（一）公路雨水径流特征及污染因素
1. 公路雨水径流特点
作为路面径流水的公路雨水是具有单一地表使用功能的地表径流。公路路面径流污染是指公路营运期，交通运输过程中货物在路面上的抛洒、汽车尾气中微粒在路面上的降落、汽车燃油在路面上的滴漏及轮胎与路面的磨损物等，当降水形成路面径流时，这些有害物质被挟带排入水体或农田造成环境质量下降的现象。近年来路面径流污染日益严重，它具有非点源污染的一般特性，如随机性、不确定性、不易监测、难以量化等。
路面污染物的累积是雨水径流污染的主要来源，当降雨发生时，由于降雨的溶解和冲刷等作用将由公路交通活动而形成的路面累积的污染物带入雨水径流之中产生污染。路面沉积物是径流最重要的污染源，沉积物的组成决定着雨水径流污染物的性质，路面径流中污染物主要为SS、COD、BOD5、TN、TP、Pb、Zn 等。由于高速公路为封闭式道路，其路面径流的污染物来源较为单一、集中，虽然径流雨水中检测出污染物的种类较多，但引起污染的指标主要以SS、COD为主。与城市污水相比，路面径流水质具有与其不同的污染特征：污染物成分复杂；SS含量高；COD含量相对较低；有机污染物以非溶解性COD为主，并且生物可降解性较差。
2. 公路雨水径流污染的影响因素
影响高速公路径流污染物浓度的因素主要有4个方面：一是影响污染物来源和数量多少的因素，一般涉及交通状况，包括路面材料、交通量、各类车辆及其燃料类型、车辆行驶状况、路况、载货情况等；二是影响污染物积累的因素，主要与天气状况有关，包括降雨强度、降雨量、降雨历时等因素，降雨强度决定着淋洗路面污染物的能量大小，降雨量决定着稀释污染物的水量，降雨历时决定污染物在降雨期间累积于路面的时间长短；三是与公路周围土地利用状况有关，公路周围土地利用及与地理环境特征相关的非道路活动，决定着非道路污染源在路面的沉积状况；四是与路面养护有一定关系，比如路面清扫的频率及效果也影响晴天时在路面累积的污染物量。
（二）公路雨水主要处理方法
1. 公路雨水处理技术
为了实现路面雨水回用的目的，必须将收集的雨水进行处理。目前国内外已经研发了许多用于公路路面径流污染控制的技术方法，例如物化处理、植被控制、湿式滞留池、渗滤系统、湿地系统等，其中可行性、有效性和经济性较高的方法有以下3 种。
（1）物化处理。物化处理是采用过滤、投加药剂混凝沉淀等方法，将雨水中的磷、氮、颗粒物以及其他有机污染物去除，使雨水满足达标排放或回用要求。
（2）滞留池。湿式滞留池是池中平时保持有一定水量的池塘，是去除地表径流污染的一种有效方法。湿式滞留池的效率取决于滞留池的规模、流域面积和暴雨特征等。水在滞留池中的停留时间是影响去除效率的关键因素。滞留池去除颗粒状污染物的基本机理是沉淀，但滞留池中的生物及物质的综合作用能够对一些可溶性营养物质，如可溶性磷、硝酸盐及亚硝酸盐等也有一定的去除效果。
湿式滞留池不同于干式滞留池，干式滞留池中平时无水，主要用于暴雨径流量控制，削减洪水流量，由于其滞留时间通常较短，一般不足以使细小的悬浮物沉淀下来（已证明地表径流中的污染物主要与细小颗粒有关），且前一次地表径流的沉积物有可能在后一次的降雨中被冲出，使后一次的处理效果降低，故其长期的处理效果较湿式滞留池要差。
（3）植被控制。植被控制是利用地表密植的植物，对路面径流中的污染物进行截流的一种措施。它能够在路面径流输送的过程中将污染物从径流中分离出来，使到达末端的径流水质指标得以明显改善，从而达到雨水回用、保护周边水环境的目的，其为一种广泛、有效的路面径流污染处理方法。
地表植被去除污染物的机理包括吸附、沉淀、过滤、共沉淀和生物吸附过程。植被控制包括植草沟渠和漫流 2 种。植草沟渠即在输送路面径流的沟、渠中密植草皮以防止土壤侵蚀并提高悬浮固体沉降效率。相关研究表明，在较为平缓的坡度（＜5%）上种植高于地面至少15 cm 的草，保持植草沟渠内较小的水流流速（＜46cm/s），对路面径流有良好的处理效果：可去除70% 的SS、30% 的TP、25% 的TN、50%～90%的重金属。漫流是过滤理论的应用，它是在坡度较小的带状地面密植草皮使水流发散成为面流，从而过滤污染物质并提高土壤渗透性能的一种方法。
（4）人工湿地。人工湿地是一种控制地表径流污染的高效措施，地下水位位于地表或接近地表的滞留池，或有充足空间形成一浅水层的洼地，都可以人工方式来构建湿地系统，其对水中污染物有较好的去除效果。这主要是因水生植物根系和填料表面大量微生物生长而形成的生物膜，可对SS进行截留，对BOD5、COD等有机物产生吸收及同化、异化作用；而在植物根系周围、较远处以及更远处，则会不同程度地形成好氧、缺氧、厌氧环境，不仅能通过植物和微生物将氮、磷作为营养吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其去除。实践表明，暴雨径流在人工湿地中停留72 h，可使SS的去除率达到95%、BOD5和COD的去除率超过80%。人工湿地维护可通过更换填料或收割植物，即可将污染物从系统中移除，以保持人工湿地的处理功能。
人工湿地作为一种生态处理技术，其在公路路面径流处理中的可行性和优点主要有不需复杂的操控设备，也无须外加动力；能很好地适应进水的随机性和间歇性，管理维护简单；湿地系统一般具有较长的水力停留时间，能保证一定的耐冲击负荷能力；工程造价和运行管理费用低，通常只有其他常规技术的1/10～1/5；可与周边环境设施、植物景观建设相结合，具有很强的生态景观效应。
2. 公路雨水处理技术选择
公路雨水处理技术的选择应根据路面径流的主要污染特性，综合其他相关因素进行考虑，通常需考虑以下几个方面。
（1）对于其中的固体悬浮物SS，主要是路面磨损的一些废渣和汽车抛洒的固体颗粒和尾气微粒等，一般采取物理沉淀、植被渗滤的方法将其去除。
（2）对于其中的有机物，路面雨水径流的微生物降解性较差，无法采用微生物降解法，可采用人工湿地的处理方法。
（3）初期雨水中含有较高浓度或较大负荷的污染物质，故需进行弃流。弃流通常根据降雨对路面的冲刷强度来进行控制，即以降雨量作为控制标准，将降雨初期的路面径流排入弃流池，其后的雨水则进入后续处理流程。
在实际工程应用中，可将上述3种方法组合使用。其中，植被控制可单独用在径流流动的各个环节，作为径流的收集、输送、处理系统；也可与其他方法结合使用，如与人工湿地结合作为其前级预处理。人工湿地的处理效果及景观性最为理想，但宜在地下水位高、土壤透水性差、植物适应性强、工程占地允许的条件下使用。
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