典型透水混凝土鋪裝對降雨污染的控制效果研究

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714099）

雨水天氣是不可避免的自然現(xiàn)象，但在雨水沖刷作用下城市硬化面日常積累的污染物質(zhì)會流入徑流中，進而滲入城市地下水，造成水體污染。城市水環(huán)境污染程度日益加深，不僅會破壞生態(tài)平衡，還會降低生活質(zhì)量，危害人們的身體健康。這種情況下就需要針對降雨污染制定合理的控制解決策略，其中鋪裝透水混凝土可以有效減少城市原有的不透水地面面積，該混凝土硬度、強度等方面滿足施工要求，且具有較強的透水性和透氣性，能夠加快雨水滲透力度，減緩降雨排放時間，對保護地下水，改善城市水污染程度有良好效果。所以需要相關(guān)人員能夠明確透水混凝土路面具有的功能及相關(guān)特點，并采取不同實驗驗證透水混凝土路面對雨水中污染物質(zhì)的控制效果，以選取最佳面層厚度的透水混凝土進一步促進城市的穩(wěn)定安全發(fā)展。

1 典型透水混凝土路面功能

海綿城市建設(shè)過程中城市路面功能更加以改進和優(yōu)化，若還沿用以往的建筑材料進行路面施工，不僅會滯后海綿城市建設(shè)進度，還會加重城市水環(huán)境污染程度。這種情況下透水混凝土作為一種新型建筑材料，其有效鋪裝能夠于一定程度上去除地表徑流污染物，應(yīng)用于城市路面可提高路面原有功能，以下就透水混凝土路面功能作出具體分析[1]。①滲透。透水混凝土路面選取單粒徑骨料，具有較強的透水性，雨水可直接通過路面滲入地下[2]。相比較原有的不透水路面來說更能促進雨水下滲。②滯留。降雨時雨水可通過透水混凝土路面的孔隙滲入，并存儲到路面面層下方深度約為二十至三十厘米處，形成天然蓄水層。③凈化。可進一步減少雨水負荷，以更好地保護水環(huán)境。同時透水混凝土路面有較多的孔隙，結(jié)構(gòu)為蜂窩狀，這種情況下雨水在滲入時其可有效阻攔雨水中的垃圾物質(zhì)，發(fā)揮其自身的過濾作用。④利用。透水混凝土路面面層下可存儲雨水，同時也可有效利用雨水，當城市氣溫達到一定攝氏度時，空氣處于干燥狀態(tài)，這種情況下就可以將路面面層下存儲的雨水通過孔隙蒸發(fā)，以達到降低路面溫度的效果。⑤排水。透水混凝土路面透水性較強，雨水在滲透過程中速度較快，這樣不僅能夠減少路面徑流量，還能減緩雨水排放時間，減輕城市排水管負荷，節(jié)省管網(wǎng)投資成本。

2 降雨污染分析

降雨過程中會有多種污染物滲入地下，污染城市地下水體。徑流中污染物類型較多，如SS-固體懸浮物、COD-化學(xué)需氧量、TN-總氮、TP-總磷等，這些污染物長期存在于水體，會給水體帶來十分嚴重的污染，降低水體自身的自凈能力和利用價值，進而導(dǎo)致水質(zhì)惡化，在破壞生態(tài)平衡的同時危害人類健康。城市徑流污染物一般源于三方面，其中一方面就來自于降雨，一部分污染物是存在于空氣中，降雨時空氣中的污染物與雨水一同滲入地面，一部分污染物會存在于不透水地面上，如生活垃圾、碎屑、汽車尾氣、房屋廢土等，這些污染物會隨雨水融入徑流中。不同類型的污染物對水體所造成的污染也不同，且不同程度的降雨對地面的沖刷作用也不同，在暴雨天氣下污染物融入徑流的幾率最高。所以對于降雨污染來說，無法控制降雨強度和降雨量，就需要對城市不透水地面進行改造優(yōu)化，使用新型建筑材料透水混凝土建設(shè)城市路面，增強路面功能，以提高城市路面的透水性和透氣性，控制污染物滲入地下水，降低污染物含量。

3 典型透水混凝土鋪裝對降雨污染控制效果的實驗分析

透水混凝土路面能夠?qū)涤晡廴酒鸬捷^強的控制效果，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示透水混凝土鋪裝能夠去除地表徑流中所含的SS-固體懸浮物、COD-化學(xué)需氧量、TN-總氮、TP-總磷等污染物，如SS-固體懸浮物最高去除率高達80%，TP-總磷最高去除率高達68%。所以對于地表徑流污染物來說透水混凝土鋪裝具有十分有效的去除效果，但透水混凝土面層厚度有多種，為了最大化提高透水混凝土路面的污染控制能力，以下對不同面層厚度的透水混凝土進行模擬降雨實驗，以找出控制效果最佳的透水混凝土面層厚度，進一步提高城市路面對降雨污染的控制能力。

4 實驗材料設(shè)備及檢測指標

實驗材料選取某路段透水混凝土路面施工現(xiàn)場，實驗裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，裝置主要材質(zhì)為有機玻璃，裝備材料填裝順序、填裝厚度如圖1所示。模擬降雨裝置由噴頭、攪拌器、軟管、水箱等設(shè)備組成[3]。在實驗過程中所檢測的指標內(nèi)容主要為水量和水質(zhì)，水量由計量泵測定，水質(zhì)包括SS-固體懸浮物、COD-化學(xué)需氧量、TN-總氮、TP-總磷等物質(zhì)，測定方法根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范標準進行。

圖1 透水混凝土鋪裝實驗裝置設(shè)計圖

5 模擬降雨實驗步驟

第一，選取該城市1、3、7、10年一遇的強降雨，根據(jù)該市暴雨強度公式及裝置面積以計算出一分鐘所產(chǎn)生的降雨量[4]。第二，選取該市不同地區(qū)實際降雨水質(zhì)進行模擬雨水裝置配置工作，并模擬設(shè)定水質(zhì)指標量將其加入模擬雨水裝置中。第三，選取該城市10年一遇的降雨強度為本次實驗降雨程度，對選定的透水混凝土裝置開展為期兩小時的模擬降雨實驗。并將兩小時合理分為不同的時間節(jié)點，對水樣進行水質(zhì)檢測以比較對降雨污染的控制效果。第四，選取與上述透水混凝土面層厚度不同的透水混凝土再次進行同樣實驗，并對比不同面層厚度下透水混凝土鋪裝對降雨污染的控制效果。

5.1 實驗結(jié)果與分析

本次實驗分別選取5cm、7.5cm及10cm厚度的透水混凝土，不同面層厚度下對降雨污染的控制效果也不同[5]。如10cm厚度的透水混凝土對SS-固定懸浮物的去除效果最好，且在降雨超過15分鐘后去除率接近100%；5cm厚度的透水混凝土對TN-總氮的去除效果最好，在降雨超過120分鐘后去除率可達到33%；三種厚度的透水混凝土在初期降雨階段內(nèi)都可以于一定程度上去除NH4-N。但根據(jù)整體實驗來說，透水混凝土鋪裝對SS-固體懸浮物、COD-化學(xué)需氧量、TN-總氮、TP-總磷等污染物都有良好的截留控制效果，針對SS-固定懸浮物、TP-總磷去除率可高達90%，對TN-總氮、COD-化學(xué)需氧量也有較高的去除率。但不同的施工地點所對應(yīng)的施工要求也不同，還需要根據(jù)施工路面的具體特點及要求選取合理面層厚度的透水混凝土進行鋪裝。如在施工非機動車道路面時，就可以選擇面層厚度為5cm的透水混凝土進行鋪裝[6]。

6 降低降雨污染程度及提高透水混凝土路面功能的相關(guān)建議

針對降低降雨污染程度來說，首先應(yīng)減少地表及空氣中污染物的產(chǎn)出量，制定完善的制度和規(guī)范標準，促使工業(yè)在生產(chǎn)運行過程中合理排放污染物，對超出標準的工業(yè)進行懲治并要求其限期整改，以從源頭控制空氣中污染物類型及含量。

同時加大降雨污染知識宣傳力度，針對城區(qū)制定垃圾丟棄及回收標準，讓更多的群眾了解降雨污染的嚴重性，提高環(huán)境保護意識，在日常生活中減少污染物質(zhì)的隨意丟棄，能夠按照相關(guān)要求放進垃圾箱，以保護地表路面不受污染物侵蝕。其次降雨后污染物在流出下水道前進行合理的控制，及時清除下水道中存在的污染物質(zhì)。

針對提高透水混凝土路面功能性來說，需要做好以下幾方面工作。①合理計算混凝土配比。通過評估確定混凝土透水率后正確選擇骨料粒徑；評估透水混凝土和易性，根據(jù)和易性合理增加水泥砂漿比重或骨料用量；全面測試混凝土透水性、硬度等性能，以根據(jù)性能合理增加相關(guān)材料。這樣所配制的透水混凝土才能最大程度上發(fā)揮其自身的功能。②做好排水系統(tǒng)設(shè)計工作。為促進透水混凝土路面能夠更好地吸收雨水和去除污染物，需要針對透水混凝土路面實際情況和要求做好排水系統(tǒng)的設(shè)計工作。③在透水混凝土路面鋪裝時應(yīng)形成縱向橫向接縫。如在間距施工過程中，橫向接縫間距距離一般保持在4-6米，縱向接縫間距距離一般保持在3-4.5米。④在透水混凝土鋪裝前需合理進行混凝土攪拌。首先需要注意攪拌混合物的比重，加強控制以提高水泥砂漿稠度。其次需要注意混凝土攪拌時間，一般情況下攪拌時間保持在五分鐘左右[7]。最后需要注意投料順序，正確的投料順序可提高水泥凝結(jié)效果，確保透水混凝土的性能。

7 結(jié)語

綜上所述，典型透水混凝土鋪裝對降低水體污染，緩解城市環(huán)境有重要作用，經(jīng)模擬降雨實驗可得出透水混凝土路面鋪裝對去除降雨污染物質(zhì)有十分明顯的效果，且不同面層厚度的透水混凝土對不同污染物質(zhì)的去除率也不同，需要相關(guān)人員根據(jù)路面施工特點及要求合理選擇透水混凝土厚度。除此，還需要做好透水混凝土路面鋪裝各個環(huán)節(jié)的工作，提高對降雨污染的重視度，提升排水系統(tǒng)使用性能，進一步突顯透水混凝土鋪裝的效果和價值。