路面降雨汇流是坡面流的一种特殊形式,是城市内涝水流的主要组成部分、路面冲刷破坏的主要动力和“车辆滑水”事故的主要诱因。由于路面降雨汇流水深浅,受外界扰动大,流动复杂,通过理论计算或现场试验的方法来研究其水力参数有一定困难,因此,如果可以利用数值仿真的手段来处理路面降雨汇流问题,无论是丰富现有坡面流理论还是解决路面侵蚀、城市内涝等工程问题,都具有重要意义。本文采用数值模拟的方法,对人工构造和扫描两种沥青路面物理模型进行了汇流水力特性研究。人工构造路面降雨汇流仿真以雨强、纵坡、横坡为变量,利用离散项模拟降雨,欧拉液膜模拟汇流,主要内容和结论如下:(1)直线段影响因素对降雨汇流水深的影响程度为:雨强>横坡>纵坡,曲线路段为:横坡>雨强>纵坡。为有效减小路面降雨积水深度,根据以横坡为变量的46组单因素仿真计算结果,在多雨地区,直线段路拱横坡应取2%或适当增加,曲线段应设置不小于5%的超高横坡。(2)直线和曲线段影响因素对降雨汇流流速的影响程度都为:纵坡>雨强>横坡。为降低路面汇流流速,减缓路面冲刷,根据以纵坡为变量的46组单因素仿真计算结果,直线和曲线段纵坡取值建议不大于4.0%。(3)直线段影响因素对降雨汇流稳定时间影响程度为:雨强>横坡>纵坡,曲线路段为:横坡>雨强>纵坡。从尽早排除路面汇流,减缓路面汇流迟滞效应,根据以横坡为变量的46组单因素仿真计算结果,直线路段路拱横坡不应小于2%,曲线段应设置不小于5.0%的超高横坡。扫描路面仿真以人工构造路面仿真得到的流速、水深范围为入口流速、水深边界条件,以路面构造深度和纵坡为控制变量,利用体积分数模型进行气液交界面追踪,k-e模型进行流体流动计算,通过对60组仿真实验结果的回归分析,得到了稳定流速、水深、摩阻力系数与入口流速、入口水深、纵坡及构造深度之间回归计算公式,并分析了入口水深、入口流速、纵坡及构造深度对稳定水深、流速和摩阻力系数的影响情况。