跨越水源保護地的橋面徑流收集處理系統研究

李迅

隨著交通運輸事業的迅速發展，橋梁工程建設規模持續擴大。在很多橋梁建設中常常需要跨越水源保護地，因此做好水資源保護工作成為關鍵。在水環境污染治理中，橋面徑流收集處理系統是否完善直接影響治理效果。為此，本文闡述了橋面徑流收集系統設計計算方法，并結合具體案例，分析了橋面徑流收集處理系統要點，這對跨越水源保護地水環境保護研究具有重要意義。

跨越水源保護地;橋面徑流;收集處理系統;工程概況

橋梁作為國家基礎設施建設的重點工程，在國民經濟迅速增長的今天，得到了長足發展。隨著橋梁工程建設事業的飛速發展，橋面徑流水環境污染防治問題得到人們的普遍關注。橋梁徑流水環境污染是指橋梁運營階段，貨車運輸在橋面拋灑、汽車尾氣微粒降落橋面、汽車燃油滴漏橋面等污染。通常來講，橋面徑流不會大面積污染水體，但若跨越水源保護地，在雨水等影響下，橋面徑流將會二次污染地下水體，進而污染水源保護地的水體。因此，必須重視跨越水源保護地橋面徑流問題，設計科學、合理的橋面徑流收集處理系統，避免嚴重污染水環境。

隨著國家對環境保護重視程度的不斷提升，路橋建設及通行是否會影響飲用水水源質量成為人們關注的焦點。橋面徑流收集處理系統設置的根本目的，是為了當跨越水源保護地橋梁段出現危險品運輸事故時可將事故徑流及時收集。若未發生事故，可利用縱向截流管向橋頭沉淀池引流橋面雨水。因此，在設定橋面徑流收集系統前，必須全面了解橋面徑流污染的特點，具體如下：

（1）相比典型生活污水，橋面雨水徑流中的有機污染物、SS濃度不低于其污染物濃度;

（2）以《污水綜合排放標準》為依據，橋面徑流內的CODBOD、SS、石油類濃度均在該標準限值以上，同時，重金屬Pb、Zn濃度則在標準限值以下;

（3）橋面雨水分布并不集中，很難形成集中污染源，當然，除應急事故之外，幾乎不會出現較大污染危害;

（4）降雨初期是橋面污染物濃度集中階段，在降雨15～30 min時，污染濃度較大，但隨著雨量的不斷增加和時間的延長，污染濃度將隨之下降;

（5）橋面徑流雨水具有較差微生物降解性。據相關研究表明，當橋面雨水中的BOD與COD比例為1﹕10的條件下，認為BOD并不適合作為衡量污染的參數，實際上，在COD內，橋面徑流雨水中可被生物降解的有機物數量將達到一半左右。此外，趙劍強等（西安公路交通大學）認為，當兩者比例為1﹕6時，數據略有不同，但研究發現，橋面徑流雨水仍具有較差生物降解性。

由此可見，橋面徑流污染嚴重，有必要采取切實可行的措施進行橋面徑流處理，尤其是石油、SS和有機污染物等處理至關重要。

某橋梁工程全長1 405.15 m，具體橋況如表1所示。本工程位于南水北調東線上，在其附近設有兩個自來水廠，當前，橋位處河口寬850 m，水面寬650 m，水位為1.64 m。II類為水質標準。

跨越水源保護地橋面徑流收集處理系統要點分析

據相關勘查數據顯示，橋梁跨越位置和自來水廠之間的距離僅為3.5 km，基于水源保護標準規定，必須做好橋面徑流收集處理工作且不得向限制區域排放。

本橋梁工程需設橫坡，坡度2%，縱坡最大值為4%。在綜合考慮縱橫坡和所在地形、水文等條件的基礎上，將橋梁徑流收集系統分別設于橋梁東西側兩端，1～17號墩可通過東側徑流系統收集，收集長度為709 m，管徑為400 mm。17～34號墩則由西側徑流系統收集，收集長度為696.5 m，管徑為400 m。還應將泄水孔設于橋面處，并與橫向排水掛管連接，將縱向收集管道設于橋梁翼緣下方兩側，最終排入橋下沉淀隔油池，待污水處理后便可排出。根據工程實際情況，可采用圓形鑄鐵泄水孔作為橋面泄水孔類型，以PVC管為排水管，在0～1號墩間設東側的沉淀隔油池，該沉淀隔油池和水源保護地之間的距離大約為240 m。同時，在34號墩和橋梁終點間設西側沉淀隔油池，此沉淀隔油池和水源保護地之間的距離在180 m左右，相比限制開發區（100 m）的規定，均可達到要求。通過沉淀隔油池處理過的橋面徑流，待滿足水質標準規定后，即可排出。

橋面徑流量計算，可通過管道水力進行計算。公式如下：

其中，徑流量可由Q表示;降雨時間可由t表示;暴雨強度可由q表示;坡面匯流時間可由t表示;徑流系數可由φ表示;管內流行時間可由t表示;重現期可由P表示;橋面粗度系數可由m表示;匯水面積可由F表示;坡面流的長度可由L表示。

通過計算分析可得，東西側橋面徑流量計算結果分別為587 L/s、565 L/s。

沉淀隔油池有效容積G，可采用下式（4）計算，具體如下：

G=3.6Qt

其中，隔油沉淀池有效容積可由G表示，隔油沉淀時間可由t表示，徑流量可由Q表示。當30 min為隔油沉淀時間時，經計算可得，1 057 m3為東側沉淀隔油池的有效容積。1 017 m3為西側沉淀隔油池的有效容積。為保證設計合理性，東西兩側沉淀池有效尺寸設計如表2所示，選擇鋼筋混凝土結構為池體結構類型。

此外，還要將兩個不同尺寸的二次沉淀池設于東西兩側沉淀隔油池外側，具體尺寸如表3所示，并合理設置溢流閥門。

通過上述分析可知整個橋面徑流收集處理系統流程如下：縱向收集管道橋面徑流落地—地埋式管道—沉淀隔油池—溢流閥門—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，目的是為了達到二次沉淀的良好效果，避免在水流量較大的情況下，沉淀隔油池無法有效處理時，可通過二次沉淀的方式加強處理效果，當二次沉淀處理后，便可將水排出。

綜上所述，隨著社會經濟的迅速發展，路橋工程建設規模持續擴大，越來越多橋梁工程修建于復雜地形和環境當中，從而帶來嚴重的環境問題。如橋梁橋址與水源保護地距離過近，引發水資源污染問題等，針對該問題，必須引起人們的高度重視，通過合理設置橋面徑流收集處理系統，有效保護水源保護地水體安全，實現橋梁建設與自然環境和諧發展，達到經濟效益、社會效益與生態效益最大化。

[1] 周暉.基于Fluent的橋面泄水口截留能力分析[J].公路交通技術，2016（2）：57-62.

[2] 謝正威，王明光，張勝勇，等.下凹式立交橋排水系統改造方案淺析：以北京西二旗雨水泵站改造為例[J].水利發展研究，2016（2）：72-76+84.

[3] 曾志剛.西固黃河大橋雨水集流系統設計[J].城市道橋與防洪，2014（8）：149-151.

[4] 尹勤思，李國鋒.小勐養至磨憨公路橋面雨水徑流收集系統設計的思考[J].交通節能與環保，2011（2）：19-21.

[5] 張煥州.高速公路橋面徑流收集系統的研究與應用[J].山西交通科技，2015（1）：61-63.

[6] 李強.高速公路橋面徑流收集系統設計技術研究[J].公路交通科技（應用技術版），2014（3）：222-224.

[7] 孫淅豪.跨河大橋橋面徑流收集和事故應急系統設計[J].城市道橋與防洪，2019（7）：45.

With the rapid development of transportation， the scale of bridge construction continues to expand. In many bridge construction， it is often necessary to cross over the water source protection area. Therefore，how to do a good job of water resource protection has become the key. In the treatment of water environment pollution， whether the bridge deck runoff collection and treatment system is perfect directly affects the treatment effect. Therefore， this paper describes the design and calculation method of the bridge deck runoff collection system， and analyzes the main points of the bridge deck runoff collection and treatment system with specific cases， which has important practical significance for the research of water environment protection across the water source protection area.

crossing water source protection area; deck runoff; collection and treatment system; project overview