机场飞行区雨水排放与综合利用的应用研究

机场飞行区雨水排放与综合利用的应用研究

张淑媛

河南机场集团有限公司 河南省郑州市 451161

摘要：在我国科技发展、各领域的技术水平逐渐提高的今天，随着我国机场建设数量及规模的不断增加，以及近年来极端暴雨天气的增加，我国机场面临着日益严重的洪涝灾害。目前我国机场雨洪防治规划系统建设尚不全面，机场现有排水系统无法应对日益严重的极端暴雨天气，洪涝灾害时有发生。因此，洪涝问题成为海绵机场综合雨洪防治体系要解决的核心问题[1]。

关键词：机场飞行区；雨水排放；综合利用；应用

引言

随着机场规模及客流量的逐渐增大，机场水资源的供需矛盾越来越大。通过收集利用雨水资源来缓解机场的用水紧缺，逐渐成为一种可行的解决方法。现对国内外机场雨水利用的现状进行了整理。

1排放形式

为解决空侧区域内涝问题，机场通常采取一级或多级排水形式组成的排水系统，通过不同排水设施的错峰调蓄，实现雨水有序排放，具体的排水形式主要由沟渠、管涵、调蓄水池、景观湖（人工湖）、泵站等设施组成。因飞行区域占地面积大，雨水排放一般采用分区收集、分区排放的方式，各区域内的雨水通过排水沟渠或管涵汇入调蓄水池或生态水塘进行雨水调蓄，最终通过泵站强排的方式排入周边水域；如局部汇聚雨量不大，通过排水沟渠也可直排；对于降雨量丰富、雨水排放量大的机场，可能采用两级或多级的排水形式，实现雨水错峰排放和径流总量控制的目的，避免洪涝灾害的发生。某国际机场采用两级排水体系实施雨水错峰排放，通过在飞行区跑道两端设置调蓄水池，收集不同区域内汇集的雨水，在调蓄水池内部实现雨水的错峰缓冲，通过泵站排入河道，最后通过河道的缓冲和泵闸外排，很好的解决了飞行区雨水排放问题，国内青岛新机场、成都新机场及北京大兴机场均采用此类似的雨水排放设施，既可避免内涝，又可为后续的雨水综合利用创造条件。

2机场飞行区雨水排放与综合利用的应用研究

2.1机场雨水收集

目前机场的雨水收集主要为储水池，储水池是雨水综合系统中具有简单处理能力的贮水构筑物，是实现雨水利用、减污等多种功能的载体，同时具有平抑雨洪峰值、减少下游管段容量的功能，可以实现雨水综合系统的多重效益。储水池可分为地下储水池，景观储水池及飞行区泵站调节水池等。国内主要采用景观湖，一方面对雨水进行收集利用，另一方面在汛期解决机场的排洪问题。此外，还有利用泵站调节水池作为蓄水池的方式蓄积雨水，与其他方式相比，泵站作为蓄水池是较为经济的选择，只需增设简单水处理设施，便可以提供符合要求的回用水，此外投资少，短期即能实现雨水回用，只是位置相对较远，供水需要重新进行管网布置[2]。

2.2ＦＬＵＥＮＴ三维数值模拟验证

某工程在前期采用计算机流体力学模拟软件ＦＬＵＥＮＴ平台，对龙华机场雨水泵站的水力流场建立了三维数值模型，分别针对单泵运行、双泵运行和三泵运行３种工况进行了模拟，以优化泵站水力流态，减小泵站水损，使水泵扬程和功率最小化，降低泵站能耗，减小碳排放量，使泵站竣工后尽量做到清洁生产。根据模拟结果，单泵运行、双泵运行和三泵运行３种工况下，泵站构筑物中流态分布基本相似。泵站前池的下层流速明显高于表层流速。水流经过泵站前池流入泵站吸水室时，泵站前池会出现淹没式水跃现象，但对泵站主流流态基本无影响。自进水箱涵—泵站前池—泵站吸水室的水流方向，存在着明显的水流主流区，水流主流方向与泵站设计池型基本一致；此外，泵站构筑物设施中流态均匀，无明显的死水区和回水区。这就表明，泵站能在不同工况下稳定运行，工艺设计合理，满足区域雨水排水的要求。

2.3“海绵机场”技术措施

（１）场内采取多种措施减小雨水外排径流，最大限度回补地下水，主要措施包括：场内排水管、渠、池等设施最大限度考虑透水入渗措施。（２）在机场空侧土面区植草，部分土面区设置有下凹绿地，可截留跑道上初期雨水中的污染物，同时滞蓄雨水。（3）在雨水调蓄设施内植草，可进一步截留污染物，同时蓄存并下渗收集的雨水。（4）在维修机坪区域设有油水分离设施，含油雨水经隔油装置处理后方可排至场内排水系统，减小初期含油雨水对于场外水体的污染[3]。

2.4雨水处理工艺

目前机场雨水利用只用做冲厕与植被灌溉等非饮用目的，对回用水质要求不高。通常采用物化处理方法实现，由于接纳雨水的蓄水池一般水流流速较慢，停留时间较长，池体具备天然的沉淀池功能，大量悬浮固体可以得到去除。若要实现悬浮固体较为彻底的去除，可以在储存池中投加混凝剂。对水质氯离子一般不做处理，而且也不进行生物处理系统，仅采用物化处理。若远期对回用水水质有较高要求，可以在池体周边增设小型滤池，若存在与人体接触的雨水回用项目，应进行消毒杀菌处理。

2.5生态景观水系设置

将排水明渠设置为融合汇水、传输、净化、入渗、调蓄外排等多功能于一体的生态景观水系，其边岸、边坡、表潜湿地区、水系底面、水表面等各有其生态功能，可形成较大规模的功能生态区。生态功能的实现首先是对排入的各类来水以组合生态方式进行处理直至形成优质水体；其次，水系的生态构成本身亦可有效提升周围的环境品质。生态区的构成主要包括：生态边岸—对来水绿化截污；生态护坡—绿化、固土、截污、生态净化；潜流湿地区—可进行再生水的深度处理；表流湿地区—可进行再生水的深度处理和水系水质维护；潜水生态区—主要进行水系水质的维护与改良。平时通过场内盈余再生水补水及景观湖末端的溢流堰控制、保证水系内蓄存有一定规模的水量，同时为保证水系内水体质量，还设有太阳能光伏提水及风能提水循环系统，实现循环净化的效果。

2.6雨水渗透系统
雨水渗透系统对于机场雨水的利用也有重要作用，丰富的地下水资源是保证自然界水资源循环的重要前提。雨水渗透系统作为补充地下水资源的有效途径，其对保证水资源平衡和维护生态环境有重要作用。机场的建设，硬化了大量的土面，使得机场区域的地下水补给受到严重影响，故机场应推广实施人工强化雨水渗透工程，平衡地下水资源。航站区的地下雨水管可采用多孔管向土壤渗水；航站区的停车场地面可铺透水混凝土等；飞行区的排水沟可做成渗水沟等，最好能达到以渗为主，排出为辅的效果。通过一系列人工强化雨水渗透工程的实施，可补充地下水且稳定地下水位，防止机场地面下沉，减少地表径流量，减轻机场排水设施的负荷，在减轻机场雨洪威胁的同时，也减轻了机场排水对周边环境的影响。[4]

2.7其他用途

机场区域内其他的非与人身接触的用水均可考虑采用回用雨水替代，比如：一般民航中大型机场飞行区内均需设置环形的消防供水管网，当火灾事故发生后，启动消防稳压泵，满足消防救援需求，经处理后满足需求标准的雨水可以供给消防救援的补水和应急使用，提升消防保障能力。飞机降落时会在跑道上面残留胶泥，跑道停航后需定期进行清理，跑道除胶的常用方式主要为车载式高压水冲洗，此用途对水质要求不高，且作业频繁，完全可以考虑使用经处理后的雨水作为高压水的来源；机场内特种车辆及办公车辆较多，如有设置洗车区域，汽车冲洗用水同样可以使用回收的雨水，还包括景观水池用水等。

结语

机场除了通过必要的基础设施来保证雨水排放的畅通，还融入各种绿色雨水基础设施，实现了雨水径流的“渗、滞、蓄、净、用、排”。随着工程技术的日益发展，水资源供应的日益紧缺，雨水利用等可再生水源的利用会逐渐并最终取代传统的供水模式[5]。

参考文献

[１］宋晓旭，苏晓雯．机场排水系统的检查与维护［Ｊ］．山西建筑，２０１６，４２（１４）：１１９⁃１２０．

[２］彭晶，杨跃敏，王珊珊，等．天津市滨海机场航站楼雨水回用系统设计及研制［Ｊ］．海河水利，２０１７（５）：２４⁃２６．

[3]周玉文，娄富豪，刘子龙，等．城市内涝风险分析模型系统开发与应用［Ｊ］．河北科技大学学报．２０１８，３９（１）：８４－９０.

[4］季洪金，徐莹，黄薇，等．泵站循环冷却水水箱的溢流装置：ＺＬ２０１６１０１２６２７７．８［Ｐ］．２０１７．