高速公路桥面径流雨水收集系统设计的探讨

高速公路桥面径流雨水收集系统设计的探讨

摘要: 本文通过对桥面径流水质特性的分析，提出收集桥面初期径流和应急排水系统的设计方法，总结探讨目前桥面径流收集、处理方法，为今后敏感水体路段桥面径流的收集处理设计提供参考。

关键词：桥面径流高速公路雨水收集

1、概述

随着我国高速公路的快速发展，公路及桥梁建设在运营期对饮用水源的保护及影响问题日益受到社会各界的广泛关注，跨越具有较高水功能区划的饮用水源等敏感水体公路越来越多。

公路桥面径流由于其重金属、碳氢化合物和燃料添加剂等含量较高，而越来越受到环保研究人员的重视[8]，其直接排放至敏感水体则会造成对受纳水体水环境的污染与破坏；同时各类化学危险品运输车辆在敏感水域路段一旦发生事故导致危险品直接泄入水体，对水环境也将产生极大地危害，甚至破坏水生生态环境。交通部于2007年联合颁发的184号文件：《关于加强公路规划和建设环境影响评价工作的通知》中第七条也做了相应规定，“公路建设应特别重视对饮用水水源地的保护，路线设计时，应尽量绕避饮用水水源保护区。为防范危险化学品运输带来的环境风险，对跨越饮用水水源二级保护区、准保护区和二类以上水体的桥梁，在确保安全和技术可行的前提下，应在桥梁上设置桥面径流收集系统，并在桥梁两侧设置沉淀池，对发生污染事故后的桥面径流进行处理，确保饮用水安全”。

目前，我国部分高速公路对跨越重要饮用水源保护区的桥梁进行桥面水收集，但是缺少系统性的研究和规范性的文件，本文在分析桥面径流水质特性的基础上，提出桥面径流的收集方法，桥面排水系统的设计依据，以及最后的处理方法。

2、桥面径流雨水主要对饮用水源保护区的影响

本文以兰州至海口公路广元至南充段高速公路工程为例进行说明，该高速公路建成投入运行后，随着交通量逐年增多，各种类型车辆排放尾气中携带的污染物在路面沉积、汽车轮胎磨损的微粒、车架上粘带的泥土、车辆制动时散落的污染物及车辆运行工况不佳时泄漏的油料等也会逐年增加。这些污染物随降雨产生的路面径流进入道路的排水系统并最终进入地表水体，对水体的水质将产生一定的影响。

路面径流主要的污染物有：石油类、有机物和悬浮物，影响路面径流污染的因素众多，包括降雨量、降雨历时、与车流量有关的路面及大气污染程度、两场

降雨之间的间隔时间、路面宽度、灰尘沉降量和前期干旱时间、纳污路段长度等。

根据国家环保总局华南环科所对南方地区路面径流污染情况所做的试验及同类地区高速公路类比调查，路面径流污染物变化情况见表1。

表1 路面径流中污染物浓度测定值

由表1可见，通常从降雨初期到形成径流的30分钟内，雨水中的悬浮物和油类物质的浓度较高，半小时后，其浓度随着降雨历时的延长下降较快，降雨历时40～60分钟后，路面基本被冲洗干净，路面径流污染物的浓度相对稳定在较低水平，不会造成对环境的污染影响。但在汽车保养状况不良、发生故障、出现事故等时，都可能泄漏汽油和机油污染路面，在遇降雨后，雨水经高速公路泄水道口流入附近的水域，造成石油类和COD的污染影响，应通过交通管理措施，避免类似事故发生。

拟建公路全线跨水体桥梁中，跨水体桥梁中昭化嘉陵江特大桥（AK13+698）、黑翁塘沟大桥（AK98+070）、涧溪口大桥（DK128+345）、八一水库大桥（DK201+200）桥位位于饮用水源二级保护区内，苍溪嘉陵江特大桥（DK109+542）、沿江路线（DK123+400～DK125+400长2.0公里）、涧溪口大桥（DK128+345）、西沟河大桥（DK222＋660）长2.57公里路段位于饮用水源准保护区范围内。为保护上述6处桥梁及1处路段经过的水源保护区(二级保护区和准保护区)的水质，公路营运期必须严格执行饮用水源保护区的相关规定要求，在上述路段布设路面径流雨污水收集装置并将污水送至引用水源保护区外进行处置。

3、桥面径流雨水主要对饮用水源保护区的收集池设计

⑴径流收集范围及方法

根据桥梁跨越敏感水体的情况，路线的纵坡，确定桥面径流收集范围和排水的流向，一般桥面径流通过桥上泄水管通过三通与桥下纵向排水管连接，桥面径流通过纵向排水管，设置一定的纵坡收集至桥头，然后通过竖向排水管至沉淀池中。

纵向排水管的功能是在桥梁路段发生危险品运输事故时收集事故径流，在未发生事故时，桥面雨水会通过纵向排水管排放至桥头沉淀池。为保证雨天桥面雨水不积水，纵向排水管材质。管径、坡度应满足一定时间内排除一定强度降水的能力。

⑵桥面径流雨水的收集池设计依据

Q=ψ.q.F

式中，Q为雨水设计流量，L/s；

ψ为径流系数，根据《公路排水设计规范》中地面类型选用；

F为汇水面积，ha。汇水面积指需收集桥面排水路段的面积；

Q为设计暴雨强度，L/(s.ha)。

暴雨强度根据暴雨强度公式计算来确定（具体公式按地区见给排水设计手册）。

在广南高速公路中各大桥（路基）低端两侧根据以上公式计算，分别设置的1个集水池容量分别为20～120立方米，可将一旦发生泄漏的危险化学品、易燃易爆化学品收集及其后续的安全处理，达到不排放于当地环境的目的，桥面径流收集系统在国内广泛应用，技术成熟可靠。

评价提出的设置径流水收集措施见表2。从表2可见，经过涉及保护区段路面桥面径流水收集引到集水池后，均不直接流向保护区所在水体，对水源保护区不产生直接影响，正常情况下不对水源保护区水质产生污染影响，发生事故污染时，即使在雨天集水池满池情况下，只要及时采取堵、运等应急措施，可防止化学品污染物间接流向保护区水体。

表2各集水池容积

初期雨污水和当发生风险事故时污水采用槽罐车抽吸送有处理能力的场所处置。在上述5座桥梁两端各设置集水池1个，1处沿江段设置集水池1个，计11个。

⑶收集系统

公路雨水径流中通常从降雨初期到形成径流的30分钟内，雨水中的悬浮物和油类物质的浓度较高，半小时后，其浓度随着降雨历时的延长下降较快，降雨历时40～60分钟后，路面基本被冲洗干净，路面径流污染物的浓度相对稳定在较低水平，不会造成对环境的污染影响。

设计中一般根据暴雨强度公式计算出最大暴雨强度，根据水力停留时间和桥面汇水面积，按30分钟径流量计算收集池的容积。