渣土運輸與城市排水多功能地下管道系統設計

孫巧榮李嘉欣

(1.揚州大學 水利與能源動力工程學院，江蘇 揚州 225127)(2.揚州大學 建筑工程學院，江蘇 揚州 225127)

一、研究背景

(一)我國城市內部渣土運輸現狀

隨著我國城市化的不斷推進，渣土車在城市建設中扮演著越來越重要的角色。但由于自身的各類特性，當前的渣土車運輸存在著許多弊端。

在環境方面，城市中運行的渣土車存在的違章行為是導致城市空氣污染和噪聲污染一大因素。渣土車由于超載，超限現象嚴重的問題導致路面結構的嚴重破壞，以及對道路的使用壽命削減。

在安全方面，渣土車存在很多視覺盲區再加上高強度的使用導致的整體可靠性、安全系數低等問題，不僅時常引發城市交通擁擠，還特別容易引發交通事故。以南京市為例，2011年渣土車重大事故15起，致人死亡數15人，2012年渣土車重大事故20起，致人死亡數21人，數量呈上升趨勢。

(二)國內外研究與治理措施

1.國外渣土車管理措施

(1)通過智能交通系統(ITS)對渣土車進行監管

美國是最早發展ITS的發達國家［4］。歐委會在2008年發布了指導歐洲ITS建設的重要政策性文件:ITS行動計劃。ITS 行動計劃的要點具體包括道路、交通和出行數據的最優利用，交通和貨運管理的連貫性，道路安全和保障，車輛和運輸基礎設施的整合，數據保障和可能性等6個方面［5］。

(2)通過地下物流系統運輸

城市地下物流系統模式分為3類:氣力艙體管道運輸(PCP)、液壓艙體管道運輸(HCP)和電磁艙體管道運輸［3］。其中氣力管道運輸和電磁感應管道運輸適用于郵件包裹、蔬菜、水果等快速運輸;水力管道運輸適用于土沙、礦石等物料的大運量長距離運輸。該類系統具有高效、安全、可靠等無可比擬的優勢［2］。

2.國內渣土車管理措施

隨著技術的進步，我國在21世紀以來車輛管理系統不斷發展，RFID、GPS定位等高科技手段逐漸進入交通管理系統中［1］。得益于智能監控系統的發展，渣土車的管理得以加強;各地積極對渣土車的進行安全改造(渣土車加蓋密閉系統)，防止渣土車因灑落渣土而影響城市環境與交通;政府紛紛出臺政策加強渣土車管理并嚴懲渣土車的違法行為。然而由于利益驅動、疲勞駕駛、視線盲區等原因，渣土車造成的事故仍屢見不鮮。

二、多功能地下管道系統的設計原理

(一)設計思路

本項目針對我國城市內部渣土車運行現狀，并結合地下物流系統的發展，提出將渣土通過地下管道中的傳送帶從城市內部輸出。

在我國傳送帶較于PCP具有更成熟的技術與更低的經濟成本，更易于實現，而且傳送帶結構相對簡易，利于模塊化、大批量使用、易于拆除與再利用，也便于今后管道用途的轉換。

當城市化發展到一定程度、渣土運輸量減少時，進行多功能地下管道系統的二期使用。將地下管道系統中的相應管道中的傳送帶模塊拆除，并將管道進行適當改造后用于城市排水，以減緩城市內澇現象。待未來技術成熟，地下管道仍可安裝類似PCP、HCP等復雜、精密、更高效的地下物流系統。

(二)設計方案

1.概述

在布設管道時將“多功能地下管道系統”與排水等地下網線以及工程建設區域進行綜合的規劃、布置與管理，找到既適合布置雨水管網又便于連接工程運輸節點的地段布置“多功能地下管道系統”。在城市外圍雨水排放口及交通量較小的區域(例如郊區)設立“渣土運輸場”。

當工程建設因施工而產生渣土和建筑垃圾時，將渣土送至一旁的“多功能地下管道”運輸節點。渣土和建筑垃圾通過地下管道中的傳送帶運輸穿過市區，做到與往來車輛互不干擾。當渣土運輸到“渣土運輸站”時，渣土車再從“渣土運輸站”運送渣土到預定地點，從而做到使渣土車遠離市區交通量較大的區域。

當城市內部大中型工程建設趨于飽和時，進行多功能地下管道系統的二期使用。將管道中的傳送帶模塊與承載板拆除，再將管道進行相應的簡單改造，將雨水管與“多功能管道”的連接閥門打開，將“多功能管道”用作排水管道，以增加城市區域的排水能力。為未來進一步精細化利用城市地下空間提供基礎。

2.多功能地下管道系統的關鍵部位設計

多功能地下管道系統由管道主體、傳送帶模塊、雨水管連接段、渣土運輸廠與渣土接收站組成。

(1)管道主體結構

管道主體直徑2m，其中支撐板的寬1.7m，厚度0.05m，長度與管道長度一致并與管道連接;固定板寬0.2m，厚度0.03m，位于支撐板上，長度與管道長度一致的并與管道、支撐板連接在一起，固定板預留的空間可用于傳送帶的檢修與保養。

(2)傳送帶模塊

傳送帶模塊采用1.2m寬的重型工業輸送機，安置并固定在支撐板與固定板上。

(3)雨水管連接段

每隔16 m安置雨水管連接段，其下部(即管道主體上部)安裝閥門，上部與雨水管道相連。在管道二期使用時，用于導入雨水。

(4)渣土運輸場的建立

綜合考慮交通量較小的區域與雨水管排水口分布，建立鄉鎮渣土運輸場，并根據規劃工程量、渣土運輸量確定渣土運輸場的規模。

3.與現有的裝置的對比研究

目前，我國地下管道智慧物流系統“LuGuo”使用直徑90厘米的管道，可基本解決垃圾分類輸送、長距輸送問題。可將包括活魚、雞蛋、紅酒、瓷器等在內的近97%的超市商品送達入區入樓［6］。但只能用于小型物體的輸送，近90 cm的空間飽和使用，未給今后的改進設計、維護、多層次利用留有余地。在與“LuGuo”與PCP的綜合對比下，“多功能地下管道系統”具有如下優點:

(1)針對性強;(2)適用范圍廣;(3)模塊化設計;(4)多層次利用;(5)可持續發展。

三、創新特色

(一)前瞻性

“多功能地下管道系統”針對我國城市內部的渣土運輸問題提出解決方案;管道系統的二期使用于城市排水，以增加城市區域的排水能力;綜合考慮了城市物流現狀與未來的發展，切實的為城市未來的地下物流運輸系統進行長遠的規劃，合理開發城市地下空間，為進一步精細化利用地下空間提供基礎。

(二)綜合設計

根據城市工程建設的規劃建設與排水網線的規劃布置，選擇合理區域適當地布置“多功能管道”。根據交通分布狀況與排水管排水口的分布，合理設立“鄉鎮渣土運輸場”。考慮工程量的大小并結合節約的原則確定“渣土運輸站”的規模。

(三)綠色環保，可持續發展

“多功能地下管道系統”將渣土車“攔”在城外，不僅可以減少道路污染、交通揚塵，而且提高城市交通運輸安全性，提高市民交通出行舒適度與生活質量。

四、應用前景

地下管道運輸具有高效、綠色環保、安全與經濟等優點。“多功能地下管道系統”能解決城市內部渣土運輸問題;也可并入城市排水系統，提高城市區域的排水能力;待未來技術成熟，地下管道仍可安裝類似PCP、HCP等復雜、精密、更高效的地下物流系統。

從運輸渣土、雨水到未來物流的多層次利用的設計符合可持續發展的觀念。合理開發城市地下空間，為進一步精細化利用地下空間提供基礎。

［1］陸化普，李瑞敏.城市智能交通系統的發展現狀與趨勢 ［J］.工程研究-跨學科視野中的工程，2014，1(6)：6-19.

［2］HenryLiu.紐約市地下物流可行性研究及對世界其他主要城市的啟示［J］.現代交通技術，2008，5(4):86-92.

［3］馬成林，毛海軍，許恒勤.城市地下物流系統發展模式及相關技術要求［J］.技術與方法，2012，31(3):71-73.

［4］王瑾.濱海開發區渣土車管理系統的設計與實現［D］.山東大學，2012.

［5］郭淑萍，張敖.智能交通系統發展及其標準現狀研究［C］.中國標準化協會，2014.

［6］張景華.“LuGuo(蘆果)系統”亮相世界種子大會［N］.光明日報，2014.