基于水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范的公路敏感路段徑流收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

陳振興

（1.福建省交通科研院有限公司；2.福建省交科節(jié)能環(huán)保有限公司；3.福建省公路、水運(yùn)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350004）

0 引言

道路運(yùn)輸車輛發(fā)生事故或危險(xiǎn)品泄漏將對公路周邊的水資源產(chǎn)生污染風(fēng)險(xiǎn),甚至?xí)斐娠嬘盟窗踩{。據(jù)《中國環(huán)境狀況公報(bào)》統(tǒng)計(jì),2005-2009 年國家環(huán)?？偩痔幹玫耐话l(fā)環(huán)境事件中有18.5%～34.2%是由道路?；愤\(yùn)輸事故引發(fā)的, 其中影響最為突出的是?；愤\(yùn)輸事故造成的飲用水源地污染和安全威脅。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國交通基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模建設(shè),不可避免地跨越敏感水域的公路和橋梁越來越多, 潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加,公路運(yùn)營期對水源的影響和保護(hù)問題不容忽視。 飲用水與每個(gè)人的生活緊密相連, 水源保護(hù)容不得絲毫馬虎。 為了防范危化品車輛運(yùn)輸帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),交通運(yùn)輸部和環(huán)境保護(hù)部于2007 年聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)公路規(guī)劃和建設(shè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的通知》,要求在確保安全和技術(shù)可行的前提下,應(yīng)對跨越飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)、準(zhǔn)保護(hù)區(qū)和二類水體以上的橋梁設(shè)置橋面徑流收集系統(tǒng)和沉淀池,對發(fā)生污染事故后的橋面徑流進(jìn)行處理,確保飲用水安全。

本文依據(jù)國家相關(guān)法律法規(guī)和要求, 總結(jié)多年的環(huán)保驗(yàn)收調(diào)查工作經(jīng)驗(yàn), 介紹分析了跨敏感水體路段徑流收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù), 對存在的問題及有效性進(jìn)行探討,提出應(yīng)急措施優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用完善建議。

1 公路徑流特性和污染源分析

根據(jù)國內(nèi)研究[1-2]表明,公路路面徑流屬于面源污染,污染強(qiáng)度較高,水質(zhì)變化大,具有明顯的初期效應(yīng)等多種特性,具體如下：

(1)成分復(fù)雜,污染性強(qiáng)。路面徑流的污染物來源很多,有車輛行使過程中粘帶在車架的泥土、 輪胎損耗產(chǎn)生的顆粒和車部件制動(dòng)帶出的污染物, 有筑路材料磨損的顆粒,有汽車尾氣排放物、車輛工況不佳滴漏的油料和運(yùn)輸物品的泄漏,還有雨水本身的污染和大氣降塵等。 以降雨沖刷路面形成徑流為主要形式,主要污染物成分有油類、懸浮顆粒物、COD、表面活性劑、重金屬及其他無機(jī)鹽類等[3]。 一旦污染物沿道路排水系統(tǒng)進(jìn)入地表水或路側(cè)土壤,將造成周邊水環(huán)境和土壤環(huán)境的污染。

(2)突發(fā)性強(qiáng),控制難度大。 路面徑流污染受降雨強(qiáng)度、大氣污染程度、前期晴天時(shí)間、交通流量及運(yùn)輸材料品種等眾多因素影響,而且各種因素隨機(jī)性很強(qiáng),偶然性大,給整個(gè)收集工作帶來不確定性,控制難度大。

(3)初期效應(yīng)明顯。 雨水徑流初始階段中污染物濃度遠(yuǎn)大于下雨后期的濃度,水質(zhì)最差。 根據(jù)華南環(huán)科所對南方地區(qū)路面徑流污染情況的試驗(yàn)和分析結(jié)果, 初期效應(yīng)時(shí)間一般為(20～30)min,半小時(shí)以后,徑流污染物濃度處于相對穩(wěn)定的較低水平,可以自然排放,不會(huì)影響周邊水環(huán)境的水質(zhì)。

(4)生化性差。據(jù)余愛華等[4]研究,BOD5與CODcr 比值為0.11,遠(yuǎn)低于常見生活污水的比值,生物可降解性較差,不適合采用生物處理方法進(jìn)行徑流污染防治。

(5)顆粒懸浮物與化學(xué)需氧量、鉛、鋅均有較強(qiáng)的相關(guān)性。 研究表明徑流中SS 是有機(jī)物、重金屬的重要載體[5]。工程實(shí)踐中可通過植被、 格柵和沉砂池的過濾或沉積等作用去除徑流中的懸浮顆粒物以達(dá)到提高常規(guī)路面徑流水質(zhì),降低后期的處理工作。

2 目前公路排水設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及其存在的問題

2.1 排水設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

早期我國公路和橋梁排水設(shè)計(jì)對水源保護(hù)沒有足夠的重視,排水規(guī)范主要考慮兩方面,一方面是路面排水通暢,另一方面是車輛行駛安全。 跨越一般河流和溝渠的橋涵,排水通常經(jīng)邊溝或橋上布設(shè)的泄水管直接排放；與地方道路、鐵路和航道相交的道路橋梁,設(shè)置橫縱向排水管系統(tǒng),匯集路面上徑流,通過豎向排水管導(dǎo)流到地面邊溝或河流中。 2012 年新修訂的 《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGTD33-2012), 新增了水環(huán)境敏感路段排水設(shè)計(jì)要求,提出采取縱向、橫向排水系統(tǒng)措施集中收集處理,但具體參數(shù)選擇、測算和工藝等都不明確,因此實(shí)際工程建設(shè)中形成了各式各樣的處理系統(tǒng),如應(yīng)急集水池、雨水沉淀池和氧化塘等。

2.2 存在的問題與分析

由于目前橋面徑流和收集池設(shè)計(jì)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚不完善,導(dǎo)致實(shí)際工作中存在設(shè)計(jì)不合理、系統(tǒng)可操作性差等問題。 指導(dǎo)形成的收集管網(wǎng)和應(yīng)急集水池系統(tǒng),無法完全滿足應(yīng)急處置?；沸孤┑男枨? 甚至達(dá)不到凈化初期雨水的作用,還存在工程經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi)。 主要情況表現(xiàn)在以下諸方面：

(1)缺乏科學(xué)設(shè)計(jì)和合理選址,無法有效發(fā)揮作用。 個(gè)別存在收集管道不夠長、管徑過小、沉淀池容積不足、位置不合理,甚至未設(shè)置收集池,無法確保路面徑流初期雨水和事故泄漏的危液全部收集處理。

(2)前期設(shè)計(jì)的橋梁荷載和結(jié)構(gòu)造型制約后期徑流收集系統(tǒng)補(bǔ)救工程的實(shí)施, 場地局限和資金投入不足也導(dǎo)致工程措施不到位。

(3)應(yīng)急集水池不具及時(shí)排空功能。 有些集水池沒有設(shè)置排空管控制閥門等裝置, 存留在池內(nèi)的廢水一般通過自然蒸發(fā)散失,長時(shí)間占據(jù)了池內(nèi)容積,不足以隨時(shí)接納突發(fā)事故徑流,無法發(fā)揮應(yīng)急功能。

(4)智能控制程度低,存在安全隱患。 目前大多工程沒有配套安裝遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控、 檢測以及應(yīng)急控制處理系統(tǒng),事故信息獲知延遲,無法及時(shí)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)泄漏事件,安全隱患徒增。 通過現(xiàn)場人工手動(dòng)操作切換閥門實(shí)現(xiàn)應(yīng)急功能,不能第一時(shí)間響應(yīng)事故救援,污染危害增大。

(5)日常徑流和危險(xiǎn)液體無分開處理,增加后期清運(yùn)工作難度。 采用集水池兼做應(yīng)急存儲(chǔ)池時(shí),往往需要考慮較大的容積, 當(dāng)危險(xiǎn)液體及其稀釋液擴(kuò)散到存留集水池內(nèi)雨水,整個(gè)池水將被污染,后期危液處理量增大,汲出清運(yùn)的工作難度也加大。

3 具體工程案例分析與運(yùn)用

3.1 工程概況

沈海高速公路福建境內(nèi)某高速路段全長約82km,全線為八車道高速公路,其中,整體式路基寬42.0m,分離式路基寬20.0m,橋涵與路基同寬,設(shè)計(jì)行車速度120km/h。該線路以玉蘭大橋、 潯美高架橋和加沙1 號(hào)中橋分別跨越的晉江北高干渠和晉江南高干渠等重要水系, 為預(yù)防橋面徑流初期雨水和危液泄漏直接排入水體, 造成污染,甚至威脅飲用水安全, 需要在跨越北高渠和南高干渠等重要水系路段采取水質(zhì)保護(hù)及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范應(yīng)急措施。沿線跨越敏感水體橋梁情況見表1。

表1 公路沿線跨越敏感水體橋梁表

3.2 應(yīng)急收集措施工藝選擇

主要從工藝適宜、場地要求、運(yùn)行安全和橋面匯水幾方面進(jìn)行綜合考慮和評(píng)估,進(jìn)而提出合理有效、可操作的應(yīng)急收集工程措施。 除應(yīng)急集水池外,目前橋面常見的徑流系統(tǒng)污染控制措施,如植被控制、氧化塘、滲濾系統(tǒng)等措施均涉及土壤、植物及微生物[6],其工程單元一旦接觸泄漏的危液或事故廢水,結(jié)構(gòu)和功能將被破壞,失去凈化作用。 因此本項(xiàng)目優(yōu)先選擇常規(guī)的橋面徑流收集系統(tǒng)(見圖1),即收集管網(wǎng)和沉淀池工藝組合。 池壁和池底用漿砌片石或水泥砼進(jìn)行防護(hù)處理。

圖1 常規(guī)橋梁徑流收集系統(tǒng)

鑒于本項(xiàng)目已建成通車,敏感路段穿越市區(qū),周邊場地有限,征地困難,只能在橋下紅線內(nèi)地塊進(jìn)行施工,以極限值充分考慮貯存一次事故污染物為設(shè)計(jì)目標(biāo), 采用占地最小的集水池方案,同時(shí)對集水池進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以蓄存應(yīng)急事故廢水為主,兼顧沉砂、隔油作用。 正常運(yùn)行工況下,橋面徑流主要污染物為懸浮物,經(jīng)沉砂處理后一般自然蒸發(fā)或回用綠化灌溉,底泥定期清理。事故情況下,污水進(jìn)行收集并運(yùn)送至地方污水處理廠處置, 污泥由專業(yè)部門送至地方危廢填埋場處置。 橋面徑流收集處理流程見圖2。

圖2 橋面徑流收集處理流程

3.3 橋面徑流管道收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014)和《公路排水設(shè) 計(jì) 規(guī) 范》,雨 水 設(shè) 計(jì) 流 量(L/s)計(jì) 算 公 式Q=ψ·q·F,其中：ψ 為 徑流 系 數(shù)；q 為 設(shè) 計(jì) 暴 雨 強(qiáng) 度(L/s.hm2)；F 為 匯水面積(hm2)；

經(jīng)查詢地方資料,當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式：

按照規(guī)范[1-2]選值,本項(xiàng)目為高速公路瀝青混凝土路面ψ 取0.95,重現(xiàn)期Te 取5,本方案取暴雨強(qiáng)度下的初期雨水降雨, 歷時(shí)t=30min, 橋梁兩側(cè)匯水面積為F=0.004Lhm2(左右橋單側(cè)橋面寬度20m)。 根據(jù)不同敏感路段橋長確定雨水設(shè)計(jì)量,通過現(xiàn)場泄水孔間距、降雨歷時(shí)及雨水設(shè)計(jì)量計(jì)算, 確定縱向排水管直徑和應(yīng)急集水池容量。 各橋梁段橋面徑流系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)測算結(jié)果如表2所示。

表2 各橋梁段橋面徑流系統(tǒng)設(shè)計(jì)測算結(jié)果

原設(shè)計(jì)行車道豎向泄水孔按每5m 一道, 現(xiàn)需每5m增設(shè)2 付吊架,徑流通過雨斗收集至橫向排水管中,橫向排水管在一定距離用三通接頭外接一根豎向排水管,將收集的徑流引入橋底設(shè)置的應(yīng)急集水池。

3.4 集水池設(shè)計(jì)

由于本項(xiàng)目為高速公路,項(xiàng)目本身運(yùn)營期間不生產(chǎn)、使用危險(xiǎn)化學(xué)品, 事故應(yīng)急池主要用于防范跨越飲用水源保護(hù)區(qū)敏感路段運(yùn)載危險(xiǎn)化學(xué)品車輛發(fā)生交通事故導(dǎo)致的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏的突發(fā)環(huán)境事件。 集水池設(shè)計(jì)容積大小應(yīng)滿足當(dāng)?shù)? 年一遇特大暴雨連續(xù)降雨30min 形成的徑流與事故儲(chǔ)存池最小容積之和。

3.4.1 事故儲(chǔ)存設(shè)施總有效容積設(shè)計(jì)

按極限值考慮,假設(shè)暴雨條件下,運(yùn)載?；奋囕v發(fā)生交通事故,化學(xué)品全部泄漏,進(jìn)行事故儲(chǔ)存池最小有效容積測算。 按《水體污染防控緊急措施設(shè)計(jì)導(dǎo)則》中V總＝(V1＋V2－V3)max＋V4+V5公式計(jì)算,其中V5＝10qF。 公式內(nèi)各參數(shù)解釋和取值見表3。

表3 事故儲(chǔ)存池有效容積各參數(shù)取值

計(jì)算各敏感橋梁段所需最小事故應(yīng)急收集池的容積見表4。

表4 事故應(yīng)急收集池容積統(tǒng)計(jì)一覽表

3.4.2 集水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

集水池采用C25 鋼筋混凝土擋土墻結(jié)構(gòu), 由于收集池尺寸較大,為防止基礎(chǔ)不均勻沉降拉裂壁身,壁身設(shè)置兩道沉降縫處理。 集水池底部根據(jù)現(xiàn)場地基情況采用C25 鋼筋砼或鋪設(shè)0.5m 厚M10 漿砌片石進(jìn)行防滲處理,同時(shí)為防止雜物進(jìn)入集水池, 在排水溝與集水池之間應(yīng)設(shè)置一道鑄鐵格柵。 另外,集水池入口,增設(shè)2 處閥門開關(guān),閥門1 為雨水出口閥門,平時(shí)打開,發(fā)生泄漏事故時(shí)關(guān)閉；閥門2 為污水收集池入口,平時(shí)關(guān)閉,發(fā)生泄漏事故時(shí)打開。出水口設(shè)置1 處排空閥門。集水池結(jié)構(gòu)平面圖參見圖3 所示。

圖3 集水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3.4.3 集水池有效性驗(yàn)證

經(jīng)調(diào)查,潯美高架橋兩端各設(shè)一處沉淀池,有效容積約280m3, 玉蘭中橋南段設(shè)沉淀池一處, 有效容積約240 m3,加沙I 號(hào)中橋南側(cè)設(shè)沉淀池一處,有效容積約為310m3。 所有沉淀池均設(shè)置在橋梁下,且處于周邊河道的正常高水位線以外, 保證集水池在雨季或豐水期能夠正常發(fā)揮作用,不被河水淹沒。 公路維護(hù)人員位于周邊收費(fèi)站內(nèi),距離各沉淀池車程時(shí)間小于10min。

由表4 可知, 該高速公路跨越敏感水系的橋梁徑流收集池實(shí)際容積大于理論計(jì)算值。 正常情況下,橋面的雨水經(jīng)收集系統(tǒng)進(jìn)入事故應(yīng)急池,經(jīng)沉砂過濾后排放；若發(fā)生危險(xiǎn)品泄漏事故時(shí), 應(yīng)急養(yǎng)護(hù)人員迅速趕往現(xiàn)場處置,調(diào)集應(yīng)急槽車抽取事故應(yīng)急集水池內(nèi)的廢水, 可保證危險(xiǎn)品沖洗液不外溢。

3.5 安全防護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)環(huán)境影響報(bào)告書及環(huán)評(píng)批復(fù), 對跨敏感河流橋梁路段進(jìn)行加強(qiáng)型防撞設(shè)計(jì),采用SS 級(jí)鋼筋混凝土防撞護(hù)欄,并加設(shè)防拋網(wǎng),避免車輛或行車?yán)M(jìn)入水體中。同時(shí)考慮應(yīng)急收集池體上方及周邊設(shè)置柵欄和安全提示牌,防止不知者和動(dòng)物誤入跌落,消除安全隱患。

3.6 預(yù)警系統(tǒng)與警示牌設(shè)計(jì)

高速公路上設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng), 并具有圖像復(fù)核功能。在敏感水域橋梁段、限速區(qū)域設(shè)置了固定的高清視頻監(jiān)控?cái)z像頭,可實(shí)時(shí)觀測路上車輛通行情況。 一旦突發(fā)環(huán)境事件發(fā)生,可及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。另一方面,在敏感路段來車方向150m 處各設(shè)置2 塊“保護(hù)飲用水源,減速慢行”的警示標(biāo)志牌,提醒過往司機(jī)謹(jǐn)慎駕駛。沿線LED 播報(bào)牌滾動(dòng)顯示報(bào)警電話和路段交通通行情況。

3.7 整體評(píng)價(jià)與建議

本項(xiàng)目基本落實(shí)環(huán)評(píng)提出的應(yīng)急防范措施, 在加強(qiáng)日常管理、完善相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)防控措施的情況下,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)水平是可以接受的。收集系統(tǒng)現(xiàn)場照片見圖4～圖7。但整個(gè)系統(tǒng)智能控制程度低,響應(yīng)時(shí)間不能保證,存在一定的隱患。 建議根據(jù)徑流特性,在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)允許的前提下優(yōu)化完善相關(guān)措施。

圖4 警示標(biāo)志牌

圖5 縱向排水管

圖6 集水池及安全防護(hù)設(shè)施

圖7 控制管閥

(1)加裝智能控制與分流處理措施。 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與應(yīng)急制動(dòng)無縫銜接,達(dá)到快速反應(yīng),同時(shí)減小后期廢液清運(yùn)的難度。 鑒于目前公路危險(xiǎn)品泄漏應(yīng)急收集處理技術(shù)還處于起步階段,需加快這方面研究,尤其特大橋和山區(qū)公路。

(2)組合工藝,解決場地受限問題。 在小交通流量的路段或用地面積受限無法修筑大型收集池的場合, 可采用多孔瀝青路面+常規(guī)橋面徑流收集組合方式,據(jù)C.pagotto等[7-8]的研究, 多孔瀝青路面可有效降低路面徑流92%CH、85% SS、78% TPb 的污染, 提高受限收集池對初期雨水的處理效果。

4 公路徑流收集系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

針對公路徑流水質(zhì)的特性和收集系統(tǒng)普遍存在的問題,本文嘗試在常規(guī)處理基礎(chǔ)上,引入“云技術(shù)”概念,提出一種基于智能檢測和應(yīng)急防控的新型橋面徑流收集系統(tǒng), 達(dá)到正常徑流和危險(xiǎn)化學(xué)品的有效識(shí)別和分流控制,既能實(shí)現(xiàn)橋面徑流初期雨水凈化處理作用, 又能快速地發(fā)揮危險(xiǎn)品泄漏監(jiān)控、應(yīng)急儲(chǔ)存功能,確保敏感水體的安全,減少對敏感水體的水質(zhì)影響。

4.1 新型橋面徑流收集系統(tǒng)組成

基于智能檢測和應(yīng)急防控的新型橋面徑流收集系統(tǒng)主要由監(jiān)控操作系統(tǒng)平臺(tái)、自動(dòng)檢測裝置、數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)、收集系統(tǒng)和輔助監(jiān)控警報(bào)系統(tǒng)等五個(gè)部分組成。其工藝及智能檢測與控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟妶D8～圖10。

圖8 智能檢測與分流控制示意圖

圖9 新型橋面徑流應(yīng)急處理工藝流程圖

(1)監(jiān)控操作系統(tǒng)平臺(tái)是運(yùn)輸事故監(jiān)控識(shí)別、日常橋面徑流收集處理系統(tǒng)操作、 雨水沉淀排放池和事故泄漏液收集池管理等各種遠(yuǎn)程操作指令發(fā)布的平臺(tái), 軟件采用B/S 構(gòu)架。 系統(tǒng)可根據(jù)監(jiān)控和檢測情況自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)停相應(yīng)按鈕,或提醒工作人員人工判斷和操作,核實(shí)、響應(yīng)應(yīng)急操作。

(2)自動(dòng)檢測系統(tǒng)包含化學(xué)危險(xiǎn)品智能檢測和氣象監(jiān)測預(yù)警兩個(gè)部分, 化學(xué)危險(xiǎn)品智能檢測主要安裝是在調(diào)節(jié)池或三通閥前端管部, 采用水質(zhì)安全否定檢測方式,快速有效識(shí)別正常徑流和危險(xiǎn)化學(xué)品,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測,快速分流,智能控制,自動(dòng)報(bào)警等工作,從而降低突發(fā)環(huán)境污染。氣象監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要由能見度、雨量等氣象參數(shù)檢測傳感器組成。 通過氣象檢測情況,啟動(dòng)相應(yīng)控制閥門引導(dǎo)徑流檢測,同時(shí)研判路段突發(fā)交通事故發(fā)生概率,警示工作人員加強(qiáng)實(shí)時(shí)觀測,提高應(yīng)急救援能力。

(3)數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng),前端采集設(shè)備采用太陽能和風(fēng)能供電,通過3G/4G/5G 無線通信網(wǎng)絡(luò)與前端現(xiàn)場的若干智能檢測控制器通信, 把每個(gè)現(xiàn)場采集的參數(shù)及各個(gè)狀態(tài)傳輸至后臺(tái)監(jiān)控操作平臺(tái),進(jìn)行全面監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)查詢。

(4)橋面徑流收集系統(tǒng)是整套系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ),主要由橋面徑流泄水孔、徑流收集管和“兩池”單元組成。兩池為初期雨水沉淀池和應(yīng)急事故收集系統(tǒng), 池內(nèi)設(shè)置電控閥和液位傳感器。

(5)輔助監(jiān)控警報(bào)系統(tǒng)主要由監(jiān)控?cái)z像頭、報(bào)警電話和警示標(biāo)識(shí)等部分組成。 其中,監(jiān)控?cái)z像頭具有事故識(shí)別功能,當(dāng)某車輛行駛狀態(tài)發(fā)生異常時(shí),攝像頭能夠及時(shí)捕獲并向監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào), 及時(shí)通知人工進(jìn)行異常情況的觀察和核實(shí), 事故認(rèn)定后由工作人員啟動(dòng)應(yīng)急操作系統(tǒng),并指令計(jì)算機(jī)發(fā)布事故播報(bào),提醒過往車輛提前做好防范。

圖10 新型徑流系統(tǒng)智能檢測和控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4.2 公路橋面徑流危化液體智能檢測工作流程

(1)非雨雪天氣情況,雨雪傳感器不會(huì)有檢測信號(hào)輸出, 控制系統(tǒng)出水口處的排水電控閥一直處于關(guān)閉狀態(tài),確?；瘜W(xué)危險(xiǎn)品和不明液體不流入橋下水體內(nèi)。 同時(shí),橋面任何流入橋體排水管內(nèi)的液體, 會(huì)觸使系統(tǒng)的化學(xué)危險(xiǎn)品檢測單元對流入的不明液體進(jìn)行檢測, 并通過無線網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控操作平臺(tái)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

(2)雨雪天氣情況,雨雪檢測傳感器輸出檢測信號(hào)給工控機(jī), 系統(tǒng)的化學(xué)危險(xiǎn)品檢測單元進(jìn)行橋面徑流水質(zhì)安全的綜合分析和判斷。

①當(dāng)檢測到水質(zhì)異常時(shí), 系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)關(guān)閉雨水沉淀排放池進(jìn)水電控閥, 并打開事故泄漏液收集池進(jìn)水口處的事故泄漏液電控閥, 使異常的橋面徑流液體流入事故泄漏液收集池內(nèi),同時(shí)發(fā)出報(bào)警。 事故清洗完畢后,廢液由專業(yè)部門運(yùn)至指定地方處置。

②當(dāng)檢測到水質(zhì)正常時(shí), 系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)關(guān)閉事故泄漏液收集池電控閥, 同時(shí)打開雨水沉淀排放池,橋面徑流通過雨水沉淀排放池, 經(jīng)沉淀后排入公路兩側(cè)的邊溝內(nèi)或回用灌溉。

4.3 智能檢測模擬驗(yàn)證和“兩池”容積驗(yàn)算

4.3.1 智能檢測驗(yàn)證

為客觀驗(yàn)證危險(xiǎn)品智能檢測效果, 合作單位選取濃鹽酸、氫氧化鈉、乙二醇、柴油、自來水、雨水、食鹽等物質(zhì)進(jìn)行模擬測試。 這些代表不同“化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)”的化學(xué)品100%被安全檢出并報(bào)警,同時(shí)管道的閥門自動(dòng)切換,分類引流到相應(yīng)沉淀池內(nèi),檢測設(shè)施安全可靠。

4.3.2 初期雨水沉淀池

初期雨水以持續(xù)30min 特大暴雨量沖刷形成的徑流計(jì)算,V初=Q×T×10-3, 由前文計(jì)算可知初期雨水沉淀池容積V初。

4.3.3 事故應(yīng)急收集池

事故應(yīng)急池以接納事故?；芬后w為目的, 容積滿足液態(tài)危化品體積與其沖洗水形成徑流量之和即可。 根據(jù)趙琨和陳瑩等人[9-10]研究,事故時(shí)油品泄漏量大于2kg的事件是一小概率事件,本項(xiàng)目建議按極限值考慮,事故應(yīng)急池取2 倍的槽車最大運(yùn)載量, 因此事故應(yīng)急沉淀池取60m3。

4.4 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

(1)能夠?qū)崟r(shí)智能檢測橋面徑流水質(zhì)安全,及時(shí)控制橋面徑流的流向或封堵危險(xiǎn)品的泄漏。

(2)智能控制,減少后期清運(yùn)量。能夠根據(jù)實(shí)際需求,初期徑流單獨(dú)分流到沉淀池凈化處理, 后期安全徑流直接控制排入邊溝。

(3)操作便捷,無需監(jiān)控。 危液泄漏后能夠自動(dòng)完成預(yù)設(shè)的功能,過程無需人工監(jiān)守,有效起到危險(xiǎn)品泄漏預(yù)防和控制的作用。

5 結(jié)語

隨著水資源保護(hù)的重視和相關(guān)研究的深入, 路面徑流收集系統(tǒng)的實(shí)用性設(shè)計(jì)得到廣泛的重視, 其應(yīng)用亦會(huì)更加廣泛。 開發(fā)節(jié)地、實(shí)時(shí)檢測、高效反應(yīng)、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)保實(shí)用的公路徑流收集系統(tǒng)將成為今后公路, 特別是特大橋和山區(qū)公路研究的主要方向。 本研究可為今后的徑流收集系統(tǒng)研究提供了優(yōu)化思路和參考。