高速公路橋面徑流智能應急處置系統優化設計

孟利強

（山西省交通新技術發展有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

近年來高速公路建設發展迅速，不可避免地加劇了影響范圍內水環境的污染，?；吩谶\輸過程中泄漏引起的水環境污染問題日益嚴峻[1-3]。我國環保部門制定的一系列公路水環境預防處置政策中明確規定：公路建設應特別重視飲用水源的保護，對于國內有關自然保護區、水環境敏感區域及跨越河流的橋梁橋面徑流應有合理的保護措施，避免水資源污染。高速公路在通車運營階段，運輸?；返能囕v可能會發生危險品泄漏事故，雨水、雪水沖刷路面形成徑流，攜帶了大量的有害污染物質，如果預防措施不到位，污染物隨著徑流進入到河流、水源保護地等敏感水體中，將會嚴重影響周圍居民用水安全。

為有效預防?；沸孤┦鹿士赡茉斐傻膰乐匚廴?，需對在水源敏感地周圍的橋梁合理設置應急處置系統[4-5]，以保障飲用水源的安全性。本文基于現有橋面徑流應急處理存在的問題和有關環保要求，從泄漏事故及時監測和危化品徑流有效儲存處置兩方面入手，對橋面徑流應急處置進行優化設計。

1 橋面徑流應急處置系統存在的問題

目前橋面徑流設計主要考慮的是及時排水，以保證行車安全，對危化品泄漏的應急事故缺乏針對性設計，橋面徑流應急處置系統存在的主要問題如下：

a）現有應急處置系統設計尚無相關技術標準，設計不合理、不規范，設施簡單，大多數是經橋梁兩側的縱向排水管引至收集池中，有些甚至直接從縱向排水管排入水體環境中，不能有效應對危化品泄漏事故，無法滿足使用需求。

b）高速公路地理位置偏僻，而?；沸孤┌l生的隨機性和突發性強，徑流處置系統無法設置專人值守，監管不能及時到位，應急處置存在滯后性。而且現有設施缺乏遠程監控預警功能，無法對橋面徑流水中污染物指標及時主動監測，無法及時發現泄漏應急事件，無法對應急事故處理及時作出響應。

c）無法對事故處理池是否有足夠的應急納蓄能力及時作出判斷。集水池未設置有效的液位控制和自動排空系統，池內液體主要以蒸發的方式減少，大部分液體仍留在池中，降低集水池的有效利用率。尤其是在夏季多雨時節，一旦發生危化品泄漏，池內無法有效收集有毒有害物質，將產生不可估量的后果。

d）現有設施?；窐蛎鎻搅骱驼顩r下的橋面徑流共用一個池子，沒有做到“分而治之”。當?；窂搅魉枯^大時，需對整池水外運后進行處理，處理量大。在后端設有人工濕地和土地凈化處理設施的地方，會受到嚴重污染，產生不可逆轉的損壞。

綜上所述，現有橋面徑流應急處置系統無法有效解決?；沸孤┦鹿?，潛在環境風險增大，這對保證危化品橋面徑流應急處置的及時性、有效性和保護周圍水資源的安全性提出了更高的要求?；谒h境風險防范的橋面徑流智能應急處置系統由橋面徑流應急儲存處置系統、橋面徑流智能監控預警系統兩大部分組成，如圖1。其中智能監控預警系統利用遠程監控中心將?；沸孤┍O控系統、氣象監控系統和現場電控系統發來的指令進行識別、判斷和控制。

圖1 橋面徑流智能應急處置系統組成示意

2 橋面徑流應急儲存處置系統優化設計

應急儲存處置系統基于正常徑流和事故徑流分流而治的理念進行設計，將兩種不同情況下的處置措施置于同一系統內部，由調節池、隔油沉淀池、應急處理池和配套的閥門、管件等組成，同時各個池內均設置液位計，通過現場電控柜與監控中心聯動控制，協調各池內水量，其工藝流程見圖2。

圖2 橋面徑流應急儲存處置系統設計工藝流程

橋面徑流經縱向收集管匯集至調節池內，徑流水中不含?；窌r，正常徑流閥門在監控中心指揮下開啟，進入到隔油沉淀池中。初期雨水發生在形成徑流后的30 min，這段時期內徑流水中油類物質、SS（懸浮固體）、COD（化學需氧量）等污染物濃度高，隨著降雨歷時的增長，污染物含量逐漸降低，達到可直接排放的要求，故此時通過遠程控制功能關閉正常徑流閥門，打開調節池的排水閥直接排放調節池內的雨水。由于高速公路的主要功能為運輸，徑流水質中的油類化合物和固體物質含量高，本系統應用集除油和去除固體物質功能于一體的隔油沉淀池，油類易漂浮在水面上，降水經導流墻進入主處置區后，在隔油沉淀池內流經兩道隔墻后，被隔離在兩道隔墻之間的液體表面，達到除油目的，固體物質在自身重力作用下沉淀于池底，最終實現“上浮下沉”的目的，有效去除初期雨水中的污染物質。對于車流量大和重型車輛占比大的橋梁，可根據實際需求情況在現有徑流處置系統后增設人工濕地、濾池等后續處理單元。

當監控預警系統檢測到危化品進入系統中時，開啟事故閥門，徑流水進入到應急處理池中，液位計實時傳輸液位信息，當液位達到設定報警值時，在條件允許情況下對池內過量的徑流水進行抽取；若無法進行抽取，由監控中心人員遠程控制，關閉應急閥門，開啟正常徑流閥門，臨時啟用沉淀池作為應急儲存池，充分保證在氣候條件惡劣的條件下橋梁周圍水環境的安全性。對于路段周邊環保要求高的水體環境，且?；沸孤┌l生概率大的高速公路，根據實際情況儲備相關應急事故處理藥劑，以應對可能會發生的?；沸孤┦鹿?。同時應急處理池也可作為路面危化品泄漏后，直接在路面上用流水沖刷的臨時?；肥占亍?/p>

3 橋面徑流智能監控預警系統優化設計

3.1 ?；沸孤┍O控系統

橋面監控攝像頭實時監控運輸?；返能囕v在橋上的運輸過程，根據橋梁長度確定攝像頭布設位置和數量，通常會在橋頭和橋尾各布設1個，以保證監控范圍覆蓋橋梁全部范圍，攝像頭收集到的異常視頻信號通過通訊線路傳輸至監控中心[6-7]。同時，根據高速公路設施布置要求，在橋梁上適宜位置布設報警電話，一旦有現場人員發現危化品泄露，及時向監控中心上報。經監控中心專人對異常視頻信號和報警電話確認后，首先與相關事故處理部門取得聯系，以在形成橋面徑流將?；穾雰Υ嫦到y前對?；愤M行處理，同時監控中心人員做好氣象監控系統反饋回降雨信息的應急操作準備。

3.2 氣象監控系統

氣象監控系統主要對橋梁周邊的天氣進行實時監測和預報，選取濕度、雨量、能見度和溫度等氣象參數，向監控中心傳輸氣象參數數據信號，經分析后判定該路段不良氣象（主要為雨、雪會對路面沖刷產生徑流的氣象）發生的概率[8]，預警提醒監控中心工作人員加強該路段的即時監測，減少泄漏事件發生后的確認時間和反應時間，極大地降低危化品污染環境的風險概率。

3.3 現場電控系統

現場電控系統作為信息遠傳和現場指令執行的操作體系，主要完成兩方面的任務：a）?；沸孤┖?，相關處理部門前期在路面上處理不徹底或未進行處理時，水質指標分析便很有必要。經集水井內的徑流水水質在線檢測分析后，檢測結果通過電控系統遠程傳輸至監控中心，監控中心對水質指標和設定的閾值比較分析，作出徑流中是否含有危化品的判斷和相應收集池閥門控制響應。b）電控系統對隔油調節池、沉淀池和應急處理池3個池子的水位進行實時監測，以確保各個處理池保持安全水位，并及時作出對不同處理池的液位調整的判斷。

3.4 橋面徑流智能監控預警系統的聯動運行

監控中心是對監測到的信息及時分析并做出操控的綜合控制中心，對危險品泄漏事故及時監測發現、根據當地氣象條件和污染物指標檢測情況及時下達正常徑流閥門和應急閥門切換指令以及液位控制指令。監控中心和上述3個系統聯動運行的流程圖見圖3。

圖3 橋面徑流智能監控預警系統的聯動運行流程

4 結論

為有效規避水體環境受橋面徑流的污染風險，本文對橋面徑流應急處置進行優化設計，提出橋面徑流智能應急處置系統，以及時準確地辨認應急事故，采取高效解決措施。

a）提出一種集“監測+智能控制+處置”功能于一體的高速公路橋面徑流智能應急處置系統，該系統綜合考慮橋面?；沸孤┖笄謇聿粡氐谆虿患皶r的影響因素，從?；沸孤┦鹿时O測和氣象預報的前端監控，到徑流發生時的過程聯動運行，全方位地對事故徑流監控、處置，充分保障水源地的水質安全。

b）橋面徑流應急儲存處置系統將正常徑流處置設施和事故徑流應急處置設施設置于同一系統內部，既保證正常徑流時的橋面污染物質的處理，又保證泄漏事故發生時徑流水的有效處置和儲存，同時系統內的不同處理池可作為不同條件下的擴容池以應對極端惡劣情況。