CN109518789A - 一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统 - Google Patents

一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统 Download PDF

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CN109518789A CN201811652674.4A CN201811652674A CN109518789A CN 109518789 A CN109518789 A CN 109518789A CN 201811652674 A CN201811652674 A CN 201811652674A CN 109518789 A CN109518789 A CN 109518789A
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Abstract

本发明涉及饮用水水源保护区道路施工技术领域，且公开了一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，包含以下设计步骤：S1、非水库区路基排水设计；S2、非水库区路面排水设计；S3、水库区路基排水设计；S4、水库区路面排水设计；S5、中央分隔带排水设计；S6、中央边沟排水设计；S7、路面内部排水设计。该道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，对道路、桥梁、隧道产生的雨污水进行收集、汇集、处理、排除，把雨污水对水源保护区的不利影响降低到最低，保证饮用水源保护区水资源的安全。

Description

一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统
技术领域
本发明涉及饮用水水源保护区道路施工技术领域，具体为一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统。
背景技术
根据《饮用水水源保护区污染防治管理规定》((89)环管字第201号)规定，饮用水水源保护区分为一级保护区和二级保护区，必要时可在保护区外划分准保护区。饮用水水源一级保护区内禁止新建、扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目；二级保护区内不准新建、扩建向水体排放污染物的建设项目，改建项目必须削减污染物排放量。
随着城乡一体化的发展和道路建设用地的限制，道路网向城市周边和山区不断延伸，道路越来越多向山区改移，距离水系越来越近，道路建设不可避免穿越饮用水源保护区。现有的道路排水系统采用粗放式的设计及管理手段，已不适应水环境生态保护的需要，急需开发一套新的水处理系统，以保护道路周边水生态环境。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，具备对道路、桥梁、隧道产生的雨污水进行收集、汇集、处理、排除，把雨污水对水源保护区的不利影响降低到最低等优点，解决了现有的道路排水系统采用粗放式的设计及管理手段，已不适应水环境生态保护的需要的问题。
(二)技术方案
为实现上述对道路、桥梁、隧道产生的雨污水进行收集、汇集、处理、排除，把雨污水对水源保护区的不利影响降低到最低等目的，本发明提供如下技术方案：一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，包含以下设计步骤：
S1、非水库区路基排水设计；
①填方边沟：路基护坡道外侧设置矩形排水沟；
②挖方边沟：挖方及过村庄路段采用盖板边沟；
③截水沟：平台截水沟；挖方坡顶截水沟；
S2、非水库区路面排水设计；
①一般路段路面排水，采用漫流式；
②超高路段，超高侧路面水流入设置在中央分隔带内的纵向流水槽，通过纵向流水槽汇入集水井，然后通过横向排水管流入路基纵向排水系统；
S3、水库区路基排水设计；
①水库区一般填方路段排水沟；
②水库区一般挖方路段采用盖板边沟；
③填方段，在护坡道外侧设置矩形排水沟；挖方段，采用盖板边沟；
④水库区截水沟：平台截水沟；挖方坡顶截水沟；
S4、水库区路面排水设计；
①一般填方路段，分别在左幅路面左侧土路肩外侧和右幅路面右侧土路肩外侧，设置带盖板的排导沟；
②挖方路段，在边沟内侧设置盖板排导沟；
③不设超高的挡墙路段，在挡墙护栏内侧设置盖板排导沟；
④分离式路基超高段，超高侧的排导沟从外侧移至内侧；
⑤整体式路基超高路段，超高侧路面水流入设置在超高侧路缘带内的纵向流水槽，汇入集水井，集水井设置间距为30m～60m，然后通过横向排水管流入应急池中；
设计径流量的计算思路如下：
一级公路路面和路肩表面排水设计降雨的重现期P为5年，二级公路路面和路肩表面排水设计降雨的重现期P为3年。
ii.暴雨强度计算：
雨水量计算采用项目所在地的暴雨强度公式：
i＝a+blgP/(t+c)d；
式中：
a、b、c、d——暴雨强度公式地区系数
i——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度(mm/min)
P——设计降雨的重现期(年)
t——降雨历时(min)
t＝t1+mt2
式中：
t1——路面汇流历时(min)；
t2——沟管内汇流历时(min)；
m——管道延缓系数。
iii.设计径流量计算
Q＝16.67ψFi
式中：
Q——设计径流量(m3/s)；
ψ——径流系数；
F——汇水面积(km2)；
再根据汇集路段的设计径流量计算出污水应急池的容积；
污水排除：进入应急池的路面污水可通过污水输送管道或运输车运往处理中心集中处理；
污水处理：采用生物降解或物理化学方式，对污水进行无害化处理，满足排放标准后再排入水系；
S5、中央分隔带排水设计
中央分隔带采用凸型；
S6、中央边沟排水设计；
分离式路基段，根据左、右幅路面中间宽度、附近桥、涵等构造物，部分路段设置一道或两道中央边沟；
S7、路面内部排水设计；
避免雨水过多地渗入路面结构，沥青混凝土上、下面层结构均采用密级配。
优选的，所述S1中非水库区路基排水设计包含：
①填方边沟：路基护坡道外侧设置矩形排水沟；
②挖方边沟：挖方及过村庄路段采用盖板边沟；
③截水沟：平台截水沟；挖方坡顶截水沟。
优选的，所述S3中水库区路基排水设计采用15年重现期内任意15分钟的最大降雨强度进行流量计算。
优选的，所述S4中水库区路面排水设计按5年重现期内任意连续15分钟的最大径流速度进行计算。
优选的，所述S5中中央分隔带排水设计采用水泥砂浆抹面并铺防渗土工膜。
优选的，所述S5中中央分隔带排水设计的填方路段中分带内设置渗沟。
优选的，所述S2中非水库区路面排水设计分为一般路段路面排水和超高路段路面排水。
优选的，所述一般路段路面排水采用漫流式，土路肩设3％向外的横坡并采用C20现浇硬化。
优选的，所述超高路段路面排水采用超高侧路面水流入设置在中央分隔带内的纵向流水槽，通过纵向流水槽汇入集水井，然后通过横向排水管流入路基纵向排水系统。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，具备以下有益效果：
1、该道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，对道路、桥梁、隧道产生的雨污水进行收集、汇集、处理、排除，把雨污水对水源保护区的不利影响降低到最低，保证饮用水源保护区水资源的安全。
2、该道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，对穿过水源保护区的道路排水系统采用精细的设计及管理手段，保证水环境生态的平衡，确保道路周边水生态环境。
附图说明
图1为本发明路堑平台截水沟结构示意图；
图2为本发明中央分隔带排水结构示意图；
图3为本发明涵洞结构示意图；
图4为本发明填方超高路基中央分隔带结构示意图；
图5为本发明集水井立面结构示意图；
图6为本发明流水槽轴视图；
图7为本发明路肩墙段盖板排导沟结构示意图；
图8为本发明排导沟与应急池连接示意图；
图9为本发明应急池立面图；
图10为本发明应急池围栏立面图。
图中：1-溢水口，2-纵向流水槽，3-砂砾垫层，4-SS极砼防撞护栏，5-沥青面层，6-基层，7-底基层，8-C30钢筋砼护栏基础，9-挡土墙，10-围栏，11-闸门A，12-闸门B，13-C25钢筋砼基础，14-砂砾垫层，15-带检查口的接头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-10，一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于，包含以下设计步骤：
S1、非水库区路基排水设计；
①填方边沟：路基护坡道外侧设置矩形排水沟；
②挖方边沟：挖方及过村庄路段采用盖板边沟；
③截水沟：平台截水沟；挖方坡顶截水沟；
S2、非水库区路面排水设计；
①一般路段路面排水，采用漫流式；
②超高路段，超高侧路面水流入设置在中央分隔带内的纵向流水槽，通过纵向流水槽汇入集水井，然后通过横向排水管流入路基纵向排水系统；
S3、水库区路基排水设计；
①水库区一般填方路段排水沟；
②水库区一般挖方路段采用盖板边沟；
③填方段，在护坡道外侧设置矩形排水沟；挖方段，采用盖板边沟；
④水库区截水沟：平台截水沟；挖方坡顶截水沟；
S4、水库区路面排水设计；
①一般填方路段，分别在左幅路面左侧土路肩外侧和右幅路面右侧土路肩外侧，设置带盖板的排导沟；
②挖方路段，在边沟内侧设置盖板排导沟；
③不设超高的挡墙路段，在挡墙护栏内侧设置盖板排导沟；
④分离式路基超高段，超高侧的排导沟从外侧移至内侧；
⑤整体式路基超高路段，超高侧路面水流入设置在超高侧路缘带内的纵向流水槽，汇入集水井，集水井设置间距为30m～60m，然后通过横向排水管流入应急池中；
设计径流量的计算思路如下：
一级公路路面和路肩表面排水设计降雨的重现期P为5年，二级公路路面和路肩表面排水设计降雨的重现期P为3年。
ii.暴雨强度计算：
雨水量计算采用项目所在地的暴雨强度公式：
i＝a+blgP/(t+c)d
式中：
a、b、c、d——暴雨强度公式地区系数；
i——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度(mm/min)；
P——设计降雨的重现期(年)；
t——降雨历时(min)；
t＝t1+mt2；
式中：
t1——路面汇流历时(min)；
t2——沟管内汇流历时(min)；
m——管道延缓系数。
iii.设计径流量计算；
Q＝16.67ψFi；
式中：
Q——设计径流量(m3/s)；
ψ——径流系数；
F——汇水面积(km2)；
再根据汇集路段的设计径流量计算出污水应急池的容积；
污水排除：进入应急池的路面污水可通过污水输送管道或运输车运往处理中心集中处理；
污水处理：采用生物降解或物理化学方式，对污水进行无害化处理，满足排放标准后再排入水系；
S5、中央分隔带排水设计；
中央分隔带采用凸型；
S6、中央边沟排水设计；
分离式路基段，根据左、右幅路面中间宽度、附近桥、涵等构造物，部分路段设置一道或两道中央边沟；
S7、路面内部排水设计；
避免雨水过多地渗入路面结构，沥青混凝土上、下面层结构均采用密级配。
实施例：
(1)路基、路面排水设计原则
路基排水设计，采用15年重现期内任意15分钟的最大降雨强度进行流量计算。
路面排水设计，按5年重现期内任意连续15分钟的最大径流速度进行计算。
在充分调查沿线水系、排灌系统的基础上，结合路线进行路基、路面排水总体设计，使之形成统一的、完整的排水系统(详见附图1)。
(2)非水库区路基排水设计
路基排水主要靠路基坡脚外的边沟，或利用排水涵管等设施，使路基水能顺畅地排入附近河道。在路基边沟与农业灌溉沟渠、交叉道路相交，均采用立体交叉，即边沟设置涵洞或倒虹吸通过以上结构物，使路基边沟水流不影响农田的灌溉系统及交叉道路正常使用。
①填方边沟：路基护坡道外侧设置矩形排水沟，排水沟内径0.6m×0.6m，用C20混凝土浇筑。
沟底纵坡一般不小于0.3％。排水沟沟底纵坡大于10％时，将其改为带消力设施的急流槽。
②挖方边沟：挖方及过村庄路段采用盖板边沟，内径0.6m×0.75m，盖板为15cm厚C30混凝土，下部用C20混凝土浇筑。
③截水沟：
平台截水沟，宽0.3m，高0.3m，采用C20混凝土浇筑。
挖方坡顶截水沟，底宽为0.5m，高0.5m，采用M7.5浆砌片石砌筑。
(3)非水库区路面排水设计
降落在路面上的雨水，通过路面横坡迅速排出路面范围，避免行车道路面范围内出现积水而影响行车安全。路面表面排水分为两种情况：一般路段路面排水和超高路段路面排水。
一般路段路面排水采用漫流式，土路肩设3％向外的横坡并采用C20现浇硬化，使路面水迅速沿横向漫流，经边坡排向路基边沟，避免路面积水，保证行车通畅。
超高路段，超高侧路面水流入设置在中央分隔带内的纵向流水槽，通过纵向流水槽汇入集水井，然后通过横向排水管流入路基纵向排水系统(详见附图4)。
(4)水库区路基排水设计(详见附图7)
①水库区一般填方路段排水沟，内径0.3m×0.3m，用C20混凝土浇筑。
②水库区一般挖方路段采用盖板边沟，内径0.3m×0.45m，盖板为15cm厚C30混凝土，下部用C20混凝土浇筑。
③填方段：在护坡道外侧设置矩形排水沟，排水沟内径0.6m×0.6m，用C20混凝土浇筑；挖方段：采用盖板边沟，内径0.6m×0.75m，盖板为15cm厚C30混凝土，下部用C20混凝土浇筑。
④水库区截水沟：
平台截水沟，宽0.3m，高0.3m，采用C20混凝土浇筑。
挖方坡顶截水沟，底宽为0.5m，高0.5m，采用M7.5浆砌片石砌筑。
(5)水库区路面排水设计
为避免路面污水排入水库污染水源，故沿水库路段及排水困难路段，设置排导沟、应急池汇集路面水(详见附图8)。
①一般填方路段，分别在左幅路面左侧土路肩外侧和右幅路面右侧土路肩外侧，设置带盖板的排导沟。排导沟内径0.3m×0.55m，盖板为15cm厚C30混凝土，下部用C20混凝土浇筑。
②挖方路段，在边沟内侧设置盖板排导沟。排导沟内径0.3m×0.55m，盖板为15cm厚C30混凝土，下部用C20混凝土浇筑。
③不设超高的挡墙路段，在挡墙护栏内侧设置盖板排导沟。
④分离式路基超高段：超高侧的排导沟从外侧移至内侧，例如某路段右幅路面为超高侧，故排导沟由右幅路面右侧土路肩外侧移至右幅路面左侧土路肩外侧。
⑤整体式路基超高路段：超高侧路面水流入设置在超高侧路缘带内的纵向流水槽，汇入集水井，集水井设置间距为30m～60m，然后通过横向排水管流入应急池中(详见附图5)。
排导沟汇集路面水，再排入应急池中。排导沟与应急池采用HDPE300PVC管连接，应急池尺寸为5×5×4m，应急池的进水口应低于相应排导沟的沟底高程，出水口不应低于长潭水库的设计水位(详见附图3)。
应急池边缘距路基边沟外缘的距离应以保证路基的稳定和安全为原则。应急池容量依据其纵向间距经水力、水文计算后确定，并以一个月内路面汇入池中的雨水能经及时完成渗透与蒸发为设计依据(详见附图9和10)。
应急池四周应用围栏进行围护，并防止其他水流入池中。
设计径流量的计算思路如下：
i.设计重现期：
一级公路路面和路肩表面排水设计降雨的重现期P为5年。
ii.暴雨强度计算：
雨水量计算采用当地暴雨强度公式
i＝9.153+5.777lgP/(t+11.208)0.571
式中：
i——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度(mm/min)
P——设计降雨的重现期(年)
t——降雨历时(min)
t＝t1+mt2
式中：
t1——路面汇流历时(min)；
t2——沟管内汇流历时(min)；
m——管道延缓系数。
iii.设计径流量计算
0＝16.67ψFi
式中：
Q——设计径流量(m3/s)
ψ——径流系数
F——汇水面积(km2)
(6)中央分隔带排水
中央分隔带采用凸型。中央分隔带内路面结构边部先用2cm水泥砂浆抹面，再铺防渗土工膜。填方路段中分带内设置渗沟，渗沟外包无纺布，隔20米设置一道采用管径为D20cmHDPE双壁波纹管横向渗沟，排至一侧填方边坡。防渗土工膜要求采用经编土工膜，二布二膜复合，厚度1.8～2.2mm。纵向抗拉强度不小于2.5KN/5cm，纵向伸长率不大于28％，圆球顶破强度＞2.5KN。摊铺时拉挺绷紧，搭接宽度20cm。雨水漫流至路面和路面水一起排入排导沟或路基边沟(详见附图2)。
(7)中央边沟排水设计
分离式路基段，根据左、右幅路面中间宽度、附近桥、涵等构造物，部分路段设置一道或两道中央边沟(详见附图6)。
填方段中央边沟：内径0.6m×0.6m，用C20混凝土浇筑。
挖方段中央边沟：内径0.6m×0.75m，盖板为15cm厚C30混凝土，下部用C20混凝土浇筑。
(8)路面内部排水设计
①为避免雨水过多地渗入路面结构，沥青混凝土上、下面层结构均采用密级配。
②土路肩采用C20现浇硬化，厚度为10cm，土路肩低于硬路肩2cm并设置向外3％的横坡，并在边部设置级配碎石，通过2m间隔的5cm塑料管，将渗入路面结构内的水分及时引出路基外。
综上所述，该道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，对道路、桥梁、隧道产生的雨污水进行收集、汇集、处理、排除，把雨污水对水源保护区的不利影响降低到最低，保证饮用水源保护区水资源的安全。
该道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，对穿过水源保护区的道路排水系统采用精细的设计及管理手段，保证水环境生态的平衡，确保道路周边水生态环境，解决了现有的道路排水系统采用粗放式的设计及管理手段，已不适应水环境生态保护的需要的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于，包含以下设计步骤：
S1、非水库区路基排水设计；
S2、非水库区路面排水设计；
①一般路段路面排水，采用漫流式；
②超高路段，超高侧路面水流入设置在中央分隔带内的纵向流水槽，通过纵向流水槽汇入集水井，然后通过横向排水管流入路基纵向排水系统；
S3、水库区路基排水设计；
①水库区一般填方路段排水沟；
②水库区一般挖方路段采用盖板边沟；
③填方段，在护坡道外侧设置矩形排水沟；挖方段，采用盖板边沟；
④水库区截水沟：平台截水沟；挖方坡顶截水沟；
S4、水库区路面排水设计；
①一般填方路段，分别在左幅路面左侧土路肩外侧和右幅路面右侧土路肩外侧，设置带盖板的排导沟；
②挖方路段，在边沟内侧设置盖板排导沟；
③不设超高的挡墙路段，在挡墙护栏内侧设置盖板排导沟；
④分离式路基超高段，超高侧的排导沟从外侧移至内侧；
⑤整体式路基超高路段，超高侧路面水流入设置在超高侧路缘带内的纵向流水槽，汇入集水井，集水井设置间距为30m～60m，然后通过横向排水管流入应急池中；
设计径流量的计算思路如下：
一级公路路面和路肩表面排水设计降雨的重现期P为5年，二级公路路面和路肩表面排水设计降雨的重现期P为3年；
ii.暴雨强度计算：
雨水量计算采用项目所在地的暴雨强度公式：
i＝a+blgP/(t+c)d；
式中：
a、b、c、d——暴雨强度公式地区系数；
i——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度(mm/min)；
P——设计降雨的重现期(年)；
t——降雨历时(min)；
t＝t1+mt2；
式中：
t1——路面汇流历时(min)；
t2——沟管内汇流历时(min)；
m——管道延缓系数；
iii.设计径流量计算；
Q＝16.67ψFi；
式中：
Q——设计径流量(m3/s)；
ψ——径流系数；
F——汇水面积(km2)；
再根据汇集路段的设计径流量计算出污水应急池的容积；
污水排除：进入应急池的路面污水可通过污水输送管道或运输车运往处理中心集中处理；
污水处理：采用生物降解或物理化学方式，对污水进行无害化处理，满足排放标准后再排入水系；
S5、中央分隔带排水设计；
中央分隔带采用凸型；
S6、中央边沟排水设计；
分离式路基段，根据左、右幅路面中间宽度、附近桥、涵等构造物，部分路段设置一道或两道中央边沟；
S7、路面内部排水设计；
避免雨水过多地渗入路面结构，沥青混凝土上、下面层结构均采用密级配。
2.根据权利要求1所述的一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于：所述S1中非水库区路基排水设计包含：
①填方边沟：路基护坡道外侧设置矩形排水沟；
②挖方边沟：挖方及过村庄路段采用盖板边沟；
③截水沟：平台截水沟；挖方坡顶截水沟。
3.根据权利要求1所述的一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于：所述S3中水库区路基排水设计采用15年重现期内任意15分钟的最大降雨强度进行流量计算。
4.根据权利要求1所述的一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于：所述S4中水库区路面排水设计按5年重现期内任意连续15分钟的最大径流速度进行计算。
5.根据权利要求1所述的一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于：所述S5中中央分隔带排水设计采用水泥砂浆抹面并铺防渗土工膜。
6.根据权利要求1所述的一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于：所述S5中中央分隔带排水设计的填方路段中分带内设置渗沟。
7.根据权利要求1所述的一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于：所述S2中非水库区路面排水设计分为一般路段路面排水和超高路段路面排水。
8.根据权利要求7所述的一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于：所述一般路段路面排水采用漫流式，土路肩设3％向外的横坡并采用C20现浇硬化。
9.根据权利要求7所述的一种道路穿越水环境敏感区的集水、汇水及排水处理系统，其特征在于：所述超高路段路面排水采用超高侧路面水流入设置在中央分隔带内的纵向流水槽，通过纵向流水槽汇入集水井，然后通过横向排水管流入路基纵向排水系统。
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