公路排水系统设计及应用

公路排水系统设计及应用

沈璐璐杨欢

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西西安710000

摘要：公路作为交通基础设施的重要组成部分，为人们的出行提供了便利。降雨时，公路的排水问题可能对交通安全和道路结构可持续性造成严重影响，因此设计合适的公路排水系统显得尤为重要。基于此，文章将针对公路排水系统的设计原则、要点，力求构建高效、安全和可持续的公路排水系统，为公路交通的发展和公路安全的提升作出贡献。

关键词：公路；排水系统；设计；应用

1公路排水系统的设计原则

（1）水流顺畅原则。公路排水系统的设计应保证水流顺畅，避免积水、水浸等问题的发生。设计时要考虑道路坡度、横断面等因素，确保水能够快速流入排水系统，并能有效排出。（2）排水能力原则。公路排水系统的设计应具备足够的排水能力，能够适应不同降雨情况。设计时要考虑降雨频率和强度，确保排水系统能够及时且有效地排除降雨引起的水量。（3）管道布局原则。公路排水系统的管道布局应合理，避免弯道、突变等因素对水流的阻碍。设计时应选择合适的管径和管线布置方案，确保排水系统能够高效运行。（4）水质保护原则。公路排水系统的设计应考虑水质保护，避免污水和化学物质的污染。设计时要考虑污水处理和雨水处理设施的设置，确保排出的水质符合环境保护要求。

2公路排水系统的设计要点

2.1路基排水系统设计

2.1.1排水沟的设计

（1）流量计算和尺寸确定。根据设计的流量、降雨频率和排水沟的形状，使用经验公式、理论模型或数值模拟等方法计算所需的排水沟断面积和尺寸。使用曼宁公式或帕森斯公式等流量计算公式，考虑排水沟的横截面形状、坡度和粗糙度等因素，以估算流量和流速。根据计算得到的设计流量，结合排水沟的形状和横截面类型，确定适当的尺寸，包括排水沟的底宽、侧坡坡度、水深和水面宽度等。对于较大的排水沟，还需要考虑应力和稳定性等方面。（2）坡度和坡面处理。在排水沟的设计中，根据流量和排水要求，确定合适的坡度。较大的流量通常需要较大的坡度来确保水流顺畅。坡度的选择还需要考虑土壤条件和排水沟的长度，以保持坡度的稳定性。此外，坡面处理也是排水沟设计中的重要考虑因素。坡面处理旨在减少侵蚀和保持沟槽的稳定性，可以采用铺石、草坪、植被覆盖和防护措施等不同的方法。

2.1.2截水沟的设计

（1）截水沟位置和长度确定。根据道路纵横断面和地形条件确定截水沟的位置，以确保截流道路外部坡体表面的雨水并将其引导至排水设施。通过地形测量和地理信息系统（GIS）数据分析，可以确定合适的截水沟位置，考虑道路外部边坡的等高线分布情况、边坡高度、边坡形式等因素，并最大限度地截取坡体外部表面的雨水。截水沟的长度取决于坡体的外部等高线的分布以及坡体防护设置的长度需求，在坡体外围，截水沟通常与边坡防护的外边线平行，并沿着道路方向延伸，以截取沿坡体外部流向坡体防护结构的雨水。（2）断面形状和尺寸确定。选择合适的截水沟断面形状和尺寸可以确保截水沟具有足够的容积和流量处理能力。常见的截水沟断面形状包括V形、U形和平底形状。选择合适的形状取决于流量需求、土壤条件和维护要求等因素。一般而言，V形和U形截水沟具有较大的流量处理能力，平底截水沟则更易于维护。根据设计流量和截水沟的形状，确定合适的断面尺寸，包括截水沟的底宽、侧坡坡度、水深和水面宽度等。

2.1.3边沟的设计

（1）流量和排水能力。根据具体的排水需求和流量计算，确定边沟的设计流量。边沟的形状、尺寸和截面面积应能够满足设计流量的排水要求，确保边沟具有足够的排水能力。（2）地区降雨情况。不同地区的降雨情况不同，应根据地区的降雨特点确定合适的边沟形状和尺寸。降雨强度大的地区可能需要较大的边沟截面面积和较高的排水能力。（3）土壤类型和稳定性。边沟的侧坡坡度和坡面土壤类型应根据当地的地质条件和土壤类型选择。要确保边沟的稳定性和防止坡面坍塌，合理选择合适的侧坡坡度和坡面保护措施。

2.1.4急流槽的设计

急流槽是一种用于快速排水的设施，主要应用于道路等路基表面的排水处理。它的设计目的是为了将路面汇水或坡面汇水顺畅地排离路界范围，以防止水流对路基和边坡造成损坏。急流槽有不同的类型，如路堤急流槽和边沟排水急流槽等，根据实际情况选择适合的类型。路堤急流槽主要用于减小路面水对路堤边坡的冲刷。它的设计思路是将雨水从路面收集起来，通过设置的横向排水管连接到路堤急流槽，然后将水流排离。路堤急流槽通常设置在横向排水管和路堤排水沟之间。边沟排水急流槽通常位于边沟中，用于汇水排离路界范围。它通过设置急流槽将边沟与路堤排水沟相连接，实现汇水排离的目的。急流槽的尺寸和形状的选择取决于设计流量、水流速度和路基表面的特点。尺寸包括底宽、侧坡坡度、高度和截面面积等，这些尺寸应根据设计流量和水流速度来确定，以确保足够的流通面积和排水能力。侧坡坡度的选择应考虑土壤类型、稳定性和维护要求等因素。急流槽的形状选择取决于路基表面情况和水流特性，根据具体排水需求，选择适合的形状以保证排水效果。

2.2路面排水系统设计

2.2.1分散漫流式排水设计

（1）路面横坡和纵坡设计。路面横坡的设计应使得积水沿着路面横向分散，避免水流在路面上形成汇集和积聚。一般情况下，道路的横向坡度应根据设计流量和设计速度来确定。横向坡度的选择应确保水流沿着路面表面坡度顺利流动，而不会造成侵蚀和冲刷。纵向坡度的选择应确保水流在路面上能够迅速流动，而不会形成积水区域。（2）路面结构设计。路面结构应具有适当的排水能力，能够迅速将积水引导到路面边缘或排水设施。常见的路面结构设计措施包括适当的路面横向坡度和纵向坡度、透水性路面材料的选择和使用、透水性基层材料的使用等，旨在提高路面的排水性能。透水性路面材料，如透水沥青混凝土或透水性砖石铺装，可以促进水流的渗透和分散。透水性基层材料，如透水混凝土或碎石层，能够接收和储存水流，并迅速引导到路面边缘或排水设施。（3）排水设施的选择和设计。分散漫流式排水设计还涉及排水设施的选择和设计，包括路缘石、排水沟、雨水篦、雨水井等，用于收集和引导路面积水。在排水设施的设计中，需要根据设计流量、路面宽度和路面形状等因素，确定合适的设施尺寸和布置。比如，可以在路缘石和路面之间设置适当的缝隙或通道，以便水流能够顺利渗透和流出。同时，合理设置排水沟和雨水篦，以收集和引导路面积水，并避免堵塞和积水的问题。

2.2.2集中截流式排水设计

（1）确定拦水带的位置和长度。根据地形数据、降雨数据和实地勘测，确定积水问题严重的路段，如坡度较大、曲线处或低洼区域等。拦水带应覆盖积水区域，并能有效截流并引导积水。（2）设置泄水口和急流槽。拦截的积水需要排入边沟，设置泄水口在拦水带末端或其他适当位置，通常与边沟相连。泄水口的位置应考虑积水流量、水流速度和排水要求，以确保积水顺利流出。急流槽是沿路堤边坡设置的结构，用于加速积水流入泄水口，其设计应考虑水流速度和排水能力，避免对路堤边坡造成冲刷和侵蚀。

3结语

综上所述，公路排水系统的设计和应用是一个复杂而重要的领域，只有通过科学合理地设计、定期维护和及时应对突发情况，才能确保公路排水系统的高效运行，减少道路积水和交通事故的发生，提高公路的可靠性和舒适性，为人们提供更好的出行环境和道路体验。

参考文献

[1]马增兴.高速公路排水系统及环保设计[J].企业科技与发展，2023（2）：87-90.

[2]李会强.路面结构内部排水系统设计研究[J].交通世界，2022（20）：76-78.