马豪 孟达 李铭乾
黑龙江科技大学 建筑工程学院 黑龙江哈尔滨
摘要：随着北方城市发展建设，城市市政道路交叉口立体交叉数量的日益增多，人们对城市市政道路立交雨水利用的重视程度日益增加，对雨雪资源的利用需求也不断增加。但如今，我国城市市政道路立交雨雪回收利用率低，有关技术尚未成熟，所以必须加强该方面的分析与研究，并结合我国基本国情，响应可持续发展战略，实现合理利用雨雪资源，缓解城市用水压力，保障城市交通。
关键词：城市市政；道路立交；雨雪回收
1 对东西方国家雨雪资源利用现状及发展趋势的分析
水资源的短缺已经成为了制约北方城市经济发展的第一瓶颈，雨雪资源的回收利用将是一项突破该瓶颈的关键技术，提高雨雪资源的回收利用率将对社会的发展、人类的进步具有至关重要的意义。
城市市政道路立交雨雪回收利用的分析与研究是雨雪资源回收利用不可或缺的重要子项目之一，通过对城市市政道路立交雨雪回收利用的分析与研究，对效缓解雨雪资源利用率低、冬季道路积雪结冰严重、立交桥排水系统不堪重负等问题具有重要意义。
目前，我国北方各城市水资源严重短缺，并且在冬季面临着相当大的清除道路及立交桥面积雪的压力。假使城市道路立交施工方能够在城市道路立交的设计建设过程中引入雨雪资源回收利用的设计理念，并结合可持续发展战略，在保护环境的同时利用先进材料及技术，这将有利于北方城市道路立交系统的现代化建设与发展。
从二十世纪八九十年代开始，西方发达国家便逐步对道路雨水回收及冬季路面抗凝冰展开了研究，且已经取得了较为显著的成果。
1.1 西方国家
西方国家地广人稀，人们对汽车的依赖充分体现在工作与生活的各个方面，汽车的增多必然伴随着道路交通的修建扩张，然而本就降雨降雪量较多的西方国家在雨雪天就会面临更大的挑战，西方各国家对于雨水资源回收利用的积极性较高，尤其是西方发达国家，早已将雨水资源化利用。
在二十世纪六十到九十年代，美国先后提出了最佳管理措施、低影响开发和绿色雨水基础设施，英国提出了可持续排水系统，澳大利亚提出了水敏感城市设计，新西兰提出了低影响城市开发与设计等等。迄今为止，美国、德国、英国、日本等发达国家雨水利用已进入产业化阶段，市场上已大量存在收集、过滤、渗透、储存雨水的产品，但对于冬季雪天道路的除雪抗凝冰技术也仍处于研究实验阶段，真正实际运用的效果也不尽人意。比如日本的城市道路的喷水装置，虽然可以对喷出的水进行加热以缓解道路积雪结冰现象，但浪费了地下水资源，过量使用地下水，可能导致地面下沉，对于环境造成的危害还是很严重的；其次，即使有加热装置，水在喷出来的时候是热的，但融雪后就会迅速变凉，虽然日本的很多道路都是中间高两边低，大量水在变凉前会顺着路面流向两边，但还是会出现二次结冰的现象。
1.2中国
中国在这方面研究较于西方发达国家起步较晚，但是我国借鉴研发水平位居世界前列，在经过一段时间的借鉴与研发，我国后来居上，在雨雪回收利用领域的研究也取得了不错的成绩。2012年4月中国首次提出了“海绵城市”的概念；2013年底习近平总书记在中央城镇化会议上首次官方正式地提出建设“海绵城市”，我国“海绵城市”建设的序幕就此拉开；2014年到2015年，住建部、财政部和水利部陆续发布相关文件推动“海绵城市”发展，可见中国对“海绵城市”建设的巨大决心以及建设“海绵城市”的重要意义。与此同时，我国各大城市也在对雨水回收领域展开相应研究，广大农村地区也为防洪、灌溉兴建雨水蓄水池。
由此可见，我国正快速推进着雨水回收利用理念与技术的发展历程，城市市政道路雨水回收利用技术是当前各城市发展的重中之重，但我国还尚未明确提出有关雪资源回收利用的相应政策，该领域相关技术如抗凝冰技术等尚不发达，所以雪资源的回收利用技术仍待完善，而对于城市市政道路立交的雨雪回收利用的技术仍待开发。
2 城市道路立交雨雪性质概述
在城市化建设过程中，对点源污染问题加大了重视，从很多方面加以控制，但随之而来的是非点源污染不断增多，对城市造成严重的污染，威胁城市水质。据相关调查显示，北京、上海两个城市水污染分布中，雨雪污染占城市水污染总体的1/10左右。
我国在市政径流等方面的研究相对较少，虽然近年来有所增加，但研究成果不多，加上我国私家车的数量不断增多，车流量增加，在一定程度上导致雨雪径流污染问题加重，污染物的种类不断增多，呈现多元化的发展趋势。
在城市道路立交中，雨雪污染来源包括药剂使用、车辙油脂、轮胎磨损、固体垃圾等。在这些污染物成分包括了铅、铜、氮、金属化合物等。相对来说，路面径流雨水污染严重程度较高。
在我国日益迅速发展的经济环境下，市政道路立交建设不断深入，但很多原有的除雪排水设施中，由于设计不够合理，雨雪排放不流畅，在截留、净化等问题上设计不够合理，考虑不够周全，导致雨雪污染问题不能够得到有效解决，也影响对雨雪的二次利用。
3 城市道路立交雨雪利用的意义
市政道路立交是城市化建设中关键的组成部分，每年建设的市政道路立交工程众多，市政道路立交的里程也不断的加长。以北京地区为例，目前市政道路的总面积己经超过了4900万平方米，而总长度也超过了4000KM。
在传统的市政道路立交中，桥面、路面透水性较低，道路越长、路面面积越大，则就会增加城市不透水面积总量，对雨雪循环的破坏性也就越大。通常，此情况系雨水资源更容易流失，不利于缓解城市水资源紧缺问题，也可能引发严重的城市水污染情况。
3.1 保护自然水猶环系统
降雨降雪是自然水循环中重要的缓解，而雨雪正是这个循环中不可缺少的一部分，通过降雨降雪能够改善地域生态环境，还能够补充水资源。
大气积聚形成雨雪，降落到地面， 并渗透到地下，进入到地下水层中，地下水资源得到了有效的补充。但如果市政道路立交建设中，路面不透水性越高、路面面积越大，则会严重破坏这种自然水循环的过程， 降低土壤中的水分含量，地下水资源也会不断的减少，城市水资源紧缺问题则越来越严重。
3.2 缓解雨雪流失问题
不透水面积的增加，会让路面收集效率提升，在暴雨来临过程中，会增加城市的道路径流量，甚至造成大面积的交通阻塞。
现阶段，合流排水系统是我国城市中最为主要的排水系统，也就是让雨雪进入到城市污水排放系统中，一起流入到河流中。这种方式会增加城市污水处理系统的压力，同时，也可能增加水污染的源头。然而，采用分流制排水系统建设，在建设资金上相对巨大，尤其是将原有的合流改造成分流，难度系数相对较大，也会增加城市水污染的几率。无论采用何种排放系统，如果雨雪资源严重流失，则无法发挥其作用，更无法满足现代化发展中对雨雪资源的功能需求。
3.3 满足城市对水资源的需求量
（1）现阶段，城市人口数量不断增多，越来越多的农村人口进入到城市中，生活、工作用水的量无疑是呈现数倍增加的。
（2）城市化建设过程中，建筑工程施工、绿化工程等，都需要大量的水资源。
（3）消防用水是城市用水重要的组成部分，在城市高楼大厦耸立的背景下，消防安全责任大于天，对水资源的需求量也在不断增加。
4 城市化发展对水循环系统的影响分析
城市化发展进程中，每年不透水面积都在增加，地表渗水量相对较少，一定程度上增加了降雨径流系数、雨水流速及总径流量，还会提前洪峰，造成很大的危害。
这些问题属于过快的城市化发展带来的不利影响，也可能影响降雨的水质。在这一环境下， 降雨中包括道路垃圾、大气沉降物、生活废物等，污染程度会加深，在降雨初期严重程度更大。
随着降雨降雪时间的延长，这种污染会不断减轻，污染的雨雪流入到河流中，会污染河流，导致城市水质量下降，不断恶化。
降雨降雪过程会增加城市整体的雨雪量，雨雪量过多，会影响城市的交通，甚至发生交通堵塞问题，增加城市除雪排涝压力继而发生严重的事故。
5 城市市政道路立交雨雪利用对策分析
5.1 城市市政道路立交路面类型的选择
路面材料与结构，对路面雨水收集能力具有很大的影响。根据相关研究显示，土翻夯路面在集水效率方面，通常在21%—23%之间，而沥青混凝土集水效率相对较高，为70%左右，水泥混凝土路面的集水效率最高，高达75%。
在具体城市道路施工中，路面结构与材料的选择，还需要考虑多方面的因素，包括当地的地质、水文情况，城市整体规划、交通量以及地基基础等。
当然，材料的选择也需要与施工时节相对应，考虑材料的水损坏性、冻融性、抗凝冰性等。一般以沥青材料上定期涂抹抗凝冰技术材料为佳。
5.2 城市道路立交除雪排水、雨雪收集系统建设
城市积雪水涝灾害是目前威胁城市安全的一个重要因素，城市原有的污水和雨水合流排放系统，与现代化城市发展存在较大的矛盾性，设计建设新型的城市排水及雨水收集系统是城市发展建设中必须考虑的问题。引入海绵城市，解决了道路积水严重问题，并建设新型道路立交雨水回收系统，解决桥面泄水问题，并大大提高了雨水的利用率。但同时，问题又随之而来，考虑到北方积雪严重以及道路易凝冰等问题，将抗凝冰技术与海绵城市结合，解决道路积雪凝冰的问题，并将抗凝冰技术加入到道路立交雨水回收系统，形成新的道路立交雨雪回收系统，从而有效解决了北方积雪严重以及道路易凝冰等问题，并大大提高了雨雪的回收利用率。
5.3 对城市道路立交雨雪的利用
路面蓄积的雨雪，经过水质处理以及自然净化，能够为人们日常用水、城市清洁等提供服务，具体来说，用于城市消防、草坪灌溉等，从而成为城市中的可靠水源。
雨雪的利用可通过透水路面将其进行直接的拦截入渗，然后进行一定的过滤就可以进行回灌，不仅能够弥补过度开发地下水资源的劣势，同时也能发挥防洪能力。
在城市道路建设过程中，渗透管、渗透井等设置，能够有效提升雨水渗透量。
在城市建设中，一些渗透池的建设，也能够实现与雨水的收集，经过有效的净化处理、二次使用，增加湿地面积，发挥改善城市环境、调节空气等作用效果。
运用一种市政道路冰雪清理设备以及抗凝冰技术材料对道路立交雪资源进行快速融化清理回收利用。
6 结束语
我国人均雨雪资源占有量较低，很多城市严重缺水。面对严峻的水资源形势，处理好水污染问题，提升雨雪资源利用效率刻不容缓。
在城市道路立交建设过程中，应该通过有效的建设设计，提升对道路立交雨雪的利用，鼓励建设雨雪收集、利用设施等，通过不断的调整道路立交设计，提升城市排水、除雪、防涝的能力，为建设生态化城市而不断努力。
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