公路排水體系對環(huán)境意義以及改進

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高速公路排水系統(tǒng)對保持路基路面的正常使用具有重要意義,許多公路建設項目在排水系統(tǒng)設計與施工時,不顧地域差別地簡單遵循規(guī)范要求,最終造成許多工程質量問題,浪費了大量材料,破壞了公路沿線的生態(tài)環(huán)境。在當前大力發(fā)展節(jié)約交通的背景下,有必要對公路排水系統(tǒng)進行研究并予以改進,從而構建生態(tài)型公路排水系統(tǒng)。

1排水系統(tǒng)主要組成分類

高速公路排水一般包括路界地表、路面內部、地面以下及構造物排水,這些排水的順利實施必須依靠相關的排水構造物,各種排水構造物中主要的組成部分是邊溝和中央分隔帶排水,其選用的合理與否,直接關系到公路的使用性能及人們對公路的總體評價。

邊溝可分為外露式和隱藏式2大類,外露式邊溝包括:梯形斷面邊溝;矩形斷面邊溝;三角形斷面邊溝;碟形斷面邊溝;組合式斷面邊溝等類型。其中梯形、矩形斷面在高等級公路邊溝型式中應用較為廣泛。隱藏式邊溝包括:蓋板邊溝;管網(wǎng)式邊溝;縫隙式邊溝等類型。無論哪一種類型的邊溝,均有各自的優(yōu)缺點,目前在高等級公路中均有應用。中央分隔排水一般采用齊平式、淺碟式、凸起式3種基本型式,另外,對于超高段排水需要增加特殊設計。

2排水系統(tǒng)對公路沿線環(huán)境的影響

2.1對植被和水土保持的影響

排水系統(tǒng)施工開挖破壞了沿線植被的連續(xù)性,圬工砌體將原來植被生長的小環(huán)境阻斷破壞,改變了附近植被的水分和養(yǎng)分供給系統(tǒng),造成土壤侵蝕、土壤劣化、植被減少,引起附近植物的死亡甚至消失;其次,排水系統(tǒng)的大量圬工會導致原地貌破壞,使沿線區(qū)域的地質結構發(fā)生一定變化,裸露地表受到雨水沖刷,造成水土流失,進而使土壤肥力降低,影響路域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,甚至在一些特殊地區(qū),產生如塌方、滑坡、泥石流等地質災害。

2.2對水體的影響

2.2.1對地表水質的影響

公路路面排水對附近區(qū)域地表水質的影響較明顯。高速公路營運過程中,汽車灑落有害物質以及尾氣中的物質,在降雨后經路面徑流排入農田、河流,造成附近水環(huán)境污染。

2.2.2對地下水質的影響

排水系統(tǒng)施工中的開挖溝等活動會影響施工區(qū)域地下水的質量和數(shù)量,改變地下水資源埋藏和運動條件,破壞正常的自然規(guī)律,影響到路邊甚至較遠地區(qū)的動植物。

2.2.3對地表水流的改變

公路排水系統(tǒng)改變了地表水流的自然狀態(tài),造成水流集中,在許多情況下使水流速度加快,這些變化會導致土壤侵蝕以及河流淤塞,同時,排水系統(tǒng)的砌體降低了土壤的可滲透性,被土壤吸收的徑流減少,形成局部雍水、泥砂下沉淤積而阻塞河道,引發(fā)洪澇災害。

2.2.4對地下徑流的改變

公路排水系統(tǒng)開挖降低了周圍區(qū)域的地下水位,而路基和其他結構物則會因限制水流并且提高周圍區(qū)域的地下水位,造成飲用水和農業(yè)用水流失以及影響沿線動物的生存。

2.3對路容景觀的影響

廣泛采用的混凝土砌體結構比較單一,破壞了沿線的自然景觀,與周圍環(huán)境不能協(xié)調,其單調的結構造型和色調容易給行車者造成枯燥的感覺,引起視覺疲勞,不利于行車安全。

3排水系統(tǒng)的改進

針對排水系統(tǒng)造成的沿線生態(tài)破壞問題,國內外專家對其改進進行了深入研究并取得了一定成果,尤其是發(fā)達國家在高速公路排水系統(tǒng)的建設中不斷進行技術積累和創(chuàng)新,提出了許多值得借鑒的技術和理論成果。美國公路的排水設計非常注重環(huán)境保護,其邊溝表面上看基本都是三角形或淺蝶形,邊溝內沒有采用圬工鋪砌,而是土工織物種草,真正的排水系統(tǒng)在地面以下;德國的路基排水方式以地面排水為主,路基邊坡和緩,邊溝斷面多為弧形,其目的是減少圬工。

另外,德國提倡植物防護,推行草養(yǎng)路肩,主要是利用自然生長的草皮防護路基邊坡和路肩;日本公路建設也非常重視排水系統(tǒng)的設計與施工對生態(tài)環(huán)境的影響。由于日本雨水多,大小水系都很發(fā)達,為了保證公路的排水通暢和節(jié)約土地,日本從溪流的發(fā)源地就開始采取鋪砌式的排水溝。國內公路排水系統(tǒng)經歷了從簡單到多樣、從傳統(tǒng)技術到現(xiàn)代技術的發(fā)展過程。近年來,不少在建工程為改變現(xiàn)行排水系統(tǒng)存在的缺陷,從經濟效益和社會效益出發(fā),借鑒國外的一些經驗和成果,對公路排水系統(tǒng)進行了有益的嘗試,并取得了一些成效。

廣清高速公路建設在排水系統(tǒng)設計中提出了生態(tài)排水技術,其采用的植草排水不僅避免了大量圬工對生態(tài)環(huán)境的破壞,并大幅節(jié)約了工程費用;海南省根據(jù)當?shù)鼐唧w情況,對邊溝設計進行改進,在其外側或內外側全部種植草皮,既有效預防了路基、路面水毀等病害,又增加了公路整體美感;貴陽至遵義高速公路在修建時將椰絲毯應用于排水系統(tǒng),結果表明其覆蓋的邊溝具有極強的抗沖刷能力;寧杭高速公路江蘇段的排水系統(tǒng)在設計中充分考慮原有水系,盡量避免大填大切,降低了工程造價并防止了水土流失;青島至銀川高速公路排水設計中排水溝不予加固鋪砌,該技術利于積水緩慢下滲,且在排水無出口時起到蒸發(fā)池的作用。

4構建生態(tài)型排水系統(tǒng)

可靠的技術參數(shù)選取。構建生態(tài)型公路排水系統(tǒng)要在設計施工前收集詳細的有關數(shù)據(jù)和資料,如調查落實公路沿線歷年降雨強度、歷時以及地質地礦條件,坡面坡度、路線平縱線形、路基斷面形式等,為設計計算提供詳盡客觀的計算參數(shù),以確保計算結果的可靠性,并要對各種結算結果反復試算比較,充分考慮各種因素的影響,盡量避免設計過于保守而浪費大量材料和造成不必要的生態(tài)破壞。

可靠的排水系統(tǒng)施工工程質量。由于施工不可避免地對沿線附近環(huán)境造成破壞,如果排水系統(tǒng)的工程質量不能得到保證,勢必會引起排水效果不佳甚至失效,導致路面積水、路基浸水等后果,進而破壞公路主體,影響其正常營運。同時,大面積的維修會造成周圍生態(tài)環(huán)境的二次破壞。因此,生態(tài)型排水系統(tǒng)必須要滿足工程質量合格的要求。

采用合理的設計技術。排水設施還必須采用形式多樣化的設計方法,不能墨守陳規(guī),既進行科學設計,又要進行大膽創(chuàng)新,不能簡單地按照以往的經驗或規(guī)范要求而不顧工程實際情況,同時,設計時盡量將外形美觀的排水設施展現(xiàn)在視野范圍之內,將枯燥、呆板的排水設施預先將之排除視野之外。

合理采用綠化美化技術是構建生態(tài)型公路排水系統(tǒng)的重要組成部分。針對排水系統(tǒng)大量圬工造成的生態(tài)環(huán)境破壞問題,積極推廣各種生態(tài)環(huán)保新技術,防止其對生態(tài)環(huán)境的進一步破壞,盡可能恢復原來的自然狀況。如各種種草和植樹新技術的應用不僅可以美化路容,提高公路沿線綠化水平,同時還具有提高公路排水系統(tǒng)的效率、防止各種自然災害等效能。

5結語

高速公路排水系統(tǒng)的大量圬工造成植被破壞、水土流失等問題,甚至嚴重影響到路域內生態(tài)系統(tǒng)的平衡。因此,排水系統(tǒng)設計和施工時要做到綜合考慮各種因素,借鑒國內外的新技術與新成果,使排水系統(tǒng)不僅能滿足公路排水的技術和功能要求,同時,減少對沿線生態(tài)環(huán)境的影響。