飲用水水源保護(hù)區(qū)內(nèi)的道路路面徑流污染防護(hù)設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞：飲用水水源保護(hù)區(qū)；高速公路；事故應(yīng)急池；初期雨水徑流調(diào)蓄池中圖分類號(hào)：U417.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.03.019文章編號(hào)：1673-4874（2025）03-0065-03

0 引言

隨著高速公路路網(wǎng)的建設(shè)日益密集，越來(lái)越多的高速公路選線進(jìn)入了飲用水水源保護(hù)區(qū)內(nèi)。為了減少對(duì)飲用水水源地的影響，在高速公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間環(huán)保設(shè)施的設(shè)置極為重要。在建設(shè)期間引起的污染可以進(jìn)行人為的主動(dòng)防護(hù)，相對(duì)容易控制，但是在運(yùn)營(yíng)期間，由于路線長(zhǎng)，危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛事故突發(fā)的不確定性，只能進(jìn)行被動(dòng)的防護(hù)，這就需要充分地考慮到運(yùn)營(yíng)期間的污染源，同時(shí)做好安全、周密、有效的防護(hù)措施。目前高速公路運(yùn)營(yíng)期間引發(fā)的污染主要有路面初期雨水徑流污染[1]和行駛車輛突發(fā)事故引起的污染。本文就云南省某高速公路在飲用水源保護(hù)區(qū)內(nèi)的路面徑流污染防護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，以期為同類項(xiàng)目提供參考。

1 項(xiàng)目概況

云南省某高速公路在樁號(hào) K9+600～K24+700 段穿越某水庫(kù)飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)，道路主線全長(zhǎng)38. 3km ，寬 32.5m. 。根據(jù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)批復(fù)的要求，在飲用水水源保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置多個(gè)事故應(yīng)急池，用于收集保護(hù)區(qū)段內(nèi)的路面徑流事故水。當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故時(shí)，利用路面徑流收集系統(tǒng)和事故應(yīng)急池把泄漏的危險(xiǎn)品等暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，再按項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案由相關(guān)單位轉(zhuǎn)運(yùn)處置，以避免對(duì)水源保護(hù)區(qū)造成影響。同時(shí)，在道路樁號(hào) K18+340 處的橋下設(shè)置初期徑流雨水調(diào)蓄池及提升泵站，用來(lái)收集路面初期徑流雨水，初期徑流雨水經(jīng)道路排水系統(tǒng)收集后匯流至雨水調(diào)蓄池，通過(guò)泵站加壓后排往水源保護(hù)區(qū)外的水系中。

2 事故應(yīng)急池設(shè)計(jì)

2.1事故應(yīng)急池容積計(jì)算

事故應(yīng)急池容積計(jì)算按照雨天危險(xiǎn)品營(yíng)運(yùn)車輛發(fā)生化學(xué)品泄漏事故時(shí)的最不利情況考慮，確保能夠滿足極端天氣條件下發(fā)生危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故時(shí)，危險(xiǎn)品及消防沖洗廢水暫存所需要的容積。其容積主要包括危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛事故時(shí)有毒有害物質(zhì)泄漏量、消防沖洗水量以及最大降雨條件下30min的路面徑流量3。事故應(yīng)急池總?cè)莘e計(jì)算公式：

V=Q₁+Q₂+Q₃

式中： V 一 事故應(yīng)急池總?cè)莘e/ m³ Q₁ 一一危險(xiǎn)品泄漏量，根據(jù)《道路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理規(guī)定》：“運(yùn)輸爆炸品、強(qiáng)腐蝕性危險(xiǎn)貨物的罐式專用車輛的罐體容積不得超過(guò) 20m^3? ，因此危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故泄漏的危險(xiǎn)品按20 m³ 考慮；Q₂ 消防沖洗水量/ 'm³ ，按一次危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故20 m³ 考慮；Q₃ -20年一遇暴雨強(qiáng)度下，降雨30min的路面徑流量/ m³ 。

其中20年一遇暴雨強(qiáng)度下，降雨30min的路面徑流量按式（2）計(jì)算：

Q₃=A×H×?×T

式中： Q₃ —20年一遇暴雨強(qiáng)度下，降雨30min的路面徑流量/ m³ A 1 匯水面積/ m² ：H 一 暴雨強(qiáng)度，按照當(dāng)?shù)?0年一遇暴雨強(qiáng)度 ：? 1 徑流系數(shù)，根據(jù)《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，瀝青混凝土路面取0.9；T 1 一集水時(shí)間，按30min。

結(jié)合道路縱坡設(shè)計(jì)和橋梁設(shè)計(jì)，飲用水水源保護(hù)區(qū)內(nèi)共設(shè)置事故應(yīng)急池10座，均設(shè)置在橋梁下，其有效容積為 1800～1800m³ 。

2.2事故應(yīng)急池設(shè)置及運(yùn)行模式

1#和 10^? 事故應(yīng)急池分別設(shè)置在道路樁號(hào) 1×8+760 和 1×25+430 處，已經(jīng)在水源保護(hù)區(qū)外 ?2^?～9^? 事故應(yīng)急池設(shè)置在 K11+G00～K24+400 段?？傮w布置如圖1所示。

常規(guī)路基段道路兩側(cè)采用邊溝進(jìn)行集水，橋梁段采用管道的方式集水，在路基段和橋梁段交界處設(shè)置管道三通轉(zhuǎn)化裝置。通過(guò)設(shè)置在橋面雨水收集主管道的管道三通、電動(dòng)蝶閥和事故應(yīng)急管道的電動(dòng)蝶閥控制路面徑流排水。正常運(yùn)營(yíng)條件下，路面雨水收集主管道的閥門2處于常開狀態(tài)，閥門1處于常關(guān)狀態(tài)，路面徑流雨水通過(guò)道路排水邊溝及橋面雨水收集主管道排入下游的雨水調(diào)蓄池后，經(jīng)過(guò)泵站抽排引出保護(hù)區(qū)排放或直接排出水源保護(hù)區(qū)；發(fā)生危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故時(shí)，關(guān)閉路面雨水收集主管道的閥門2，同時(shí)打開事故應(yīng)急管道上的閥門1，將泄漏的?；返扰湃胧鹿蕬?yīng)急池暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)。運(yùn)行聯(lián)動(dòng)方式如圖2所示。

3 初期雨水調(diào)蓄池設(shè)計(jì)

道路在水源保護(hù)區(qū)內(nèi)樁號(hào) K9+600～K11+600 和K24+400～K24+700 段雨水均可通過(guò)重力自流排出保護(hù)區(qū)，自由排放至水體中。樁號(hào) K11+600～K24+400 段的12.8km道路縱斷面呈“V\"字形，路面初期徑流雨水經(jīng)過(guò)道路兩側(cè)邊溝收集后，最終匯流至 1×18+340 最低處，經(jīng)管道排入初期徑流雨水調(diào)蓄池中。

3.1 雙排水系統(tǒng)

考慮到坡面徑流雨水為自然降雨，水質(zhì)較好，收集后根據(jù)周邊地形及水系情況可以就近直接排放，因此道路樁號(hào) K11+600～K24+400 段高速公路采用雙排水系統(tǒng)2，即路面徑流雨水與坡面徑流雨水分別設(shè)置獨(dú)立的收集和排水系統(tǒng)。路面徑流雨水采用路面邊溝收集，坡面徑流雨水采用坡面邊溝收集，兩類邊溝獨(dú)立運(yùn)行。（1）挖方路段，在道路兩側(cè)分別設(shè)置并排且獨(dú)立的坡面邊溝和路面邊溝，坡面邊溝靠近邊坡一側(cè)，收集挖方邊坡坡面雨水；路面邊溝用來(lái)收集路面徑流雨水。（2）填方路段，坡頂設(shè)置路面邊溝收集路面徑流雨水，坡底設(shè)置坡面邊溝收集填方邊坡坡面雨水。（3）超高路段，在中央分隔帶邊緣設(shè)置路面邊溝，用來(lái)收集路面徑流雨水，坡面邊溝的設(shè)置如前所述。（4橋梁段，采用橋底架空管道的方式，橋面設(shè)置雨水收集口，架空管道與前后路面邊溝連接。路面邊溝收集的路面徑流雨水，最終匯入雨水調(diào)蓄池。

3.2 雨水調(diào)蓄池計(jì)算

本次設(shè)計(jì)調(diào)蓄池收納路面雨水的面積為38.6hm2。根據(jù)環(huán)評(píng)報(bào)告及相關(guān)批復(fù)文件的要求，調(diào)蓄池需滿足連續(xù)72h最大降雨量下的調(diào)蓄容積。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳緦?shí)測(cè)暴雨統(tǒng)計(jì)資料，得到72h暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)成果并推求出設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度。在泵站規(guī)模的選擇上，如果泵站規(guī)模太小，則調(diào)蓄池容積會(huì)加大，增加占地面積，調(diào)蓄池的造價(jià)會(huì)增大；如果泵站規(guī)模太大，則沿線埋設(shè)的壓力管管徑會(huì)加大，使沿線管道占地和造價(jià)增大。綜合考慮調(diào)蓄池占地、沿線高速公路征地、造價(jià)等因素，抽排泵站規(guī)模定為900m³. /h，壓力管采用鋼管，內(nèi)徑為 510mm ，設(shè)計(jì)流速為1.22m/s. 在管道經(jīng)濟(jì)流速范圍之內(nèi)。

調(diào)蓄池調(diào)蓄量容積計(jì)算公式為：

其中： Q_i（t） —徑流量 /m³?s^-1 ：Q_o（t） 一泵站抽排量 1m³?s^-1 ：t一 -降雨歷時(shí)/min。

調(diào)蓄池72h內(nèi)的調(diào)蓄過(guò)程曲線如圖3所示。由圖3可知，在降雨第12h調(diào)蓄池內(nèi)水量達(dá)到最大值 30908m³ .因此本次設(shè)計(jì)調(diào)蓄池總有效容積取 32000m³ 。調(diào)蓄池共設(shè)8座，每座池子有效深度為 5.0m ，有效容積為4000m³ ，超高為 0.7m ，在進(jìn)水管入口處設(shè)沉砂池及格柵。為方便日后維護(hù)管理，調(diào)蓄池采用廊道式布置，采用水力自動(dòng)沖洗系統(tǒng)4。泵站設(shè)3臺(tái)水泵（2用1備），單泵流量為500m/h，揚(yáng)程為280m。

3.3其他安全措施

調(diào)蓄池內(nèi)雨水經(jīng)泵站提升后經(jīng)消能井釋放，再經(jīng)重力管道排放至水源保護(hù)區(qū)外的河流，壓力管道全長(zhǎng)約7.3km ，沿高速公路布置。由于泵站揚(yáng)程較大，管線較長(zhǎng)，且水泵啟停頻繁，考慮到該調(diào)蓄池的重要性，因此對(duì)該段長(zhǎng)距離管道進(jìn)行水錘防護(hù)模擬分析[5。水錘防護(hù)措施：（1）沿線設(shè)置26個(gè)復(fù)合式空氣閥，進(jìn)氣口徑為50mm ，排氣口徑為 8mm ；（2）水泵后采用具有緩閉功能的止回閥；（3設(shè)置單向調(diào)壓塔：圓形，內(nèi)徑為2m，有效高度為8m，進(jìn)水口直徑為 300mm 。經(jīng)水錘專業(yè)軟件模擬分析，水泵的初始?jí)毫?79.3 mH₂O ，管道中最低壓力為 -3.8mH₂O ，管道中最大壓力為348.8 mH₂O 滿足規(guī)范條文：“水泵出口工作閥門后的最高壓力不應(yīng)超過(guò)水泵出口額定壓力的1.5倍\"“最低壓力應(yīng)根據(jù)泵站重要程度及年運(yùn)行時(shí)間設(shè)置，最小值不宜低于""。突然失電工況壓力包絡(luò)線如圖4所示。

事故應(yīng)急池和初期雨水徑流調(diào)蓄池均設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，事故應(yīng)急池聯(lián)動(dòng)設(shè)置的電動(dòng)蝶閥的開關(guān)以及雨水調(diào)蓄池泵房?jī)?nèi)水泵的啟停，均可進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

4結(jié)語(yǔ)

（1）設(shè)置事故應(yīng)急池和初期徑流雨水調(diào)蓄池是目前高速公路在運(yùn)營(yíng)期間對(duì)水源保護(hù)區(qū)常用的防護(hù)措施，尤其是當(dāng)高速公路經(jīng)過(guò)水源保護(hù)區(qū)的路線較長(zhǎng)時(shí)，事故應(yīng)急池和初期徑流雨水調(diào)蓄池的設(shè)置要結(jié)合道路縱坡、橋梁設(shè)置、征地、后續(xù)維護(hù)等因素綜合考慮。同時(shí)，要做好事故應(yīng)急池和初期徑流雨水調(diào)蓄池的聯(lián)動(dòng)設(shè)置，以及路面徑流和邊坡徑流的分流設(shè)置。

（2）當(dāng)高速公路經(jīng)過(guò)水源保護(hù)區(qū)的路線較長(zhǎng)時(shí)，雙排水系統(tǒng)的引入對(duì)控制調(diào)蓄池的容積和運(yùn)營(yíng)安全極為重要。初期徑流雨水調(diào)蓄池的規(guī)模都比較大，調(diào)蓄池的設(shè)置應(yīng)考慮到方便日后維護(hù)管理，如采用水力自動(dòng)沖洗系統(tǒng)。同時(shí)，為保證調(diào)蓄池的安全運(yùn)行，泵房和壓力管道要做好水錘防護(hù)設(shè)置。 ⑦

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