渣土運(yùn)輸與城市排水多功能地下管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫巧榮李嘉欣

(1.揚(yáng)州大學(xué) 水利與能源動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)(2.揚(yáng)州大學(xué) 建筑工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

一、研究背景

(一)我國城市內(nèi)部渣土運(yùn)輸現(xiàn)狀

隨著我國城市化的不斷推進(jìn)，渣土車在城市建設(shè)中扮演著越來越重要的角色。但由于自身的各類特性，當(dāng)前的渣土車運(yùn)輸存在著許多弊端。

在環(huán)境方面，城市中運(yùn)行的渣土車存在的違章行為是導(dǎo)致城市空氣污染和噪聲污染一大因素。渣土車由于超載，超限現(xiàn)象嚴(yán)重的問題導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，以及對(duì)道路的使用壽命削減。

在安全方面，渣土車存在很多視覺盲區(qū)再加上高強(qiáng)度的使用導(dǎo)致的整體可靠性、安全系數(shù)低等問題，不僅時(shí)常引發(fā)城市交通擁擠，還特別容易引發(fā)交通事故。以南京市為例，2011年渣土車重大事故15起，致人死亡數(shù)15人，2012年渣土車重大事故20起，致人死亡數(shù)21人，數(shù)量呈上升趨勢。

(二)國內(nèi)外研究與治理措施

1.國外渣土車管理措施

(1)通過智能交通系統(tǒng)(ITS)對(duì)渣土車進(jìn)行監(jiān)管

美國是最早發(fā)展ITS的發(fā)達(dá)國家［4］。歐委會(huì)在2008年發(fā)布了指導(dǎo)歐洲ITS建設(shè)的重要政策性文件:ITS行動(dòng)計(jì)劃。ITS 行動(dòng)計(jì)劃的要點(diǎn)具體包括道路、交通和出行數(shù)據(jù)的最優(yōu)利用，交通和貨運(yùn)管理的連貫性，道路安全和保障，車輛和運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的整合，數(shù)據(jù)保障和可能性等6個(gè)方面［5］。

(2)通過地下物流系統(tǒng)運(yùn)輸

城市地下物流系統(tǒng)模式分為3類:氣力艙體管道運(yùn)輸(PCP)、液壓艙體管道運(yùn)輸(HCP)和電磁艙體管道運(yùn)輸［3］。其中氣力管道運(yùn)輸和電磁感應(yīng)管道運(yùn)輸適用于郵件包裹、蔬菜、水果等快速運(yùn)輸;水力管道運(yùn)輸適用于土沙、礦石等物料的大運(yùn)量長距離運(yùn)輸。該類系統(tǒng)具有高效、安全、可靠等無可比擬的優(yōu)勢［2］。

2.國內(nèi)渣土車管理措施

隨著技術(shù)的進(jìn)步，我國在21世紀(jì)以來車輛管理系統(tǒng)不斷發(fā)展，RFID、GPS定位等高科技手段逐漸進(jìn)入交通管理系統(tǒng)中［1］。得益于智能監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，渣土車的管理得以加強(qiáng);各地積極對(duì)渣土車的進(jìn)行安全改造(渣土車加蓋密閉系統(tǒng))，防止渣土車因?yàn)⒙湓炼绊懗鞘协h(huán)境與交通;政府紛紛出臺(tái)政策加強(qiáng)渣土車管理并嚴(yán)懲渣土車的違法行為。然而由于利益驅(qū)動(dòng)、疲勞駕駛、視線盲區(qū)等原因，渣土車造成的事故仍屢見不鮮。

二、多功能地下管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

(一)設(shè)計(jì)思路

本項(xiàng)目針對(duì)我國城市內(nèi)部渣土車運(yùn)行現(xiàn)狀，并結(jié)合地下物流系統(tǒng)的發(fā)展，提出將渣土通過地下管道中的傳送帶從城市內(nèi)部輸出。

在我國傳送帶較于PCP具有更成熟的技術(shù)與更低的經(jīng)濟(jì)成本，更易于實(shí)現(xiàn)，而且傳送帶結(jié)構(gòu)相對(duì)簡易，利于模塊化、大批量使用、易于拆除與再利用，也便于今后管道用途的轉(zhuǎn)換。

當(dāng)城市化發(fā)展到一定程度、渣土運(yùn)輸量減少時(shí)，進(jìn)行多功能地下管道系統(tǒng)的二期使用。將地下管道系統(tǒng)中的相應(yīng)管道中的傳送帶模塊拆除，并將管道進(jìn)行適當(dāng)改造后用于城市排水，以減緩城市內(nèi)澇現(xiàn)象。待未來技術(shù)成熟，地下管道仍可安裝類似PCP、HCP等復(fù)雜、精密、更高效的地下物流系統(tǒng)。

(二)設(shè)計(jì)方案

1.概述

在布設(shè)管道時(shí)將“多功能地下管道系統(tǒng)”與排水等地下網(wǎng)線以及工程建設(shè)區(qū)域進(jìn)行綜合的規(guī)劃、布置與管理，找到既適合布置雨水管網(wǎng)又便于連接工程運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)的地段布置“多功能地下管道系統(tǒng)”。在城市外圍雨水排放口及交通量較小的區(qū)域(例如郊區(qū))設(shè)立“渣土運(yùn)輸場”。

當(dāng)工程建設(shè)因施工而產(chǎn)生渣土和建筑垃圾時(shí)，將渣土送至一旁的“多功能地下管道”運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)。渣土和建筑垃圾通過地下管道中的傳送帶運(yùn)輸穿過市區(qū)，做到與往來車輛互不干擾。當(dāng)渣土運(yùn)輸?shù)健霸吝\(yùn)輸站”時(shí)，渣土車再從“渣土運(yùn)輸站”運(yùn)送渣土到預(yù)定地點(diǎn)，從而做到使渣土車遠(yuǎn)離市區(qū)交通量較大的區(qū)域。

當(dāng)城市內(nèi)部大中型工程建設(shè)趨于飽和時(shí)，進(jìn)行多功能地下管道系統(tǒng)的二期使用。將管道中的傳送帶模塊與承載板拆除，再將管道進(jìn)行相應(yīng)的簡單改造，將雨水管與“多功能管道”的連接閥門打開，將“多功能管道”用作排水管道，以增加城市區(qū)域的排水能力。為未來進(jìn)一步精細(xì)化利用城市地下空間提供基礎(chǔ)。

2.多功能地下管道系統(tǒng)的關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)

多功能地下管道系統(tǒng)由管道主體、傳送帶模塊、雨水管連接段、渣土運(yùn)輸廠與渣土接收站組成。

(1)管道主體結(jié)構(gòu)

管道主體直徑2m，其中支撐板的寬1.7m，厚度0.05m，長度與管道長度一致并與管道連接;固定板寬0.2m，厚度0.03m，位于支撐板上，長度與管道長度一致的并與管道、支撐板連接在一起，固定板預(yù)留的空間可用于傳送帶的檢修與保養(yǎng)。

(2)傳送帶模塊

傳送帶模塊采用1.2m寬的重型工業(yè)輸送機(jī)，安置并固定在支撐板與固定板上。

(3)雨水管連接段

每隔16 m安置雨水管連接段，其下部(即管道主體上部)安裝閥門，上部與雨水管道相連。在管道二期使用時(shí)，用于導(dǎo)入雨水。

(4)渣土運(yùn)輸場的建立

綜合考慮交通量較小的區(qū)域與雨水管排水口分布，建立鄉(xiāng)鎮(zhèn)渣土運(yùn)輸場，并根據(jù)規(guī)劃工程量、渣土運(yùn)輸量確定渣土運(yùn)輸場的規(guī)模。

3.與現(xiàn)有的裝置的對(duì)比研究

目前，我國地下管道智慧物流系統(tǒng)“LuGuo”使用直徑90厘米的管道，可基本解決垃圾分類輸送、長距輸送問題?？蓪ɑ铘~、雞蛋、紅酒、瓷器等在內(nèi)的近97%的超市商品送達(dá)入?yún)^(qū)入樓［6］。但只能用于小型物體的輸送，近90 cm的空間飽和使用，未給今后的改進(jìn)設(shè)計(jì)、維護(hù)、多層次利用留有余地。在與“LuGuo”與PCP的綜合對(duì)比下，“多功能地下管道系統(tǒng)”具有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)針對(duì)性強(qiáng);(2)適用范圍廣;(3)模塊化設(shè)計(jì);(4)多層次利用;(5)可持續(xù)發(fā)展。

三、創(chuàng)新特色

(一)前瞻性

“多功能地下管道系統(tǒng)”針對(duì)我國城市內(nèi)部的渣土運(yùn)輸問題提出解決方案;管道系統(tǒng)的二期使用于城市排水，以增加城市區(qū)域的排水能力;綜合考慮了城市物流現(xiàn)狀與未來的發(fā)展，切實(shí)的為城市未來的地下物流運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行長遠(yuǎn)的規(guī)劃，合理開發(fā)城市地下空間，為進(jìn)一步精細(xì)化利用地下空間提供基礎(chǔ)。

(二)綜合設(shè)計(jì)

根據(jù)城市工程建設(shè)的規(guī)劃建設(shè)與排水網(wǎng)線的規(guī)劃布置，選擇合理區(qū)域適當(dāng)?shù)夭贾谩岸喙δ芄艿馈薄８鶕?jù)交通分布狀況與排水管排水口的分布，合理設(shè)立“鄉(xiāng)鎮(zhèn)渣土運(yùn)輸場”?？紤]工程量的大小并結(jié)合節(jié)約的原則確定“渣土運(yùn)輸站”的規(guī)模。

(三)綠色環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展

“多功能地下管道系統(tǒng)”將渣土車“攔”在城外，不僅可以減少道路污染、交通揚(yáng)塵，而且提高城市交通運(yùn)輸安全性，提高市民交通出行舒適度與生活質(zhì)量。

四、應(yīng)用前景

地下管道運(yùn)輸具有高效、綠色環(huán)保、安全與經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)?！岸喙δ艿叵鹿艿老到y(tǒng)”能解決城市內(nèi)部渣土運(yùn)輸問題;也可并入城市排水系統(tǒng)，提高城市區(qū)域的排水能力;待未來技術(shù)成熟，地下管道仍可安裝類似PCP、HCP等復(fù)雜、精密、更高效的地下物流系統(tǒng)。

從運(yùn)輸渣土、雨水到未來物流的多層次利用的設(shè)計(jì)符合可持續(xù)發(fā)展的觀念。合理開發(fā)城市地下空間，為進(jìn)一步精細(xì)化利用地下空間提供基礎(chǔ)。

［1］陸化普，李瑞敏.城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 ［J］.工程研究-跨學(xué)科視野中的工程，2014，1(6)：6-19.

［2］HenryLiu.紐約市地下物流可行性研究及對(duì)世界其他主要城市的啟示［J］.現(xiàn)代交通技術(shù)，2008，5(4):86-92.

［3］馬成林，毛海軍，許恒勤.城市地下物流系統(tǒng)發(fā)展模式及相關(guān)技術(shù)要求［J］.技術(shù)與方法，2012，31(3):71-73.

［4］王瑾.濱海開發(fā)區(qū)渣土車管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.山東大學(xué)，2012.

［5］郭淑萍，張敖.智能交通系統(tǒng)發(fā)展及其標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀研究［C］.中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)，2014.

［6］張景華.“LuGuo(蘆果)系統(tǒng)”亮相世界種子大會(huì)［N］.光明日?qǐng)?bào)，2014.