透水路面结构的水文学性能评价方法

摘要

本发明公开了一种透水路面结构的水文学性能评价方法，通过三个指标评价透水路面结构的水文学性能，其中，透水沥青面层的渗透系数反映了外部雨水以及地面径流进入透水路面结构的能力，其值太小会导致雨水及地面径流难以进入透水路面结构，在降水很小时地面路面就会产生积水，难以发挥透水路面结构的调节地面径流的作用；蓄水能力反映了理想状态下透水路面结构存储雨水和地表径流的能力，蓄水能力太小，说明透水路面结构设计不合理，难以实现良好的城市防涝作用。本发明解决了现有透水路面结构的性能评价体系涵盖面不全的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及透水路面技术领域，具体涉及一种透水路面结构的水文学性能评价方法。

背景技术

目前透水路面结构的性能评价方法，仅对外观、力学性能以及透水能力(渗透系数以及空隙率两指标)，而没有针对透水路面结构的容水能力的评价方法。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种透水路面结构的水文学性能评价方法，以解决现有透水路面结构的性能评价体系涵盖面不全的问题。

为实现上述目的，提供一种透水路面结构的水文学性能评价方法，包括以下步骤：

采集透水路面结构的各层厚度以及所述透水路面结构所在地的降水量，所述透水路面结构包括自下而上的路基、碎石层和透水沥青面层，所述碎石层包括碎石基层和碎石基底层，所述碎石基层铺设于所述碎石基底层上；

采集所述透水沥青面层的连通空隙率和渗透系数；

采集所述碎石层的空隙率、质量吸水率和表观密度；

采集所述路基的土壤渗入速率；

计算获取所述透水路面结构的蓄水系数和24h适用平均降雨强度系数，所述蓄水系数根据公式(1)计算获得，所述24h适用平均降雨强度系数根据公式(2)计算获得，其中，所述公式(1)：

公式(1)中，h

公式(2)中，V

以所述透水路面结构的透水系数、蓄水系数和24h适用平均降雨强度系数作为评价指标，评价所述透水路面结构的水文学性能的优劣，其中，所述透水系数所述透水沥青面层的渗透系数。

进一步的，所述采集透水路面结构的各层厚度的步骤包括：

采用钻芯法取得所述透水路面结构的样品；

测量所述样品内的透水沥青面层、碎石层和路基的厚度，并分别记为h

进一步的，所述渗透系数以公式(3)计算获得，其中，公式(3)为：

公式(3)中，η

进一步的，通过定水头法采集所述透水沥青面层的渗透系数。

本发明的有益效果在于，本发明的透水路面结构的水文学性能评价方法，通过三个指标评价透水路面结构的水文学性能，其中，指标一的透水沥青面层的渗透系数反映了外部雨水以及地面径流进入透水路面结构的能力，其值太小会导致雨水及地面径流难以进入透水路面结构，在降水很小时地面路面就会产生积水，难以发挥透水路面结构的调节地面径流的作用；指标二的蓄水能力反映了理想状态下透水路面结构存储水雨水和地表径流的能力，蓄水能力太小，说明透水路面结构设计不合理，难以实现良好的城市防涝作用。本发明的透水路面结构的水文学性能评价方法，具有适用范围广的优点，其评价指标只与路面铺装结构本身有关，而不受等外部因素影响。本发明的透水路面结构的水文学性能评价方法的实现过程简单，所有的技术参数均为规范中标准化方法测试得到，部分数据在工或验收材料已经存在，减小了实验的工作量。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的透水路面结构的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1所示，本发明提供了一种透水路面结构的水文学性能评价方法，包括以下步骤：

S1：采集透水路面结构的各层厚度以及所述透水路面结构所在地的降水量，所述透水路面结构包括自下而上的路基1、碎石层2和透水沥青面层3，所述碎石层2包括碎石基层22和碎石基底层21，所述碎石基层铺设于所述碎石基底层上。

具体的，在采集透水路面结构的各层厚度的步骤中，包括：

S11、采用钻芯法取得所述透水路面结构的样品；

S12、测量所述样品内的透水沥青面层、碎石层和路基的厚度，并分别记为h

较佳的，可取透水路面结构的三处样品，并获得厚度平均值。

在本实施例中，可以通过现场检测或根据竣工图纸获取透水路面结构的各层的厚度、材料类型、设计荷载、当地降水量等技术参数。

S2：采集所述透水沥青面层的连通空隙率和渗透系数。

在本实施例中，通过定水头法采集所述透水沥青面层的渗透系数。具体操作方法可依据《透水砖》(JC/T 945-2005)6.6章节的透水系数中试验方法进行测定。

渗透系数以公式(3)计算获得，其中，公式(3)为：

公式(3)中，η

在本实施例中，透水沥青面层的连通空隙率依据《透水沥青路面技术规程》(CJJ/T190-2012)附录A：透水沥青混合料连通空隙率测试方法测定，结果记为V

S3：采集所述碎石层的空隙率、质量吸水率和表观密度。

在本实施例中，碎石层包括碎石基层和碎石基底层。

碎石层的空隙率的测定包括将开级配碎石盛入《建设用卵石、碎石》(GB/T 14685-2011)压碎指标试验方法所示模具中，使样品上表面与圆筒壁等高，盖上加压头，利用万能试验机加载至施工时施加的荷载，维持2min，测试圆筒壁上缘与样品上表面之间的高度以及圆筒壁高度和内壁直径，并将圆筒内样品取出称重，计算其紧实密度，记为ρ

碎石层的质量吸水率测试方法参照《建设用卵石、碎石》(GB/T14685-2011)进行测定，获得碎石层的基层的质量吸水率ω

碎石层的表观密度测试方法参照《建设用卵石、碎石》(GB/T14685-2011)进行测定，碎石基层的表观密度记为ρ

S4：采集所述路基的土壤渗入速率。

在本实施例中，路基的土壤稳渗率测试方法采用ASTM D3385-2009，结果记为V

S5：计算获取所述透水路面结构的蓄水系数和24h适用平均降雨强度系数，所述蓄水系数根据公式(1)计算获得，所述24h适用平均降雨强度系数根据公式(2)计算获得，其中，所述公式(1)：

公式(1)中，h

公式(2)中，V

S6：以所述透水路面结构的透水系数、蓄水系数和24h适用平均降雨强度系数作为评价指标，评价所述透水路面结构的水文学性能的优劣，其中，所述透水系数所述透水沥青面层的渗透系数。

透水路面结构透水能力(即透水系数)的确定方法为：由于开级配粒料层或碎石层由于不含有沥青等胶凝材料以及砂等细骨料，骨料之间连接较弱，因此其渗透性远大于透水沥青面层。因此用透水沥青铺装层的渗透系数表征透水路面结构的透水能力，即k

透水路面结构的蓄水能力(即蓄水系数)为透水路面结构的各层结构中存储的水量，即各层材料中连通空隙体积及材料本身吸收的水量。透水沥青面层中的骨料由于被沥青包裹，骨料之间相互连接，因此其蓄水量仅仅为连通空隙体积；而开级配粒料层没有被沥青包裹且相互之间没有化学连接，其蓄水量为空隙体积和粒料吸收的水体积之和。对于各类透水路面结构，其蓄水能力的计算深度应为路面至防水层之间的高度。

在不考虑其他排水路径以及市政排水等情况下，透水路面结构的蓄水能力应大于等于100L/m

针对I型透水铺装路面结构(分类标准参见《透水沥青路面技术规程》CJJ/T 190-2012)，透水路面结构的24h适用平均降雨强度可考虑路基层渗透水的影响；对于II型或III型透水铺装路面结构，其各项指标均只应计算至防水层为止，路基层(即路基)的蓄水能力应按0L/m

对于有其他径流流入该路面以及透水路面设有其他排水路径的情形，可结合道路周边地形，计算流入该区域的地面径流流量以及排水速率等因素，按照排入水量与排出水量平衡的原则计算透水路面结构24h适用平均降雨强度。

考虑到现实生活中大暴雨和特大暴雨为少数情形，另外配合市政排水，其24h适用平均降雨强度能够达到暴雨降水强度的上限即可满足实际需求，因此24h适用平均降雨强度应大于等于0.0694mm/min。

本发明的透水路面结构的水文学性能评价方法，通过三个指标评价透水路面结构的水文学性能，其中，指标一的透水沥青面层的渗透系数反映了外部雨水以及地面径流进入透水路面结构的能力，其值太小会导致雨水及地面径流难以进入透水路面结构，在降水很小时地面路面就会产生积水，难以发挥透水路面结构的调节地面径流的作用；指标二的蓄水能力反映了理想状态下透水路面结构存储水雨水和地表径流的能力，蓄水能力太小，说明透水路面结构设计不合理，难以实现良好的城市防涝作用。

本发明的透水路面结构的水文学性能评价方法，具有适用范围广的优点，其评价指标只与路面铺装结构本身有关，而不受等外部因素影响。本发明的透水路面结构的水文学性能评价方法的实现过程简单，所有的技术参数均为规范中标准化方法测试得到，部分数据在工或验收材料已经存在，减小了实验的工作量。

为了进一步说明本发明的透水路面结构的水文学性能评价方法的评价过程，特举实施例进行说明。

实施例一

某试验路段的透水路面结构由透水沥青路面层、开级配粒料上基层和下基层以及防水层组成，不考虑周边地形以及另设的排水结构影响，各层技术参数及透水路面结构评价指标见表1。

表1、实施例一中的各层技术参数及透水路面结构评价指标

实施例二

该透水路面结构由透水沥青路面上面层、下面层，开级配粒料基层组成，不设防水层，不考虑周边地形以及另设的排水结构影响，各层技术参数及透水路面结构评价指标见表2。

表2、实施例二中的各层技术参数及透水路面结构评价指标

实施例一和实施二中的透水路面结构的所在地的降雨等级参见下表表3所示。

表3、国家气象局发布的降雨强度等级划分换算值

实施例一中的透水路面结构的蓄水能力(134L/m

从上述实施例可以看出，本发明的透水路面结构的水文学性能评价方法能够很好的评价透水路面结构的水文学性能，且综合考虑到地形、地基渗水、以及透水路面结构内部设置的排水装置等影响，具有适用范围广，技术参数简单、创新性高等特点。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。