过江桥梁应急收集设施实践探讨

罗新海

(广西交通设计集团有限公司，广西 南宁 530029)

0 引言

过江桥梁通车运行后，桥面雨水径流的SS和COD浓度较大[1]，由于桥梁跨越水体，桥面雨水直接排入水体将会对水体造成一定程度的污染，尤其是当有危险化学品或其他污染物在桥上泄露时，直接排入水体将会对水体的水质和生态造成严重的污染和破坏，若桥梁处于水源保护区，则将直接导致水源污染、无法取用，对人民群众生产、生活造成严重的负面影响。根据公路环境保护设计规范、地表水环境质量标准、饮用水源保护条例等相关规范和要求，桥梁桥面径流不得直接排入执行地表水Ⅰ类、Ⅱ类[2]标准的河流以及位于饮用水水源保护区、水产养殖区的水体[3]。因此，对桥面径流进行收集并设置应急收集设施已成为过江桥梁必须采取的安全环保措施。

1 应急收集系统的选择

南宁市有着众多跨越邕江的桥梁，而南宁市的饮用水水源也主要是邕江，其中跨越邕江的永和大桥、中兴大桥、清川大桥、托洲大桥等四座桥梁均位于南宁市邕江中上游的饮用水水源保护区内(见图1)。由于上述桥梁建设时间相对较早，已建成的桥面径流系统主要通过桥面泄水孔直接排入邕江，对邕江的水质、水环境和生态造成较大的安全环保隐患。因此，南宁市统筹对上述过江桥梁进行径流系统改造和设置应急收集设施以提高对邕江水源和水环境的保护。

过江桥梁的应急收集系统主要包括桥面径流系统、沉砂池、应急收集池等基本设施，还可根据需要设置活性炭滤池、生物滤池等深度处理设施，以及配套电子监测、自动化检测与控制系统等。

为满足邕江水源水环境的保护需要，综合考虑经济、管理维护、现场实施条件等因素，经南宁市相关主管部门组织研究、评审，确定永和大桥、中兴大桥、清川大桥、托洲大桥等四座跨江桥梁近期采用在旧桥上增设桥面径流收集系统、在两侧桥头下设置沉砂池及应急收集池的改造方式，并预留远期进一步改造接入监测、自动化检测与控制系统的条件。

图1 南宁市邕江中上游四座过江桥梁地理位置图

2 应急收集设施的建设

2.1 桥面径流系统

2.1.1 桥面径流的计算

桥面径流量的计算采用南宁市暴雨强度公式：

设计流量Q=ψ·q·F(l/s)

(1)

(2)

式中：t=t1+t2(min)。

按《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)，上述公式选用参数p=10 a；桥面集水时期t1=5 min；综合径流系数ψ=0.9[4]。

2.1.2 径流管道系统(见下页图2)

(1)永和大桥(2004年建成)。根据现场调查，已建桥面泄水管为直径150 mm铸铁材料泄水管，且已建铸铁泄水管较完好。本次桥面排水改造保留原铸铁泄水管，仅在桥梁南北侧堤防之间的主桥及观景台范围内原泄水管下增加φ150 mm竖向排水管，竖向排水管连接到纵向新建排水管。根据流量计算结果，纵向排水管采用φ300 mm PVC-U管，排水管纵坡采用1.5%。纵向排水管连接至桥梁落地总管道后，采用φ400 mm PVC-U管埋地排至沉砂池、应急池。

(2)中兴大桥(1988年建成)。根据现场调查，已建桥面泄水管为φ150 mm铸铁材料泄水管，且已建铸铁泄水管已部分锈蚀。本次桥面排水改造为拆除桥梁南北侧堤防之间原铸铁泄水管，新建φ150 mm PVC-U泄水管，并设置φ150 mm竖向排水管，竖向排水管连接到纵向新建排水管。根据流量计算结果，纵向排水管采用φ300 mm PVC-U管，排水管纵坡为1.5%。纵向排水管连接至桥梁落地总管道后，采用φ400 mm PVC-U管埋地排至沉砂池、应急池。

(3)清川大桥(1997年建成)。根据现场调查，已建桥面泄水管为φ150 mm和φ100 mm的铸铁材料泄水管，且已建铸铁泄水管已部分锈蚀。本次桥面排水改造为拆除桥梁南北侧堤防之间原铸铁泄水管，新建φ150 mm PVC泄水管，并设置φ150 mm竖向排水管，竖向排水管连接到纵向新建排水管。根据流量计算结果，纵向排水管采用φ300 mm PVC-U管，排水管纵坡为2%。纵向排水管连接至桥梁落地总管道后，采用φ400 mm PVC-U管埋地排至沉砂池、应急池。

(4)托洲大桥(2003年建成，为南宁绕城高速公路跨邕江桥)。已建桥面泄水管为φ150 mm铸铁材料泄水管，且已建铸铁泄水管较完好。本次桥面排水改造保留原铸铁泄水管，仅在桥梁南北侧桥台之间的主桥原泄水管下增加φ150 mm竖向排水管，竖向排水管连接到纵向新建排水管。根据流量计算结果，纵向排水管采用φ300 mm PVC-U管，排水管纵坡为1.5%。由于托洲大桥为南宁绕城高速公路桥，地处郊野，为便于管理维护，纵向排水管连接至桥梁落地总管道后，采用600 mm×400 mm的浆砌片石排水沟排至沉砂池、应急池。

图2 桥面径流系统改造设计图

2.2 沉砂池、应急池

沉砂池主要用于沉淀径流中的污染物，以达到初步净化水体的效果；应急池主要用于存储污染事故时的污染物质，应急池容积按不小于市场上的大型油罐车装载容积30 m3进行设置。平时，桥面径流经沉砂池沉淀后直接排往水体，发生污染事故时，沉砂池排出口关闭，污染物排至应急池储存并启用危化品专用运输泵车将污染物运送到指定地点进行处理。

永和大桥、中兴大桥、清川大桥为南宁市区内的过江桥梁，桥梁两端与城市道路相衔接，两侧桥台均位于防洪堤内，与桥梁落地总管衔接的埋地管道、沉砂池、应急池等的布设受到市政道路(江南大道、江北大道等)以及市政地下管线等设施的限制，需要根据市政道路及地下管线布置情况因地制宜进行合理设计和布设。同时，由于受防洪堤及邕江两岸景观控制的限制，永和大桥、中兴大桥、清川大桥的沉砂池、应急池排出管不能在邕江江岸设置独立的排口，需要改造并接入市政排水管道系统，通过市政排水管道系统进行集中排放。

托洲大桥为南宁市郊区的过江桥梁(南宁绕城高速公路桥)，桥梁两端为郊野荒地，场地不受限制，沉砂池、应急池的布设形式以便于施工和管理维护为主。同时，考虑到该桥为公路桥梁，过境和运输货物的大型车辆较多，油污较重，为进一步减少油污排入邕江的隐患，在托洲大桥的沉砂池中设置了油水分离隔板，对油污进行隔离收集处理。托洲大桥的桥面径流及沉砂池、应急池排出管通过独立设置的排口和急流槽排入邕江。

沉砂池、应急池系统设计及工艺如图3～4所示。

图3 沉砂池、应急池系统设计及工艺图(永和大桥、中兴大桥、清川大桥)

图4 沉砂池、应急池系统设计及工艺图(托洲大桥)

沉砂池、应急池系统的工作原理：平时阀门2、3、4关闭，阀门1开启，桥面径流系统收集雨水，经沉砂(隔油)池进行沉淀(隔油)后排入市政雨水管道系统或水体；发生污染事故时阀门1、3、4关闭，阀门2开启，系统收集事故污染物在沉砂池及应急池内，并启用危化品专用运输泵车将污染物抽取运送到指定地点进行处理；事故发生后，需用高压水枪及时清理沉砂池及应急池，此时开启阀门2，阀门1、3、4关闭，清洗产生的污水用危化品专用运输泵车抽取运送到指定地点进行处理，清洗完毕后，开启阀门3、4，将剩余清洗水排出。

3 经验与建议

目前，永和大桥、中兴大桥、清川大桥、托洲大桥的应急收集系统均已建成并投入运行。截止到本文撰写时，尚未发生过大型污染事故，仅发生过小型的污染事件。污染发生后通过迅速开启应急系统，起到了较好的污染控制作用。

在运行管理过程中也发现了一些问题，由于应急系统为人工手动控制，需要反应及时并需要经过训练、操作娴熟的工作人员迅速启动应急系统才能充分发挥作用。同时，遇到雨天时应急系统的管控也较为困难，若污染事故发生的同时遇到较大的降雨，则污染物将随雨水迅速漫流扩散。开启应急系统后，沉砂池、应急池也将迅速充满，需要迅速调动较多的危化品专用运输泵车及时抽取池内污染水体，才能达到控制效果，否则沉砂池、应急池充满后将溢流往外排放，污染控制将失去效果。

为进一步提高应急收集设施的污染控制效果，建议在条件成熟时，逐步完善自动化污染物监测、控制管理系统，将人工监测调整为在线自动监测、将手动控制系统改造为电动自动化控制，并建立全市范围内的危化品专用运输泵车联动机制，以便在应急系统启动后能够迅速集中力量将污染物进行及时控制和处理。若条件允许，还可就地配套建设活性炭滤池等深度处理设施，将重度污染物就地进行处理或预处理后再进行外运，进一步强化污染控制效果。

同时，应急收集设施投入运行后，还需配套相应的安全管理措施才能达到最佳的污染预防和控制效果。(1)可采取提高桥梁路段的防撞护栏等级或采用多重护栏组合等措施，提高桥梁路段的防侧翻、抗撞击能力，尽量避免车辆在桥上侧翻发生泄漏。(2)可通过设置明显的警示标志、限速标志、反光标志等加强交通管理，进行预警降速，提高车辆通过桥梁路段的安全性。(3)若交通条件允许，对于重点水源保护区，还可通过引导危化品运输车辆绕行其他道路或采取限制危化品运输车辆通过的措施，从源头上遏制污染事故的发生，充分保障水源水环境的安全。

4 结语

过江桥梁可通过建设、改造桥面径流系统和设置包含沉砂池、应急池等设施在内的应急收集系统，来控制桥面径流，防止桥面发生污染事故时对水体造成污染。对于市区内的过江桥梁，径流收集管道、沉砂池、应急池等设施需要根据城市建设情况、地下管线的布置情况等因地制宜进行合理布设，协调好城市规划和市容景观等因素，确定合理可行的方案，从而顺利进行建设和运行。应急收集设施投入运行后，需要配套相应的安全管理措施才能达到最佳的污染预防和控制效果。在条件成熟时，可通过建立自动化监测、自动化控制系统来进一步提高应急收集设施的运转效率和污染控制效果。