多年冻土区公路建设环境保护技术适应性分析

（1） 桥面径流收集系统

1） 桥面径流收集方式

桥面径流收集系统主要有管道收集和明渠收集两种。其中桥面径流的管道收集方案主要有溢流管方案和漫流管方案。

溢流管方案的桥面雨水收集管在接入桥面径流截流管前设置溢流管，当雨水强度超过桥面径流截流管的排放能力时，过量雨水可通过溢流管自排入水体。

漫流管方案的收集管雨水口与桥面相平，直排式雨水口则按高出桥面2～5 cm设计，收集管雨水口与直排雨水口间隔布置，这种方案可保证只在暴雨高峰期排水，从而避免污染严重的桥面径流排入敏感水体，造成水质恶化。

桥面径流明渠收集方案是将径流收集明渠设置在桥宽的外侧，雨水通过雨水口流入雨水支管，最后汇入明渠中，超过设计标准的雨水可直接漫过明渠排入水体中。

2） 桥面径流收集管材

桥面径流收集管通常选用PVC材质、塑料管（聚氯乙烯）的排水管。

（2） 桥面径流的处理系统

目前常见的桥面径流处理设施有应急池、沉淀池、人工湿地等处理系统，这些处理系统对桥而径流初期雨水中的污染物有一定的沉淀、降解等净化功能，从理论上也能够利用其处理系统的池容对泄漏的危险化学品及其稀释液起到收集储存等应急作用。

1） 沉淀池

沉淀池是水处理工艺中重要的沉淀处理设施，在废水处理中被广泛使用，是中国高速公路桥面径流处理系统中最常见的一种形式。它是应用沉淀作用去除水中悬浮物SS的一种构筑物。沉淀池的形式按池内水流方向的不同可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池和斜流式沉淀池四种。沉淀池池体平面为矩形，进口设在池长的一端，一般采用淹没进水孔。水由进水渠通过均匀分布的进水孔流入池体，进水孔后设有挡板，使水流均匀地分布在整个池宽的横断面。沉淀池的出口设在池长的另一端，多采用溢流堰，以保证沉淀后的澄清水可沿池宽均匀地流入出水渠。堰前设浮渣槽和挡板以截留水面浮渣。水流部分是池的主体。池宽和池深要保证水流沿池的过水断面布水均匀，依设计流速缓慢而稳定地流过。池的长宽比一般不小于4，池的有效水深一般不超过3 m。污泥斗用来积聚沉淀下来的污泥，多设在池前部的池底以下，斗底有排泥管，定期排泥。

2） 氧化塘

氧化塘又称生物塘或稳定塘，是指经过人工休整设置有渗滤层和围堤的污水池塘，主要依靠自然生物进化功能使污水得到净化的一种污水生物处理技术。刘珊等研究表明，氧化塘的最佳水力停留时间为14天，超过14天之后塘内的污染物浓度几乎不再变化，石油类去除率可达80%，COD去除率为73%。长安大学任伟通过对西阎高速公路的路面径流水质进行监测研究，提出采用氧化塘来处理路面径流，并进行了静态实验和理论分析。氧化塘的基本特性见表7—5。

表7—5　氧化塘基本特性

3） 人工湿地

人工湿地处理系统是利用湿地床、透水性基质、植物、微生物等，将桥面径流中的污染物去除的生态系统，对污水中的SS、氮、磷、有机物和重金属等有较好的去除效果，主要分为表面流、潜流、复合垂直流湿地。有充足的空间形成一浅水层的洼地或地下水位于地表或接近地表的滞留池都可以建成人工湿地。在国外人工湿地在路面径流的污染控制方面得到广泛应用，并被证明是一种低投资、低能耗、低成本的生态型污水处理技术，其对各种污染物有良好的去除能力且效力持久。Gizzard等人研究表明，湿地对径流污染物有较好的去除效果，在湿地中径流停留24 h后，悬浮固体及附着其上的污染物的去除率可达90%。在美国佛罗里达州有很多专门为处理暴雨径流而设计的人工湿地，它们对处理径流发挥了非常重要的作用。Youself等人研究发现，暴雨径流在湿地中水力停留时间为72 h，悬浮固体的去除率可达95%。国内衷平、陈济丁等（2007年）对广东渝湛高速公路人工湿地对路（桥）面径流处理的效果进行了试验研究，结果表明COD、锰的处理率达到82%，BOD5处理率达到94%，SS处理率达到75%，石油类物质的处理率达到97%，总体处理效果较好。

4） 封闭式排水沟(www.xing528.com)

在地形等条件不允许采用修建较大的沉淀池、人工湿地时，可借助桥梁附近一段首尾封闭的排水沟作为水污染防治构造物。在出入口设置阀门，正常运营期间阀门开启，污水在排水沟内有一定的水力停留时间，排水沟出口设置隔油板，实现隔油、沉淀作用。在发生事故时，关闭阀门，实现事故废水应急纳蓄。

（3） 不同桥面径流收集处理措施适应性分析

1） 桥面径流收集方式比较

分别从四个方面对比分析了溢流管方案、漫流管方案及桥面径流明渠收集方案三种径流收集方案的优缺点，见表7—6。

表7—6　常用桥面径流收集方式比较

2） 桥面径流处理方式比较

对比分析了沉淀池、氧化塘、人工湿地及封闭式排水沟四种径流处理方案的优缺点，见表7—7。

表7—7　常用桥面径流处理方式比较

3） 桥面径流收集处理措施存在的问题

纵观目前桥面径流收集处理常用措施，不同收集方式和处理措施各有其优缺点，但是结合工程实际，经调查发现还存在如下几个问题：

① 常规的排水管收集方案无论是溢流管收集方式和漫流管收集方式，均存在桥面径流排至水体的问题，这种溢流或直排的方式，对水体环境的风险很大，一旦在桥上发生危险化学品运输车辆翻车、泄漏等事故，危险化学品径流将通过桥面泄水管直接进入水体，对水体造成不可估量的环境风险。

② 纵向排水管道、集水池的设计缺乏科学合理的计算和设计规定，无法有效发挥作用。从实施效果来看，目前采取的径流收集措施多是在桥梁建成后为应对工程环境保护验收而补充设置的径流收集措施，多流于形式，通常在桥梁两侧安装PVC管道，将径流引致设在桥梁两侧的收集池中。调查发现，普遍存在纵向排水管道管径过小、没有设置收集池或者收集池容积不够、设置位置不合理、无法确保危险化学品发生泄漏时能全部进入收集池等问题，收集系统在事故发生时无法有效发挥其功能。

③ 收集池不具备雨后及时排空或后续处理功能。目前大部分设置的收集池没有设置控制管阀等装置，蓄水超过池顶后无组织溢流，排水最终仍通过地表漫流进入水体。雨后存留在池内无法溢流的部分仅依靠自然蒸发耗散，导致雨后较长时间内收集池被前场降雨的桥面雨水径流占据，没有容积随时接收事故径流，基本丧失应急功能。

④ 事故应急设施的各功能单元均采取串联的方式，一旦发生事故泄漏，事故径流将对各功能单元的功能形成破坏，尤其是人工湿地等雨水深度处理单元，破坏后很难恢复。

⑤ 危化品运输事故应急蓄纳设施存在雨水与事故水不能分开处置的问题。