辽宁滨海公路路面径流污水湿地净化模式

　　摘要：以辽宁滨海公路路面径流为研究对象，分析了径流的水质特性和污染物流出规律，并从有效去除主要污染物的角度，考虑在排水系统中采用人工湿地处理技术。利用人工湿地ｋ－Ｃ*模型以及相关经验获得人工湿地的参数，其基本模式为人工湿地位于公路两侧，分别收集、处理公路两边路面径流污水，以１ｋｍ长路段为一个雨水收集单位，单侧湿地面积１９１．６ｍ２，平均水深０．５ｍ，湿地宽度８ｍ，长度２４ｍ。

　　关键词：路面径流；径流污染；人工湿地；污水净化；滨海公路

　　ＰａｔｔｅｒｎｏｆＷｅｔｌａｎｄｆｏｒＰｕｒｉｆｙｉｎｇＲｏａｄＲｕｎｏｆｆＰｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆＣｏａｓｔａｌ

　　ＨｉｇｈｗａｙｉｎLiaoningProvince

　　ＺＨＡＯＹａｎ－ｂｏ１，２，ＹＡＮＷｅｎ－ｚｈｉ３，ＹＡＮＨｏｎｇ－ｗｅｉ１，２

　　（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１６１，Ｃｈｉｎａ；

　　２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｏｒｔｈｅｒｎＬａｎｄｓｃａｐｅＰｌａｎｔｓａｎｄＲｅｇｉｏｎａｌＬａｎｄｓｃａｐｅ，ＥｄｕｃａｔｉｏｎａｌＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１６１，Ｃｈｉｎａ；

　　3.Housing,UrbanandRuralConstructionDepartmentofLiaoningProvince,Shenyang110001,China)

　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：TakingroadrunoffofcoastalhighwayinLiaoningasobject,characteristicsofwaterqualityandoutflowofpollutionwasanalyzedbytreatingartificialwetlandsinitsdrainagesystem.Parametersofartificialwetlandswereobtainedbyusingmodelofk-C*ofartificialwetlandsandrelevantexperiences.Thebasicpatternofwetlandwasthatartificialwetlandswerelocatedlaterallytotheroadandusedtocollectandtreatroadrunoffpollution.Wetlandareawas191.6m2atsingleside,withaveragewaterdepthof0.5m,widthof8mandlengthof24mwhen1kmastakenasaunitofrainwatercollection.

　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏａｄｒｕｎｏｆｆ；ｒｕｎｏｆｆｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｗｅｔｌａｎｄ；ｓｅｗａｇｅｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃｏａｓｔａｌｈｉｇｈｗａｙ

　　随着国内交通事业的发展，公路通车里程不断增加，频繁的交通活动使得路面径流污染越发严重。降落到公路路面上的雨水含有空气中的尘埃和大气中的微量杂质，形成径流后对路面进行冲洗，带走路面上由于车辆的通行而形成的大量重金属、碳氢化合物、橡胶和燃油等污染物质。同时，车辆运输时洒、冒、滴、漏的有害物质，在水淋洗作用下排入农田或受纳水体，造成生态环境质量的下降［１］。

　　以辽宁滨海公路为研究对象，分析公路路面径流污染特性，在排水系统中采用人工湿地处理技术。人工湿地不仅能净化路面径流，还能为湿地生物提供栖息场所，最大程度地恢复路域的生态功能。

　　１研究区概况

　　辽宁滨海公路是辽宁省“五点一线”战略规划中的“一线”，是拉动辽宁沿海经济带发展的交通枢纽，同时被誉为中国最长的沿海公路［２］。它西起葫芦岛的绥中县，东至丹东的东港市，连接沿海的６个地级市和７个县级市，全长１４４３ｋｍ［３］。

　　公路沿线海拔高度２～４８５ｍ，最低气温－２７．３℃，最高气温３７．４℃［４］；年均降水量６２３．４ｍｍ，从年降水量的空间分布上看，受海陆位置和地形的影响，年降水量呈东南向西北递减的分布模式；从四季降水量上看，夏季降水量最多，占全年的６５％以上［５］。

　　辽宁滨海公路一般路段采用二级公路标准，路基宽度以１０、１２、１５ｍ为主［３］。教育论文经初步调查，滨海公路沿线是耕地的长度为３０６ｋｍ，占全长的２６．６％（辽宁滨海公路除去盘锦湿地绕行路段和大连市内部分未建设路段，总长度按１１５３ｋｍ计）；全线跨越大小入海河流３０多条，为路面径流污水的主要受纳水体，路面雨水径流加剧了辽宁近岸海域的污染。

　　２材料与方法

　　２．１公路路面径流污染调查

　　于２０１２年６～８月对辽宁滨海公路全线路面径流进行取样监测。约每隔５０ｋｍ设１个取样点，共设样点２０个（图１）。由于辽宁滨海公路的路面排水采用分散漫流和集中截留两种形式，因此在路沿石内侧截留的雨水径流、边坡急流槽内或者排水边沟内获取样品。

　　样品采集的具体方法为：在形成径流的０～６０ｍｉｎ内，用聚乙烯瓶（１Ｌ）每隔１０ｍｉｎ采水样一次；取样的同时，由ＪＳ－２型虹吸式雨量计同步记录降雨特征。在实验室进行水质分析，指标有固体悬浮物（ＳＳ）、化学需氧量（ＣＯＤ）、五日生化需氧量（ＢＯＤ５）、总磷（ＴＰ）、总氮（ＴＮ）、铅（Ｐｂ）、锌（Ｚｎ）和石油类，其测定方法［６］如表１所示。

　　２．２人工湿地几何参数计算

　　湿地主要通过水生植物吸收、固定和转化水中的污染物质，从而净化水体。若要使水中的每一个污染物达标，所需湿地的面积就必须增加。湿地的面积应为各污染物达标所需的最大面积。基于人工湿地ｋ－Ｃ*模型［７］获得的计算公式如下：

　　Ａｓ＝■ｌｎ■（1）

　　式中，Ａｓ为湿地的表面积（ｈｍ２）；Ｑ为污水平均流量（ｍ３／ｄ））；ｋ为一级反应速率常数（ｍ／年）；Ｃｉ为进水浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｃe为出水浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｃ*为背景值（ｍｇ／Ｌ）。

　　假设径流污水全部由降落到路面上的雨水形成，那么其流量可用下式计算［８］：

　　Ｑ＝ｑΨＦ（2）

　　式中，Ｑ为雨水流量（Ｌ／ｓ）；ｑ为设计暴雨强度［Ｌ／（ｓ·ｈｍ２）］；Ψ为径流系数；Ｆ为汇水面积（ｈｍ２）。此次设计暴雨强度ｑ采用营口市暴雨强度公式进行计算［９］：

　　ｑ＝■（3）

　　式中，Ｐ为暴雨重现期，取１年；ｔ为设计降雨历时，主要为路面集水时间，经验值取１０ｍｉｎ。