全结构透水沥青路面渗透与储水效能研究

发布时间：2020-03-20 20:44

【摘要】：城市地面过度硬化使得城市可渗透下垫面比例越来越小,城市雨水排水系统压力不断增大。全结构透水沥青路面是一种允许路表水渗入面层、基层、路基土的沥青路面结构,可以降低城市地表径流系数,减少地面径流雨水污染物,降低道路热岛效应,改善城市路面使用性能。目前,道路工程专业对于透水路面的研究主要集中在沥青混合料的性能方面,对削减地表径流、减轻城市排水系统负荷的效果揭示不足。全结构透水沥青路面透水功能包括渗透与储水两方面,因此有必要开展渗透与储水效能研究,分析各因素对透水沥青路面应用效果的影响,为完善透水功能设计提供新的思路和方法。首先,对全结构透水沥青路面透水机制进行分析。在文献调研的基础上,分析了城市降雨产汇流的过程、特点以及计算,分析了城市雨水径流计算模型的计算原理。在借鉴土壤产流机制的基础上,用“持蓄机制”、“界面通量机制”描述了全结构透水沥青路面的产流机制,并对路基土产流机制进行分析。阐述了全结构透水沥青路面的渗透与储水功能,分析了降雨参数、渗透系数,得出了南京市不同重现期下的降雨强度分布,并给出了建模过程中各渗透系数的取值。其次,基于SWMM模型对全结构透水沥青路面的渗透与储水效能进行研究。分析了SWMM模型的低影响开发功能与建模数据需求,完成了研究区域SWMM建模、参数确定、模型参数率定。研究了透水路面LID设施参数设定与应用效果评价方法。使用南京市不同重现期的降雨数据,对研究区域透水路面LID应用前后的降雨径流、节点和管段进行模拟,研究了透水路面LID应用对削减地表径流、减轻排水系统负荷的作用。基于SWMM模型模拟结果,完成了透水沥青路面渗透与储水效能评价,本文模型中的透水路面可以在五十年一遇的暴雨中不产生任何路面径流,并且能够迅速排出路面结构中的雨水。最后,对全结构透水沥青路面渗透与储水效能影响因素进行分析。足够的路面结构厚度、空隙率、路基土渗透系数是透水路面不发生“持蓄机制”产流的重要保证,路面结构渗透系数决定了透水路面是否会发生“界面通量机制”产流。设置暗渠是减少路面结构所需求的储水空间、降低路面结构厚度设计值的一种有效途径。当透水路面应用的区域不产生径流时,不同重现期下透水路面的径流削减率几乎一致,且具有很强的线性关系。基于影响因素分析结果,本文提出了全结构透水沥青路面应用方案。
【图文】：

第二章 全结构透水沥青路面透水机制分析（2）雨型模型暴雨强度经验公式表示的降雨过程线为减函数，降雨强度最大值发生在降雨的，并随时间地推移而递减，而 2.1.1 城市降雨过程分析中提到，降雨强度的峰部分。所以城市地表径流计算必须考虑降雨的时间分布，，即不同雨型对城市地影响。本文采取市政雨型，降雨历时为 120min，最小选样为 5min，南京市不下的降雨强度曲线如图 2-8 所示。

图 2-9 南京市芝加哥雨型降雨强度曲线图.3 渗透系数达西定律是渗透系数研究的基础，达西定律公式如（2-15），水力梯度公式如（2-西定律有一定的适用范围，一般认为地下水层流运动可以适用达西定律[51][66]。v Kj（2-1hjL （2-1式中：v —渗透速度；j —水力梯度； h —水头损失；L —渗流路径长度。影响全结构透水沥青路面控制地表径流能力的渗透系数包括透水路面各结构透系数以及路基土的渗透系数。渗透系数也称水力传导度，指水在水头差的作用
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.217

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本文编号：2592171