基于GIS的山区高速公路排水建模与设计方法

从设计层面分析了山区高速公路水毁发生的原因及传统设计方法的弊端,提出了基于GIS的山区高速公路排水设计方法和流程,设计了排水GIS的系统框架。基于面向对象的数据建模方法建立了路域数字地形模型、水文数据模型,实现了对路域空间数据和水文数据的有效管理。研究了路域水文建模算法,建立了路域水文空间分析模型。结合依托项目,对基于GIS的山区高速公路排水设施布设方法进行了验证,并对排水设施进行了水力仿真与评估。仿真结果表明:通过山区高速公路排水GIS建模与仿真,可进行排水设施的综合布设及适应性评估,实现了排水设计的自动化、可视化、科学化。     

中美公路涵洞水力设计方法对比及影响因素分析

为了研究中美规范中公路涵洞水力计算的差异,以巴基斯坦某公路工程项目为实例,采用了中美规范的涵洞水力设计方法,对比分析了公路涵洞的布置参数,并主要分析计算了涵洞水力性能,确定了关键性的设计因素,最后推荐了公路涵洞水力设计方法。结果表明,中美方法的涵洞材料与形状不完全相同,在涵洞结构选取时,美国方法比中国方法多考虑了全寿命周期成本、原始河道及水中生物等因素;中美方法的水力状态存在对应关系,美国的水力计算方程是半经验半理论的,而中国的无压力式涵洞设计是以临界流理论为基础,半压力式和压力式涵洞则是以能量方程为基础;中国方法的水流状态具有较明确界限,美国方法则认为水流状态之间具有过渡阶段;中美方法计算结果差异原因主要包括设计流量、标准孔径大小及单位换算,排除上述影响因素,中美设计结果基本相同;中美规范中,进水口构造、水力粗糙度及设计流量均对水力性能有显著影响,美国方法比中国方法多考虑了进水口边缘类型对涵洞水力性能的影响,中美涵洞材料水力粗糙度对水力性能的影响趋势一致,中美方法中设计流量与涵前水深均呈正相关关系。最后推荐公路涵洞水力设计以中国方法为主,并建议结合美国规范中的全寿命成本分析、进水口类型水力计算等处理方式。     

公路排水设施中设计降雨重现期的研究

在公路排水系统设计中,降雨重现期是一个非常重要的参数。我国公路排水设计降雨重现期偏大,尤其对坡面排水要求过高。路界表面排水设施的设计降雨重现期需综合考虑排水设施类型,公路所在地区的地形、地貌以及损坏的后果及修复的难易程度等因素,提出一个可供设计人员选择的范围值,达到安全、经济的目的。     

铁路路基排水设施降雨重现期的确定研究

在分析研究现行规范规定的铁路路基、国家的公路排水设施降雨重现期或洪水频率基础上,设施的降雨重现期,并进行了计算分析。公路与城市道路、涵洞及小型排水构造物及不同结合目前铁路的发展要求,提出了铁路路基排水     

基于坡面径流强度的中国公路水文区划研究

根据自然区划的原则和方法,选择坡面径流强度作为中国公路水文二级区划的主导指标,以降雨、地形坡度、岩土类型和植被覆盖度作为坡面径流强度的主要影响因素,建立了坡面径流强度计算模型。在综合考虑公路工程实际情况的基础上,参考专家意见,建立了影响因素的等级划分体系和影响度值。应用层次分析法计算得到各影响因素的权重值。利用GIS系统计算坡面径流强度指数。在中国公路水文一级区划的基础上,按照坡面径流强度指数等级划分体系,将全国分为32个水文二级区,分区结果与我国实际情况基本相符。     

中美公路涵洞小流域地区水文计算对比研究

为揭示中美规范在小流域地区公路涵洞水文计算方法的差异,研究了中美规范的小流域地区设计流量计算方法。以巴基斯坦某道路工程项目为实例,计算了中美规范规定的设计流量;对比了计算结果差异,并分析了产生差异的原因,最后分析了关键性影响参数。结果表明,中国规范计算结果大于美国规范;中美规范的理论基础相似;中美规范计算结果差异主要由汇流时间、降雨损失及设计人员选取参数时的主观性造成;美国的汇流时间计算公式更加适用于境外项目和地表状况复杂的情况。同时,建议根据美国规范对中国规范计算过程进行一定改进,以满足日益增加的境外工程需求。     

基于灰色关联的山区公路线形设计影响因素分析

由于山区地形、地貌及水文的特殊性,公路线形设计尤为重要。文中采用灰色关联分析法,考虑水体规模、地形特征及地质特征三项影响因素,搭建各因素对山区公路线形设计影响的灰色关联分析数学模型;选取四类典型山区公路线形,计算对应条件下不同因素对线形设计的关联程度。结果表明,山腰公路、跨岭公路、山脊公路线形与山地地形、丘陵地形、简单地质和一般地质的灰色关联程度最高,沿水公路线形受水体规模的影响最明显。     

四川某一级公路滑坡成因分析及处治研究

在山区公路建设过程中易发生边坡滑坡地质灾害,严重影响公路的推进进度并增加项目总投资,因此开展研究公路滑坡成因及处治方案至关重要。本文结合四川某一级公路路堑开挖过程中出现的边坡整体失稳,从地形地貌、气象水文、地层岩性、地质构造等方面对滑坡成因进行分析,采用传递系数法对天然、暴雨及地震三种工况下滑坡体剩余下滑力计算,定量评价滑坡稳定性。根据分析、计算结果,综合考虑处治费用、施工周期、施工风险、运营风险及环境影响等因素,最终采用抬升路面设计高程、清方、坡面支挡防护与防排水等工程措施组合的综合处治方案。目前该滑坡体处治基本完成,处治后边坡稳定,为今后类似工程提供借鉴。     

黄土地区公路排水设施的水毁调查与优化设计

对陕北黄土地区公路排水设施进行了实地调查,分析了截水沟、边沟、急流槽和小桥涵等排水设施水毁的形式和4种主要原因,并从设计理念、设计降雨重现期、水力水文计算、地下排水、边坡防护和灾害预测预警等6方面提出排水设施设计的优化方案.     

高填土涵洞设计探讨

针对山区公路工程条件，提出山区公路高填土涵洞设计应选用高填土整体式基础暗盖板涵形式。分析这种涵洞的设计思路与设计方法。     

预制装配式边沟在公路村屯排水中的应用研究

为解决辽宁山区公路村屯段的排水问题,文章研究了一种新型预制装配式排水边沟。通过收集实际工程所在地10a以上日最大降雨量资料来推求设计重现期的日雨量,利用Google Earth和Auto CAD两种专业软件描绘地形图并量取出汇水面积F值,利用规范查找径流系数,后由水力学公式计算出辽宁山区村屯公路边沟的适用设计流量;根据计算的设计流量确定边沟经济断面尺寸,结合工程实际来划分预制构件长度,再对边沟的构造与配筋进行设计;同时,还论述了新型预制装配式边沟的施工工艺及质量控制要点。最后通过对新型预制装配式边沟在实际工程应用,表明新型预制装配式排水边沟在村屯公路中排水效果良好,能缩短施工工期,提高边沟整体质量,便于后期养护清理,延长村屯公路的使用寿命。     

基于模糊故障树和专家调查法的滑坡因素重要度分析

针对山区公路降雨-路堑滑坡致灾因素重要度评价问题，在基于降雨引发的路堑滑坡地形地质特征的统计、分类基础上，分析降雨-路堑滑坡规律与成因机制，建立降雨-滑坡专家调查表及故障树，通过考虑信心指数修正的专家调查法得到降雨-路堑滑坡故障树底事件的模糊概率区间，确定降雨-路堑滑坡灾害链中的致灾因素重要度排序。结果指出：土石混合坡体的人工开挖坡率较陡，无法在连续降雨、高强降雨保持自稳是山区公路路堑滑坡多发的主要原因；平面连续切割坡体中下部构成临空面为路堑滑坡提供了空间条件，在实际工程中应针对性地调整路线平纵面及坡率。     

山区公路涵洞病害成因分析与防治

为改善山区公路涵洞病害严重现状,保证公路运行质量,基于对山区公路涵洞病害类型的调研,分别从设计、原材料、施工、养护和环境等角度对其病害成因进行了分析。同时从规范设计、严格施工、减载和地基处理等方面提出防治措施和建议。     

关于拱形涵洞计算中几个问题的商榷

公路设计中,在一般情况下每公里线路约有3～5道涵洞。我们的测设队每年要测设几十公里、甚至一百多公里线路,遇到的涵洞有几百道,因此,涵洞的设计与计算的工作量是比较大的。特别是,我国地域辽阔,资源充足,许多山区和丘陵区石料丰富,拱形涵洞的设计建造更为普遍。公路设计手册《涵洞》(人民交通出版社1977年出版)为工程技术人员提供了计算公式和计算用表,很有实用价值。     

基于河川径流强度的中国公路水文区划研究

根据区划原则和方法,选择对公路选线,尤其对桥位选择及路基和桥涵水毁防治影响很大的河川径流强度作为中国公路水文二级区划指标.选择降雨、植被覆盖度、沟谷比重和河网密度作为河川径流强度的主要影响因素,建立了河川径流强度计算模型;综合考虑公路工程特点,提出了影响因素等级划分体系和影响度值;应用层次分析法得到各影响因素的权重值....     

柴达木沙漠公路暴雨流量公式的确定

根据目前国内水文区划的研究,沙漠地区一般被划分为“非产流区”,在公路设计中仅设置少量小桥涵来满足路基排水的基本要求,桥涵设计时不考虑洪峰流量.“非产流区”也不需要提供流量经验公式.然而,在青海省柴达木几条沙漠公路的实际运营中,却发现按照这种理念设计的公路,路基水毁频繁,经济损失严重.针对这种特殊水文现象,从设计理念、路基填料、暴雨、植被覆盖度等几个方面分析了路基水毁的原因,发现暴雨是引发水毁的主要外因.由于柴达木沙漠所在的“非产流区”位于青海省“柴达木水文区”的西北部,使用青海省公路系统2012年“柴达木区”流量经验公式与两种国内小流域暴雨流量公式进行计算比较,并对计算偏差进行了详细分析,结果表明:(1)“柴达木区”流量经验公式和中铁一院公式计算小流域暴雨流量,结果较为接近,最大误差为+54.8％,平均误差为+22.35％,两者变化趋势相似;(2)从设计理念上,沙漠公路桥涵设计时,应重点考虑小流域暴雨引起的洪峰流量,据此确定桥位和孔径;(3)对“柴达木区”流量经验公式修正后得到的“非产流区”流量公式(Q-=1.183 3P0.567 3,Cv=13.502 1F-0.315 7,Cs/Cv=3.0),从工程技术应用的角度,可以用来进行柴达木沙漠小流域暴雨流量的计算.     

高等级公路生态排水系统现场试验

文章为研究生态排水系统的实际排水能力,基于现场实体工程对生态型排水沟的排水能力进行试验。通过雨量计对现场降雨进行观测,得到实际降雨的强度,同时测出草皮沟中的流量和水深,分析最大水深和最大流量与室内试验得出的流量-水深关系能否吻合。研究成果对生态型排水沟的推广应用奠定了很好的基础,可供相关工程的设计与施工参考。     

透水路面非饱和状态排水时间数值分析

关于透水路面排水质量评价及排水路面结构的设计,我国现行《公路排水设计规范》是基于饱和流理论,认为在降雨期间和降雨后的路面结构都是处于饱和状态,渗透系数是固定值。实际上,路面结构处于饱和状态下的时间是非常短暂的,仅仅是在降雨过程中排水层的含水量达到了饱和并且形成稳定流态这段时间,而大多数情况下的路面结构都是非饱和状态。本文基于Van Genuchten模型,提出了非饱和状态下的排水时间数值计算方法,使得透水路面排水性能的评价更为合理。     

对现行公路渗沟计算方法若干问题的思考

分析我国现行<公路排水设计规范>及<公路设计手册*路基>中不完整渗沟的流量计算方法的区别,并进一步分析两种计算方法的局限性,提出分区计算法以及考虑路基干湿状态的渗沟埋深计算方法.     

法国规范中水文计算原理及方法

本文从汇流现象中的降雨、汇水盆地两方面出发,就降雨强度、地形、地质、地貌、汇流历时,这五大因素与系数公式法、直接基底法、转换法,共三大水文计算公式参数之间的联系,解释了水文计算公式参数取值原理。另,针对缺乏历史资料的地区,利用洪痕调查,通过在法国规范中的临界流状态方程、Manning-Stricker方程,求解洪水流量的解决方案。对道路桥涵及其它排水设施设计有一定的参考价值。