郭雨佶 蘇小飛

摘 要：公路建設(shè)跨越區(qū)域廣、影響范圍大，不可避免的跨越大型湖泊、水源保護(hù)地等具有重要功能等級(jí)的地表水體。為控制橋面徑流污染，需設(shè)計(jì)橋梁橋面徑流收集及處理系統(tǒng)。本文介紹了橋面徑流的特點(diǎn)，論述了國(guó)內(nèi)外橋梁橋面收集及處理技術(shù)研究現(xiàn)狀，對(duì)多種橋面徑流收集及處理方案進(jìn)行了分析比較，并就目前存在的問(wèn)題提出了相關(guān)解決措施，為今后的橋面徑流收集及處理系統(tǒng)研究提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：橋面徑流;收集技術(shù);處理技術(shù);評(píng)價(jià)

隨著我國(guó)高速交通運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展，公路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)對(duì)飲用水源的保護(hù)及影響問(wèn)題日益受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，跨越具有較高水功能區(qū)劃的飲用水源等敏感水體公路越來(lái)越多。公路橋面徑流由于其重金屬、碳?xì)浠衔锖腿剂咸砑觿┑群枯^高，而越來(lái)越受到國(guó)家的高度重視[1]。國(guó)家環(huán)保總局、國(guó)家發(fā)展改革委、交通部于2007年聯(lián)合頒發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)公路規(guī)劃和建設(shè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的通知》，明確規(guī)定：公路建設(shè)應(yīng)特別重視對(duì)飲用水水源地的保護(hù)，路線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量繞避飲用水水源保護(hù)區(qū)。為防范危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)跨越飲用水水源二級(jí)保護(hù)區(qū)、準(zhǔn)保護(hù)區(qū)和二類以上水體的橋梁，在確保安全和技術(shù)可行的前提下，應(yīng)在橋梁上設(shè)置橋面徑流收集系統(tǒng)，并在橋梁兩側(cè)設(shè)置沉淀池，對(duì)發(fā)生污染事故后的橋面徑流進(jìn)行處理，確保飲用水安全?！豆翻h(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG B04-2010）要求：橋梁跨越飲用水源保護(hù)區(qū)、I～I(xiàn)I類標(biāo)準(zhǔn)的水體時(shí)，橋面排水宜排至橋梁兩端并設(shè)置沉淀池處理。

目前國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的橋面徑流收集形式有溢流管方案、漫流管方案、明渠方案[2];徑流處理工藝主要有栽植植被、沉淀池、氧化塘、人工濕地、組合控制措施[3-4]。雖然橋面徑流相關(guān)研究成果豐富，技術(shù)漸趨成熟，但由于缺少系統(tǒng)性的研究和規(guī)范性的文件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)橋面徑流的有效收集和處理。本文通過(guò)總結(jié)橋面徑流收集及處理技術(shù)，指出目前我國(guó)橋面徑流收集及處理研究中存在的問(wèn)題及未來(lái)的發(fā)展方向，為進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)研究提供參考。

1 橋面徑流的特點(diǎn)

橋面徑流污染是通過(guò)降雨和地表徑流沖刷、淋洗等作用，將大氣和地表中的污染物帶入受納水體，使受納水體遭受污染的現(xiàn)象。

橋面徑流污染嚴(yán)重，成分復(fù)雜，其徑流中含有雨水及在橋面沉積的各種類型車輛排放尾氣中所攜帶的污染物、汽車輪胎磨損的微粒、車架上粘帶的泥土、車輛制動(dòng)時(shí)散落的污染物及車輛運(yùn)行工況不佳時(shí)泄漏的油料等，甚至是突發(fā)性?；沸孤┦鹿尸F(xiàn)場(chǎng)的?；?。主要污染成分有COD、SS、油類、表面活性劑、重金屬及其他無(wú)機(jī)鹽類，COD、SS均可能高達(dá)數(shù)千mg/L，已超出允許直接排放水體的標(biāo)準(zhǔn)。

排放標(biāo)準(zhǔn)無(wú)明確規(guī)定?！段鬯C合排放標(biāo)準(zhǔn)》中，“污水，指在生產(chǎn)和生活中排放水的總稱”，其是針對(duì)點(diǎn)源（生活污水和工業(yè)廢水）進(jìn)行的規(guī)定，對(duì)面源污染排放尚且沒(méi)有明確要求。

突發(fā)性和不確定性，控制難，危害大。橋面徑流具有敞開(kāi)性、面積廣的特點(diǎn)，公路多遠(yuǎn)離城市，信息滯后，管理難度大。降水或橋面有毒有害物質(zhì)泄漏（滴漏）是隨機(jī)事件，發(fā)生的時(shí)間和有毒有害物質(zhì)的種類均具有突發(fā)性和不確定性。

2 橋面徑流收集及處理技術(shù)研究現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)70年代初期，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始了對(duì)城市道路和公路的徑流研究，并發(fā)展成相對(duì)獨(dú)立的研究領(lǐng)域，逐步形成了理論體系[5-6]。2000年美國(guó)實(shí)施《新清潔水法》后，對(duì)公路路域排出水的質(zhì)量指標(biāo)提出了明確要求，公路管理部門需增設(shè)沉淀池和過(guò)濾裝置;德國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家也都相繼給予高度的關(guān)注，對(duì)路面徑流雨水的水質(zhì)特性、地表水體的影響評(píng)價(jià)、地表徑流污染排放規(guī)律的數(shù)學(xué)模擬以及污染控制措施等都進(jìn)行了大量的工作[7-8]。其中，德國(guó)專家Stotz[9]對(duì)德國(guó)FRG地區(qū)3條交通量較大的公路上的145場(chǎng)降雨監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，研究表明路面徑流主要染物有SS、COD、N、P營(yíng)養(yǎng)物、重金屬、多環(huán)芳香烴和氯化物等。SHI Fei[10]從水環(huán)境保護(hù)的角度提出了橋面徑流需要分類處理;Malina J F[11]以美國(guó)三個(gè)不同水域的橋面徑流對(duì)于水域的影響情況進(jìn)行分析，提出了針對(duì)性的橋面徑流處理方案。

與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)橋面橋梁徑流收集與處理技術(shù)的研究起步較晚，很多研究尚處于起步階段，直到1996年，《公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》才把路面徑流造成的環(huán)境污染作為評(píng)價(jià)地表水環(huán)境污染的因素之一。

2.1 橋面徑流收集技術(shù)研究現(xiàn)狀

橋面徑流收集技術(shù)是在橋梁橋面上設(shè)置管道或渠道等收集系統(tǒng)，將橋面徑流引至地面設(shè)施中。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的橋面收集系統(tǒng)，可分為封閉式和敞開(kāi)式兩種縱向排水系統(tǒng)[12]。近十年來(lái)，越來(lái)越多學(xué)者針對(duì)具體工程提出了橋面徑流收集方案。如張科等[13]介紹了三種橋梁排水收集方案及各方案的優(yōu)缺點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性比較，并在蘇浙皖高速公路浙江段跨水域橋梁中進(jìn)行了運(yùn)用。石保同等[14]在研究現(xiàn)行排水結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了橋面設(shè)置雙護(hù)欄專用防污、排水通道的工程措施等。張煥州[15]以榮成至烏海國(guó)家高速公路靈丘至山陰段工程18座大橋?yàn)楸尘?，介紹了橋面徑流收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)開(kāi)展運(yùn)營(yíng)期橋面徑流和危化品泄漏事故收集及跨越敏感水體水環(huán)境保護(hù)措施的研究提供借鑒。李良等[16]針對(duì)傳統(tǒng)橋梁排水設(shè)計(jì)的不足之處，從保護(hù)環(huán)境、尊重自然的角度出發(fā)，對(duì)高速公路橋梁排水現(xiàn)狀和基于水源保護(hù)橋梁排水理念進(jìn)行了闡述，并結(jié)合成都市實(shí)際情況，提出了基于環(huán)保理念的新型高速公路橋梁排水設(shè)計(jì)方案。王磊等[17]針對(duì)常熟至嘉興高速公路特大型橋梁橋面徑流污染控制，創(chuàng)新性設(shè)計(jì)了雨水管+水渠的雙管方式收集初期雨水。彭曉彬[2]總結(jié)了溢流管、漫流管和明渠方案三種常見(jiàn)的橋面徑流收集形式，并從景觀效果、對(duì)結(jié)構(gòu)影響、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、施工便利性和工程經(jīng)濟(jì)性等多方面因素進(jìn)行比較分析。

2.2 橋面徑流處理技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)外較常見(jiàn)的橋面徑流處理技術(shù)主要有植被控制、沉淀池、氧化塘、人工濕地、滲濾系統(tǒng)等。尹勤思等[18]結(jié)合小磨公路工程情況，橋面徑流處理工藝設(shè)計(jì)成為以事故污染物臨時(shí)貯存為主，兼顧沉砂、隔油功能的集水池。有研究表明橋面徑流處理技術(shù)采用人工濕地、氧化塘，取得了較好的效果[19-20]，但是該措施的應(yīng)用一方面受氣候條件限制，另一方面占地面積大，且需要良好的清理維護(hù)才能持續(xù)發(fā)揮作用，否則其自身容易變成污染源。除沉淀池外，其他措施涉及土壤、植物及微生物，一旦?；沸孤┪锘蚴鹿仕M(jìn)入由上述措施構(gòu)成的工程單元，將破壞其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)處理系統(tǒng)之外的自然土壤、水體造成污染，進(jìn)而對(duì)周邊生態(tài)系統(tǒng)形成破壞。

近幾年，由于對(duì)環(huán)保的越來(lái)越重視，橋面徑流處理研究多集中在組合控制措施及其智能化處理。如李定策等[21]針對(duì)汨羅江特大橋橋面徑流，提出了雨水分流井+應(yīng)急調(diào)節(jié)池+沉淀隔油池+生態(tài)過(guò)濾池的橋面徑流收集處理工藝。譚生光等[22]基于危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故防控的橋面徑流，提出了由橋梁危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛事故監(jiān)控系統(tǒng)、氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、徑流收集管道系統(tǒng)、危險(xiǎn)品泄漏應(yīng)急收集和雨水徑流收集處理系統(tǒng)等4部分組成的。曾厚波[23]以山西省某高速公路為實(shí)例，針對(duì)不同特征的敏感水環(huán)境，分別提出了隔油沉淀池+人工濕地、二次隔油沉淀池的橋面徑流收集與處理技術(shù)。孫金等[24]以河南省西部三淅高速公路丹江大橋?yàn)楸尘?，提出了由橋梁監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)、橋面徑流管道收集系統(tǒng)、橋面雨水處理及危險(xiǎn)品泄漏應(yīng)急儲(chǔ)存系統(tǒng)3部分組成的橋面徑流收集和應(yīng)急處理綜合系統(tǒng)。張魁等[25]以武深高速公路坪山大橋?yàn)槔?，提出了水環(huán)境敏感區(qū)域橋面徑流處理技術(shù)采用“沉淀+生態(tài)凈化+應(yīng)急控制系統(tǒng)”技術(shù)方案。

隨著研究的逐步深入，學(xué)者提出了一些新穎、智能化橋面徑流處理技術(shù)思路。苗乾[26]針對(duì)高速公路橋面徑流處理，提出了功能型生態(tài)濾床技術(shù)，其中功能型生態(tài)濾床主要填充材料是功能性催化生物載體。焦明東等[27]為了實(shí)現(xiàn)橋面徑流的智能化處理，設(shè)計(jì)了包括本地控制和遠(yuǎn)程控制的智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了橋面徑流的智能分類、分流處理，且對(duì)于危化品具有預(yù)警功能。張澤乾等[28]基于高速公路跨敏感水體橋面徑流水質(zhì)特性及現(xiàn)有高速公路橋面徑流處理設(shè)施，提出基于物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)節(jié)隔油池+綜合處理池的跨敏感水體橋面徑流處理思路。

3 我國(guó)橋面徑流收集與處理技術(shù)存在的問(wèn)題及解決措施

3.1 橋面徑流收集與處理技術(shù)設(shè)計(jì)滯后，應(yīng)提前規(guī)劃設(shè)計(jì)

目前采取的橋面徑流收集、處理設(shè)施多為應(yīng)付竣工環(huán)保驗(yàn)收而補(bǔ)充設(shè)置的，通常是加裝PVC管道將橋面徑流引入兩側(cè)沉淀池中，未將其納入工程設(shè)計(jì)、施工考慮中，因此普遍存在縱向排水管、收集池等設(shè)計(jì)不合理的問(wèn)題。

合理有效的橋面徑流收集與處理應(yīng)結(jié)合橋梁主體設(shè)計(jì)提前進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)，執(zhí)行“同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入運(yùn)行”，體現(xiàn)預(yù)防為主，保護(hù)優(yōu)先的原則，不單單從經(jīng)濟(jì)造價(jià)角度出發(fā)，應(yīng)充分考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度，對(duì)經(jīng)過(guò)水源保護(hù)區(qū)的橋梁進(jìn)行多方案的論證，比選出對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較小的最佳方案。

3.2 橋面徑流處理技術(shù)單一，應(yīng)多采用組合控制措施

目前國(guó)內(nèi)部分涉及敏感水體的橋梁仍采用“泄水口-直排”的方式，一旦發(fā)生?；愤\(yùn)輸車輛翻車、泄漏等情況，將對(duì)敏感水體造成不可估量的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。橋面徑流大部分處理主要采用單一的沉淀池方案。

在常規(guī)直排方式的基礎(chǔ)上，增加能及時(shí)有效地將橋面雨水徑流收集、排除的縱向排水管和妥善收集危險(xiǎn)化學(xué)品事故徑流的收集池。應(yīng)結(jié)合工程橋面徑流污染特征、氣候特征及周邊地形地貌、可用占地和工程造價(jià)等因素采取更為合理的徑流污染控制措施，可考慮植被控制、沉淀池、氧化塘、滲濾系統(tǒng)、人工濕地等相互組合的控制措施，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制的智能操作系統(tǒng)。

3.3 無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)品泄露事故以及遠(yuǎn)程啟動(dòng)危險(xiǎn)品收集系統(tǒng)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)品泄露應(yīng)急需要

由于目前橋面徑流都未設(shè)置自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備和應(yīng)急控制處理系統(tǒng)，其應(yīng)急功能大都要依靠人工現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)閥門等復(fù)雜的手動(dòng)操作才能實(shí)現(xiàn)，因此不能在危險(xiǎn)品泄漏的第一時(shí)間被監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，無(wú)法及時(shí)啟動(dòng)危險(xiǎn)品泄漏應(yīng)急處理系統(tǒng)。

應(yīng)實(shí)現(xiàn)橋面徑流監(jiān)控與應(yīng)急響應(yīng)自動(dòng)銜接，研究基于事故視頻圖像檢測(cè)技術(shù)的自動(dòng)化控制策略，建立應(yīng)急監(jiān)控操作系統(tǒng)、危險(xiǎn)品車輛事故監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。

3.4 橋面徑流收集與處理技術(shù)體系不健全，應(yīng)建立專項(xiàng)技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)和排放標(biāo)準(zhǔn)

目前，國(guó)家及有關(guān)部門對(duì)跨越飲用水源保護(hù)區(qū)的公路項(xiàng)目的水環(huán)境污染設(shè)計(jì)只有一些原則要求，尚無(wú)專項(xiàng)技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)，且對(duì)面源污染排放標(biāo)準(zhǔn)尚沒(méi)有明確要求。

應(yīng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外橋面徑流收集系統(tǒng)，制定統(tǒng)一的科學(xué)計(jì)算方法，包括初期雨水徑流量計(jì)算公式以及收集管的尺寸、材料、安裝方式等，制定橋面徑流處理系統(tǒng)的工藝、規(guī)模、排放標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)范指導(dǎo)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著高速公路的迅猛發(fā)展，再加上國(guó)家對(duì)水環(huán)境保護(hù)工作越來(lái)越重視，橋面徑流污水污染問(wèn)題也越來(lái)越受到關(guān)注，對(duì)橋面徑流進(jìn)行收集與處理將有利于高速公路生態(tài)環(huán)保進(jìn)一步協(xié)調(diào)發(fā)展。本文就當(dāng)前我國(guó)橋面徑流收集與處理方案進(jìn)行總結(jié)與探討，指出橋面徑流收集與處理系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)其徑流污染特征、氣候特征及周邊地形地貌、可用占地和工程造價(jià)等因素，并結(jié)合各種控制措施的特點(diǎn)來(lái)合理設(shè)置徑流處理系統(tǒng)，達(dá)到截留、處理以及防范風(fēng)險(xiǎn)的效果。

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