飲用水水源保護區內的道路路面徑流污染防護設計

關鍵詞：飲用水水源保護區；高速公路；事故應急池；初期雨水徑流調蓄池中圖分類號：U417.3 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.03.019文章編號：1673-4874（2025）03-0065-03

0 引言

隨著高速公路路網的建設日益密集，越來越多的高速公路選線進入了飲用水水源保護區內。為了減少對飲用水水源地的影響，在高速公路建設和運營期間環保設施的設置極為重要。在建設期間引起的污染可以進行人為的主動防護，相對容易控制，但是在運營期間，由于路線長，危險品運輸車輛事故突發的不確定性，只能進行被動的防護，這就需要充分地考慮到運營期間的污染源，同時做好安全、周密、有效的防護措施。目前高速公路運營期間引發的污染主要有路面初期雨水徑流污染[1]和行駛車輛突發事故引起的污染。本文就云南省某高速公路在飲用水源保護區內的路面徑流污染防護設計進行探討，以期為同類項目提供參考。

1 項目概況

云南省某高速公路在樁號 K9+600～K24+700 段穿越某水庫飲用水源二級保護區，道路主線全長38. 3km ，寬 32.5m. 。根據環境影響評價批復的要求，在飲用水水源保護區范圍內設置多個事故應急池，用于收集保護區段內的路面徑流事故水。當發生危險品運輸事故時，利用路面徑流收集系統和事故應急池把泄漏的危險品等暫時存儲起來，再按項目環境風險應急預案由相關單位轉運處置，以避免對水源保護區造成影響。同時，在道路樁號 K18+340 處的橋下設置初期徑流雨水調蓄池及提升泵站，用來收集路面初期徑流雨水，初期徑流雨水經道路排水系統收集后匯流至雨水調蓄池，通過泵站加壓后排往水源保護區外的水系中。

2 事故應急池設計

2.1事故應急池容積計算

事故應急池容積計算按照雨天危險品營運車輛發生化學品泄漏事故時的最不利情況考慮，確保能夠滿足極端天氣條件下發生危險品運輸事故時，危險品及消防沖洗廢水暫存所需要的容積。其容積主要包括危險品運輸車輛事故時有毒有害物質泄漏量、消防沖洗水量以及最大降雨條件下30min的路面徑流量3。事故應急池總容積計算公式：

V=Q₁+Q₂+Q₃

式中： V 一 事故應急池總容積/ m³ Q₁ 一一危險品泄漏量，根據《道路危險貨物運輸管理規定》：“運輸爆炸品、強腐蝕性危險貨物的罐式專用車輛的罐體容積不得超過 20m^3? ，因此危險品運輸事故泄漏的危險品按20 m³ 考慮；Q₂ 消防沖洗水量/ 'm³ ，按一次危險品運輸事故20 m³ 考慮；Q₃ -20年一遇暴雨強度下，降雨30min的路面徑流量/ m³ 。

其中20年一遇暴雨強度下，降雨30min的路面徑流量按式（2）計算：

Q₃=A×H×?×T

式中： Q₃ —20年一遇暴雨強度下，降雨30min的路面徑流量/ m³ A 1 匯水面積/ m² ：H 一 暴雨強度，按照當地20年一遇暴雨強度 ：? 1 徑流系數，根據《公路排水設計規范》，瀝青混凝土路面取0.9；T 1 一集水時間，按30min。

結合道路縱坡設計和橋梁設計，飲用水水源保護區內共設置事故應急池10座，均設置在橋梁下，其有效容積為 1800～1800m³ 。

2.2事故應急池設置及運行模式

1#和 10^? 事故應急池分別設置在道路樁號 1×8+760 和 1×25+430 處，已經在水源保護區外 ?2^?～9^? 事故應急池設置在 K11+G00～K24+400 段。總體布置如圖1所示。

常規路基段道路兩側采用邊溝進行集水，橋梁段采用管道的方式集水，在路基段和橋梁段交界處設置管道三通轉化裝置。通過設置在橋面雨水收集主管道的管道三通、電動蝶閥和事故應急管道的電動蝶閥控制路面徑流排水。正常運營條件下，路面雨水收集主管道的閥門2處于常開狀態，閥門1處于常關狀態，路面徑流雨水通過道路排水邊溝及橋面雨水收集主管道排入下游的雨水調蓄池后，經過泵站抽排引出保護區排放或直接排出水源保護區；發生危險品運輸事故時，關閉路面雨水收集主管道的閥門2，同時打開事故應急管道上的閥門1，將泄漏的危化品等排入事故應急池暫時存儲起來。運行聯動方式如圖2所示。

3 初期雨水調蓄池設計

道路在水源保護區內樁號 K9+600～K11+600 和K24+400～K24+700 段雨水均可通過重力自流排出保護區，自由排放至水體中。樁號 K11+600～K24+400 段的12.8km道路縱斷面呈“V\"字形，路面初期徑流雨水經過道路兩側邊溝收集后，最終匯流至 1×18+340 最低處，經管道排入初期徑流雨水調蓄池中。

3.1 雙排水系統

考慮到坡面徑流雨水為自然降雨，水質較好，收集后根據周邊地形及水系情況可以就近直接排放，因此道路樁號 K11+600～K24+400 段高速公路采用雙排水系統2，即路面徑流雨水與坡面徑流雨水分別設置獨立的收集和排水系統。路面徑流雨水采用路面邊溝收集，坡面徑流雨水采用坡面邊溝收集，兩類邊溝獨立運行。（1）挖方路段，在道路兩側分別設置并排且獨立的坡面邊溝和路面邊溝，坡面邊溝靠近邊坡一側，收集挖方邊坡坡面雨水；路面邊溝用來收集路面徑流雨水。（2）填方路段，坡頂設置路面邊溝收集路面徑流雨水，坡底設置坡面邊溝收集填方邊坡坡面雨水。（3）超高路段，在中央分隔帶邊緣設置路面邊溝，用來收集路面徑流雨水，坡面邊溝的設置如前所述。（4橋梁段，采用橋底架空管道的方式，橋面設置雨水收集口，架空管道與前后路面邊溝連接。路面邊溝收集的路面徑流雨水，最終匯入雨水調蓄池。

3.2 雨水調蓄池計算

本次設計調蓄池收納路面雨水的面積為38.6hm2。根據環評報告及相關批復文件的要求，調蓄池需滿足連續72h最大降雨量下的調蓄容積。根據當地氣象站實測暴雨統計資料，得到72h暴雨統計參數成果并推求出設計暴雨強度。在泵站規模的選擇上，如果泵站規模太小，則調蓄池容積會加大，增加占地面積，調蓄池的造價會增大；如果泵站規模太大，則沿線埋設的壓力管管徑會加大，使沿線管道占地和造價增大。綜合考慮調蓄池占地、沿線高速公路征地、造價等因素，抽排泵站規模定為900m³. /h，壓力管采用鋼管，內徑為 510mm ，設計流速為1.22m/s. 在管道經濟流速范圍之內。

調蓄池調蓄量容積計算公式為：

其中： Q_i（t） —徑流量 /m³?s^-1 ：Q_o（t） 一泵站抽排量 1m³?s^-1 ：t一 -降雨歷時/min。

調蓄池72h內的調蓄過程曲線如圖3所示。由圖3可知，在降雨第12h調蓄池內水量達到最大值 30908m³ .因此本次設計調蓄池總有效容積取 32000m³ 。調蓄池共設8座，每座池子有效深度為 5.0m ，有效容積為4000m³ ，超高為 0.7m ，在進水管入口處設沉砂池及格柵。為方便日后維護管理，調蓄池采用廊道式布置，采用水力自動沖洗系統4。泵站設3臺水泵（2用1備），單泵流量為500m/h，揚程為280m。

3.3其他安全措施

調蓄池內雨水經泵站提升后經消能井釋放，再經重力管道排放至水源保護區外的河流，壓力管道全長約7.3km ，沿高速公路布置。由于泵站揚程較大，管線較長，且水泵啟停頻繁，考慮到該調蓄池的重要性，因此對該段長距離管道進行水錘防護模擬分析[5。水錘防護措施：（1）沿線設置26個復合式空氣閥，進氣口徑為50mm ，排氣口徑為 8mm ；（2）水泵后采用具有緩閉功能的止回閥；（3設置單向調壓塔：圓形，內徑為2m，有效高度為8m，進水口直徑為 300mm 。經水錘專業軟件模擬分析，水泵的初始壓力為279.3 mH₂O ，管道中最低壓力為 -3.8mH₂O ，管道中最大壓力為348.8 mH₂O 滿足規范條文：“水泵出口工作閥門后的最高壓力不應超過水泵出口額定壓力的1.5倍\"“最低壓力應根據泵站重要程度及年運行時間設置，最小值不宜低于""。突然失電工況壓力包絡線如圖4所示。

事故應急池和初期雨水徑流調蓄池均設置遠程監控系統，事故應急池聯動設置的電動蝶閥的開關以及雨水調蓄池泵房內水泵的啟停，均可進行遠程操控。

4結語

（1）設置事故應急池和初期徑流雨水調蓄池是目前高速公路在運營期間對水源保護區常用的防護措施，尤其是當高速公路經過水源保護區的路線較長時，事故應急池和初期徑流雨水調蓄池的設置要結合道路縱坡、橋梁設置、征地、后續維護等因素綜合考慮。同時，要做好事故應急池和初期徑流雨水調蓄池的聯動設置，以及路面徑流和邊坡徑流的分流設置。

（2）當高速公路經過水源保護區的路線較長時，雙排水系統的引入對控制調蓄池的容積和運營安全極為重要。初期徑流雨水調蓄池的規模都比較大，調蓄池的設置應考慮到方便日后維護管理，如采用水力自動沖洗系統。同時，為保證調蓄池的安全運行，泵房和壓力管道要做好水錘防護設置。 ⑦

參考文獻

1鄧鑫楠，張慧，吳湘濱.高速公路路面徑流及路側水質污染研究[J.西部交通科技， 2007（2）：7-9

[2]張帥.水源保護區內公路初雨徑流及事故水污染控制措施設計[J].建材發展導向，2023，21（4）：118-120.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.化工建設項目環境保護工程設計標準：GB/T50483-2019S.北京：中國計劃出版社，2019：105-108.

[4]中華人民共和國住房和城鄉建設部.城鎮雨水調蓄工程技術規范：GB51174-2017[S].北京：中國計劃出版社，2017：72-80.

[5劉存莉，寇殿良.某高鐵站長距離供水水錘防護研究LJ」.西部交通科技，2023（8）：187-189.