渣土运输与城市排水多功能地下管道系统设计

孙巧荣李嘉欣

(1.扬州大学 水利与能源动力工程学院，江苏 扬州 225127)(2.扬州大学 建筑工程学院，江苏 扬州 225127)

一、研究背景

(一)我国城市内部渣土运输现状

随着我国城市化的不断推进，渣土车在城市建设中扮演着越来越重要的角色。但由于自身的各类特性，当前的渣土车运输存在着许多弊端。

在环境方面，城市中运行的渣土车存在的违章行为是导致城市空气污染和噪声污染一大因素。渣土车由于超载，超限现象严重的问题导致路面结构的严重破坏，以及对道路的使用寿命削减。

在安全方面，渣土车存在很多视觉盲区再加上高强度的使用导致的整体可靠性、安全系数低等问题，不仅时常引发城市交通拥挤，还特别容易引发交通事故。以南京市为例，2011年渣土车重大事故15起，致人死亡数15人，2012年渣土车重大事故20起，致人死亡数21人，数量呈上升趋势。

(二)国内外研究与治理措施

1.国外渣土车管理措施

(1)通过智能交通系统(ITS)对渣土车进行监管

美国是最早发展ITS的发达国家［4］。欧委会在2008年发布了指导欧洲ITS建设的重要政策性文件:ITS行动计划。ITS 行动计划的要点具体包括道路、交通和出行数据的最优利用，交通和货运管理的连贯性，道路安全和保障，车辆和运输基础设施的整合，数据保障和可能性等6个方面［5］。

(2)通过地下物流系统运输

城市地下物流系统模式分为3类:气力舱体管道运输(PCP)、液压舱体管道运输(HCP)和电磁舱体管道运输［3］。其中气力管道运输和电磁感应管道运输适用于邮件包裹、蔬菜、水果等快速运输;水力管道运输适用于土沙、矿石等物料的大运量长距离运输。该类系统具有高效、安全、可靠等无可比拟的优势［2］。

2.国内渣土车管理措施

随着技术的进步，我国在21世纪以来车辆管理系统不断发展，RFID、GPS定位等高科技手段逐渐进入交通管理系统中［1］。得益于智能监控系统的发展，渣土车的管理得以加强;各地积极对渣土车的进行安全改造(渣土车加盖密闭系统)，防止渣土车因洒落渣土而影响城市环境与交通;政府纷纷出台政策加强渣土车管理并严惩渣土车的违法行为。然而由于利益驱动、疲劳驾驶、视线盲区等原因，渣土车造成的事故仍屡见不鲜。

二、多功能地下管道系统的设计原理

(一)设计思路

本项目针对我国城市内部渣土车运行现状，并结合地下物流系统的发展，提出将渣土通过地下管道中的传送带从城市内部输出。

在我国传送带较于PCP具有更成熟的技术与更低的经济成本，更易于实现，而且传送带结构相对简易，利于模块化、大批量使用、易于拆除与再利用，也便于今后管道用途的转换。

当城市化发展到一定程度、渣土运输量减少时，进行多功能地下管道系统的二期使用。将地下管道系统中的相应管道中的传送带模块拆除，并将管道进行适当改造后用于城市排水，以减缓城市内涝现象。待未来技术成熟，地下管道仍可安装类似PCP、HCP等复杂、精密、更高效的地下物流系统。

(二)设计方案

1.概述

在布设管道时将“多功能地下管道系统”与排水等地下网线以及工程建设区域进行综合的规划、布置与管理，找到既适合布置雨水管网又便于连接工程运输节点的地段布置“多功能地下管道系统”。在城市外围雨水排放口及交通量较小的区域(例如郊区)设立“渣土运输场”。

当工程建设因施工而产生渣土和建筑垃圾时，将渣土送至一旁的“多功能地下管道”运输节点。渣土和建筑垃圾通过地下管道中的传送带运输穿过市区，做到与往来车辆互不干扰。当渣土运输到“渣土运输站”时，渣土车再从“渣土运输站”运送渣土到预定地点，从而做到使渣土车远离市区交通量较大的区域。

当城市内部大中型工程建设趋于饱和时，进行多功能地下管道系统的二期使用。将管道中的传送带模块与承载板拆除，再将管道进行相应的简单改造，将雨水管与“多功能管道”的连接阀门打开，将“多功能管道”用作排水管道，以增加城市区域的排水能力。为未来进一步精细化利用城市地下空间提供基础。

2.多功能地下管道系统的关键部位设计

多功能地下管道系统由管道主体、传送带模块、雨水管连接段、渣土运输厂与渣土接收站组成。

(1)管道主体结构

管道主体直径2m，其中支撑板的宽1.7m，厚度0.05m，长度与管道长度一致并与管道连接;固定板宽0.2m，厚度0.03m，位于支撑板上，长度与管道长度一致的并与管道、支撑板连接在一起，固定板预留的空间可用于传送带的检修与保养。

(2)传送带模块

传送带模块采用1.2m宽的重型工业输送机，安置并固定在支撑板与固定板上。

(3)雨水管连接段

每隔16 m安置雨水管连接段，其下部(即管道主体上部)安装阀门，上部与雨水管道相连。在管道二期使用时，用于导入雨水。

(4)渣土运输场的建立

综合考虑交通量较小的区域与雨水管排水口分布，建立乡镇渣土运输场，并根据规划工程量、渣土运输量确定渣土运输场的规模。

3.与现有的装置的对比研究

目前，我国地下管道智慧物流系统“LuGuo”使用直径90厘米的管道，可基本解决垃圾分类输送、长距输送问题。可将包括活鱼、鸡蛋、红酒、瓷器等在内的近97%的超市商品送达入区入楼［6］。但只能用于小型物体的输送，近90 cm的空间饱和使用，未给今后的改进设计、维护、多层次利用留有余地。在与“LuGuo”与PCP的综合对比下，“多功能地下管道系统”具有如下优点:

(1)针对性强;(2)适用范围广;(3)模块化设计;(4)多层次利用;(5)可持续发展。

三、创新特色

(一)前瞻性

“多功能地下管道系统”针对我国城市内部的渣土运输问题提出解决方案;管道系统的二期使用于城市排水，以增加城市区域的排水能力;综合考虑了城市物流现状与未来的发展，切实的为城市未来的地下物流运输系统进行长远的规划，合理开发城市地下空间，为进一步精细化利用地下空间提供基础。

(二)综合设计

根据城市工程建设的规划建设与排水网线的规划布置，选择合理区域适当地布置“多功能管道”。根据交通分布状况与排水管排水口的分布，合理设立“乡镇渣土运输场”。考虑工程量的大小并结合节约的原则确定“渣土运输站”的规模。

(三)绿色环保，可持续发展

“多功能地下管道系统”将渣土车“拦”在城外，不仅可以减少道路污染、交通扬尘，而且提高城市交通运输安全性，提高市民交通出行舒适度与生活质量。

四、应用前景

地下管道运输具有高效、绿色环保、安全与经济等优点。“多功能地下管道系统”能解决城市内部渣土运输问题;也可并入城市排水系统，提高城市区域的排水能力;待未来技术成熟，地下管道仍可安装类似PCP、HCP等复杂、精密、更高效的地下物流系统。

从运输渣土、雨水到未来物流的多层次利用的设计符合可持续发展的观念。合理开发城市地下空间，为进一步精细化利用地下空间提供基础。

［1］陆化普，李瑞敏.城市智能交通系统的发展现状与趋势 ［J］.工程研究-跨学科视野中的工程，2014，1(6)：6-19.

［2］HenryLiu.纽约市地下物流可行性研究及对世界其他主要城市的启示［J］.现代交通技术，2008，5(4):86-92.

［3］马成林，毛海军，许恒勤.城市地下物流系统发展模式及相关技术要求［J］.技术与方法，2012，31(3):71-73.

［4］王瑾.滨海开发区渣土车管理系统的设计与实现［D］.山东大学，2012.

［5］郭淑萍，张敖.智能交通系统发展及其标准现状研究［C］.中国标准化协会，2014.

［6］张景华.“LuGuo(芦果)系统”亮相世界种子大会［N］.光明日报，2014.