過江橋梁應(yīng)急收集設(shè)施實踐探討

羅新海

(廣西交通設(shè)計集團有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

過江橋梁通車運行后，橋面雨水徑流的SS和COD濃度較大[1]，由于橋梁跨越水體，橋面雨水直接排入水體將會對水體造成一定程度的污染，尤其是當(dāng)有危險化學(xué)品或其他污染物在橋上泄露時，直接排入水體將會對水體的水質(zhì)和生態(tài)造成嚴(yán)重的污染和破壞，若橋梁處于水源保護區(qū)，則將直接導(dǎo)致水源污染、無法取用，對人民群眾生產(chǎn)、生活造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。根據(jù)公路環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范、地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、飲用水源保護條例等相關(guān)規(guī)范和要求，橋梁橋面徑流不得直接排入執(zhí)行地表水Ⅰ類、Ⅱ類[2]標(biāo)準(zhǔn)的河流以及位于飲用水水源保護區(qū)、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的水體[3]。因此，對橋面徑流進(jìn)行收集并設(shè)置應(yīng)急收集設(shè)施已成為過江橋梁必須采取的安全環(huán)保措施。

1 應(yīng)急收集系統(tǒng)的選擇

南寧市有著眾多跨越邕江的橋梁，而南寧市的飲用水水源也主要是邕江，其中跨越邕江的永和大橋、中興大橋、清川大橋、托洲大橋等四座橋梁均位于南寧市邕江中上游的飲用水水源保護區(qū)內(nèi)(見圖1)。由于上述橋梁建設(shè)時間相對較早，已建成的橋面徑流系統(tǒng)主要通過橋面泄水孔直接排入邕江，對邕江的水質(zhì)、水環(huán)境和生態(tài)造成較大的安全環(huán)保隱患。因此，南寧市統(tǒng)籌對上述過江橋梁進(jìn)行徑流系統(tǒng)改造和設(shè)置應(yīng)急收集設(shè)施以提高對邕江水源和水環(huán)境的保護。

過江橋梁的應(yīng)急收集系統(tǒng)主要包括橋面徑流系統(tǒng)、沉砂池、應(yīng)急收集池等基本設(shè)施，還可根據(jù)需要設(shè)置活性炭濾池、生物濾池等深度處理設(shè)施，以及配套電子監(jiān)測、自動化檢測與控制系統(tǒng)等。

為滿足邕江水源水環(huán)境的保護需要，綜合考慮經(jīng)濟、管理維護、現(xiàn)場實施條件等因素，經(jīng)南寧市相關(guān)主管部門組織研究、評審，確定永和大橋、中興大橋、清川大橋、托洲大橋等四座跨江橋梁近期采用在舊橋上增設(shè)橋面徑流收集系統(tǒng)、在兩側(cè)橋頭下設(shè)置沉砂池及應(yīng)急收集池的改造方式，并預(yù)留遠(yuǎn)期進(jìn)一步改造接入監(jiān)測、自動化檢測與控制系統(tǒng)的條件。

圖1 南寧市邕江中上游四座過江橋梁地理位置圖

2 應(yīng)急收集設(shè)施的建設(shè)

2.1 橋面徑流系統(tǒng)

2.1.1 橋面徑流的計算

橋面徑流量的計算采用南寧市暴雨強度公式：

設(shè)計流量Q=ψ·q·F(l/s)

(1)

(2)

式中：t=t1+t2(min)。

按《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB 50014-2006)，上述公式選用參數(shù)p=10 a；橋面集水時期t1=5 min；綜合徑流系數(shù)ψ=0.9[4]。

2.1.2 徑流管道系統(tǒng)(見下頁圖2)

(1)永和大橋(2004年建成)。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，已建橋面泄水管為直徑150 mm鑄鐵材料泄水管，且已建鑄鐵泄水管較完好。本次橋面排水改造保留原鑄鐵泄水管，僅在橋梁南北側(cè)堤防之間的主橋及觀景臺范圍內(nèi)原泄水管下增加φ150 mm豎向排水管，豎向排水管連接到縱向新建排水管。根據(jù)流量計算結(jié)果，縱向排水管采用φ300 mm PVC-U管，排水管縱坡采用1.5%?？v向排水管連接至橋梁落地總管道后，采用φ400 mm PVC-U管埋地排至沉砂池、應(yīng)急池。

(2)中興大橋(1988年建成)。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，已建橋面泄水管為φ150 mm鑄鐵材料泄水管，且已建鑄鐵泄水管已部分銹蝕。本次橋面排水改造為拆除橋梁南北側(cè)堤防之間原鑄鐵泄水管，新建φ150 mm PVC-U泄水管，并設(shè)置φ150 mm豎向排水管，豎向排水管連接到縱向新建排水管。根據(jù)流量計算結(jié)果，縱向排水管采用φ300 mm PVC-U管，排水管縱坡為1.5%。縱向排水管連接至橋梁落地總管道后，采用φ400 mm PVC-U管埋地排至沉砂池、應(yīng)急池。

(3)清川大橋(1997年建成)。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，已建橋面泄水管為φ150 mm和φ100 mm的鑄鐵材料泄水管，且已建鑄鐵泄水管已部分銹蝕。本次橋面排水改造為拆除橋梁南北側(cè)堤防之間原鑄鐵泄水管，新建φ150 mm PVC泄水管，并設(shè)置φ150 mm豎向排水管，豎向排水管連接到縱向新建排水管。根據(jù)流量計算結(jié)果，縱向排水管采用φ300 mm PVC-U管，排水管縱坡為2%?？v向排水管連接至橋梁落地總管道后，采用φ400 mm PVC-U管埋地排至沉砂池、應(yīng)急池。

(4)托洲大橋(2003年建成，為南寧繞城高速公路跨邕江橋)。已建橋面泄水管為φ150 mm鑄鐵材料泄水管，且已建鑄鐵泄水管較完好。本次橋面排水改造保留原鑄鐵泄水管，僅在橋梁南北側(cè)橋臺之間的主橋原泄水管下增加φ150 mm豎向排水管，豎向排水管連接到縱向新建排水管。根據(jù)流量計算結(jié)果，縱向排水管采用φ300 mm PVC-U管，排水管縱坡為1.5%。由于托洲大橋為南寧繞城高速公路橋，地處郊野，為便于管理維護，縱向排水管連接至橋梁落地總管道后，采用600 mm×400 mm的漿砌片石排水溝排至沉砂池、應(yīng)急池。

圖2 橋面徑流系統(tǒng)改造設(shè)計圖

2.2 沉砂池、應(yīng)急池

沉砂池主要用于沉淀徑流中的污染物，以達(dá)到初步凈化水體的效果；應(yīng)急池主要用于存儲污染事故時的污染物質(zhì)，應(yīng)急池容積按不小于市場上的大型油罐車裝載容積30 m3進(jìn)行設(shè)置。平時，橋面徑流經(jīng)沉砂池沉淀后直接排往水體，發(fā)生污染事故時，沉砂池排出口關(guān)閉，污染物排至應(yīng)急池儲存并啟用危化品專用運輸泵車將污染物運送到指定地點進(jìn)行處理。

永和大橋、中興大橋、清川大橋為南寧市區(qū)內(nèi)的過江橋梁，橋梁兩端與城市道路相銜接，兩側(cè)橋臺均位于防洪堤內(nèi)，與橋梁落地總管銜接的埋地管道、沉砂池、應(yīng)急池等的布設(shè)受到市政道路(江南大道、江北大道等)以及市政地下管線等設(shè)施的限制，需要根據(jù)市政道路及地下管線布置情況因地制宜進(jìn)行合理設(shè)計和布設(shè)。同時，由于受防洪堤及邕江兩岸景觀控制的限制，永和大橋、中興大橋、清川大橋的沉砂池、應(yīng)急池排出管不能在邕江江岸設(shè)置獨立的排口，需要改造并接入市政排水管道系統(tǒng)，通過市政排水管道系統(tǒng)進(jìn)行集中排放。

托洲大橋為南寧市郊區(qū)的過江橋梁(南寧繞城高速公路橋)，橋梁兩端為郊野荒地，場地不受限制，沉砂池、應(yīng)急池的布設(shè)形式以便于施工和管理維護為主。同時，考慮到該橋為公路橋梁，過境和運輸貨物的大型車輛較多，油污較重，為進(jìn)一步減少油污排入邕江的隱患，在托洲大橋的沉砂池中設(shè)置了油水分離隔板，對油污進(jìn)行隔離收集處理。托洲大橋的橋面徑流及沉砂池、應(yīng)急池排出管通過獨立設(shè)置的排口和急流槽排入邕江。

沉砂池、應(yīng)急池系統(tǒng)設(shè)計及工藝如圖3～4所示。

圖3 沉砂池、應(yīng)急池系統(tǒng)設(shè)計及工藝圖(永和大橋、中興大橋、清川大橋)

圖4 沉砂池、應(yīng)急池系統(tǒng)設(shè)計及工藝圖(托洲大橋)

沉砂池、應(yīng)急池系統(tǒng)的工作原理：平時閥門2、3、4關(guān)閉，閥門1開啟，橋面徑流系統(tǒng)收集雨水，經(jīng)沉砂(隔油)池進(jìn)行沉淀(隔油)后排入市政雨水管道系統(tǒng)或水體；發(fā)生污染事故時閥門1、3、4關(guān)閉，閥門2開啟，系統(tǒng)收集事故污染物在沉砂池及應(yīng)急池內(nèi)，并啟用?；穼Ｓ眠\輸泵車將污染物抽取運送到指定地點進(jìn)行處理；事故發(fā)生后，需用高壓水槍及時清理沉砂池及應(yīng)急池，此時開啟閥門2，閥門1、3、4關(guān)閉，清洗產(chǎn)生的污水用?；穼Ｓ眠\輸泵車抽取運送到指定地點進(jìn)行處理，清洗完畢后，開啟閥門3、4，將剩余清洗水排出。

3 經(jīng)驗與建議

目前，永和大橋、中興大橋、清川大橋、托洲大橋的應(yīng)急收集系統(tǒng)均已建成并投入運行。截止到本文撰寫時，尚未發(fā)生過大型污染事故，僅發(fā)生過小型的污染事件。污染發(fā)生后通過迅速開啟應(yīng)急系統(tǒng)，起到了較好的污染控制作用。

在運行管理過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，由于應(yīng)急系統(tǒng)為人工手動控制，需要反應(yīng)及時并需要經(jīng)過訓(xùn)練、操作嫻熟的工作人員迅速啟動應(yīng)急系統(tǒng)才能充分發(fā)揮作用。同時，遇到雨天時應(yīng)急系統(tǒng)的管控也較為困難，若污染事故發(fā)生的同時遇到較大的降雨，則污染物將隨雨水迅速漫流擴散。開啟應(yīng)急系統(tǒng)后，沉砂池、應(yīng)急池也將迅速充滿，需要迅速調(diào)動較多的危化品專用運輸泵車及時抽取池內(nèi)污染水體，才能達(dá)到控制效果，否則沉砂池、應(yīng)急池充滿后將溢流往外排放，污染控制將失去效果。

為進(jìn)一步提高應(yīng)急收集設(shè)施的污染控制效果，建議在條件成熟時，逐步完善自動化污染物監(jiān)測、控制管理系統(tǒng)，將人工監(jiān)測調(diào)整為在線自動監(jiān)測、將手動控制系統(tǒng)改造為電動自動化控制，并建立全市范圍內(nèi)的?；穼Ｓ眠\輸泵車聯(lián)動機制，以便在應(yīng)急系統(tǒng)啟動后能夠迅速集中力量將污染物進(jìn)行及時控制和處理。若條件允許，還可就地配套建設(shè)活性炭濾池等深度處理設(shè)施，將重度污染物就地進(jìn)行處理或預(yù)處理后再進(jìn)行外運，進(jìn)一步強化污染控制效果。

同時，應(yīng)急收集設(shè)施投入運行后，還需配套相應(yīng)的安全管理措施才能達(dá)到最佳的污染預(yù)防和控制效果。(1)可采取提高橋梁路段的防撞護欄等級或采用多重護欄組合等措施，提高橋梁路段的防側(cè)翻、抗撞擊能力，盡量避免車輛在橋上側(cè)翻發(fā)生泄漏。(2)可通過設(shè)置明顯的警示標(biāo)志、限速標(biāo)志、反光標(biāo)志等加強交通管理，進(jìn)行預(yù)警降速，提高車輛通過橋梁路段的安全性。(3)若交通條件允許，對于重點水源保護區(qū)，還可通過引導(dǎo)?；愤\輸車輛繞行其他道路或采取限制?；愤\輸車輛通過的措施，從源頭上遏制污染事故的發(fā)生，充分保障水源水環(huán)境的安全。

4 結(jié)語

過江橋梁可通過建設(shè)、改造橋面徑流系統(tǒng)和設(shè)置包含沉砂池、應(yīng)急池等設(shè)施在內(nèi)的應(yīng)急收集系統(tǒng)，來控制橋面徑流，防止橋面發(fā)生污染事故時對水體造成污染。對于市區(qū)內(nèi)的過江橋梁，徑流收集管道、沉砂池、應(yīng)急池等設(shè)施需要根據(jù)城市建設(shè)情況、地下管線的布置情況等因地制宜進(jìn)行合理布設(shè)，協(xié)調(diào)好城市規(guī)劃和市容景觀等因素，確定合理可行的方案，從而順利進(jìn)行建設(shè)和運行。應(yīng)急收集設(shè)施投入運行后，需要配套相應(yīng)的安全管理措施才能達(dá)到最佳的污染預(yù)防和控制效果。在條件成熟時，可通過建立自動化監(jiān)測、自動化控制系統(tǒng)來進(jìn)一步提高應(yīng)急收集設(shè)施的運轉(zhuǎn)效率和污染控制效果。