典型透水混凝土铺装对降雨污染的控制效果研究

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714099）

雨水天气是不可避免的自然现象，但在雨水冲刷作用下城市硬化面日常积累的污染物质会流入径流中，进而渗入城市地下水，造成水体污染。城市水环境污染程度日益加深，不仅会破坏生态平衡，还会降低生活质量，危害人们的身体健康。这种情况下就需要针对降雨污染制定合理的控制解决策略，其中铺装透水混凝土可以有效减少城市原有的不透水地面面积，该混凝土硬度、强度等方面满足施工要求，且具有较强的透水性和透气性，能够加快雨水渗透力度，减缓降雨排放时间，对保护地下水，改善城市水污染程度有良好效果。所以需要相关人员能够明确透水混凝土路面具有的功能及相关特点，并采取不同实验验证透水混凝土路面对雨水中污染物质的控制效果，以选取最佳面层厚度的透水混凝土进一步促进城市的稳定安全发展。

1 典型透水混凝土路面功能

海绵城市建设过程中城市路面功能更加以改进和优化，若还沿用以往的建筑材料进行路面施工，不仅会滞后海绵城市建设进度，还会加重城市水环境污染程度。这种情况下透水混凝土作为一种新型建筑材料，其有效铺装能够于一定程度上去除地表径流污染物，应用于城市路面可提高路面原有功能，以下就透水混凝土路面功能作出具体分析[1]。①渗透。透水混凝土路面选取单粒径骨料，具有较强的透水性，雨水可直接通过路面渗入地下[2]。相比较原有的不透水路面来说更能促进雨水下渗。②滞留。降雨时雨水可通过透水混凝土路面的孔隙渗入，并存储到路面面层下方深度约为二十至三十厘米处，形成天然蓄水层。③净化。可进一步减少雨水负荷，以更好地保护水环境。同时透水混凝土路面有较多的孔隙，结构为蜂窝状，这种情况下雨水在渗入时其可有效阻拦雨水中的垃圾物质，发挥其自身的过滤作用。④利用。透水混凝土路面面层下可存储雨水，同时也可有效利用雨水，当城市气温达到一定摄氏度时，空气处于干燥状态，这种情况下就可以将路面面层下存储的雨水通过孔隙蒸发，以达到降低路面温度的效果。⑤排水。透水混凝土路面透水性较强，雨水在渗透过程中速度较快，这样不仅能够减少路面径流量，还能减缓雨水排放时间，减轻城市排水管负荷，节省管网投资成本。

2 降雨污染分析

降雨过程中会有多种污染物渗入地下，污染城市地下水体。径流中污染物类型较多，如SS-固体悬浮物、COD-化学需氧量、TN-总氮、TP-总磷等，这些污染物长期存在于水体，会给水体带来十分严重的污染，降低水体自身的自净能力和利用价值，进而导致水质恶化，在破坏生态平衡的同时危害人类健康。城市径流污染物一般源于三方面，其中一方面就来自于降雨，一部分污染物是存在于空气中，降雨时空气中的污染物与雨水一同渗入地面，一部分污染物会存在于不透水地面上，如生活垃圾、碎屑、汽车尾气、房屋废土等，这些污染物会随雨水融入径流中。不同类型的污染物对水体所造成的污染也不同，且不同程度的降雨对地面的冲刷作用也不同，在暴雨天气下污染物融入径流的几率最高。所以对于降雨污染来说，无法控制降雨强度和降雨量，就需要对城市不透水地面进行改造优化，使用新型建筑材料透水混凝土建设城市路面，增强路面功能，以提高城市路面的透水性和透气性，控制污染物渗入地下水，降低污染物含量。

3 典型透水混凝土铺装对降雨污染控制效果的实验分析

透水混凝土路面能够对降雨污染起到较强的控制效果，根据相关数据显示透水混凝土铺装能够去除地表径流中所含的SS-固体悬浮物、COD-化学需氧量、TN-总氮、TP-总磷等污染物，如SS-固体悬浮物最高去除率高达80%，TP-总磷最高去除率高达68%。所以对于地表径流污染物来说透水混凝土铺装具有十分有效的去除效果，但透水混凝土面层厚度有多种，为了最大化提高透水混凝土路面的污染控制能力，以下对不同面层厚度的透水混凝土进行模拟降雨实验，以找出控制效果最佳的透水混凝土面层厚度，进一步提高城市路面对降雨污染的控制能力。

4 实验材料设备及检测指标

实验材料选取某路段透水混凝土路面施工现场，实验装置结构如图1所示，装置主要材质为有机玻璃，装备材料填装顺序、填装厚度如图1所示。模拟降雨装置由喷头、搅拌器、软管、水箱等设备组成[3]。在实验过程中所检测的指标内容主要为水量和水质，水量由计量泵测定，水质包括SS-固体悬浮物、COD-化学需氧量、TN-总氮、TP-总磷等物质，测定方法根据国家相关规范标准进行。

图1 透水混凝土铺装实验装置设计图

5 模拟降雨实验步骤

第一，选取该城市1、3、7、10年一遇的强降雨，根据该市暴雨强度公式及装置面积以计算出一分钟所产生的降雨量[4]。第二，选取该市不同地区实际降雨水质进行模拟雨水装置配置工作，并模拟设定水质指标量将其加入模拟雨水装置中。第三，选取该城市10年一遇的降雨强度为本次实验降雨程度，对选定的透水混凝土装置开展为期两小时的模拟降雨实验。并将两小时合理分为不同的时间节点，对水样进行水质检测以比较对降雨污染的控制效果。第四，选取与上述透水混凝土面层厚度不同的透水混凝土再次进行同样实验，并对比不同面层厚度下透水混凝土铺装对降雨污染的控制效果。

5.1 实验结果与分析

本次实验分别选取5cm、7.5cm及10cm厚度的透水混凝土，不同面层厚度下对降雨污染的控制效果也不同[5]。如10cm厚度的透水混凝土对SS-固定悬浮物的去除效果最好，且在降雨超过15分钟后去除率接近100%；5cm厚度的透水混凝土对TN-总氮的去除效果最好，在降雨超过120分钟后去除率可达到33%；三种厚度的透水混凝土在初期降雨阶段内都可以于一定程度上去除NH4-N。但根据整体实验来说，透水混凝土铺装对SS-固体悬浮物、COD-化学需氧量、TN-总氮、TP-总磷等污染物都有良好的截留控制效果，针对SS-固定悬浮物、TP-总磷去除率可高达90%，对TN-总氮、COD-化学需氧量也有较高的去除率。但不同的施工地点所对应的施工要求也不同，还需要根据施工路面的具体特点及要求选取合理面层厚度的透水混凝土进行铺装。如在施工非机动车道路面时，就可以选择面层厚度为5cm的透水混凝土进行铺装[6]。

6 降低降雨污染程度及提高透水混凝土路面功能的相关建议

针对降低降雨污染程度来说，首先应减少地表及空气中污染物的产出量，制定完善的制度和规范标准，促使工业在生产运行过程中合理排放污染物，对超出标准的工业进行惩治并要求其限期整改，以从源头控制空气中污染物类型及含量。

同时加大降雨污染知识宣传力度，针对城区制定垃圾丢弃及回收标准，让更多的群众了解降雨污染的严重性，提高环境保护意识，在日常生活中减少污染物质的随意丢弃，能够按照相关要求放进垃圾箱，以保护地表路面不受污染物侵蚀。其次降雨后污染物在流出下水道前进行合理的控制，及时清除下水道中存在的污染物质。

针对提高透水混凝土路面功能性来说，需要做好以下几方面工作。①合理计算混凝土配比。通过评估确定混凝土透水率后正确选择骨料粒径；评估透水混凝土和易性，根据和易性合理增加水泥砂浆比重或骨料用量；全面测试混凝土透水性、硬度等性能，以根据性能合理增加相关材料。这样所配制的透水混凝土才能最大程度上发挥其自身的功能。②做好排水系统设计工作。为促进透水混凝土路面能够更好地吸收雨水和去除污染物，需要针对透水混凝土路面实际情况和要求做好排水系统的设计工作。③在透水混凝土路面铺装时应形成纵向横向接缝。如在间距施工过程中，横向接缝间距距离一般保持在4-6米，纵向接缝间距距离一般保持在3-4.5米。④在透水混凝土铺装前需合理进行混凝土搅拌。首先需要注意搅拌混合物的比重，加强控制以提高水泥砂浆稠度。其次需要注意混凝土搅拌时间，一般情况下搅拌时间保持在五分钟左右[7]。最后需要注意投料顺序，正确的投料顺序可提高水泥凝结效果，确保透水混凝土的性能。

7 结语

综上所述，典型透水混凝土铺装对降低水体污染，缓解城市环境有重要作用，经模拟降雨实验可得出透水混凝土路面铺装对去除降雨污染物质有十分明显的效果，且不同面层厚度的透水混凝土对不同污染物质的去除率也不同，需要相关人员根据路面施工特点及要求合理选择透水混凝土厚度。除此，还需要做好透水混凝土路面铺装各个环节的工作，提高对降雨污染的重视度，提升排水系统使用性能，进一步突显透水混凝土铺装的效果和价值。