跨越水源保护地的桥面径流收集处理系统研究

跨越水源保护地的桥面径流收集处理系统研究

随着交通运输事业的迅速发展，桥梁工程建设规模持续扩大。在很多桥梁建设中常常需要跨越水源保护地，因此做好水资源保护工作成为关键。在水环境污染治理中，桥面径流收集处理系统是否完善直接影响治理效果。为此，本文阐述了桥面径流收集系统设计计算方法，并结合具体案例，分析了桥面径流收集处理系统要点，这对跨越水源保护地水环境保护研究具有重要意义。

标签：跨越水源保护地;桥面径流;收集处理系统;工程概况

0 引言

桥梁作为国家基础设施建设的重点工程，在国民经济迅速增长的今天，得到了长足发展。随着桥梁工程建设事业的飞速发展，桥面径流水环境污染防治问题得到人们的普遍关注。桥梁径流水环境污染是指桥梁运营阶段，货车运输在桥面抛洒、汽车尾气微粒降落桥面、汽车燃油滴漏桥面等污染。通常来讲，桥面径流不会大面积污染水体，但若跨越水源保护地，在雨水等影响下，桥面径流将会二次污染地下水体，进而污染水源保护地的水体。因此，必须重视跨越水源保护地桥面径流问题，设计科学、合理的桥面径流收集处理系统，避免严重污染水环境。

1 桥面径流污染的主要特点

随着国家对环境保护重视程度的不断提升，路桥建设及通行是否会影响饮用水水源质量成为人们关注的焦点。桥面径流收集处理系统设置的根本目的，是为了当跨越水源保护地桥梁段出现危险品运输事故时可将事故径流及时收集。若未发生事故，可利用纵向截流管向桥头沉淀池引流桥面雨水。因此，在设定桥面径流收集系统前，必须全面了解桥面径流污染的特点[1]，具体如下：

（1）相比典型生活污水，橋面雨水径流中的有机污染物、SS浓度不低于其污染物浓度;

（2）以《污水综合排放标准》为依据，桥面径流内的CODcr、BOD5、SS、石油类浓度均在该标准限值以上，同时，重金属Pb、Zn浓度则在标准限值以下;

（3）桥面雨水分布并不集中，很难形成集中污染源，当然，除应急事故之外，几乎不会出现较大污染危害;

（4）降雨初期是桥面污染物浓度集中阶段，在降雨15～30 min时，污染浓度较大，但随着雨量的不断增加和时间的延长，污染浓度将随之下降;

（5）桥面径流雨水具有较差微生物降解性。据相关研究表明，当桥面雨水中的BOD5与CODcr比例为1﹕10的条件下，认为BOD5并不适合作为衡量污染的参数，实际上，在CODcr内，桥面径流雨水中可被生物降解的有机物数量

将达到一半左右[2]。此外，赵剑强等（西安公路交通大学）认为，当两者比例为1﹕6时，数据略有不同，但研究发现，桥面径流雨水仍具有较差生物降解性[3]。

由此可见，桥面径流污染严重，有必要采取切实可行的措施进行桥面径流处理，尤其是石油、SS和有机污染物等处理至关重要[4]。

2 案例分析

某桥梁工程全长1 405.15 m，具体桥况如表1所示。本工程位于南水北调东线上，在其附近设有两个自来水厂，当前，桥位处河口宽850 m，水面宽650 m，水位为1.64 m。II类为水质标准。

3 跨越水源保护地桥面径流收集处理系统要点分析

据相关勘查数据显示，桥梁跨越位置和自来水厂之间的距离仅为3.5 km，基于水源保护标准规定，必须做好桥面径流收集处理工作且不得向限制区域排放[5]。

3.1 收集范围

本桥梁工程需设横坡，坡度2%，纵坡最大值为4%。在综合考虑纵横坡和所在地形、水文等条件的基础上，将桥梁径流收集系统分别设于桥梁东西侧两端，1～17号墩可通过东侧径流系统收集，收集长度为709 m，管径为400 mm。17～34号墩则由西侧径流系统收集，收集长度为696.5 m，管径为400 m。还应将泄水孔设于桥面处，并与横向排水挂管连接，将纵向收集管道设于桥梁翼缘下方两侧，最终排入桥下沉淀隔油池，待污水处理后便可排出。根据工程实际情况，可采用圆形铸铁泄水孔作为桥面泄水孔类型，以PVC管为排水管，在0～1号墩间设东侧的沉淀隔油池，该沉淀隔油池和水源保护地之间的距离大约为240 m。同时，在34号墩和桥梁终点间设西侧沉淀隔油池，此沉淀隔油池和水源保护地之间的距离在180 m左右，相比限制开发区（100 m）的规定，均可达到要求。通过沉淀隔油池处理过的桥面径流，待满足水质标准规定后，即可排出。

3.2 桥面径流量计算

桥面径流量计算，可通过管道水力进行计算。公式如下：

其中，径流量可由Q表示;降雨时间可由t表示;暴雨强度可由q表示;坡面汇流时间可由t1表示;径流系数可由φ表示;管内流行时间可由t2表示;重现期可由P表示;桥面粗度系数可由m1表示;汇水面积可由F表示;坡面流的长度可由Ls 表示。

通过计算分析可得，东西侧桥面径流量计算结果分别为587 L/s、565 L/s。

3.3 沉淀隔油池分析

沉淀隔油池有效容積G，可采用下式（4）计算，具体如下：

G=3.6Qt

其中，隔油沉淀池有效容积可由G表示，隔油沉淀时间可由t表示，径流量可由Q表示。当30 min为隔油沉淀时间时，经计算可得，1 057 m?为东侧沉淀隔油池的有效容积。1 017 m?为西侧沉淀隔油池的有效容积。为保证设计合理性，东西两侧沉淀池有效尺寸设计如表2所示，选择钢筋混凝土结构为池体结构类型[6]。

此外，还要将两个不同尺寸的二次沉淀池设于东西两侧沉淀隔油池外侧，具体尺寸如表3所示，并合理设置溢流阀门。

通过上述分析可知整个桥面径流收集处理系统流程如下：纵向收集管道桥面径流落地—地埋式管道—沉淀隔油池—溢流阀门—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，目的是为了达到二次沉淀的良好效果，避免在水流量较大的情况下，沉淀隔油池无法有效处理时，可通过二次沉淀的方式加强处理效果，当二次沉淀处理后，便可将水排出。

4 结语

综上所述，随着社会经济的迅速发展，路桥工程建设规模持续扩大，越来越多桥梁工程修建于复杂地形和环境当中，从而带来严重的环境问题。如桥梁桥址与水源保护地距离过近，引发水资源污染问题等，针对该问题，必须引起人们的高度重视，通过合理设置桥面径流收集处理系统，有效保护水源保护地水体安全，实现桥梁建设与自然环境和谐发展，达到经济效益、社会效益与生态效益最大化[7]。

参考文献

[1] 周晖.基于Fluent的桥面泄水口截留能力分析[J].公路交通技术，2016（2）：57-62.

[2] 谢正威，王明光，张胜勇，等.下凹式立交桥排水系统改造方案浅析：以北京西二旗雨水泵站改造为例[J].水利发展研究，2016（2）：72-76+84.

[3] 曾志刚.西固黄河大桥雨水集流系统设计[J].城市道桥与防洪，2014（8）：149-151.

[4] 尹勤思，李国锋.小勐养至磨憨公路桥面雨水径流收集系统设计的思考[J].交通节能与环保，2011（2）：19-21.

[5] 张焕州.高速公路桥面径流收集系统的研究与应用[J].山西交通科技，