探讨利用市区浅层地下水喷洒道路

田宁宁¹，王凯军¹，吴颖¹，孟光辉²，汪宏玲²
( 1.北京市环境保护科学研究院，北京100037；2.北京市城市节约用水办公室，北京?100083)

　　摘　要：在北京市严重缺水且需水量剧增的情况下，提出了利用浅层地下水喷洒道路、抑制扬尘的设想，并对其水量、水质及抑尘效果进行了研究，结果表明该措施具有突出的环境、经济及社会效益。
　　关键词：浅层地下水；道路抑尘；水资源利用?
　　中图分类号：TU991.11
　　文献标识码：C
　　文章编号 ：1000-4602(2002)10-0078-03

　　北京市浅层地下水因受到轻微污染而不再适合饮用，但是在未经处理的情况下其水质完全能够满足低质用水的要求，可以代替部分清洁水用于生活杂用、绿化、道路抑尘等。在北京市严重缺水且需水量剧增的情况下，研究开发浅层地下水的综合利用是非常必要的。

1　浅层地下水资源状况

1.1　水量
　　浅层地下水的储存量即埋深为30m以内的地下水的总量，也称为静储量。浅层地下水补给包括地下水侧向径流补给、河湖渗漏补给、上下水管道漏失补给、灌溉补给、雨洪补给等。
　　按水文地质富水性的不同可将北京市区分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区来分别计算浅层地下水储存量，地层厚度按地质剖面统计(每区取3个以上点的平均值)，其岩性分砂砾卵石、中粗砂、粉细砂、粘性土等四类，给水度参考工程手册选取相应的经验数字，计算结果见表1。

表1　浅层地下水储存量计算结果 水文地质分区 位置 面积(km²) 储存量(10⁸m³) Ⅰ 西部 134.7 4.19 Ⅱ 中(南)部 58.4 1.37 Ⅲ 东部 61.0 1.14 Ⅳ 北部 20.4 0.18 Ⅴ 北部 12.9 0.06 合计 287.4 6.94

　　北京市区内地形较为平坦，西北高、东南低(坡度为0.1%左右)，故地下水流流向为自西北向东南，上层滞水埋深为3～7m，潜水埋深为14～17m(变幅为3～5m/a)，承压水头为170～190kPa左右(变幅为10～30kPa/a)。市区内浅层水量较为丰富，富水性较好，且西部好于东部、南部好于北部。降深为3～5m时，西部及西南部地区的单井出水量为30～40m³/h，而在东部地区为10～20m³/h、中部地区为20～30m³/h、北部地区则小于5m³/h。
　　统计资料表明，北京市浅层地下水的储量和补给量是相当可观的，仅西城、东城、宣武和崇文区就约有8000×10⁴m³/a的浅层地下水量可供开采利用。
1.2　水质
　　在市区内浅层水的各个富水区，对现有建筑工地的基础施工排水进行了采样分析(工地排水井都属浅水井)，结果见表2。?
按照GB/T14848—93《地下水质量标准》进行分析，表1所列的TDS、总硬度及COD指标中有很多超出了Ⅲ级标准，其中TDS超标的水样有7个(占54%)，COD超标的水样有6个(占46%)，总硬度超标的水样有7个(占54%)。
　　浅层地下水已经受到轻微污染，但是与污水厂二级出水、中水、生活杂用水的水质相比则是非常洁净的。

表2　浅层水水质分析结果　　mg/L 井深(m) COD TDS 硝酸盐氮 TP 亚硝酸盐氮 SO₄^2- Cl^- 总硬度 10 ＜5 1 830 2.35 0.069 ＜0.003 5.391 70.1 44 3.963 17 ＜5 1 813 2.26 ＜0.025 ＜0.003 6.438 119.3 323. 855 30 ＜5 1 754 2.17 0.043 ＜0.003 8.020 87.4 452.090 19 ＜5 755 3.52 0.076 0.015 7.526 79.55 520.499 30 ＜5 189 0.41 0.049 ＜0.003 8.342 29.30 184.61 18 1.29 1 036 8.75 ＜0.025 0.05 　 110.07 5 45.2 19 5.65 490 0.54 ＜0.025 ＜0.003 7.70 　 306.38 10 2.3 1 141 ＞2 ＜0.025 ＜0.003 9.07 　 689.35 30 1.75 1 079 0.079 0.04 ＜0.003 9.05 　 1 079 　 1.9 256 1.549 2.094 0.034 6.54 20.06 348.08 17 1.15 1 031 8.416 0.233 0.028 4.11 98.91 526.69 18 1.78 612 0.094 ＜0.025 ＜0.003 15.46 61.06 382. 52 17 1.00 679 0.262 ＜0.025 ＜0.003 14.85 58.4 377.5 7

2　道路抑尘试验

2.1　道路扬尘情况
　　计算道路扬尘排放因子的经验公式为：?
?　　　　　　　E=K(SL/2)^0.65(W/3)^1.5?　　(1)
　　式中?E——排尘系数，g/(辆·km)
?　　　　K——[ZK(]不同粒径颗粒物基准排放系数，g/(辆·m)
?　　　　W?——道路行驶车辆的平均质量，t
?　　　　SL?——道路表面尘量，g/m²
　　由式(1)可知,减小道路表面尘量是减少道路交通扬尘的最为可行和有效的方法。
　　北京市道路的尘土负荷为：较清洁路面平均为4.8g/m²；不受施工影响和属等级道路的路面平均为16.2g/m²；受市政道路施工影响的路面平均为319.2g/m²；受建筑施工影响的路面平均为190.2g/m²；非等级道路平均为71.8g/m²。
　　北京市的道路尘负荷总量为18.28×10⁴t/a，其中较清洁路面占35%，其他等级道路占29%，非等级道路占3%，受道路施工影响的路面占16%，受建筑施工影响的路面占16%。
　　靠传统的洒水、清扫等手段来降尘实际上是治标不治本。水蒸发后浮尘依然会留在路面上，而且当路面有水时，道路与车轮作为胶体磨是湿磨，尘的产量可能更高，而清扫不当反而会增加浮尘量。据估算，北京市因清扫而扬起并飘向远距离的尘埃量约为0.07×10⁴t/a，因此应逐步发展使用真空吸尘式道路清洁器械对路面进行日常清扫，并采用水冲刷路面或喷雾压尘的抑尘方式。
2.2 抑尘试验
　　采用浅层地下水对路面进行了冲刷与喷雾压尘试验，试验地点在北京市比较繁华的街道。冲刷试验是在夜间车辆较少的时候进行，而喷雾压尘试验是在白天车辆较多的时候进行，其结果分别见表3、表4。

表3　不同冲水量的道路尘负荷削减率冲刷路面方式 尘负荷削减率(%) 冲水量(kg/m²) 30 0.5 35 0.6 41 0.7 49 0.8 56 0.9 60 1.0 67 1.1 72 1.2 78 1.3 84 1.4 88 1.5 93 1.6 96 1.7 98 1.8

表4　不同含水率比值的控制效率喷雾压尘方式 CE(%) Mc/Mu(含水率比值) 10 1.05 20 1.12 30 1.20 40 1.29 50 1.41 60 1.58 65 1.69 70 1.83 75 2.00 80 2.24 85 2.58 90 3.16 95 4.47 99 10.00 注：Mc为洒水后的尘含水率(%)，M?u为洒水 前的尘含水率(%)，CE为控制效率。

　　表3表明，用水冲刷路面的尘负荷削减率主要取决于冲水量,冲水量愈大则路面冲刷得愈干净，冲水量超过1.3kg/m²时路面基本可冲刷干净。而目前北京市的冲水量仅为0.53～0.63kg/m²,对道路的尘负荷削减率还不到40%,所以应加大冲水量。
　　表4表明，喷雾压尘的抑尘效果主要取决于洒水后的尘含水率与洒水前的尘含水率的比值,此比值愈大则对路面的抑尘效果愈好，含水率比值＞2时路面抑尘的效果才最为明显。目前北京市喷雾压尘后的含水率比值达到2.3,道路抑尘效果较为明显。

3　经济评价

　　全市每天清扫的街道面积为5580×10⁴m²，其中用水冲刷的路面面积为1384×10⁴m²(约占24.8%)，费用为1.6元/m²；机扫路面面积为2000×10⁴m²(约占35.8%)，费用为2.3元/m²。若道路冲刷用水量以1.0L/m²计，则总用水量约为5.58×10⁴m³/d，若1年以240d计则消耗水量为1339.2×10⁴m³/a，消耗水费为2142.72万元/a。
　　如果用浅层地下水喷洒、冲刷路面则只需一次性投入打井费用且运行费用很低。根据测算，出水量为10m³/h的浅层井，如果1 d工作10 h则服务面积是30000m²。建设一个10m³/h规模的供水站所需费用约为5万元，占地面积约为10m²，运行费用为0.2元/m³ 。可见，与处理后的污水、中水相比，使用浅层地下水可省去大量的水处理费用，且还具有工 程费用低、不用建立用水管网、用水半径小等多方面优点，另外其水质更有保障；与自来水相比，使用浅层地下水在水价方面更是具有较大的优势。所以，将其用于道路保洁是可行的，且对节水、环保具有重大意义。

4　结语

　　北京市浅层地下水的水量、水质完全可满足道路抑尘及绿化要求，同时还可以节省大量的清洁水源，缓解缺水压力，此外这对消除多年来由于过度开采承压水而造成的地面沉降具有深远的意义。

　　电　　话：(010)68308002?
　　收稿日期：2002-06-27