道路雨水收集灌溉

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道路雨水收集

资料介绍，xxx年xxx月暴雨使陕西省7条国道、16条省道和60多个县的县乡公路遭受不同程度的水毁，交通中断100 多处，水毁路基293km，全部毁坏的桥梁22座,发生塌方1 ,650处，累计经济损失达到3. 5亿元。因此，公路建设项目需要设计完善的排水系统，以顺畅排除路面和路基范围内的地面水和地下水，同时更加应当充分通过排水系统和集雨系统结合起来，收集雨水，确保公路绿化灌溉的需要。

天然降水作为极其重要的淡水资源，目前在我国的利用率只有10%，大量的降水以地表径流和无效蒸发的形式损失。根据山西省水土保持科学研究所在晋西黄土丘陵沟壑区的测定：5°～6°的山区道路，每100 m2 产生的年径流量为6～8 m3 ,即每1 hm2 道路年产生径流量600～800 m3，因此，道路雨水利用的潜力比较大。www.shuigongwang.com

道路路面、路肩以及公路路堑、路堤坡面和倾斜向着路界的自然坡面都可以作为雨水收集的集流面。集流面的集流效率与集流面类型、降雨特性和集流面坡度大小等因素有关。在同样降雨条件下，不同类型地表产生的径流量不同。山西省水土保持科学研究所曾伯庆在晋西黄土丘陵沟壑区所作的实测结果表明,一次降雨60 mm,林地、草地、坡耕地和道路分别产生2. 5、4. 6、8. 0、14. 5 mm的地表径流。同时，不同的路面材料和路面结构收集雨水的效率也不同。据《甘肃省干旱半干旱地区雨水集蓄利用技术指南》， 原土翻夯路面集水效率为23% ，沥青混凝土路面为70% ，水泥混凝土路面为75%。地表类型相同的集流面,其集流量的多少还受到降雨特性的影响。表 3给出了不同类型集流面在不同降雨量条件下的年集流效率值。

表 1. 不同类型集流面在不同降雨量条件下的年集流效率

集流面类型

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不同降雨量 (mm) 条件下，年集流效率(% )

250～500

500～1 000

1 000～1 500

水泥混凝土路面

75～85

75～90

80～90

沥青混凝土路面

70～80

70～85

75～85

浆砌石

70～80

70～85

75～85

自然土坡(植被稀少)

8～15

15～30

30～50

自然土坡(林草地)

6～15

15～25

25～45

www.shuigongwang.com此外，集流面坡度越大,其集流效率也越大。据实测,在降雨特性相同的情况下,当混凝土面的坡度为2%时，集流效率为40%～50%；坡度为10%时，集流效率达68% ～80%。为保证道路排水要求,公路纵断面总是设计一定的纵坡，《公路工程技术标准》规定道路纵坡不小于0. 3% ，一般情况下不小于0. 5%。为了利于路面横向排水，道路路面也常设一定的路拱横坡。水泥混凝土和沥青混凝土路面,其路拱横坡度为1. 0% ～2. 0%。等级低的路面,路拱横坡度大于2. 0%。

公路雨水汇流

www.shuigongwang.com为公路安全而设计的边沟、截水沟等排水设施，都可以直接用于路面、坡面雨水的汇流。在公路路面排水设计中，沿公路路肩外侧边缘设置的拦水带，起到汇集路面径流的作用。设置在挖方路基、路肩外侧或低路堤坡脚外侧的边沟，可以起到汇集路基范围内和流向路基的地面径流的作用，因而边沟就可以作为雨水汇集的汇流沟。

公路路堑边坡可作为收集坡面雨水的集流面，因此公路坡面排水设计中的截水沟也可以兼作雨水汇集的汇流沟。用于引排边沟、截水沟水流至桥涵或路基以外的洼地或天然河流的排水沟可以作为雨水径流的输水沟。同时，截水沟和排水沟也可兼作引水渠、灌溉渠。沿路面边缘设置的边缘排水系统,或者在路面结构层内设置的排水基层或排水垫层排水系统，可以汇集通过路面接缝、裂缝或空隙,或由路基或路肩渗入并滞留在路面结构内的自由水。此外，为减少水流对沟渠和边坡的冲刷作用,必要时还设置跌水、陡坎和急流槽等消能设施。

总之，公路排水设计中的各种地表排水设施、路面内部排水设施和为消除地下水危害而设置的地下排水设施，都可以起到汇集雨水径流的作用。汇集的雨水从排水沟流出后，经沉沙池过滤，再经设置在沉沙池下方的管道进入蓄水设施。为保证水质，集蓄雨水用于人畜饮用时，还须另外设计过滤池，用来减少路面和坡地水流中的污染物。

www.shuigongwang.com从公路建设的主体工程安全方面考虑，同时水也是公路建设中影响绿化灌溉水源的因素，公路水毁已成为公路灾害的主要形式之一，水也会通过合理设计达到水害为水宝的目的。

公路雨水蓄存蓄存设施形式

www.shuigongwang.com公路雨水蓄存设施应满足渗漏小、蓄水安全和具有一定使用年限的要求,常用形式有水窖和地表蓄水池等。另外，在公路排水困难地段设置的蒸发池也可以用来存储雨水，公路取土坑也可以被建设成为蓄水池。

蓄水设施要进行防渗处理，容积一般不大于500 m3。蓄水设施形式的选择应综合考虑自然和社会经济条件、用途、当地群众的经验和习惯等因素。

(1)水窖。水窖是一种地下埋藏式蓄水设施，便于集中地面径流，减少蒸发和保持水质，多用于生活供水和旱地灌溉。在我国西北、华北黄土高原一带,多采用水窖蓄存雨水。水窖顶应高出地面30 cm以上，窖口直径为60～80 cm。土质地区的水窖,一般为口小肚大式,多为圆形断面,深度与直径之比为1. 5～2. 0；西南和北部山区等岩石地区水窖，一般为矩形宽浅式，用浆砌石砌筑。

(2)地表蓄水池。蓄水池可用来拦蓄地表径流，在西南地区集蓄雨水用于灌溉时，普遍采用开敞式蓄水池。蓄水池一般设置在土质坚实的黏土或黏壤土的道路旁边，为圆形或椭圆形。由于蓄水池的蒸发量大，占地多，所以在干旱蒸发太大的地区，不宜修筑。蓄水池池底及边墙可采用浆砌石、素混凝土或钢筋混凝土进行防护，池底应设排污管。蓄水池池底稍高于被灌溉的农田地面，以便自流灌溉。供人畜饮用的蓄水池一般为封闭式。道路旁的开敞式蓄水池应加栏杆或围坪。

蓄存设施位置

www.shuigongwang.com公路沿线的蓄水设施可选择设置在以下位置： ①路线的凹型竖曲线处; ②路基边沟排水出口处; ③暴雨径流易集中的低洼地带; ④较长的低洼地带; ⑤路线纵坡陡缓变化处; ⑥陡坡急弯处; ⑦纵断面填挖结合处等。在降雨量大或暴雨集中且山坡植被稀疏的山区，雨水蓄积设施还应与小桥涵布设紧密配合。

一般在道路排水的小桥涵上、下游的低凹处设置蓄水设施，这样不仅可增加蓄水量,有时还可将公路排出的水集蓄在一些小型堤坝内。

为保证公路安全,在确定公路沿线两侧的蓄水设施位置时,还应综合考虑道路沿线的地形和地质条件、公路小桥涵位置和雨水用途等因素,并应符合公路的排水、绿化、养护等有关规定。

公路雨水利用

生活用水道路集蓄的雨水经过自然净化和水质处理后,可用于人畜饮用和其他用途。

需要指出的是，公路路面和坡面集蓄的雨水不能直接饮用，必须经过过滤、消毒、煮沸或采用其他净化措施达到饮用水的水质标准后方可饮用。输水管道可选用耐压的聚乙烯塑料管或其他无毒管;需要远距离输送时，须按有关规范设计输水管道。

农业灌溉

www.shuigongwang.com路面和坡面集蓄雨水有限，为了使雨水资源得到最有效的利用，可以在集雨量较大的地区，用于农业灌溉，灌溉应当采用非充分灌溉和限额灌溉的原则和方法，只限于在作物最需水的关键期补水灌溉；在用水量上，采用比常规灌溉小得多的灌水定额。对旱作农田可采用滴灌、微喷灌、小型移动式喷灌等；对水稻田可采用“薄、浅、湿、晒”和控制灌溉。

绿化灌溉在很多情况下,公路绿化用水主要来自于自然降雨。利用道路排水设施集蓄的雨水，采用滴灌或喷灌等节水灌溉方式发展道路两侧绿化，不仅可以大大改善道路沿线的生态环境，还可以降低由于高速行驶对司机视觉产生的紧张和疲劳,减少交通事故的发生。

公路集蓄雨水还可以发展道路沿线的果园种植业。黄土高原沟壑区果园主要沿道路两侧分布，合理布设蓄水设施，利用收集的雨水,采用适宜的节水灌溉方式发展果园种植业,对促进公路沿线农业经济的发展意义重大。

实践和应用公路工程项目中，路边工程护坡不足之处是破坏了多样性的自然生态的和谐；混凝土面、砌浆片石由于风化、老化破坏，后期整治费用高；被破坏的植物难以迅速恢复。

如果，采用植被护坡，它会对工程护坡产生互补作用，植被护坡技术应与工程护坡措施相结合，既可保证边坡的稳定又能实现坡面植被的迅速恢复。

图 1. 护坡草坪

www.shuigongwang.com以下是我们已近完成的几个工程实例，这些工程我们采用了综合性的，公路水环境治理手段，其中包括雨水收集系统，生态水透水的地面，收集路面排水系统，充分利用坡面的雨水收集系统，这种复合的技术使我们能够在建设公路中，以生态的、环保的技术达到建设灌溉水源，增加绿色景观的建设效果的目的。这些项目实力充分说明了我们不只是能够做到道路景观的美，同时也能够做到所栽种的植物更加美观。

示范工程位于西塔高速公路K4+580~K5+580标段，全长1km。采用客土喷播、三维土工网、植生带、植生袋、人工播种、人工扦插、移栽等多种技术，开展边坡和中分带植被建植方法试验，监测植被恢复效果，筛选评价适宜当地推广应用的边坡植被建植技术；通过客土等方法实施土壤改良，构建适宜植被生长发育的土壤环境；选择耐旱、耐寒的草、灌植物，构建草本-灌木相结合的植物群落。

边坡草坪建植的初期，采用灌溉系统，滴灌和部分涌泉喷头，使用塑料管网将现场河道或溪流的水源用水泵，把水抽到正在做草坪建植的地块进行灌溉。

示范工程地点为老集路老爷庙至前河大桥k373+680~k394+100标段，全程长约21km，共有路堑边坡60多个，坡度约45o~65o，最大坡高约50m。坡面物质组成为砂砾石、黄土、红粘土。采用目前先进的厚层基质喷附技术，恢复植被。

厚层基质喷附技术基质采用土壤设计方案配置而成，喷附厚度设计为7cm（当地自然土壤富含腐殖质的表层厚度为9~11cm），将植物种子和基质混合后一次喷附在边坡表面，喷播。

www.shuigongwang.com北京市XXXX研究所在北京市五环京开立交桥( k12 +150 m～k14 + 200 m) 建设2. 05 km 中央绿化隔离带节水灌溉系统试验段，开展相关研究，得出以下结论。

①高速公路绿化隔离带灌溉系统单位长度投资为15. 4 万元/ km，是目前我国高速公路建设投资的0. 5 %～0. 8 %，其中，输配水系统占总投资的45 %，是费用的主要构成。

②滴灌与水车大水漫灌相比，能够提供较好的水、肥、气、热环境,促进作物的生长。红叶小檗滴灌区与对照区(漫灌) 相比，植株高度提高6 %;金叶女贞滴灌区与对照区(漫灌) 相比，植株高度提高10 %，叶面积也有明显提高。

③采取滴灌系统灌溉高速公路绿化隔离带，年节水1,690m3 ;高速公路滴灌系统年度净效益为2. 21 万元/ (a ·km) ；投资回收期为4. 1 年；2010 年全国高速公路按照30 %里程建设的经济效益将达2. 4 亿元/ a 。

按照2010 年全国高速公路里程3. 6 万km 中的30 %里程建设滴灌系统来计算，全国年度经济效益为2. 4 亿元。