通过围堰或防火堤将发生事故时的雨水截留在各自装置区域内。半独立系统形式下，初期雨水的汇水范围为各生产装置区域之和，事故污染雨水的汇水范围均为全厂区域扣除未发生事故的装置区域。合用系统的初期雨水和事故污染雨水收集范围较大，独立系统的收集范围较小。从投资和管理考虑，化工企业多采用半独立形式的雨污水收集系统。

根据厂区雨污水收集形式，界定初期雨水和事故污染雨水的收集范围，再根据公式(1)～(3)计算雨污水量。

4 结语

化工厂区初期雨水和事故污染雨水的大小主要由其汇水区域决定的，雨污水收集形式不同，其汇水区域范围也不同。本文对典型的雨污水收集系统的初期雨水和事故污染雨水的计算方法进行了讨论，在对某个化工厂区进行具体计算时，应在明确其雨污水收集形式的基础上，分析可能进入收集系统内的雨污水的汇水范围，结合所在地区降雨强度等参数，计算雨污水量，合理设计雨水监控池和应急事故水池容积。