道路坡度对路面排水的影响研究

对以上数据进行分析，可以得出以下结论：

(1)当箅前水深和道路横坡保持不变时，雨水口允许最大间距随纵坡增大而增大。纵坡1.0%相比纵坡0.3%时的雨水口允许最大间距增大30%～50%，平均增大38%;纵坡3.5%相比纵坡1.0%时的雨水口允许最大间距增大55%～67%，平均增大59%;纵坡3.5%相比纵坡0.3%时的雨水口允许最大间距增大104%～142%，平均增大119%。

(2)当道路纵坡和漫幅保持不变时，雨水口允许最大间距随横坡增大而增大。横坡2.0%相比横坡1.5%时的雨水口允许最大间距增大55%～65%，平均增大59%。建议道路设计时横坡采用2.0%。

(3)当箅前水深、道路横坡和纵坡保持不变时，雨水口允许最大间距随箅子数量增大而增大。双箅式相比单箅式的雨水口允许最大间距增大33%～77%，平均增大57%。

(4)如果以国家标准图集《雨水口》中的箅前水深4 cm(SX=1.5%，SL=0.3%)作为雨水口布置的依据，那么对于宽度大于等于18  m的道路，其雨水口允许最大间距均小于国家规范推荐值(25～50 m)。

(5)如果以表1中允许漫幅作为雨水口布置的依据，那么《室外排水设计规范》推荐的雨水口允许最大间距(25～50  m)均可以满足要求。例如，对于纵坡0.3%和横坡1.5%的50 m宽道路，当双侧间隔28.5 m布置单箅雨水口时，其箅前水深为8 cm，漫幅为5.33  m，此时立缘石未淹没(立缘石外露高度为10～20 cm)，且未淹没2条车道(至少6.5 m宽)。

我国尚无明确的道路漫幅规定，建议有关部门尽快制定相关的标准。在相关标准未出台前，设计人员计算时采用的道路漫幅可参考表13推荐值。

5 路面行泄通道

我国现行道路设计规范要求道路纵坡不能小于0.3%，该规定对于道路路面雨水收集很有必要，但是很多情况下却阻碍了道路路面雨水输送功能的实现。由于我国地下雨水管道普遍缺乏良好维护，其雨水输送能力随着使用年限增加逐年减弱。如果道路纵坡设计合理，道路的路面雨水输送功能可以有效弥补地下管道输送能力的不足。

道路竖向规划的常规做法是根据河道涝水位定竖向标高，其计算公式为“竖向标高=规划涝水位+该处到河道最短距离×0.001+安全超高”，因此对于填方地区，整体地形以0.1%的坡度坡向周边河道，如果此时道路纵坡最小为0.3%，那么道路设计时一定需要增加变坡点，形成凹形竖曲线，当降雨强度超过地下雨水管道实际输水能力时，该点将出现严重积水，造成交通中断。

一个设计合理的道路坡度，应同时考虑雨水的收集和输送功能，这就要求：①常规降雨时(理想情况下为雨水管渠设计重现期)，道路漫幅不能超过有关规定(暂无);②超标降雨时，道路形成路面行泄通道。当整体地形无法满足0.3%的坡度时，强行要求道路纵坡不能小于0.3%，将导致路面行泄通道无法形成。当整体地形为0.1%坡度时，采用0.1%的道路纵坡将有助于形成路面行泄通道(此时道路横坡必须为2.0%)。

5.1

道路坡度调整表14为道路纵坡为0.1%时的雨水口最小布置间距(满足表13漫幅要求)。

如果道路长度为1 km，雨水口布置数量见表15。从表15可以看出，将道路纵坡调整为0.1%，横坡调整为2.0%，雨水口数量仅有少量增加(24  m时甚至减少)。

5.2

输水能力计算图5为路面行泄通道过水断面示意。出于计算简化起见，不考虑道路中央分隔带和机非隔离带对过水断面的影响，也不考虑超出道路机动车道和非机动车道范围内的过水断面。根据表2中规定，至少一条机动车道积水不能超过15  cm，假设机动车道宽度为3.5 m，则图5中道路中央积水深度h=0.15-3.5×0.02=0.08(m)。

采用曼宁公式计算的路面行泄通道输水能力见表16(假设机动车和非机动车道宽度均为3.5 m)。

比较表16和表17可以发现，7 m宽路面行泄通道输水能力大致相当于直径800 mm的雨水管道，14 m宽路面行泄通道输水能力大致相当于直径1 200  mm的雨水管道，21 m宽路面行泄通道输水能力大致相当于直径1 600 mm的雨水管道，28 m宽路面行泄通道输水能力大致相当于直径2 000  mm的雨水管道。

可见，通过适当调整道路纵坡和横坡，即可满足常规降雨时的路面雨水收集需求，又可应对超标降雨时的超标雨水输送需求。和管道相比，路面行泄通道输水能力更大，并且几乎不存在堵塞的问题。

6 结论和建议

《室外排水设计规范》明确要求应经过计算确定雨水口的形式、数量和布置，由于我国暂无完整的雨水口计算方法，前文采用的均为美国联邦公路管理局2009年出版的《Urban  Drainage Design Manual》中的计算方法。经过计算和分析，主要结论和建议如下：

(1)当箅前水深、道路横坡和纵坡不变时，雨水口泄水能力随箅数增大而增大，但存在一个上限值(偏沟流量)。

(2)当箅前水深和道路横坡保持不变时，雨水口允许最大间距随道路纵坡增大而增大。

(3)当道路纵坡和漫幅不变时，雨水口允许最大间距随道路横坡增大而增大。

(4)当箅前水深、道路横坡和纵坡保持不变时，雨水口允许最大间距随箅数增大而增大。

(5)我国应尽快制定道路漫幅设计标准。建议18 m以下道路允许漫幅为3.5 m，18 m以上(含18 m)道路允许漫幅为4.0 m。

(6)建议30 m以上道路设计时横坡采用2.0%。

(7)建议道路纵坡最小值采用0.1%，以便形成路面行泄通道。当道路纵坡较小时，横坡应加大到2.0%。