沥青坡面水流特性影响因素敏感性分析.pdf

第41卷第3期水电能源科学Vol.41No.3

2023年3月WaterResourcesandPowerMar.2023

D0I:10.20040/ki.1000-7709.2023

沥青坡面水流特性影响因素敏感性分析

笑，邱自萍²，李荣3，华开成3，陈

王辉4

（1.交通运输部公路科学研究院，北京100088；2.广东交通职业技术学院土木工程学院，广东广州510800；

3.广东惠清高速公路有限公司，广东广州510900；4.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟

与调控国家重点实验室，北京100038）

摘要：为阐明城市沥青道路坡面积水分布影响机理，采用二维浅水方程模拟分析沥青坡面降雨径流特性，基

于全局综合敏感性分析的正交试验法，对引起沥青坡面不同程度积水的多重影响因素（坡面横坡、纵坡、坡面

宽度、坡长、降雨强度及糙率系数）进行综合敏感性分析。以最大径流深度为敏感性分析指标，同时进行极差

分析和方差分析，不仅给出了各影响因素敏感性排序，且明确了各影响因素的显著性水平。研究结果表明，漫

流排水条件下，横坡、坡面宽度及降雨强度对坡面径流深度影响均较显著；坡长对坡面径流深度影响不显著；

坡面径流深度与横坡均呈负相关关系，与降雨强度、坡宽、坡长呈正相关关系，与糙率系数呈先负后正的相关

关系。研究成果可为工程实践提供参考。

关键词：沥青坡面；水动力；敏感性分析；坡面宽度；横坡；降雨强度

中图分类号：TV121文献标志码：A文章编号：1000-7709（2023)03-0019-04

上，通过数值模拟的方法，以径流深为主要表征参

1数，对引起坡面不同程度积水的多重影响因素（坡

引言

面横坡、纵坡、坡面宽度、坡长、降雨强度及糙率系

全球气候变化引发的极端降水事件逐年增数）进行综合敏感性分析，以揭示沥青坡面积水的

加，城市暴雨内涝已成为干扰城市正常运行、威胁作用机理，从而为坡面快速排水提供依据。

城市公共安全的重大问题。据不完全统计，城市

2正交试验设计原理

道路铺装面积占城市用地面积比例高达30%，铺

装材料大多采用密级配不透水沥青混合料。沥青正交试验法是根据正交性从全面试验中挑选

坡面相比于有草被覆盖的坡面，其坡面水流阻力出部分有代表性（具备“均匀分散，齐整可比”的特

较小，汇流速度更快，极易形成局部积水门。目点）的因素和水平进行敏感性试验，它是一种基于

前，围绕坡面流水力学特性的研究主要采用有机标准的正交表揭示多因素多水平对试验指标影响

玻璃床面或人工模拟粗糙度床面，通过人工模拟的快速且高效的试验设计方法。

降雨[2或放水试验[3]定量分析降雨强度、水流流2.1正交表构造

量、坡度、糙率等因素对坡面流水力学特性的影正交表是正交试验设计的基础工具，通常用

响，但很少量化各因素的影响程度，也未区分坡面L，（q）表示，其中L为正交表代号；n为试验总

纵坡和横坡，缺乏多重影响因素的综合分析。此次数；m为因素数量；q为因素水平数；正交表具

外，由于坡面流水深一般较浅，受测量手段和精度有两个重要性质：①任一因素的各水平具有相同

限制[4，多选用坡面流流速、阻力系数等参数来表的试验次数；②任两个因素的水平组合具有相同

征坡面流水力学特性，对坡面流水深演变规律的的试验次数。

研究并不深入。因此，本文重点关注城市典型的2.2统计模型和数据分析

沥青坡面流水深变化特征，在现有研究[5.61基础同时采用极差分析和方差分析