高速公路服务区雨水再利用途径的探讨与应用

张焕州

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

我国属于水资源短缺的国家，缺水已经成为制约我国城市经济社会发展的限制因素。但同时，大部分城市又被暴雨过后的“看海”现象所困扰。国家提出海绵城市的理念也正是基于解决此类问题。

雨水被作为水资源再次利用可以缓解棘手的水资源匮乏和城市洪涝灾害。故本文试图从高速服务区切入探讨雨水再利用所带来的社会效益。

1 雨水径流的特点

a）降落到地面之前的雨水，由于是对大气的淋洗，其含有的杂质主要是空气中的尘埃和大气污染物，其中，SS 和COD 比例最高，其他的污染物浓度均较低[1]。

b）高速公路的雨水径流水量变化较为复杂，随机性较大，具有水流间断性水量突变性的特点[2]。

c）高速公路路面径流对地表河流水质有一定的影响[3]。

d）初期雨水地面径流属于面源污染。《污水综合排放标准》中，“污水，指在生产和生活中排放水的总称”，其是针对点源（生活污水和工业废水）进行的规定，对面源污染排放尚且没有明确要求[4]。

2 雨水再利用途径

a）文化审美。通过产品本身与不同植物相结合的视觉效果，帮助旅途中的司乘人员缓解疲劳，并带来短暂的身心放松，让人们得到更好的出行享受[5]。

b）补给降温池。降温池以水冷的方式达到轮胎的冷却效果，但由于池水经曝晒后温度升高、水吸热蒸发和车轮纹理带走等因素，导致降温水池降温效果不好、水耗很大[6]。

3 雨水再利用的具体方案设计

3.1 工程概况

晋城至焦作高速公路是山西省的南大门，晋东南出口的主要通道。每天的车流量非常大，尤其是运载货物的重型车辆。处于对RK25+516.683 处附近交通安全的考虑并结合此路段的线形情况，决定在此处服务区内增设两座降温池。

本项目全称晋焦高速RK25+516.683 处降温池及匝道工程。降温池场区长180 m，场区内新建85 m 长1-1 m 钢筋混凝土圆管涵以及26 m 长1-2 m 盖板涵，由新建一口井深为9.85 m 的跌水井转输与横穿公路的现状1-4 m 石拱涵连接，最终将山体汇流、场区径流以及边沟排水统一导入石拱涵内。在向焦作前进方向的右侧场区内由近及远分别布置了自检及贯穿车道、制动冷却池以及预留车道。

3.2 作为文化审美景观

设计一种生物滞留槽模块产品安置在建筑物屋顶上，通常选择骑跨在建筑物的女儿墙的方式，此模块化产品可以对屋顶雨水进行收集并经过产品中位于上层的砂土层简单渗透和滞留，其中部分雨水被储存吸收起来，从而可以减轻雨水径流的大面积汇流，经过简单物理过滤的雨水，部分被植物利用，多余部分可以通过此模块末端的排水管道排入排水系统中，也可以排入末端储水收集装置作为场区灌溉的水源。

此模块化产品的设计方案为一种开放式雨水滞留槽，所述滞留槽包括：滞留槽主体，其为防腐蚀且强度高的高分子材料亚克力；隔水板，平面沿纵向每间隔2 cm 设置一个5 cm 长透水孔，搭于支座间凹槽内，支座均匀开孔。在首段滞留槽模块和末端滞留槽模块设置溢流口。滞留槽右侧集水区下采用收口设计，使低处隔水板下水流流速得到提升，实现顺利导流排水。其中隔水板上敷设透水土工布，土工布包裹住隔水板后将外延下压从隔水板纵向设置的横孔缠绕穿出并与横向主体土工布缝合，隔离了上部砂土层，过滤下渗的雨水，使得雨水净化后收集在下部的收口急流槽。土工布的上部铺设砂土层，使得绿色植物有了培养基层，并且有储存水份的功能。

3.2.1 产品构造应具备的结构形式

集水- 引流结构，收集雨水并通过沟槽将雨水引流导入蓄水结构中；蓄水- 溢流结构，短暂储水为绿植提供可靠水源，同时为富余水量提供出路；模块化结构，满足工业化批量生产和多种构造形态和效果的组合连接。

3.2.2 选材料

选择塑料、亚克力等材质作为产品的生产材料。此类材料价格低廉、色彩丰富、可以满足造型多样化的批量生产需求。

3.2.3 选植物

选小型灌木、藤木、草本植物来结合雨水再利用产品使用；结合造型选用多种类型植物。

生物滞留槽结构立面示意图见图1。

图1 生物滞留槽结构立面示意图

3.3 作为降温池的水源

炎炎夏日，重型卡车在高速公路上满载运行，由于地面温度很高加之长距离刹车导致刹车失灵，最终酿成事故屡见不鲜。降温池利用水体冷却的方式服务于重型卡车车胎和刹车片的降温。由于夏日气温高造成降温池内水体温度高，水体蒸发损失大，加之大型车辆轮胎带水量大，造成降温池水耗巨大，水资源大量被浪费，补水运行成本高。

本项目设计中雨水回收分为两部分，屋顶雨水回收系统和地面雨水回收系统。

a）屋顶雨水回收系统 雨水从屋顶被收集后，直接进入带过滤系统的蓄水池，用于服务区的卫生用水服务。

b）地面雨水回收系统 利用地势差将整个服务区的雨水汇集回收于蓄水池，因此，蓄水池将设计在整个服务区地势最低点，然后通过过滤、沉降等简单处理环节，使其变为可被利用水源。本项目设计中将地面雨水径流收集起来，通过地下埋设的雨水渠道将其汇集到雨水过滤系统，雨水经过级配碎石和砂砾等滤层的过滤净化后达到很大程度的清洁，满足人们的感官感受。净化后的雨水被浮球阀控制最终储存在蓄水池内作为降温池的一种水源。此系统中蓄水池与降温池在地下利用连通器原理互相连通，形成连通器两端池体内水面保持相平。利用浮球阀门控制蓄水池阀门的开启度，实现了自动控制降温池进水流量，使得降温池的有效水位得到保障。本设计在节约水资源的同时，也节约了水泵补水的成本。

降温池雨水回收再利用系统俯视图见图2。

图2 降温池雨水再利用系统俯视图

4 方案可实现的功能

4.1 作为文化审美景观

a）实现雨水收集再利用与原本公共设施功能相结合，利用绿色植物，达到建筑与环境和谐统一。

b）拥有一定的自灌能力，实现雨水资源直接利用，节约了养护成本。

c）舒缓驾驶员疲惫的情绪，丰富园趣，为游人提供文化审美的放松体验。

4.2 作为降温池的水源

a）传统意义上降温池的水源来自于地下水，如果将雨水加以利用可以节省地下水资源，从而对维护地下水水系起到积极的作用。

b）快速给机动车辆的刹车片以及轮毂降温，从而有效降低由于刹车片过热造成刹车失灵引起的交通事故。

c）节约了地下水水泵运行的时间和启动频率，从而节约了设备运行和维护费用，显著体现节能减排示范作用及提高服务区整体形象。

5 结语

a）此设计不仅在功能上满足雨水再利用的要求，而且在建筑环境上起到了美化的作用，对活动在服务区里的人们带来了身心愉悦的享受。

b）希望此设计不仅局限于使用在高速服务区，将来可以在更多需要改善建筑环境的场所得以应用。

c）随着各地公路建设蓬勃发展，如何在改善交通环境的同时更好地保护自然环境，需要建设者从设计、施工到管理运营等各个方面付诸更多的努力，将更多更好的环保技术应用到工程实践当中去，还子孙后代一片青山绿水。