滲濾排水方式在道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用研究

魏富盛

（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川 成都 610036）

0 引 言

由于瀝青路面具有行駛平穩(wěn)、施工及養(yǎng)護(hù)周期短的特點(diǎn)，目前被廣泛運(yùn)用于道路設(shè)計(jì)中。在道路運(yùn)營期，由于瀝青路面組成成分的磨耗，輪胎顆粒物的掉落，液體運(yùn)輸物品的泄漏等原因會(huì)產(chǎn)生較多的有害物質(zhì)，對(duì)鄰近水源造成污染[1]。當(dāng)前極端天氣較多，部分城市內(nèi)澇嚴(yán)重，如何將徑流污染防治與內(nèi)澇治理相結(jié)合已成為目前的研究熱點(diǎn)。

1 路面徑流相關(guān)指標(biāo)控制要求

1.1 徑流污染物相關(guān)控制指標(biāo)

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)總共分為五類。同時(shí)對(duì)應(yīng)地表五類水域的不同功能，將地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值分為五類，不同功能類別分別執(zhí)行相應(yīng)類別的標(biāo)準(zhǔn)值。水域功能級(jí)別高的標(biāo)準(zhǔn)將大于水域功能級(jí)別低的標(biāo)準(zhǔn)，具體見表1。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 單位：mg/L

1.2 徑流總量控制指標(biāo)

不同城市會(huì)根據(jù)全國總體海綿規(guī)劃及自身城市特點(diǎn)，制定相應(yīng)的城市海綿專項(xiàng)規(guī)劃，并提出對(duì)應(yīng)的徑流總量控制率[2]。本文以重慶市萬州區(qū)為例，依據(jù)《萬州區(qū)城市規(guī)劃區(qū)海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃》，萬州區(qū)不同設(shè)計(jì)降雨量對(duì)應(yīng)的年徑流總量控制率詳見表2。

表2 不同年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量一覽表

同時(shí)，相關(guān)部門會(huì)結(jié)合用地屬性，針對(duì)性地制定控制指標(biāo)，見表3。

表3 不同屬性地塊年徑流總量控制率及污染物總量去除率一覽表

2 滲濾介質(zhì)的選取

滲濾系統(tǒng)是將水流通過顆粒吸附、物理過濾、化學(xué)反應(yīng)及微生物分解等方式達(dá)到去除或減少污染物的目的。結(jié)合海綿城市對(duì)雨水的吸納、蓄滲、緩釋作用，達(dá)到緩解城市內(nèi)澇的問題目的。

目前滲濾排水采取的滲濾介質(zhì)主要分為過渡層和滲濾層兩大類，主要有級(jí)配碎石、砂礫石、活性炭、爐渣、草炭、土工布、透水磚等。其中過渡層采用的介質(zhì)粒徑較大，主要起攔截過濾較大雜質(zhì)的作用；滲濾層采用的介質(zhì)較小，一般要加入少量大粒徑介質(zhì)以增加其滲透系數(shù)。滲濾介質(zhì)的性能一般應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)性及透水性要求[3]。主要滲濾介質(zhì)的滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值見表4。

表4 常用介質(zhì)滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值

選用的滲濾介質(zhì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際效果及預(yù)定目標(biāo)調(diào)整相應(yīng)的材料組成、級(jí)配粒徑及活性物質(zhì)添加等，直到滲濾效果滿足控制指標(biāo)。初步搭配好介質(zhì)后，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)定滲濾系統(tǒng)對(duì)污染物的控制指標(biāo)，具體如下公式；式中：μi為污染物最小凈化率；ρi為單位長度介質(zhì)對(duì)污染物的凈化率；Yi為徑流中各污染物的初始含量；Bi為規(guī)范中含量標(biāo)準(zhǔn)值；Ji為徑流中污染物需凈化量；Si為處理后的的剩余含量；L 為滲濾介質(zhì)的厚度。

3 不同條件下滲濾排水方式的設(shè)計(jì)

3.1 人行道側(cè)滲濾排水方式方案設(shè)計(jì)

人行道側(cè)滲濾排水方式主要利用透水材料的吸納和過濾作用，目前大部分使用材料有透水人行道磚、透水混凝土、級(jí)配碎石等，如圖1 所示。

圖1 人行道側(cè)滲濾排水方式大樣圖

雨水降落在人行道后通過以上幾層材料的吸附過濾作用，可以對(duì)大部分雜質(zhì)進(jìn)行過濾和清除，最后通過透水軟管，每隔一定距離排入雨水口[4]。此種滲濾排水方式，對(duì)控制徑流的污染物指標(biāo)及延緩徑流峰值能收到較好的效果，其中透水混凝土基層集料級(jí)配見表5。

表5 透水水泥混凝土基層集料級(jí)配

3.2 中分帶滲濾排水方式方案設(shè)計(jì)

道路雨水首先通過路緣石開孔流入下凹式綠地，通過下滲進(jìn)行水質(zhì)和水量的處理（下滲雨水通過卵石層內(nèi)的穿孔管收集）；超出下滲能力的雨水在下凹式綠地里持續(xù)蓄積，超量雨水將通過溢流雨水口最終流入道路雨水管中，具體設(shè)計(jì)如圖2 所示。分隔帶中種植的植物應(yīng)該以耐澇、耐水、耐踩踏及生命力強(qiáng)的草本、喬木、灌木為主[5]。

圖2 中分帶滲濾排水方式大樣圖

濕地中種植的植物既要滿足美學(xué)要求，也要能承受高熱高濕等極端天氣，如：菖蒲、美人蕉、等，同時(shí)應(yīng)該配置吸附污染物凈化能力強(qiáng)的水生植物，如旱傘草等。為避免雨水溢流到路面,溢流雨水口標(biāo)高應(yīng)按大于下沉式綠地設(shè)計(jì)地面底20 cm 設(shè)計(jì)，具體情況可根據(jù)實(shí)際需要溢流水位標(biāo)高調(diào)整溢流口高度。

透水盲管設(shè)置于下沉式綠地下，其鋪設(shè)坡度與路面坡度一致，應(yīng)該用透水土工布纏繞盲管位于綠地中的部位，防止堵塞。盲管直徑為16 cm，環(huán)剛度不應(yīng)小于8 kN/m2。透水盲管開孔率宜為1%～3%，孔徑為16 mm。在道路坡度大于1%的路段，為更好地利用下沉式綠地進(jìn)行雨水下滲，每10 m 設(shè)一擋水堰，高出蓄水區(qū)底部5 cm。

3.3 高路堤段滲濾排水方式方案設(shè)計(jì)

在高路堤段，滲濾排水系統(tǒng)主要由排水溝和種植槽組成，如圖3 所示。水溝因地制宜地沿邊坡坡面設(shè)計(jì)，排水溝底壁向兩側(cè)傾斜，便于水流首先進(jìn)入種植槽。溝內(nèi)填充物與蓋板之間有一定空間，水流較大時(shí)，可以從上部空間流出。

圖3 高路堤段滲濾排水方式大樣圖

相鄰種植槽的距離根據(jù)邊坡高度和植物類型具體而定，種植槽長度跟坡面長度保持一致，相鄰種植槽可以通過排水溝連通。種植槽通過邊坡錨桿基部作為支撐連接點(diǎn)，保持其穩(wěn)定性。種植槽寬度約50 cm，深度為60～80 cm。其主要由植被、種植土、碎石、滲水土工布、支撐網(wǎng)和蓄水層等組成。支撐層一般由不銹鋼網(wǎng)條制作；土工布可以防止種植土進(jìn)入蓄水層[6]。位于蓄水層內(nèi)和種植土部分的導(dǎo)管周邊應(yīng)預(yù)留滲水孔，可以通過調(diào)整孔徑大小來控制水流進(jìn)入種植土的速率，預(yù)留有空隙的部分應(yīng)由土工布包裹，防止堵塞。路面徑流由路側(cè)邊溝和排水通過由排水溝左右側(cè)壁底部的通道進(jìn)入種植槽，在種植槽蓄水層蓄滿水后，再繼續(xù)由排水溝向下排放。

此種滲濾排水方式不僅可以由種植槽減緩峰值強(qiáng)度，也由排水溝的過渡層和滲濾層對(duì)徑流污染物做進(jìn)一步凈化處理，同時(shí)種植槽的植物可以美化邊坡，達(dá)到景觀綠化的作用。

3.4 深路塹段滲濾排水方式方案設(shè)計(jì)

道路深挖方段由于路側(cè)寬度較窄，但邊坡的匯水面積又較大，一般的滲濾排水方式不適用于此類路段，本文通過大量現(xiàn)場(chǎng)踏勘及實(shí)踐，提出了以下結(jié)合地下涵洞的滲濾排水方式，本系統(tǒng)主要由路側(cè)邊溝、路面徑流邊溝、邊坡徑流通道、地下徑流通道組成，如圖4 所示。

圖4 深路塹段滲濾排水方式大樣圖

本滲濾排水方式中，用隔離墩將邊溝分隔為路側(cè)流溝和路面徑流邊溝，地下涵洞由通行邊坡徑流的邊坡徑流通道和和過濾路面徑流的地下徑流通道組成。邊坡徑流主要由雨水匯聚而成，一般不含有污染物，所以通行通道不設(shè)置過濾介質(zhì)。路面徑流夾雜著大量污染物，因此設(shè)置有過沉淀池，過渡層、滲濾層等結(jié)構(gòu)。地下徑流通道與邊坡徑流通道之間有一定空間，當(dāng)路面徑流的流量過大時(shí)，可以溢出到邊坡徑流通道流出。

徑流邊溝內(nèi)的介質(zhì)粒徑較大，主要起初步過濾大粒徑雜質(zhì)和緩沖水流的作用，其組成可以是級(jí)配碎石、爐渣等。沉淀池起到進(jìn)一步沉淀泥沙，降低水能的作用。滲濾段主要由粒徑較小的砂礫石、活性炭、土工布及其他添加物質(zhì)組成，具體組成應(yīng)根據(jù)污染物控制指標(biāo)及徑流控制指標(biāo)，經(jīng)過大量室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定。填充物隔一定距離應(yīng)該設(shè)置隔離網(wǎng)進(jìn)行固定。

本滲濾排水方式最大的優(yōu)勢(shì)是將邊坡雨水與路面徑流進(jìn)行分隔處理。邊坡雨水污染物含量低，但流量較大，可以不經(jīng)過滲濾處理直接排放。路面徑流相對(duì)流量較小，但污染物含量較多，因此必須有針對(duì)性進(jìn)行滲濾凈化處理后再排放。該處理方式能較好地克服路塹邊坡路側(cè)寬度不足的缺點(diǎn)，較大地提高其使用范圍。

4 結(jié) 語

目前，隨著國家環(huán)保戰(zhàn)略力度的大力提升，路面徑流污染防治越來越受到相關(guān)部門重視，相關(guān)處理技術(shù)正成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。同時(shí)由于國內(nèi)部分城市內(nèi)澇嚴(yán)重，海綿城市的運(yùn)用也受到相關(guān)部門的重視。本文將路面徑流污染處理及海綿城市運(yùn)用有機(jī)結(jié)合，提出了幾種切實(shí)可行、生態(tài)環(huán)保的道路滲濾排水方式，為治理路面徑流污染及減輕城市內(nèi)澇問題提供了技術(shù)指導(dǎo)和參考。