施工期辅桥桥面径流污染与防治初探

2018-08-31袁玉玮

智能城市 2018年14期

袁玉玮

宁夏回族自治区交通科学研究所，宁夏银川 750001

桥梁建设作为基础建设，对于区域交通路网的布局和社会经济发展具有重要的作用，但是桥梁的跨越势必会对水体造成一定的影响。在一些严重缺水的地区，水资源缺少已成为地方经济发展的制约因素，其保护工作尤为重要，因此如何在保护水体不受影响的基础上，保证桥梁的顺利修建也是一项重要任务。钻孔灌注桩工艺的引入，对于保护水体起到了积极的作用。但是对于大桥或者跨越黄河、重要河流或者水库时，桥梁的修建时间过长，因此施工过程中辅桥的修建和使用也带来了桥面径流。目前国内外对于桥面径流主要集中在运营期径流的规律研究和防治技术设计，而忽略了施工期辅桥桥面径流对水体的污染，本文主要对施工期辅桥桥面径流进行初步研究，并提出相应的防治污染措施。

1 施工期辅桥桥面径流的污染物及特性

目前，国内外对运营期桥面径流进行了大量的研究，结果表明污染物包括COD、重金属、悬浮物、N和P营养物、氯化物、油脂、毒性有机物、农药、杀虫剂等，相较于营运期，施工期的桥面径流污染物具有组成成分相对简单、来源单一、径流水量相对较少、污染物含量较低等特点。

施工期辅桥桥面径流污染物成分主要为SS、重金属、油脂和毒性有机物四大类。其中，悬浮物是桥面径流最主要的污染物，主要来源于车辆轮胎磨损颗粒、桥梁材料磨损颗粒、过往车辆运输的物料泄露、大气降尘等，其它污染物如重金属及有毒化合物等多是粘附在颗粒物的表面。桥面径流中的重金属主要表现为溶解态和悬浮态（颗粒结合态）两种形态，其中以铅和锌的含量最多。金属铅主要来源于汽车尾气排放，部分来自于燃料或润滑油的泄漏；金属锌则来源于轮胎的磨损。桥面径流中所含油脂是车辆燃料和润滑油泄漏的产物。毒性有机物主要为多环芳烃PAHs和汽油烃（PHC），主要来自施工车辆汽油的不完全燃烧产物。

影响施工期桥面径流水量的主要因素就是降雨特性和汇水面积。降雨特性和径流量呈正相关，在降雨量小的地区，由于辅桥汇水面积有限，从而使得施工期桥面径流水量较少，反之，辅桥汇水面积也随着降雨量的增加而增大，但是这些污染物通过自然沉降或雨水淋洗作用迁移至水环境中，对水体会产生一定的影响。

2 辅桥桥面径流的危害

辅桥桥面径流污染物进入水体后，会对水体水质造成较大的影响，导致水体的物理和化学性质发生改变，虽然施工期桥面径流水水量较低，但是施工期的连续作业，会使得这种影响逐渐叠加，使得受纳水体的水质造成污染。根据国外学者Ellis的研究，水体中的金属35%～75%都来源于路面径流，其中铜的含量所占比例最大，为78%；其次为镉和铅，分别占水体重金属总含量的43%和47%。但是这些研究主要集中在运营期路面径流上，对于施工期辅桥的桥面径流目前还是一片空白。基于污染物特性及影响因素相类似的缘故，这些成果也可作为施工期辅桥桥面径流研究的基础进行分析。

辅桥桥面径流中含有的悬浮物、重金属、油脂等有害物质，随意进入水中，将会对河流、水库等造成较为严重的影响，尤其是跨越较大水体的桥梁施工期并不短，如若遇到暴雨，这种影响还将增大，污染水体水质，破坏水生生物的生存环境。跨越重要水库和黄河等水体时，桥面径流对水生植物生长的影响主要是由于径流中的大量悬浮物造成的。一方面，悬浮物的增多使得水体固体浓度增大，从而影响植物、动物的结构和生长。另一方面，大量悬浮物可导致水体透明度降低，底层的藻类无法很好的进行光合作用，且沉积颗粒物中含有的有机碳化合物则会进行光合作用，消耗溶解氧，从而使得氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质积累，水质发生恶化，破坏水体原有使用功能。

3 桥面径流防治措施现状和存在的问题

目前，对于运营期桥面径流开展了多种防治措施，主要为沉淀池、氧化塘和人工湿地。沉淀池一般兼备沉淀、隔油和应急事故缓冲处理功能，但是其对污染物的处理主要为物理作用，因此水质处理效果有一定限制。氧化塘目前在高速公路上应用较广，但实际上国内的氧化塘多采用蒸发池，依靠自然蒸发和下渗作用处理径流，这种方法没有从根本上解决污染问题。人工湿地是通过植物、水体、好痒或厌氧微生物将污水中的污染物去除和净化，具有较好的防治效果，但是人工湿地的应用有空间、气候等要求。考虑到施工期便桥使用有期限，且为临时工程，因此可借鉴于施工期桥面径流的防治治理上，但是沉淀池作为径流防治措施也存在一定的问题。

由于现有的措施缺少相关的规范和标准，均存在一定的设计者主观性和实际操作的短板问题，主要是：一是沉淀池断面尺寸设计不合理，往往桥面径流沉淀池的设计参照其他项目的经验，但是设计者未完全考虑项目所在地的降雨量，进行合理的估算，因此造成沉淀池容量不够，一次降雨就发生溢流现象。二是未对沉淀池及时进行排空，会储存多次降雨汇集的地表径流，而新的污染物进入后，会造成池内污染因子不断增加，水质污染物浓度较高，一旦发生溢流现象，则危害较大。三是沉淀池功能复杂，同时容纳雨水和污染水，兼有储蓄功能，从而造成后期污水处理方式达不到期待的作用。

4 施工期桥梁径流防治措施

基于辅桥桥面径流对水体水质的危害性，针对施工期径流的污染特点，可以从管理措施和工程措施两方面进行防治。

管理措施主要是指通过采取一些管理手段、经济手段、政策法令等措施来达到控制污染的目的。例如，机械设备和驶入车辆在使用前就加强维护和清洗，并进行全面检查，对于有漏油等现象的设备和车辆在修理完毕后才准许上辅桥，运载物料必须进行苫盖，尽可能减少临时堆放于辅桥上的材料的数量和时间等。

施工期辅桥的搭建是临时的，随着桥梁修建的完成，辅桥随之拆除，因此为了工程的便利，往往辅桥相对简易，以能满足工程基本需要，但是可通过采取一定的工程污染防治措施以减轻对受纳水体水质的影响。

工程措施可从源头、汇流途径和末端治理三方面入手。由于桥面径流的大小与降雨量和污染物含量有关，因此从源头上控制这两方面因素，可有效地减少桥面径流量，降低后续处理的难度和溢流发生的概率。例如，设置完善畅通的桥面排水设施，及时排走桥面上的雨水，同时辅助有效的管理措施，降低径流中污染物的浓度。此外，在形成桥面径流后，可利用排水系统在雨水输送过程中对污染物的截留、贮存和处理。在辅桥边缘排水槽外侧设置5～10cm的挡板，一方面阻挡桥面固体污染物随意洒落掉落水体，另一方面可防止排水槽阻塞后，径流发生溢流汇入水体。末端治理主要是指先将桥面径流收集到管网末端，再进行集中的物理化学和生物等处理，去除其中的污染物，出水达标后排放入水体或进行回用。

针对此，本文提出辅桥桥面径流的一套处理措施，流程见图1。

图1 辅桥桥面径流处理措施流程图

辅桥桥面径流收集系统主要是指在辅桥两侧安装收集槽并挡板，考虑到辅桥的使用周期，可根据当地降雨量安装PVC等简易管道，将桥面水引至桥梁两侧，避免水体随意漫流进入受纳水体。引入两侧的径流水首先进入隔油池，进行初步隔油处理，由于桥梁修建一般配备沉淀池进行泥浆沉淀，因此在设计时就应考虑其兼备辅桥桥面径流收集的功能要求，结合当地降雨量和桥梁施工工序，以及工程可能回用水量的需求，合理设计沉淀池尺寸和设置，合理设计一个或多个串联的沉淀池。将隔油池出水和沉淀池相连接，经过物理方案处理的水质基本去除了悬浮物和油脂，针对工程用水的要求，可再采用化学、生物等方式对水质进行进一步处理，以满足工程用水基本要求，上清液抽取回用，以便及时排空沉淀池。

通过一系列的辅桥桥面径流收集、处理和回用措施后，可有效地避免桥面水随意进入受纳水体，辅助有效的管理措施，从而减少了对受纳水体水质的污染。