1、排水性路面的环境效益浅析摘 要 目前国内公路施工中大都采用传统密级配沥青路面，然而密级配沥青路面的性能决定了其易积水、噪音大、温度高的负效应。为改善公路对环境的影响，使用排水性沥青路面，与传统密级配沥青路面相比，其具有更好的环境效益。不仅能够对城市雨水径流有积极的影响、有效降低路面噪音和减轻城市“热岛效应”，还具有净化下渗雨水与实现更好的表面景观的额外效益。 下载 关键词 排水性沥青路面 雨水径流 噪音 热岛效应 环境效益 中图分类号：U416.217 文献标识码：A 随着我国道路交通流量的日益增大和车辆荷载的不断提高，道路交通对路面的要求也越来越高。不仅要求道路具有良好的结构强度，而且对道路
2、的表面特征和环境效益也提出了较高的要求。2011 年 6 月北京、武汉等大城市出现内涝灾害固然城市排水系统落后有关，越来越多的水泥沥青用地也起到了一定的推波助澜的作用。目前常用的沥青路面，主要成分是传统密级配沥青混凝土，表面构造深度小，因而雨天路标易积水，形成路表水膜，导致降水难以及时渗入地下。 在对排水性沥青路面的研究和应用这一方面，国外位于前沿。欧洲将排水路面以及以排水路面为基础的双层排水路面作为降低交通噪声的备选方案；美国多年来一直用 OGFC 作为高速公路的抗滑安全表层，日本更是研发出保水性、透水性、遮热性铺装的道路施工模式。排水性沥青路面因为其具有较粗的表面纹理、大空隙率的沥青混凝土
3、面层等因素，能将降雨期产生的路表水通过内部的连通空隙排至路面结构外，缓解路面的积水情况，因不形成水膜从而提高了了路面的抗滑性能。国内对排水性路面技术的研究起步较晚，实践经验较少，上海浦东北路、汉十高速部分路段等工程已采用排水性沥青路面应用，运营至今，效果良好。 一、排水路面的基本结构及排水原理 （一）基本结构。 路面上面层采用大空隙的沥青混凝土铺装，下面层采用不透水的沥青混合料结构层。 （二）排水原理。 表层雨水通过排水性沥青混凝土铺装层快速下渗至其铺装结构内部，然后沿不透水的沥青混合料表面、顺道路横坡并通过结构内部发达的连通空隙排至路侧，再通过路侧排水设施进入雨水排水系统。 二、排水性沥青路
4、面的环境效益 （一）雨水径流条件因素。 雨水径流是以雨和雪的形式落在诸如街道、道路、房屋以及其他开发土地表面上的所有降水。目前道路面积已经占了大城市 30%40%的面积，占有城市相当大比例的不透水表面，使得原来未开发土地的面排水模式转变为开发后的点排水模式，通过路边排水系统排走路表径流，在已开发的大城市区域，表面径流量是年总降水的 50%左右，远远大于未开发条件下 10%到 30%的平均水平。由于城市排水系统的容量是有限的，当雨水强度超过排水系统的接受容量，或者由于排水系统的堵塞，则极易形成城市局部地区的洪涝。除此之外，传统密级配路面造成下渗减少，影响地下水的补充；同时表面径流量和径流速率增加
5、，峰值溪流数量更多，速度更快，加重了堤岸的腐蚀，河道亦更易发生变化，使得汛期防洪压力增大。 在雨水径流条件方面，使用排水性沥青路面的主要作用包括削减径流洪峰，减少路段小范围积水以及避免城市内涝，降低径流温度等方面。 排水性沥青路面上的雨水除了表面流动形成径流外，还存在向下的渗透，这使得径流的发展相比不透水路面有了一定的滞后，而且由于不排水路面存在一定的蓄水空间，对径流洪峰有一定的削弱。降落的雨水能够及时的通过排水性沥青路面发达的空隙排入地下或在空隙内进行储蓄，能有效的避免雨后道路局部积水及城市内涝的产生。 （二）噪音环境的改善。 道路交通噪音是交通流中所有车辆产生的噪音排放的累积，车辆产生的噪
6、音主要是车辆轮胎与道路表面相互作用的“轮胎道路噪声”。目前，降低城市交通噪声的方法很多，最常用的有建立路边隔声墙、加宽绿化带、改变路边建筑物使用性质、安装隔声窗等，各类方法的降噪效果和范围如表 1 所示。 表 1 不同形式的降噪效果和范围 排水性沥青以其开放的构造能有效的防止噪声的形成，内部的空隙率阻止了轮胎道路接触区内部高空气压力梯度的形成，产生声吸收效应，使声波在路面窄的空隙内消散为热量。如果声音在道路表面和车下体之间多次反射，则每次反射都有声能的损失，进一步降低噪声等级。降噪方面最重要的参数是空隙率，在力学强度和耐久性要求条件下，空隙率越大，降噪效果越好。一般来说，排水性沥青的空隙率范围
7、在 20%32%内平衡，由于高空隙率的缘故，传统路面上反射的轮胎一路面噪声从源头上得到了降低，同时传动系噪声也有适当程度的降低。上海试验路段测试结果表明：在车速 80 下，测点与车流水平距离 7.5 时排水性沥青路面比传统密级配降噪 3.4，效果明显。 （三）城市热岛效应的缓解。 城市地区的温度比周边城郊地区明显偏高的现象，称为城市热岛效应。传统路面被认为是城市热岛效应的贡献因素之一，这是因为夏季其表面温度将会超过 60，储存大量的热量。在夜间，这些储存在沥青路面内的热量则会暖化空气，升高城市温度。研究表明：夏季温度每上升 0.6，大中城市的高峰用电负荷就增加，从而增加了年度能量费用以及加剧了
8、与能量交换相关的影响。 排水性沥青路面的使用能够降低道路的表面温度，抵抗温度的上升。降温的机理分为两部分：一是雨后或人工洒水后晴天，水进入路面层，由于排水性沥青路面的水平向渗透系数相对较小，并且部分空隙为非连通空隙，水分通过侧向排出就显得非常困难，因此一部分水分就保留在了路面结构内。随着表面温度升高，这部分水分蒸发，从而将热量从路面带走，类似于植被覆盖的土地上由于植被蒸发而产生的温度较低。干燥时，降温机理可以概括为三点：(1)路面较大的空隙率带来了较多的表面积，这限制了热量向下层路面结构的传递，将热量截留在了铺装表面。路面空隙充当一个隔热层的作用，可使中下层的最高温度降低。(2)由于排水性沥青
9、路面层高的空隙率，使得固体吸热物质减少，促进整体蓄热能力的下降，从而减少夜间热量的释放。(3)排水性沥青路面具有发达的宏观构造与高的联通空隙，上面层内空隙结构中存在的空气可通过对流作用将所吸收的热传递到空气中。经过以上因素的综合作用，干燥环境下，排水沥青路面的表面温度比传统密级配沥青路面平均低。 三、结语 本文以排水性沥青路面为研究对象，结合国内外排水性沥青路面的研究经验，与传统密级配沥青路面进行对比，验证了排水性沥青路面的优越的环境效应。其中效果较突出的应是降噪。这是因为与普通密级配沥青路面相比，干燥路面降噪可达，潮湿路面甚至可超过。的降噪量意味着降噪效果相当于车辆数减少一半，堪与隔音墙相媲
10、美，而且它是源头降噪，效果比隔音墙更彻底；径流方面的作用是路面降雨的及时下渗使得地下水得以补充、径流洪峰得以削减，同时能够减少路段小范围积水以及避免城市内涝；温度的作用，潮湿的路面则较为明显。从环境效益角度出发，可排水性沥青路面更为突出。因为它增扩了原有密级配路面所没有的这些生态作用，还实现了雨水渗透的净化的额外功能，突出了公路路面的生态美感。 （作者：杨晨，武汉大学港口海岸及治河工程专业本科生，研究方向：港口海岸及治河工程；崔正辉，武汉大学港口海岸及治河工程专业本科生，研究方向：港口海岸及治河工程） 参考文献： 李泽昊，钱振东，罗桑，王亚奇.大孔隙环氧沥青混合料路用性能研究.公路，2011，（12）：1214. 廖卫东，徐建明，王奎. 排水性沥青路面在汉十高速公路养护工程中的应用.建材世界，2011,(4):2933. 曹卫东，陈旭，吕伟民.简述国内外低噪声沥青路面研究状况.石油沥青，2005，（2）：5054. 唐国荣.新颖的路面结构形式排水性沥青路面.上海建设科技，2005，（2）:1112. 徐斌.排水性沥青路面理论与实践.人民交通出版社，2011：2731.
