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第一部分：绪论 1.1设计背景 石漠化是土地退化的一种极端形式，西南地区是我国遭受石漠化最为严重的地区，也是我国石漠化治理的重点地区，缺水、少土和土质贫瘠是造成土地石漠化的主要原因，特别是今年遭遇百年一遇的干旱使石漠化更加严重，严重旱情导致西南5省6130多万人受灾，目前，部分旱区绝收后面临口粮危机。这场灾害还呈现出蔓延和加剧的态势，面对这样一场重大的自然灾害，我们一方面要考虑采取切实有效的办法施救，另一方面，我们更应该从长远的角度来考虑21世纪中国的发展，从根本上遏止生态环境危机的蔓延。大规模收集自然界的雨水也应该成为我们关注的新技术。 图1今年石漠化地区干旱时土地的开裂情况 表面上看来我国石漠化地区的水资源比较丰富，但是由于石漠化地区的特殊的地形结构，夏、秋季节大量白花花的雨水流走，特别是公路上的雨水.如果我们能够在公路收集雨水技术上有新的突破，把这些雨水收集起来，在干旱的时候这些收集的雨水对缓解供水压力就会起到不可估量的作用。 图2石漠化地区大量雨水流走的情况 公路雨水的收集利用不仅仅解决的是水的问题，他可以解决路面积水给交通造成的拥堵、事故、公路的破坏等问题。对水土流失、河水污染等问题也有一定的缓解作用。 图3 石漠化地区公路路面积水对交通造成的影响 图4 雨水对公路的破坏 1.2石漠化地区雨水收集量分析 假设本系统设计的公路全长为73.5公里,双向四车道，路幅为L=24米，则其积水面积为A=1764000m2,以贵州省1998年～2008年5～8月平均月降雨量150.86mm为参考数据，则该高速公路的月集水量可达Q0=266117.04m3。考虑到路面收集雨水的损耗，设收集率为Ia=80%。 Qi= IaQ0=266117.04×80%=212893.63 m3，即212893.63吨。 1.3国内外雨水收集研究进展 国外有很多国家已经开展了雨水利用工程，近20年来，美、法、德、日、澳等经济发达、城市化进程发展较早的国家，均将城市雨水资源利用作为解决城市水源问题的战略措施推广。 日本最早实施“雨水利用”工程。东京都墨田区把降到各家屋顶的雨水通过导水管收集到水箱中，然后用于冲厕所、浇庭园和洗车等。 德国Ludwigshafen已经运行十年的公共汽车洗车工程利用1000m2屋面雨水作为主要的冲洗水源；法兰克福Possmann 从国内外来看，开发雨水作为一种水源还没引起人们的足够重视。虽然国外有许多收集雨水的成功范例，但是他们都只局限于屋面雨水收集或者城市道路雨水收集，没有考虑到公路雨水收集也是一个很好的场所。 目前，就国内来讲，我国自上世纪90年代起，北京、上海、南京等城市开始结合自身情况相继开展雨水资源利用的研究和应用，但是该技术并没有大面积的推广。 1.4设计目的 本系统设计的目的：就是把公路的雨水收集起来，用来配合公路的沿线绿化带的建设，比如灌溉、洗车、公路养护等。 1.5可行性分析 一方面，西南地区位于东亚大陆的季风区内，气候类型属中国亚热带高原季风湿润气候，常年雨量充沛，雨水充沛是西南地区的一个主要的气候特征，这是我们能不能收集雨水的一个先决条件。 另一方面，随着西部大开发战略的实施，西南地区的公路建设迎来了黄金时期。各省都在加大对自己的基础设施建设，特别是交通方面的建设。西南地区公路的快速发展为本系统设计的可行性提供了保证。 第二部分：公路雨水收集利用系统设计 2．1设计思路 我们的设计思路是提供一种实现公路雨水收集再利用系统，包括公路面层、防渗层、公路垫层、集水沟、可置换的初级过滤系统、透水渗透填料、反滤积物、横向排水管、纵向排水管、蓄水池。其面层即为公路的表层，其与公路垫层之间为防渗层；公路垫层位于地层土壤以上，其上为防渗层，由防水材料制成，；在上述三层结构两侧，沿公路延伸方向挖有深沟，在该深沟内的地层土壤表面以及公路垫层的断面铺设有防渗层，该防渗层与上述公路垫层与可渗路面之间的防渗层连为一体；同时在深沟底部沿公路延伸方向设置有纵向排水管，在公路集水沟上设计可置换的初级过滤系统，能控制路面带来的树叶、垃圾、油类和悬浮固体等污染物，纵向排水管周围用反滤织物填充，反滤织物上方为透水填料，透水填料表层为集水沟。沿该纵向排水管延伸方向每隔一定距离连接一个与之交叉相通的横向排水管，该横向排水管伸出深沟以外，横向排水管的出水端连接到带有u型管的蓄水池。 可置换的初级过滤系统具有过滤、截污功能，而且