辽宁滨海公路路面径流污水湿地净化模式

赵彦博+阎文志+闫红伟+

摘要：以辽宁滨海公路路面径流为研究对象，分析了径流的水质特性和污染物流出规律，并从有效去除主要污染物的角度，考虑在排水系统中采用人工湿地处理技术。利用人工湿地ｋ－Ｃ*模型以及相关经验获得人工湿地的参数，其基本模式为人工湿地位于公路两侧，分别收集、处理公路两边路面径流污水，以１ ｋｍ长路段为一个雨水收集单位，单侧湿地面积１９１．６ ｍ２，平均水深０．５ ｍ，湿地宽度８ ｍ，长度２４ ｍ。

关键词：路面径流；径流污染；人工湿地；污水净化；滨海公路

中图分类号：Ｘ５２２文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０14）09－2036-04

Ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ Ｗｅｔｌａｎｄ ｆｏｒ Ｐｕｒｉｆｙｉｎｇ Ｒｏａｄ Ｒｕｎｏｆｆ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏａｓｔａｌ

Ｈｉｇｈｗａｙ ｉｎ Liaoning Province

ＺＨＡＯ Ｙａｎ－ｂｏ１，２，ＹＡＮ Ｗｅｎ－ｚｈｉ３，ＹＡＮ Ｈｏｎｇ－ｗｅｉ１，２

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１６１， Ｃｈｉｎａ；

２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ，Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１６１，Ｃｈｉｎａ；

3. Housing, Urban and Rural Construction Department of Liaoning Province, Shenyang 110001, China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Taking road runoff of coastal highway in Liaoning as object, characteristics of water quality and outflow of pollution was analyzed by treating artificial wetlands in its drainage system. Parameters of artificial wetlands were obtained by using model of k-C* of artificial wetlands and relevant experiences. The basic pattern of wetland was that artificial wetlands were located laterally to the road and used to collect and treat road runoff pollution. Wetland area was 191.6 m2 at single side, with average water depth of 0.5 m, width of 8 m and length of 24 m when 1 km as taken as a unit of rainwater collection.

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒｏａｄ ｒｕｎｏｆｆ； ｒｕｎｏｆｆ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ； ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｗｅｔｌａｎｄ； ｓｅｗａｇｅ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ； ｃｏａｓｔａｌ ｈｉｇｈｗａｙ

随着国内交通事业的发展，公路通车里程不断增加，频繁的交通活动使得路面径流污染越发严重。降落到公路路面上的雨水含有空气中的尘埃和大气中的微量杂质，形成径流后对路面进行冲洗，带走路面上由于车辆的通行而形成的大量重金属、碳氢化合物、橡胶和燃油等污染物质。同时，车辆运输时洒、冒、滴、漏的有害物质，在水淋洗作用下排入农田或受纳水体，造成生态环境质量的下降［１］。

以辽宁滨海公路为研究对象，分析公路路面径流污染特性，在排水系统中采用人工湿地处理技术。人工湿地不仅能净化路面径流，还能为湿地生物提供栖息场所，最大程度地恢复路域的生态功能。

１研究区概况

辽宁滨海公路是辽宁省“五点一线”战略规划中的“一线”，是拉动辽宁沿海经济带发展的交通枢纽，同时被誉为中国最长的沿海公路［２］。它西起葫芦岛的绥中县，东至丹东的东港市，连接沿海的６个地级市和７个县级市，全长１ ４４３ ｋｍ［３］。

公路沿线海拔高度２～４８５ ｍ，最低气温－２７．３ ℃，最高气温３７．４ ℃［４］；年均降水量６２３．４ ｍｍ，从年降水量的空间分布上看，受海陆位置和地形的影响，年降水量呈东南向西北递减的分布模式；从四季降水量上看，夏季降水量最多，占全年的６５％以上［５］。

辽宁滨海公路一般路段采用二级公路标准，路基宽度以 １０、１２、１５ ｍ为主［３］。经初步调查，滨海公路沿线是耕地的长度为３０６ ｋｍ，占全长的２６．６％（辽宁滨海公路除去盘锦湿地绕行路段和大连市内部分未建设路段，总长度按１ １５３ ｋｍ计）；全线跨越大小入海河流３０多条，为路面径流污水的主要受纳水体，路面雨水径流加剧了辽宁近岸海域的污染。

２材料与方法

２．１公路路面径流污染调查

于２０１２年６～８月对辽宁滨海公路全线路面径流进行取样监测。约每隔５０ ｋｍ设１个取样点，共设样点２０个（图１）。由于辽宁滨海公路的路面排水采用分散漫流和集中截留两种形式，因此在路沿石内侧截留的雨水径流、边坡急流槽内或者排水边沟内获取样品。

样品采集的具体方法为：在形成径流的０～６０ ｍｉｎ内，用聚乙烯瓶（１ Ｌ）每隔１０ ｍｉｎ采水样一次；取样的同时，由ＪＳ－２型虹吸式雨量计同步记录降雨特征。在实验室进行水质分析，指标有固体悬浮物（ＳＳ）、化学需氧量（ＣＯＤ）、五日生化需氧量（ＢＯＤ５）、总磷（ＴＰ）、总氮（ＴＮ）、铅（Ｐｂ）、锌（Ｚｎ）和石油类，其测定方法［６］如表１所示。

２．２人工湿地几何参数计算

湿地主要通过水生植物吸收、固定和转化水中的污染物质，从而净化水体。若要使水中的每一个污染物达标，所需湿地的面积就必须增加。湿地的面积应为各污染物达标所需的最大面积。基于人工湿地ｋ－Ｃ*模型［７］获得的计算公式如下：

Ａｓ＝■ｌｎ■（1）

式中，Ａｓ为湿地的表面积（ｈｍ２）；Ｑ为污水平均流量（ｍ３／ｄ））；ｋ为一级反应速率常数（ｍ／年）；Ｃｉ为进水浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｃe为出水浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｃ*为背景值（ｍｇ／Ｌ）。

假设径流污水全部由降落到路面上的雨水形成，那么其流量可用下式计算［８］：

Ｑ＝ｑΨＦ（2）

式中，Ｑ为雨水流量（Ｌ／ｓ）；ｑ为设计暴雨强度［Ｌ／（ｓ·ｈｍ２）］；Ψ为径流系数；Ｆ为汇水面积（ｈｍ２）。此次设计暴雨强度ｑ采用营口市暴雨强度公式进行计算［９］：

ｑ＝■ （3）

式中，Ｐ为暴雨重现期，取１年；ｔ为设计降雨历时，主要为路面集水时间，经验值取１０ ｍｉｎ。

３结果与分析

３．１辽宁滨海公路路面径流污染特性分析

３．１．１水质特性监测到最典型的降雨事件发生于７月９日的营口段（样点７），其降雨强度接近辽宁沿海夏季暴雨平均强度，实测水质变化过程数据列于表２。

由于辽宁沿海拥有大量的水产养殖区，部分海水水质应符合二类海水水质（《海水水质标准（ＧＢ ３０９７－１９９７）》），因此排入二类海水海域的污水应执行《污水综合排放标准ＧＢ ８９７８－１９９６》的Ⅰ级标准和《地表水环境质量标准（ＧＢ ３８３８－２００２）》中的Ⅲ类标准（表３）。

将监测结果与水质标准进行对比，可以看出辽宁滨海公路路面径流雨水主要受ＳＳ和ＣＯＤ污染，而石油类、ＢＯＤ５、ＴＰ污染情况次之。ＢＯＤ５与ＣＯＤ比值为０．１２，可见径流的可生物降解性差，不适合用生物处理方法处理。此外，从全线多次的监测结果上看，路面径流污水中污染指标在不同地区以及不同监测时间的变化都很大，这与交通量、降雨前晴天天数、降雨状况、集雨路段长度等有关。

３．１．２污染指标出流规律根据表２数据绘制污染指标出流变化过程曲线，分析不同类型污染指标的出流规律。从图２可以看出，在形成径流2０ ｍｉｎ时污染指标较高，随后污染指标呈逐渐降低趋势，说明路面径流初期带走污染物效应显著。可见，只要将初期雨水进行处理即可实现净化水体的目的。

３．２人工湿地模式

３．２．１湿地类型选择按照布水方式的不同，人工湿地可以分为表面流人工湿地和潜流人工湿地（包括水平潜流和垂直潜流）两种。潜流人工湿地是污水在湿地的地表以下流动，可充分利用内部填料、植物根系及其表面生长的生物膜的生物、物理、化学等各类作用的协同作用，其优点是污染负荷和水力负荷承受能力强，不产生异味，处理效果受气候的影响小［１０］，缺点是构造较复杂、投资高、运行管理要求较高。而表面流人工湿地是污水在湿地的土壤表层流动，水中有机物的去除是由植物水下茎秆上的生物膜来完成，而悬浮颗粒物则依靠植物根、茎的截流作用而捕集。其最主要的优点是能够有效去除固体悬浮物，此外还有投资低、运行成本低、管理维护简单等优点，缺点是处理负荷小，夏季可能会孳生蚊蝇，产生异味［１１］。

鉴于辽宁滨海公路路面径流污染最主要的污染物为固体悬浮物，且总体污染状况相对较轻，公路远离聚居敏感点，不必担心蚊蝇的孳生，公路里程较长管理维护不便，滨海地区地下水位较高，适合建设与滨海湿地最为接近的表面流人工湿地。

３．２．２几何参数设计人工湿地位于公路两侧，分别收集、处理路面两边径流污水。以１ ｋｍ路段为例，路面宽度按１２ ｍ计算， 则单侧路面汇水面积Ｆ＝０．６ ｈｍ２，再由公式③可得到营口市最大暴雨强度ｑ＝２００ Ｌ／（ｓ·ｈｍ２），代入公式②即可求得路面径流污水的平均流量Ｑ＝３８８．８ ｍ３／ｄ。

以净化径流主要污染物固体悬浮物为例，初期雨水（前３０ ｍｉｎ）径流固体悬浮物平均浓度为２２８ ｍｇ／Ｌ，按照相关标准，固体悬浮物的出水浓度应达到７０ ｍｇ／Ｌ。根据公式①求得湿地的表面积Ａｓ为１９１．６ ｍ２，

以上计算过程相关参数列于表４。

人工湿地水深一般不超过０．６ ｍ，设计中取平均水深ｈ＝０．５ ｍ；为有效去除ＳＳ，目前普遍认为表面流湿地水流速度一般低于１００ ｍ／ｄ；令湿地宽度为Ｗ，长度为Ｌ，则Ｑ／（Ｗｈ）≤１００ ｍ／ｄ，可得Ｗ≥７．８ ｍ；令Ｗ＝８ ｍ，则Ｌ＝２４ ｍ。ｋ－Ｃ*模型的基本模式见图３。

３．２．３植物的选择人工湿地宜与道路绿化相结合，就地吸附、降解路面雨水污染物，减少道路交通对环境的危害［１２］。湿地植物的选择在满足净化能力的同时，应以本地植物为主。因此在设计中优先选择芦苇、香蒲、菖蒲、凤眼莲、美人蕉等；此外，也可根据公路各段落的自然条件模拟当地湿地和水域沿岸浅水区的群落类型进行种植，形成挺水、浮水、沉水植物错落有致的人工湿地系统（表５）。

４结论与讨论

从辽宁滨海公路路面径流的水质特性与管理维护方面考虑，表面流人工湿地是有效且相对合理的选择；从污染物流出规律上考虑，只要净化初期（３０ ｍｉｎ）径流内的污染物，即可实现净化水体的目的，在此基础上，利用人工湿地ｋ－Ｃ*模型计算出所需湿地的面积，并依据相关经验获得辽宁滨海公路人工湿地相关参数，其基本模式为人工湿地位于公路两侧，分别收集、处理路面两边径流污水，以１ ｋｍ长路段为一个雨水收集单位，单侧湿地面积１９１．６ ｍ２，平均水深０．５ ｍ，湿地宽度８ ｍ，长度２４ ｍ。

由于无动力要求，本模式不设置雨水调节池，所收集雨水仅依靠重力，直接进入人工湿地系统。由于不同土壤渗滤介质对ＳＳ的去除效果无显著差别［１３］，一般可选用自然土壤加砾石、粗沙或灰渣为基质。为保证进出水通畅，床底设置１％坡度。

由于辽宁滨海公路跨越不同地理区域，沿线各地区采用的湿地模式应结合当地实际情况进行调整。除径流雨水中主要污染物质有所不同以外，重点是由于降水量的不同而引起的径流污水流量的变化。在遵循上述设计思路的前提下，结合道路周边用地情况，通过调整单个湿地之间的距离（相当于调整路面雨水的收集面积）来调整湿地面积。

参考文献：

［１］ 林才奎，周晓航，夏振军．公路生态工程学［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０１１．

［２］ 肖安．中国最长沿海公路“辽宁滨海大道”正式通车［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２００９（１１）：２．

［３］ 柏岩瑛．滨海公路的延伸意义［Ｎ］．辽宁日报，２００６－０３－２７（３）．

［４］ 刘伟玲，朱京海，胡远满，等．辽宁滨海公路建设对沿线生态系统的影响［Ｊ］．环境保护科学，２００８，３４（３）：８２－８５．

［５］ 郭军，任国玉，李明财．近４７年环渤海地区不同级别降水事件变化［Ｊ］．地理研究，２０１０，２９（１２）：２２７１－２２８０．

［６］ ＧＢ ３８３８—２００２，地表水环境质量标准［Ｓ］．

［７］ 卢正宇，李华，孔亚平，等．广州绕城高速公路（九江—小塘段）桥面径流生态处理系统设计［Ｊ］．公路，２００８（４）：１９１－１９６．

［８］ ＧＢ ５００１４—２００６，室外排水设计规范［Ｓ］．

［９］ 刘颖，赵秋阳，周荣剑．营口市城市暴雨强度公式研究与应用［Ｊ］．沈阳大学学报，２００６，１８（４）：９２－９５．

［１０］ 王昊，陈建伟，何绪文．潜流湿地去除污水处理厂二级出水的处理效果［Ｊ］．湖北农业科学，２０１３，５２（６）：１２７７－１２７９．

［１１］ 戴清．表面流人工湿地在崇启高速地表径流处理中的应用［Ｊ］．黑龙江交通科技，２０１１（１０）：３１－３２．

［１２］ 姚忠勇，殷利华，万敏．武汉黄土公路绿化景观生态对策初探［Ｊ］．湖北农业科学，２０１２，５１（１）：９０－９３．

［１３］ 聂发辉，向速林，闵露艳，等．不同渗滤介质系统处理雨水径流模拟试验研究［Ｊ］．湖北农业科学，２０１２，５１（２３）：５３１８－５３２３．

由于辽宁沿海拥有大量的水产养殖区，部分海水水质应符合二类海水水质（《海水水质标准（ＧＢ ３０９７－１９９７）》），因此排入二类海水海域的污水应执行《污水综合排放标准ＧＢ ８９７８－１９９６》的Ⅰ级标准和《地表水环境质量标准（ＧＢ ３８３８－２００２）》中的Ⅲ类标准（表３）。

将监测结果与水质标准进行对比，可以看出辽宁滨海公路路面径流雨水主要受ＳＳ和ＣＯＤ污染，而石油类、ＢＯＤ５、ＴＰ污染情况次之。ＢＯＤ５与ＣＯＤ比值为０．１２，可见径流的可生物降解性差，不适合用生物处理方法处理。此外，从全线多次的监测结果上看，路面径流污水中污染指标在不同地区以及不同监测时间的变化都很大，这与交通量、降雨前晴天天数、降雨状况、集雨路段长度等有关。

３．１．２污染指标出流规律根据表２数据绘制污染指标出流变化过程曲线，分析不同类型污染指标的出流规律。从图２可以看出，在形成径流2０ ｍｉｎ时污染指标较高，随后污染指标呈逐渐降低趋势，说明路面径流初期带走污染物效应显著。可见，只要将初期雨水进行处理即可实现净化水体的目的。

３．２人工湿地模式

３．２．１湿地类型选择按照布水方式的不同，人工湿地可以分为表面流人工湿地和潜流人工湿地（包括水平潜流和垂直潜流）两种。潜流人工湿地是污水在湿地的地表以下流动，可充分利用内部填料、植物根系及其表面生长的生物膜的生物、物理、化学等各类作用的协同作用，其优点是污染负荷和水力负荷承受能力强，不产生异味，处理效果受气候的影响小［１０］，缺点是构造较复杂、投资高、运行管理要求较高。而表面流人工湿地是污水在湿地的土壤表层流动，水中有机物的去除是由植物水下茎秆上的生物膜来完成，而悬浮颗粒物则依靠植物根、茎的截流作用而捕集。其最主要的优点是能够有效去除固体悬浮物，此外还有投资低、运行成本低、管理维护简单等优点，缺点是处理负荷小，夏季可能会孳生蚊蝇，产生异味［１１］。

鉴于辽宁滨海公路路面径流污染最主要的污染物为固体悬浮物，且总体污染状况相对较轻，公路远离聚居敏感点，不必担心蚊蝇的孳生，公路里程较长管理维护不便，滨海地区地下水位较高，适合建设与滨海湿地最为接近的表面流人工湿地。

３．２．２几何参数设计人工湿地位于公路两侧，分别收集、处理路面两边径流污水。以１ ｋｍ路段为例，路面宽度按１２ ｍ计算， 则单侧路面汇水面积Ｆ＝０．６ ｈｍ２，再由公式③可得到营口市最大暴雨强度ｑ＝２００ Ｌ／（ｓ·ｈｍ２），代入公式②即可求得路面径流污水的平均流量Ｑ＝３８８．８ ｍ３／ｄ。

以净化径流主要污染物固体悬浮物为例，初期雨水（前３０ ｍｉｎ）径流固体悬浮物平均浓度为２２８ ｍｇ／Ｌ，按照相关标准，固体悬浮物的出水浓度应达到７０ ｍｇ／Ｌ。根据公式①求得湿地的表面积Ａｓ为１９１．６ ｍ２，

以上计算过程相关参数列于表４。

人工湿地水深一般不超过０．６ ｍ，设计中取平均水深ｈ＝０．５ ｍ；为有效去除ＳＳ，目前普遍认为表面流湿地水流速度一般低于１００ ｍ／ｄ；令湿地宽度为Ｗ，长度为Ｌ，则Ｑ／（Ｗｈ）≤１００ ｍ／ｄ，可得Ｗ≥７．８ ｍ；令Ｗ＝８ ｍ，则Ｌ＝２４ ｍ。ｋ－Ｃ*模型的基本模式见图３。

３．２．３植物的选择人工湿地宜与道路绿化相结合，就地吸附、降解路面雨水污染物，减少道路交通对环境的危害［１２］。湿地植物的选择在满足净化能力的同时，应以本地植物为主。因此在设计中优先选择芦苇、香蒲、菖蒲、凤眼莲、美人蕉等；此外，也可根据公路各段落的自然条件模拟当地湿地和水域沿岸浅水区的群落类型进行种植，形成挺水、浮水、沉水植物错落有致的人工湿地系统（表５）。

４结论与讨论

从辽宁滨海公路路面径流的水质特性与管理维护方面考虑，表面流人工湿地是有效且相对合理的选择；从污染物流出规律上考虑，只要净化初期（３０ ｍｉｎ）径流内的污染物，即可实现净化水体的目的，在此基础上，利用人工湿地ｋ－Ｃ*模型计算出所需湿地的面积，并依据相关经验获得辽宁滨海公路人工湿地相关参数，其基本模式为人工湿地位于公路两侧，分别收集、处理路面两边径流污水，以１ ｋｍ长路段为一个雨水收集单位，单侧湿地面积１９１．６ ｍ２，平均水深０．５ ｍ，湿地宽度８ ｍ，长度２４ ｍ。

由于无动力要求，本模式不设置雨水调节池，所收集雨水仅依靠重力，直接进入人工湿地系统。由于不同土壤渗滤介质对ＳＳ的去除效果无显著差别［１３］，一般可选用自然土壤加砾石、粗沙或灰渣为基质。为保证进出水通畅，床底设置１％坡度。

由于辽宁滨海公路跨越不同地理区域，沿线各地区采用的湿地模式应结合当地实际情况进行调整。除径流雨水中主要污染物质有所不同以外，重点是由于降水量的不同而引起的径流污水流量的变化。在遵循上述设计思路的前提下，结合道路周边用地情况，通过调整单个湿地之间的距离（相当于调整路面雨水的收集面积）来调整湿地面积。

参考文献：

［１］ 林才奎，周晓航，夏振军．公路生态工程学［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０１１．

［２］ 肖安．中国最长沿海公路“辽宁滨海大道”正式通车［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２００９（１１）：２．

［３］ 柏岩瑛．滨海公路的延伸意义［Ｎ］．辽宁日报，２００６－０３－２７（３）．

［４］ 刘伟玲，朱京海，胡远满，等．辽宁滨海公路建设对沿线生态系统的影响［Ｊ］．环境保护科学，２００８，３４（３）：８２－８５．

［５］ 郭军，任国玉，李明财．近４７年环渤海地区不同级别降水事件变化［Ｊ］．地理研究，２０１０，２９（１２）：２２７１－２２８０．

［６］ ＧＢ ３８３８—２００２，地表水环境质量标准［Ｓ］．

［７］ 卢正宇，李华，孔亚平，等．广州绕城高速公路（九江—小塘段）桥面径流生态处理系统设计［Ｊ］．公路，２００８（４）：１９１－１９６．

［８］ ＧＢ ５００１４—２００６，室外排水设计规范［Ｓ］．

［９］ 刘颖，赵秋阳，周荣剑．营口市城市暴雨强度公式研究与应用［Ｊ］．沈阳大学学报，２００６，１８（４）：９２－９５．

［１０］ 王昊，陈建伟，何绪文．潜流湿地去除污水处理厂二级出水的处理效果［Ｊ］．湖北农业科学，２０１３，５２（６）：１２７７－１２７９．

［１１］ 戴清．表面流人工湿地在崇启高速地表径流处理中的应用［Ｊ］．黑龙江交通科技，２０１１（１０）：３１－３２．

［１２］ 姚忠勇，殷利华，万敏．武汉黄土公路绿化景观生态对策初探［Ｊ］．湖北农业科学，２０１２，５１（１）：９０－９３．

［１３］ 聂发辉，向速林，闵露艳，等．不同渗滤介质系统处理雨水径流模拟试验研究［Ｊ］．湖北农业科学，２０１２，５１（２３）：５３１８－５３２３．

由于辽宁沿海拥有大量的水产养殖区，部分海水水质应符合二类海水水质（《海水水质标准（ＧＢ ３０９７－１９９７）》），因此排入二类海水海域的污水应执行《污水综合排放标准ＧＢ ８９７８－１９９６》的Ⅰ级标准和《地表水环境质量标准（ＧＢ ３８３８－２００２）》中的Ⅲ类标准（表３）。

将监测结果与水质标准进行对比，可以看出辽宁滨海公路路面径流雨水主要受ＳＳ和ＣＯＤ污染，而石油类、ＢＯＤ５、ＴＰ污染情况次之。ＢＯＤ５与ＣＯＤ比值为０．１２，可见径流的可生物降解性差，不适合用生物处理方法处理。此外，从全线多次的监测结果上看，路面径流污水中污染指标在不同地区以及不同监测时间的变化都很大，这与交通量、降雨前晴天天数、降雨状况、集雨路段长度等有关。

３．１．２污染指标出流规律根据表２数据绘制污染指标出流变化过程曲线，分析不同类型污染指标的出流规律。从图２可以看出，在形成径流2０ ｍｉｎ时污染指标较高，随后污染指标呈逐渐降低趋势，说明路面径流初期带走污染物效应显著。可见，只要将初期雨水进行处理即可实现净化水体的目的。

３．２人工湿地模式

３．２．１湿地类型选择按照布水方式的不同，人工湿地可以分为表面流人工湿地和潜流人工湿地（包括水平潜流和垂直潜流）两种。潜流人工湿地是污水在湿地的地表以下流动，可充分利用内部填料、植物根系及其表面生长的生物膜的生物、物理、化学等各类作用的协同作用，其优点是污染负荷和水力负荷承受能力强，不产生异味，处理效果受气候的影响小［１０］，缺点是构造较复杂、投资高、运行管理要求较高。而表面流人工湿地是污水在湿地的土壤表层流动，水中有机物的去除是由植物水下茎秆上的生物膜来完成，而悬浮颗粒物则依靠植物根、茎的截流作用而捕集。其最主要的优点是能够有效去除固体悬浮物，此外还有投资低、运行成本低、管理维护简单等优点，缺点是处理负荷小，夏季可能会孳生蚊蝇，产生异味［１１］。

鉴于辽宁滨海公路路面径流污染最主要的污染物为固体悬浮物，且总体污染状况相对较轻，公路远离聚居敏感点，不必担心蚊蝇的孳生，公路里程较长管理维护不便，滨海地区地下水位较高，适合建设与滨海湿地最为接近的表面流人工湿地。

３．２．２几何参数设计人工湿地位于公路两侧，分别收集、处理路面两边径流污水。以１ ｋｍ路段为例，路面宽度按１２ ｍ计算， 则单侧路面汇水面积Ｆ＝０．６ ｈｍ２，再由公式③可得到营口市最大暴雨强度ｑ＝２００ Ｌ／（ｓ·ｈｍ２），代入公式②即可求得路面径流污水的平均流量Ｑ＝３８８．８ ｍ３／ｄ。

以净化径流主要污染物固体悬浮物为例，初期雨水（前３０ ｍｉｎ）径流固体悬浮物平均浓度为２２８ ｍｇ／Ｌ，按照相关标准，固体悬浮物的出水浓度应达到７０ ｍｇ／Ｌ。根据公式①求得湿地的表面积Ａｓ为１９１．６ ｍ２，

以上计算过程相关参数列于表４。

人工湿地水深一般不超过０．６ ｍ，设计中取平均水深ｈ＝０．５ ｍ；为有效去除ＳＳ，目前普遍认为表面流湿地水流速度一般低于１００ ｍ／ｄ；令湿地宽度为Ｗ，长度为Ｌ，则Ｑ／（Ｗｈ）≤１００ ｍ／ｄ，可得Ｗ≥７．８ ｍ；令Ｗ＝８ ｍ，则Ｌ＝２４ ｍ。ｋ－Ｃ*模型的基本模式见图３。

３．２．３植物的选择人工湿地宜与道路绿化相结合，就地吸附、降解路面雨水污染物，减少道路交通对环境的危害［１２］。湿地植物的选择在满足净化能力的同时，应以本地植物为主。因此在设计中优先选择芦苇、香蒲、菖蒲、凤眼莲、美人蕉等；此外，也可根据公路各段落的自然条件模拟当地湿地和水域沿岸浅水区的群落类型进行种植，形成挺水、浮水、沉水植物错落有致的人工湿地系统（表５）。

４结论与讨论

从辽宁滨海公路路面径流的水质特性与管理维护方面考虑，表面流人工湿地是有效且相对合理的选择；从污染物流出规律上考虑，只要净化初期（３０ ｍｉｎ）径流内的污染物，即可实现净化水体的目的，在此基础上，利用人工湿地ｋ－Ｃ*模型计算出所需湿地的面积，并依据相关经验获得辽宁滨海公路人工湿地相关参数，其基本模式为人工湿地位于公路两侧，分别收集、处理路面两边径流污水，以１ ｋｍ长路段为一个雨水收集单位，单侧湿地面积１９１．６ ｍ２，平均水深０．５ ｍ，湿地宽度８ ｍ，长度２４ ｍ。

由于无动力要求，本模式不设置雨水调节池，所收集雨水仅依靠重力，直接进入人工湿地系统。由于不同土壤渗滤介质对ＳＳ的去除效果无显著差别［１３］，一般可选用自然土壤加砾石、粗沙或灰渣为基质。为保证进出水通畅，床底设置１％坡度。

由于辽宁滨海公路跨越不同地理区域，沿线各地区采用的湿地模式应结合当地实际情况进行调整。除径流雨水中主要污染物质有所不同以外，重点是由于降水量的不同而引起的径流污水流量的变化。在遵循上述设计思路的前提下，结合道路周边用地情况，通过调整单个湿地之间的距离（相当于调整路面雨水的收集面积）来调整湿地面积。

参考文献：

［１］ 林才奎，周晓航，夏振军．公路生态工程学［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０１１．

［２］ 肖安．中国最长沿海公路“辽宁滨海大道”正式通车［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２００９（１１）：２．

［３］ 柏岩瑛．滨海公路的延伸意义［Ｎ］．辽宁日报，２００６－０３－２７（３）．

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