敦煌机场改扩建项目是2017年9月20日丝绸之路 (敦煌) 国际文化博览会的重要交通保障工程。我院于2015年10月承揽并启动了该项目航站区的设计工作, 设计范围占地面积32.6万m², 建筑面积4.2万m²。本工程2017年8月31日圆满实现了T3航站楼的转场运营, 并于2018年1月14日顺利通过其余所有子项工程的竣工验收。

该项目占地面积大, 建筑物布局分散、功能多样, 地下管道敷设年代不一、施工方各异, 资料严重缺乏。加之工期紧、责任重, 设计人员无疑面临重大挑战。

为保质保量及时完成设计任务, 在2年多的时间里, 我院给排水设计团队多次深入现场, 逐根逐项摸排地下管线, 翻阅大量现存图纸及原始资料, 反复比对图纸与现状的差异, 去伪存真。在设计过程中认真研究领会预可研、可研、环评等前序各阶段的相关文件及审批意见, 研究现行相关规范及规定。依据改扩建项目的特殊性, 将如何避免对既有种植、交通、路面、建筑物、地埋构筑物及各类管道的影响作为研究重点。以现场选线与设计相结合, 近期实施与远期预留相结合, 不断优化设计方案。在施工过程中全程配合, 根据现场情况及时调整设计。最终提交了合理、简洁、可实施性强的设计图纸。

敦煌机场位于B215和J325航路附近, 距莫高窟15km, 距敦煌市中心12.7km。机场常年干旱少雨, 低能见度天气很少, 是各航空公司出入新疆的理想备降场, 也是国内重要的旅游支线机场。敦煌机场隶属于甘肃机场集团, 始建于1982年, 1987年机场第一次扩建, 跑道延长至2 200m, 飞行区等级3C级。1999年敦煌机场再次改扩建, 飞行区等级达4C级, 跑道长2 800m, 设计机型为A320、B737。站坪面积7.4万m², 共11 (8C+3B) 个停机位。

随着旅游业及丝绸之路经济带的建设, 敦煌市对外开放的需求越来越迫切, 国务院在2015年3月6日以国函[2015]46号文批复敦煌机场作为航空口岸对外开放。但因敦煌机场停机位有限, 接收备降航班仅限于B757-200及以下机型, 使一些航空公司只能选择其他机场备降。同时, 由于机场航站楼面积、站坪等规模较小, 已不能满足机场吞吐量快速增长的需要。为了更好地服务于敦煌市日益发展的旅游业, 满足机场航空业务量增长的需求, 为航路提供备降服务, 为口岸建设提供基础保障, 甘肃机场集团公司于2015年提出对敦煌机场进行第三次改扩建, 敦煌机场改扩建工程由此正式启动。

本工程空侧主要改扩建内容包括:跑道向东延长至3 400m、新建垂直联络道、扩建站坪、加宽跑道及垂直联络道的道肩至7.5m、飞行区等级由4C提升为4D并满足E类飞机备降。陆侧主要改扩建内容包括:新建航站楼 (T3, 见图1) 12 198m², 改造原有航站楼 (T2) 为国际航站楼, 改扩建机场货运、辅助生产设施、办公生活服务设施以及供电、供水、消防救援、供热、供冷、供油等公用配套设施等 (见图2) 。

目前机场给水、消防以井水作为唯一水源, 并采用单一加压系统供水。现有2口深水井, 1#井位于航站楼西北方向, 井深254m, 井径500mm, 出水量63m³/h;2#井位于航管楼东侧, 距1#井243m, 井径500mm, 出水量63m³/h。

机场现有供水站1座, 分上、下2层。站内设消防与生活共用400m³钢筋混凝土蓄水池1座;生活泵组 (Q=50 m³/h, H=50 m, N=15kW, 1用1备, 隔膜罐1只) 1套, 室内、外消火栓合用泵组 (Q=200m³/h, H=50m, N=15kW, 1用1备) 1套。2套泵组出水管合并为DN200总管, 为机场生活及室内、外消防合用的DN200环状管网供水。管材为玻璃钢夹砂管。

现航管楼北侧另设有自动喷水灭火系统用消防水池及泵组, 为T2航站楼室内自动喷水灭火系统供水。

目前场区采用雨、污分流制。因机场周边无市政污水管道, 场区污、废水由DN200~300污水合流管道全收集, 全处理为中水, 不外排。管材为钢筋混凝土排水管道。

航站区现有污水处理站1处, 采用地埋式WSZ-10F综合处理设备, 处理水量350 m³/d, 污水处理达到《污水综合排放标准》 (GB 8978—1996) 中的三级排放标准后用于邻近场区绿化浇洒, 多余出水溢流至渗水池, 经渗排水管渗入地下。

敦煌市属典型的暖温带干旱性气候, 年降水量仅为39.9mm, 年蒸发量达2 480mm。目前场区无雨水管道, 建筑物屋面雨水经立管收集, 有组织排至周边自然地坪;硬质广场及道路雨水散排入道路两侧的浆砌块石边沟内;自然地坪雨水蒸发、入渗或就近汇入冲刷形成的土质边沟。所有沟内雨水最终排入戈壁滩低洼处。

经调研分析, 认为场区既有给排水设施及系统存在如下问题。

(1) 水源水质不达标。2014年机场井水水质检测结果表明, 氟指标超安全值。根据敦煌市水务局要求, 机场应逐步使用城市自来水, 场内自备井关闭。

(2) 生活与消防给水合用系统, 生活水质无法保障。场区生活、生产、消防合用单一系统, 未采用分

质供水, 消防用水长期不动用, “大管小流量”, 生活用水水质无法保障。

(3) 既有供水管道陈旧老化, 渗漏严重, 给水损耗率大大增加。

(4) 消防供水量偏小, 与飞行区等级不匹配。

(5) 建筑物排出的污、废水未经局部处理构筑物预处理, 致使下游管道易堵塞, 污染物含量不稳定, 污水处理设施负荷加重, 出水水质不易达标。

(6) 无中水管道, 中水仅供污水处理站附近的绿化用水, 多余中水经入渗池下渗。不仅造成水资源浪费, 而且导致土壤污染, 不符合环境保护要求。甘肃省环境保护厅《关于甘肃省敦煌机场扩建工程环境影响报告书的批复》 (甘环审发[2016]6号) 明确批复:“按要求新建中水池、并采取防渗措施, 确保机场污水经污水处理站处理后全部回用不外排”。

(7) 经排水沟有组织收集后的雨水未加利用, 直接排入戈壁滩, 对于严重干旱地区而言, 不尽合理。

本次设计遵循以下原则:

(1) 遵循分质、保质供水的原则。本次采用多系统、多水源供水方案, 实现了按用水特征分质保质供水。同时为避免长期不动用水源的腐化, 设计中采取水质更新措施。

(2) 遵循减少新建工程对既有种植、交通、路面、建筑物、地埋构筑物及各类管道的影响的原则。新建管线选线避开既有主干道, 不影响陆侧交通;避让种植密集区, 减少树木移植量。

(3) 遵循同步设计, 分期实施的原则。考虑后续发展及建筑物改建需求, 设计中合理预留管道接口, 避免重复开挖;结合改扩建项目的特点, 通过工程手段, 分区域逐步实现新、老系统的更替。

(4) 遵循分重点及一般区域进行设计的原则。航站楼陆侧落客区及前广场为重点区域, 加大投资设置综合管廊, 使后期检修、扩容更便捷。前广场采用有组织的管道雨水收集系统。其他生产、办公等为非重点区域。各类管道直埋敷设, 雨水采用散排、入渗、边沟汇集等方式。

(5) 水消防设计方案的选择, 遵循普遍性与特殊性相结合的原则。空侧—陆侧、室内—室外消火栓系统设置范围广、布点均衡分散, 通过加压泵组“2+1”设置可实现各防火单元的流量、压力较为均衡, 整个工程使用一套系统, 即普遍性原则;T2、T3航站楼消防标准高、灭火设施多样、布点集中, 可就近再行设置供其独立使用的水源及加压泵站, 即特殊性原则。

(6) 结合改扩建项目的特点, 遵循充分利用既有设施、管道、构筑物、自然及人工排水沟的原则。将新、老系统有机合理结合, 使工程投资效益最大化。

本次场区给排水改、扩建同步设计、分期实施, 为保证远期工程科学、有序、便捷的实施, 特策划既定目标。

(1) 本工程有多种水源, 按水质优劣分为市政给水→生活水池储存水→消防水池储存水→中水, 远期既定目标是逐步实现场区生活、生产、室内消防、室外消防、喷滴灌系统各自独立;逐步实现生活、生产、消防、绿化浇洒用水分质供给, 即“单一制”向“多管制”转换;单一水质供水向分质供水转换。

(2) 逐步实现场区各类污、废水全部预处理的目标。

(3) 逐步实现室内、外老旧管道全部更新的目标。

(4) 逐步实现机场给排水及消防系统满足现行规范的目标。

(1) 将既有400m³生活及消防和用水池改建为消防及中水合用水池, 并扩建至650m³。遵照现行规范, 分为能够独立使用的2格, 并采取消防水不被挪用的措施。

(2) 扩建供水站, 以放置消防泵组及生活变频泵组, 同时新建200m³生活水池。

(3) 既有消防及生活泵组拆除, 更换为中水补水泵组。

(4) 所有水池均由市政管道补水。

详见图3~图5。

新建污水处理站采用MBR膜生物反应器工艺。该工艺是由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术, 具有工艺先进、出水水质稳定、应用范围广、占地小、自动化程度高等特点。经计算, 本期机场最大日污水排放量为100 m³, 设计选用2套处理能力为10m³/h的一体化MBR污水处理设施, 24h连续运行。污水处理站设有调节池、缺氧池, 好氧 (膜) 池、设备药剂间及中水 (消毒) 池。剩余污泥采用叠螺脱水一体化处理后外运。进水采用一般生活污水水质, 出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》 (GB/T 18920—2002) 中的“道路清扫、城市绿化”标准 (见表1) 后进入中水池, 并由提升泵提升进入航站区中水管网, 用于机场绿化灌溉及浇洒道路。工艺流程见图6。

结合本项目地域特点, 机场冬季绿化、道路浇洒用水量极小, 处理后的中水需要储存到来年春夏季再利用。则中水池有效容积按下式计算:

式中V_z———中水池有效容积, m³;

0.85———考虑到采暖前、末期绿化消耗部分中水的折减系数;

0.5———考虑到机场冬季航班少, 平均日处理水量取最大日污水量的0.5;

Q_w———最大日污水量, m³/d;

T———中水最大存储天数, 当地冬季供暖期为180d, 则T取180d。

本次新建2座4 000m³埋地式钢筋混凝土中水池, 用以储存冬季处理后的中水。

本工程给水、中水采用“五种水源、六个系统、三类水质、两项更新措施”的设计方案, 见图7。

水源一Y1:市政自来水。市政自来水公司为机场预留给水接口及总水表, 供水压力大于0.4 MPa。本期从总水表后接出DN200管道, 为水源二、三、四补水。

水源二Y2:供水站200m³生活水池。供给场区所有生活用水。

水源三Y3:供水站650 m³消火栓与中水池补水合用水池。供给场区所有消火栓用水, 并为中水池补水。

水源四Y4:T3航站楼前消防泵房内144 m³消防与制冷站补水合用水池。供给T2、T3航站楼自动喷水灭火系统及高空水炮用水, 并为制冷站补水。

水源五Y5:污水处理站外8 000 m³埋地中水池。供场区绿化浇洒用水。

系统一X1:生活变频泵组加压供水系统, 供给各新、改、扩建建筑物室内生活用水, 并预留未来发展接口。

系统二X2:消火栓临时高压供水系统。为空侧—陆侧、室内—室外消火栓供水, 并预留未来发展接口。

系统三X3:T2、T3航站楼自动喷水灭火系统临时高压供水系统。

系统四X4:T2、T3航站楼高空水炮稳高压供水系统。

系统五X5:变频泵组制冷站补水系统。

系统六X6:变频泵组绿化浇洒供水系统。为场区滴灌、喷灌、绿化取水器提供中水, 并预留未来发展接口。

水质一:水源一、水源二, 生活用水, 最优水质。

水质二:水源三、水源四, 制冷站、中水池补水、消防用水, 次优水质。

水质三:水源五, 绿化浇洒用水, 中水。

更新措施一:供水站消火栓与中水池补水合用水池, 实现水源三的更新。

更新措施二:T3航站楼前消防泵房内, 消防与制冷站补水合用水池, 实现水源四的更新。

为了保护环境、利于维护、排水通畅、减轻污水处理站负荷, 本场区采取雨、污分流, 污、废分流, 各类污水均经预处理的排水设计方案, 见图8。

T2、T3航站楼落客区及前广场采用雨水口、雨水沟、雨水管道的排水方式, 其余各部位维持原有排水方式不变。并在T3前广场东北侧最末端设计1座450m³雨水收集池, 供附近村民用于灌溉或牲畜饮水。

作为设计重点区域, 在T2、T3航站楼前设置综合管廊。管廊位于T2、T3航站楼前迎宾大道北侧人行道与机动车道下方, 由综合管廊一、综合管廊二组成。其中管廊一东西向布置, 纳入由西向东的给水、消防干管以及电力、通信、信号等管线, 同时为航站区东侧发展用地预留管道敷设空间。管廊二由北向南呈倒“乙”型布置, 是T3前广场下设备用房至T2、T3航站楼的给水、消防管道以及电力、通信、信号等管线敷设的通道。总平面布置见图9, 典型横剖面见图10。

敦煌机场第三次改扩建工程中的场区给排水工程, 涉及给水、排水、中水等总体方案的制定;室外管线选线;新旧管道系统的有机融合与过渡;供水站改造;污水处理工艺设计;与飞行区消防系统的对接以及综合管廊总体布局、纵横剖面方案制定等诸多内容。设计领域涵盖市政、医疗、餐饮、办公、航站楼、航空飞行区等各个方面。设计人员只有将科学性与经济性相结合, 理论与实践相结合, 本着脚踏实地、实事求是、认真负责的工作态度, 才能提交满意的设计成果。