高架道路初雨径流污染及事故水污染控制方式探讨

刘颖霞

摘 要：以重庆市某高架道路为例，分析了高架桥的桥面径流来源、污染成分，并介绍了初期雨水径流量、事故时桥面径流量、事故池容量的计算方法，提出根据清污分流的原則设置事故池，分格储存初期雨水和事故时桥面径流。

关键词：高架桥;径流污染;事故池

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）19-0143-03

Abstract： Taking a viaduct in Chongqing as an example， this paper analyzed the source of deck runoff and pollution components of the viaduct， and introduced the calculation methods of initial rainwater runoff， deck runoff in case of accident and accident pool capacity. At the same time， it was proposed to set up an accident pool according to the principle of separation of clean water and sewage to store the initial rainwater and bridge deck runoff in case of accident.

Keywords： viaduct;runoff pollution;accident pool

近年来，我国道路交通快速发展，道路建设不可避免地占用土地、扰动环境，部分道路建设还涉及环境敏感区域。为分流交通、提高交通容量、缓解交通拥堵等，我国开始大力建设高架道路。高架道路系统相对独立、封闭，应急救援和紧急疏散较困难。当运输危险化学品的车辆发生事故时，泄漏的危险化学品、消防冷却用水、泡沫及其他灭火剂随桥面径流排走，造成水环境污染。此外，初期雨水淋洗大气和冲刷桥面会携带大量污染物排入水体，也会造成水环境污染。当高架道路临近自然保护区、风景名胜区、饮用水源保护区等环境敏感区时，为防范危险化学品运输带来的环境风险，在桥梁上设置桥面径流水收集系统，并设置事故池和初期雨水调蓄池，以储存、处理受污染的桥面径流。

1 桥面径流污染的来源及污染分析

高架道路相对于地面道路而言，交通系统较为独立。高架桥的排水系统与地面道路的排水系统差别较大，高架桥的雨水系统设计重现期不低于同地区的地面道路。《室外排水设计标准》（GB 50014—2021）规定，高架道路雨水管道宜设置单独的收集管和出水口，立体交叉道路排水系统宜控制径流污染[1]。

以重庆某沿山道路为例，其与现状铁路、道路相交时，采用高架桥跨越现状道路。高架桥下除铁路、道路外，主要为山地，地势崎岖不平，有多道冲沟汇入下游一级饮用水源地。该高架桥段距离一级饮用水源地约200 m，桥下的自然冲沟汇入水源地。若不对桥面径流予以收集处理，桥面污染物就会排入水源地造成水质污染，影响用水安全。为减小立交桥运行期间初期雨水径流污染及危化品泄露污染对水库的影响，需要收集、处理桥面径流。

根据高水高排的原则，该高架桥排水系统与地面排水系统分开设置。在高架桥的桥墩处布置竖向雨水立管，桥面径流随桥面横坡向一侧汇集，经收水孔汇集至雨水立管。桥面径流来源于降雨时的雨水径流、发生事故时的冲洗路面水、灭火用的消防用水、事故泄漏的物料等。雨水径流携带的污染物包含泥沙、粉尘、油类以及汽车尾气中的重金属污染物等。《城镇雨水调蓄工程技术规范》（GB 51174—2017）提出，一般控制降雨量6～8 mm可控制60%～80%的污染量[2]。美国国家环保署的相关研究认为，初期雨水的典型水质如表1所示。

考虑到车辆携带的油类物质、尾气污染、运输过程中的物料泄漏等因素，路面径流污染成分更复杂，路面的初期雨水径流中还包括阴离子表面活性剂、石油类、重金属等。由于该道路可通行运输危险化学品的车辆，发生事故时的冲洗路面水还可能含危险化学品[3]。

2 桥面径流水量

2.1 雨水径流量

桥面的雨水径流量根据《室外排水设计标准》（GB 50014—2021）的规定确定，雨水设计流量计算公式为式（1）。

式中：[Q]为雨水设计流量，L/s;[q]为设计暴雨强度，采用2017年重庆市沙坪坝区暴雨强度修订公式计算，见式（2）;[Ψ]为综合径流系数，按照地块性质分别取值，路面取0.95;[F]为汇水面积，hm2。该高架桥包括4条匝道和2条主线，主线各有2处高点、3处低点;匝道各有一处高点，根据桥面纵坡分段计取汇水面积。

式中：[t]为降雨历时，[t=t1+t2]，[t1]为地面集水时间，[t2]为管道内水流时间，本研究的[t]取2 min;[P]为重现期。该高架桥位于重庆市。重庆市地标《山地城市室外排水管渠设计标准》（DBJ50/T-229—2015）规定：重要的立体交叉道路排水系统宜采用20年。因此，该高架桥雨水系统设计暴雨重现期[P]为20年。

初期雨水调蓄量的确定可以通过式（3）计算获得。

式中：[V]为初期雨水调蓄量，m3;[D]为单位面积调蓄深度，可取4～8 mm，该工程取6 mm;[F]为汇水面积，hm2;[Ψ]为径流系数，取1;[β]为安全系数，取1.1。

2.2 事故时桥面径流量

事故时桥面径流量主要为物料泄漏量、冲洗路面水、消防事故水量等。因火灾发生时消防灭火水量远大于冲洗路面水量，故按最不利情况考虑，事故发生时桥面径流量取火灾发生时产生的桥面径流量，包括物料泄漏量和消防灭火用水量。

《道路危险货物运输管理规定》（交通运输部令2013年第2号）规定：“运输爆炸品、强腐蚀性危险货物的罐式专用车辆的罐体容积不得超过20 m3，运输剧毒化学品的罐式专用车辆的罐体容积不得超过10 m3。”因此，考虑发生物料泄漏量为20 m3。

因车辆发生事故往往引起火灾，交通堵塞，车辆缓行。消防用水携带了大量油污等污染水体的物质，该工程事故池考虑将消防用水收集至事故池。参考《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974—2014）对市政消火栓的相关条文考虑消防用水量，按市政消火栓灭火考虑消防用水量为15 L/s。事故发生时，危化品及消防用水经桥面雨水系统收集。

发生事故时所需储水容积计算公式为式（4）。

式中：[V事故径流]表示发生事故时桥面径流量，m3;[V1]表示1个最大容量的设备（装置）或贮罐的物料储存量，按危化品罐式专用车辆的罐体容积最大值20 m3;[V2]表示发生火灾爆炸或泄漏事故时的消防用水量，按一起火灾连续时间2 h考虑，消防用水量为108 m3。将相关数据代入式（4），得出事故发生时所需储水容积为128 m3[4]。

3 事故池设计

3.1 事故池池容

为减小立交桥运行期间初期雨水径流污染及危化品泄露污染对水库的影响，收集桥面径流后排入事故池。初期雨水径流污染较小，而事故发生时桥面径流污染严重。按照清污分流的原则，初期雨水径流与事故时桥面径流分开储存、处理。立交桥下事故池要定期清理。最不利情况是降雨后收集的初期雨水暂未处理，若此时发生事故，事故池需要有空间来储存事故时桥面径流，即事故池池容需要同时满足储存初期雨水径流与事故时桥面径流。事故池池容计算采用式（5）。

式中：[V]表示初期雨水调蓄量，m3;[V事故径流]表示發生事故时桥面径流量，m3。

3.2 事故池池型

综合考虑景观、土地利用率、安全等因素，事故池设置为地下封闭式。为保证桥面初期雨水及事故时废水分开储存，在事故池前设置分流井。桥面水经过雨落管、消能池进入分流井，分流井内设置闸门分流排水。

高架桥面径流中含油物质含量较高，在事故池内设置隔油设施。

事故池设置两根通气管，分别位于事故储水池和初雨调蓄池内，保证池内气压平衡并有利于有毒有害气体的排放。通气管上固定安装气体报警检测仪，以检测甲烷、硫化氢气体的含量。

事故池池型布置如图1和图2所示[5]。

3.3 事故池工况分析

初雨调蓄池进水口设置闸门①，闸门①常开;事故储水池进水口设置闸门②，闸门②常闭。降雨时，初期雨水首先进入分流井，再进入初雨调蓄池，待初雨调蓄池满后，雨水通过溢流堰、经溢流管排放后散排至自然山体。事故发生时，维护人员先将闸门①关闭，并开启闸门②。初期雨水进入初雨调蓄池，事故期间产生的废水进入事故储水池。初期雨水由维护人员视水质情况抽排至山体或外运处理，事故发生时池内所有固液应通过抽排运往污水厂处理。当初雨调蓄池水质污染较轻，雨停后维护人员将潜水泵投入泵坑或通过吸污车将初雨调蓄池中水抽排至附近山体;水质污染较重的初雨同事故储水池的水一同外运处理，维护人员将潜水泵投入泵坑或通过吸污车将事故池抽空，若事故池污染较严重，需要用清水将池底油泥抽排（清掏）干净。

4 结语

当高架道路临近自然保护区、风景名胜区、饮用水源保护区等环境敏感区时，高架桥面雨水径流、消防用水等排水直接排放将造成水环境污染、影响用水安全。因此，需要对高架桥面径流进行收集、处理，但目前对高架桥面的径流污染控制无相关设计规范。本文通过对高架桥的桥面径流来源、污染成分进行分析，对桥面径流进行分类计算，根据清污分流的原则设置事故池分格储存初期雨水和发生事故时的桥面径流。

参考文献：

[1]上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司.室外排水设计标准：GB 50014—2021[S].北京：中国计划出版社，2021.

[2]上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司.城镇雨水调蓄工程技术规范：GB 51174—2017[S].北京：中国计划出版社，2017.

[3]陈伟伟，张会敏，张建斌，等.城区路面径流水质特征与初期径流量研究[J].水利与建筑工程学报，2013（5）：123-125.

[4]马卓荦，孙浩，肖许沐，等.饮用水水源地交通事故水污染防治应急系统设计探讨[J].广东化工，2015（18）：128-129.

[5]王革来.桥梁排水事故收集池设计研究[J].低碳世界，2016（9）：215-216.

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