跨越水源保護(hù)地的橋面徑流收集處理系統(tǒng)研究

李迅

隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，橋梁工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。在很多橋梁建設(shè)中常常需要跨越水源保護(hù)地，因此做好水資源保護(hù)工作成為關(guān)鍵。在水環(huán)境污染治理中，橋面徑流收集處理系統(tǒng)是否完善直接影響治理效果。為此，本文闡述了橋面徑流收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并結(jié)合具體案例，分析了橋面徑流收集處理系統(tǒng)要點(diǎn)，這對(duì)跨越水源保護(hù)地水環(huán)境保護(hù)研究具有重要意義。

跨越水源保護(hù)地;橋面徑流;收集處理系統(tǒng);工程概況

橋梁作為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點(diǎn)工程，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)的今天，得到了長(zhǎng)足發(fā)展。隨著橋梁工程建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，橋面徑流水環(huán)境污染防治問(wèn)題得到人們的普遍關(guān)注。橋梁徑流水環(huán)境污染是指橋梁運(yùn)營(yíng)階段，貨車(chē)運(yùn)輸在橋面拋灑、汽車(chē)尾氣微粒降落橋面、汽車(chē)燃油滴漏橋面等污染。通常來(lái)講，橋面徑流不會(huì)大面積污染水體，但若跨越水源保護(hù)地，在雨水等影響下，橋面徑流將會(huì)二次污染地下水體，進(jìn)而污染水源保護(hù)地的水體。因此，必須重視跨越水源保護(hù)地橋面徑流問(wèn)題，設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的橋面徑流收集處理系統(tǒng)，避免嚴(yán)重污染水環(huán)境。

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提升，路橋建設(shè)及通行是否會(huì)影響飲用水水源質(zhì)量成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。橋面徑流收集處理系統(tǒng)設(shè)置的根本目的，是為了當(dāng)跨越水源保護(hù)地橋梁段出現(xiàn)危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故時(shí)可將事故徑流及時(shí)收集。若未發(fā)生事故，可利用縱向截流管向橋頭沉淀池引流橋面雨水。因此，在設(shè)定橋面徑流收集系統(tǒng)前，必須全面了解橋面徑流污染的特點(diǎn)，具體如下：

（1）相比典型生活污水，橋面雨水徑流中的有機(jī)污染物、SS濃度不低于其污染物濃度;

（2）以《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，橋面徑流內(nèi)的CODBOD、SS、石油類(lèi)濃度均在該標(biāo)準(zhǔn)限值以上，同時(shí)，重金屬Pb、Zn濃度則在標(biāo)準(zhǔn)限值以下;

（3）橋面雨水分布并不集中，很難形成集中污染源，當(dāng)然，除應(yīng)急事故之外，幾乎不會(huì)出現(xiàn)較大污染危害;

（4）降雨初期是橋面污染物濃度集中階段，在降雨15～30 min時(shí)，污染濃度較大，但隨著雨量的不斷增加和時(shí)間的延長(zhǎng)，污染濃度將隨之下降;

（5）橋面徑流雨水具有較差微生物降解性。據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)橋面雨水中的BOD與COD比例為1﹕10的條件下，認(rèn)為BOD并不適合作為衡量污染的參數(shù)，實(shí)際上，在COD內(nèi)，橋面徑流雨水中可被生物降解的有機(jī)物數(shù)量將達(dá)到一半左右。此外，趙劍強(qiáng)等（西安公路交通大學(xué)）認(rèn)為，當(dāng)兩者比例為1﹕6時(shí)，數(shù)據(jù)略有不同，但研究發(fā)現(xiàn)，橋面徑流雨水仍具有較差生物降解性。

由此可見(jiàn)，橋面徑流污染嚴(yán)重，有必要采取切實(shí)可行的措施進(jìn)行橋面徑流處理，尤其是石油、SS和有機(jī)污染物等處理至關(guān)重要。

某橋梁工程全長(zhǎng)1 405.15 m，具體橋況如表1所示。本工程位于南水北調(diào)東線上，在其附近設(shè)有兩個(gè)自來(lái)水廠，當(dāng)前，橋位處河口寬850 m，水面寬650 m，水位為1.64 m。II類(lèi)為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

跨越水源保護(hù)地橋面徑流收集處理系統(tǒng)要點(diǎn)分析

據(jù)相關(guān)勘查數(shù)據(jù)顯示，橋梁跨越位置和自來(lái)水廠之間的距離僅為3.5 km，基于水源保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，必須做好橋面徑流收集處理工作且不得向限制區(qū)域排放。

本橋梁工程需設(shè)橫坡，坡度2%，縱坡最大值為4%。在綜合考慮縱橫坡和所在地形、水文等條件的基礎(chǔ)上，將橋梁徑流收集系統(tǒng)分別設(shè)于橋梁東西側(cè)兩端，1～17號(hào)墩可通過(guò)東側(cè)徑流系統(tǒng)收集，收集長(zhǎng)度為709 m，管徑為400 mm。17～34號(hào)墩則由西側(cè)徑流系統(tǒng)收集，收集長(zhǎng)度為696.5 m，管徑為400 m。還應(yīng)將泄水孔設(shè)于橋面處，并與橫向排水掛管連接，將縱向收集管道設(shè)于橋梁翼緣下方兩側(cè)，最終排入橋下沉淀隔油池，待污水處理后便可排出。根據(jù)工程實(shí)際情況，可采用圓形鑄鐵泄水孔作為橋面泄水孔類(lèi)型，以PVC管為排水管，在0～1號(hào)墩間設(shè)東側(cè)的沉淀隔油池，該沉淀隔油池和水源保護(hù)地之間的距離大約為240 m。同時(shí)，在34號(hào)墩和橋梁終點(diǎn)間設(shè)西側(cè)沉淀隔油池，此沉淀隔油池和水源保護(hù)地之間的距離在180 m左右，相比限制開(kāi)發(fā)區(qū)（100 m）的規(guī)定，均可達(dá)到要求。通過(guò)沉淀隔油池處理過(guò)的橋面徑流，待滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定后，即可排出。

橋面徑流量計(jì)算，可通過(guò)管道水力進(jìn)行計(jì)算。公式如下：

其中，徑流量可由Q表示;降雨時(shí)間可由t表示;暴雨強(qiáng)度可由q表示;坡面匯流時(shí)間可由t表示;徑流系數(shù)可由φ表示;管內(nèi)流行時(shí)間可由t表示;重現(xiàn)期可由P表示;橋面粗度系數(shù)可由m表示;匯水面積可由F表示;坡面流的長(zhǎng)度可由L表示。

通過(guò)計(jì)算分析可得，東西側(cè)橋面徑流量計(jì)算結(jié)果分別為587 L/s、565 L/s。

沉淀隔油池有效容積G，可采用下式（4）計(jì)算，具體如下：

G=3.6Qt

其中，隔油沉淀池有效容積可由G表示，隔油沉淀時(shí)間可由t表示，徑流量可由Q表示。當(dāng)30 min為隔油沉淀時(shí)間時(shí)，經(jīng)計(jì)算可得，1 057 m3為東側(cè)沉淀隔油池的有效容積。1 017 m3為西側(cè)沉淀隔油池的有效容積。為保證設(shè)計(jì)合理性，東西兩側(cè)沉淀池有效尺寸設(shè)計(jì)如表2所示，選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為池體結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

此外，還要將兩個(gè)不同尺寸的二次沉淀池設(shè)于東西兩側(cè)沉淀隔油池外側(cè)，具體尺寸如表3所示，并合理設(shè)置溢流閥門(mén)。

通過(guò)上述分析可知整個(gè)橋面徑流收集處理系統(tǒng)流程如下：縱向收集管道橋面徑流落地—地埋式管道—沉淀隔油池—溢流閥門(mén)—二次沉淀池—排出。相比沉淀隔油池，二次沉淀池有效尺寸略大一些，目的是為了達(dá)到二次沉淀的良好效果，避免在水流量較大的情況下，沉淀隔油池?zé)o法有效處理時(shí)，可通過(guò)二次沉淀的方式加強(qiáng)處理效果，當(dāng)二次沉淀處理后，便可將水排出。

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，路橋工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，越來(lái)越多橋梁工程修建于復(fù)雜地形和環(huán)境當(dāng)中，從而帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。如橋梁橋址與水源保護(hù)地距離過(guò)近，引發(fā)水資源污染問(wèn)題等，針對(duì)該問(wèn)題，必須引起人們的高度重視，通過(guò)合理設(shè)置橋面徑流收集處理系統(tǒng)，有效保護(hù)水源保護(hù)地水體安全，實(shí)現(xiàn)橋梁建設(shè)與自然環(huán)境和諧發(fā)展，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益最大化。

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With the rapid development of transportation， the scale of bridge construction continues to expand. In many bridge construction， it is often necessary to cross over the water source protection area. Therefore，how to do a good job of water resource protection has become the key. In the treatment of water environment pollution， whether the bridge deck runoff collection and treatment system is perfect directly affects the treatment effect. Therefore， this paper describes the design and calculation method of the bridge deck runoff collection system， and analyzes the main points of the bridge deck runoff collection and treatment system with specific cases， which has important practical significance for the research of water environment protection across the water source protection area.

crossing water source protection area; deck runoff; collection and treatment system; project overview