城鎮(zhèn)化是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的重要標(biāo)志,也是衡量一個(gè)國(guó)家組織程度與管理水平的重要標(biāo)志。新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2014年我國(guó)的城鎮(zhèn)化率達(dá)到54.77%,城鎮(zhèn)化進(jìn)程取得重大進(jìn)展,但不得不不承認(rèn)城市規(guī)模的擴(kuò)張?jiān)偌由蟼鹘y(tǒng)的“快速排除”與“末端集中”的城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)理念,內(nèi)澇頻發(fā)、旱澇急轉(zhuǎn)、徑流污染等一系列城市水問題日益凸顯,
海綿城市正是為解決城市雨水資源利用,大限度實(shí)現(xiàn)雨水的積存、滲透與凈化而提出的生態(tài)綠色雨水收集利用系統(tǒng)。
海綿城市倡導(dǎo)以植被淺溝、濕地公園、池塘等綠色基礎(chǔ)設(shè)施與管道、泵站、處理廠等灰色基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合的“緩排慢釋”與“源頭分散”理念。
海綿城市是由一個(gè)個(gè)具有吸附功能的海綿體構(gòu)成,它可以有效提高城市的積蓄水能力,城市能夠在下雨時(shí)及時(shí)的滲水、蓄水、凈水而在需要時(shí)能做到將積蓄的水釋放并加以利用。城市道路是集水、行水的重要通道,傳統(tǒng)思維講究將降水快速收集并排出道路系統(tǒng)以外,使得城市硬質(zhì)路面比例大,遇大雨城市防洪壓力巨大,水力水文特征明顯改變往往旱澇急轉(zhuǎn)。而在
海綿城市思維下,我們可以在市區(qū)修建透水路面,將降水實(shí)時(shí)收集起來(lái)而不是急于排到江河中,再將收集的降水供應(yīng)到各個(gè)城市海綿體中供以后的循環(huán)利用。透水路面的應(yīng)用是建設(shè)
海綿城市的有效步驟,其既具有環(huán)保價(jià)值,有具有經(jīng)濟(jì)效益,是建設(shè)生態(tài)文明城市的重要舉措。
透水路面孔隙特性
透水路面的孔隙分類:
研究表明,瀝青路面的透水性與其連通孔隙的多少密切相關(guān),混合料的孔隙依是否與外界連通可分為連。可知,連通孔隙是水透過瀝青混合料表面層的主要途徑,透水性能的好壞主要受連通孔隙率影響。
孔隙率與滲透性的關(guān)系:
研究表明,滲透系數(shù)與連通空隙率存在正比關(guān)系,連通空隙率越大,單位時(shí)間內(nèi)滲透通過混合料的水量也就越大。
因此,可以通過測(cè)量瀝青混合料試件的滲透系數(shù)來(lái)直觀反映路面的開孔空隙率并以此來(lái)衡量道路的透水性能。而空隙率大的試件理論上開孔孔隙應(yīng)該也是多的。所以在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上我們將通過確定空隙率試件的橫縱向滲流速度來(lái)確定透水路面的滲透性。
不同滲流量下的滲流速度分析:
通過在70#殼牌基質(zhì)瀝青中添加增粘劑制取黏性瀝青,石料為石灰?guī)r,進(jìn)行馬歇爾實(shí)驗(yàn),確定OGFC-13的佳瀝青用量為4.3%。
通過變換瀝青粘度、成型溫度等試驗(yàn)條件,成型不同實(shí)驗(yàn)條件下的馬歇爾試件并測(cè)量其空隙率。選取具有空隙率梯度的試件,測(cè)量其不同流量供給下的橫縱向滲流速度。
可知,當(dāng)滲流速度為50mm/min時(shí),縱向滲流量隨空隙率的增大而明顯減小,橫向滲流量隨空隙率的增大而明顯增加;當(dāng)滲流速度達(dá)到100mm/min和200mm/min時(shí),橫縱向滲流量隨空隙率的增大改變不明顯,基本上保持恒定。隨滲流量的增大,橫縱向在單位時(shí)間內(nèi)的滲流值是呈增大的趨勢(shì)。分析其原因可歸納為:當(dāng)滲流量較小時(shí),受到混合料礦料顆粒的阻力影響,且橫向流動(dòng)距離比較近,水明顯的流向阻力偏小的方向,孔隙率越大這種現(xiàn)象就越明顯。而當(dāng)滲流量明顯增大后,在水的縱向壓力及自重作用下,水流表現(xiàn)為更容易向縱向流動(dòng),滲流作用受空隙率的影響逐漸降低。
試件的滲流縱橫向比在滲流量較小時(shí),隨空隙率的增大而呈明顯減小,而隨著滲流量的逐漸增大,縱橫向比逐漸趨于穩(wěn)定,數(shù)值大概在1.5左右。分析原因可歸納為:當(dāng)流速較小時(shí),試件中水流為紊流狀態(tài),縱橫向滲流量隨空隙率的影響較大;而當(dāng)流速逐漸增大后,試件中的水流逐漸趨于平穩(wěn),縱橫向滲流量隨空隙率的影響變小且比值趨于1.5左右。
塞堵物對(duì)滲流的影響:
透水路面修建完成后隨著服役使用,自然環(huán)境中的各種顆粒必然會(huì)隨著流水對(duì)對(duì)路面起到塞堵作用,起到塞堵作用的顆粒很多包括各種粉塵黏土、車輪磨損橡膠顆粒及路表壓碎集料等。塞堵顆粒的粒徑將對(duì)滲流效果產(chǎn)生不同的影響,為了探究這種影響,本文用不同顆粒粒徑的塞堵物對(duì)塞堵前后的OGFC-13滲流效果進(jìn)行車轍板的滲水性測(cè)定實(shí)驗(yàn)。塞堵物的粒徑分別取1.18~2.36mm、0.6~1.18mm、0.3~0.6mm、0.15~0.6mm,塞堵物質(zhì)量取12g。
可知,試件在被不同粒徑塞堵后,其滲流量均有不同程度的折減,但折減程度略有不同,1.18~2.36mm及0.3~0.6mm粒徑在塞堵前后的滲流量相差較大,而0.6~1.18mm及0.15~0.3mm粒徑在塞堵前后的滲流量相差略小。分析原因可歸納為(1)1.18~2.36mm粒徑的塞堵物因粒徑較大,較難隨水流進(jìn)入連通孔隙內(nèi)部,都塞堵在試件的表面且嵌擠情況良好,阻礙了水往內(nèi)部孔隙的滲流,造成了混合料的表層堵塞;(2)0.3~0.6mm粒徑的塞堵物較易進(jìn)入連通孔隙內(nèi),但在移動(dòng)過程中受連通孔隙內(nèi)徑的變化,在內(nèi)徑較小的地方容易塞堵留滯,較難從連通孔隙內(nèi)流出,逐漸累積易于造成內(nèi)部孔隙的堵塞;(3)0.6~1.18mm粒徑的塞堵物介于外部堵塞與內(nèi)部堵塞孔隙粒徑之間,使得既有一部分顆粒進(jìn)入孔隙內(nèi)部,又有一部分顆粒停留在表面,但對(duì)孔隙都難以做到完全堵塞,水流仍可從內(nèi)部孔隙通過;(4)0.15~0.3mm粒徑的塞堵物因粒徑較小,在水流作用下很容易通過連通孔隙自由流出,不會(huì)造成連通孔隙的堵塞。
結(jié)論:
通過研究可知,透水路面的滲透性與孔隙特性及路面塞堵物密切相關(guān),因此,為透水路面滲透性的持續(xù),為建設(shè)
海綿城市提供充裕的水資源對(duì)透水路面沃蘭達(dá)雨水提出以下意見和建議:
路面的透水性與瀝青混合料路面的空隙率密切相關(guān),為路面的透水性良好,可適當(dāng)提高路面的空隙率從而有效改善路面的透水性能及防堵塞性能;在級(jí)配設(shè)計(jì)中,使用粗級(jí)配也能有效的提高混合料的透水性能。
所采用的集料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度,防止施工中擠壓破碎堵塞路面孔隙,所采用的瀝青應(yīng)具有足夠的黏性,防止礦料在與空氣及水的接觸中,引起礦料的剝離老化;施工中應(yīng)注意保持料的清潔,防止粉塵的混入堵塞路面空隙。
透水路面修建通車后,應(yīng)用道路清掃車及灑水車等定期進(jìn)行路面的清理工作,有效減輕塞堵物對(duì)路面開孔空隙的塞堵,路面的滲水能力。沃蘭達(dá)