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重庆山区陡坡地段排水系统及消能设施设计与仿真分析
| 论文题名： | 重庆山区陡坡地段排水系统及消能设施设计与仿真分析 |
| 关键词： | 山区公路;陡坡地段;排水系统;消能设施 |
| 摘要： | 水是对于公路使用寿命影响最大的因素之一。无论是地下水还是地表水都会对公路的质量产生巨大的威胁。在道路路界发生降水时，降落在公路表面的地表水会受到纵坡与横坡组成的综合坡度影响而形成路面泾流，由于山区陡坡地段道路线性起伏大、变化多，会导致水流进入排水系统或边坡的流速过快，如没有正确选用排水方法、排水系统及消能设施，水的冲刷会对排水设施出口处、边坡坡脚处等地方产生冲刷。此外，没有进行因地制宜设计的排水系统及消能设施会导致水流无法全部的排出路界范围从而产生积水，降低道路使用年限。由此可见，正确合理的设置防排水系统及消能设施是预防路基路面病害、保证路面质量以及延长道路使用寿命的重要因素。本文对重庆山区陡坡地段公路的排水方式、排水系统、消能设施展开分析研究，主要得到如下结论： （1）调研了公路路表排水系统的组成以及路面表面排水相关设计参数、雨水等水体对排水系统的破坏。并通过对重庆降雨条件、降雨强度、汇流面积进行分析及计算，得出符合重庆山区道路排水系统及消能设施的设计流量以及水流深度的具体数值，为重庆山区陡坡地段排水系统及消能设施的设计提供依据。 （2）本文提出了在道路汇水量不大且道路纵坡较缓的重庆山区陡坡地段道路可以使用分散漫流式排水的方式，并且通过对不同纵坡、路堤高度、边坡坡度下坡脚处水流流速进行计算并给出相应的防排水设施及措施建议。 （3）本文对重庆山区陡坡地段运用集中式排水方式中的排水沟渠进行了推荐，对于路堤路堑边坡主要推荐带浅槽的三角形、梯形、皿形及半圆形的排水沟渠。同时对排水口能力进行了分析，通过经验公式法和理论分析法比较的方式对一定截留率时所需的排水口长度进行了计算比较。 （4）通过FLUENT对阶梯式消能、跌水池消能、急流槽消能设施进行了数值模拟，计算出不同消能设施得消能率具体数值，分析了不同的影响因素对消能率的影响。并对于利用于重庆山区陡坡地段道路集中式排水中的消能设施，作出了以下建议：①当排水口流速较大，即急流槽入口流速较大时，应采用阶梯式消能。②路堤高度较高时，急流槽末端的流速可能超过急流槽防止冲刷所允许的最小流速，因此应采用阶梯式消能。③设置急流槽底消能时，应优先考虑急流槽消能池。如条件不允许，则可考虑跌水池消能。④边坡高度较高时，可采用阶梯式消能和跌水池消能配合使用的方式。 |
| 作者： | 孙佳政 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 李志勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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