城市下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系探討①

李賢鈺+賀龍朝

摘 要：該文主要從技術(shù)性優(yōu)化角度出發(fā)，結(jié)合考慮經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會、環(huán)境效應(yīng)，構(gòu)建了“城市道路立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系”的AHP模型，對下穿式立交設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)評價(jià)因素進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)的分析。可以很好地對設(shè)計(jì)中或已建成排水系統(tǒng)方案的優(yōu)劣進(jìn)行綜合評價(jià)，從而為城市建設(shè)決策者及設(shè)計(jì)者們提供科學(xué)化、定量化評價(jià)的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：立交排水 優(yōu)化設(shè)計(jì) AHP模型

中圖分類號：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0112-02

下立交雨水排水系統(tǒng)的作用是在陰雨天氣時及時有效地排除立交范圍內(nèi)匯集的大量雨水，維持城市道路安全順暢的運(yùn)行。由于其具有降雨時聚水較快的特點(diǎn)，若排除不及時就會威脅行車行人安全，以致中斷道路交通。立交橋多位于城市道路系統(tǒng)的咽喉部位，且立交兩側(cè)引道縱坡一般都較大，最低點(diǎn)往往形成盆地[1]，極易造成嚴(yán)重積水。為此城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)已成為城市建設(shè)中迫切需要解決的重要課題。

立交道路排水與一般道路排水相比更具特殊性和復(fù)雜性，所以對其排水要求高于一般排水系統(tǒng)。由于立交均在2-3層之間，所以橋上、橋下、匝道、地下行人通道等各處標(biāo)高相差很大，又縱橫交錯，容易造成雨水的匯集和排水不暢。這對排水設(shè)計(jì)造成了巨大的困難，同時需要立交橋、橋梁、給水、排水、煤氣、熱力、電力、電信[2]等多專業(yè)一起共同完成的綜合性設(shè)計(jì)，因此，各專業(yè)的相互配合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

該文主要從技術(shù)性優(yōu)化設(shè)計(jì)角度出發(fā)，再綜合考慮了經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會、環(huán)境效應(yīng)，利用層次分析法（AHP）構(gòu)建了“城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系”的模型。對下穿式立交設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)評價(jià)因素進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)的分析，可以很好地對設(shè)計(jì)中或已建成排水系統(tǒng)方案的優(yōu)劣進(jìn)行綜合評價(jià)，從而為城市建設(shè)決策者及設(shè)計(jì)者們提供科學(xué)化、定量化評價(jià)參考依據(jù)。

1 城市下穿式立交排水優(yōu)化綜合指標(biāo)體系的AHP模型

“優(yōu)化設(shè)計(jì)”是指研究問題和尋求解決問題的最優(yōu)方案，“最優(yōu)”兩字可理解為在給定條件下得到盡可能滿意的結(jié)果。本文構(gòu)建的城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系A(chǔ)HP模型共分為四層，其層次迭代結(jié)構(gòu)模型的簡化框圖如圖1所示。

1.1 總目標(biāo)層

總目標(biāo)層A：城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)。此評價(jià)體系主要從技術(shù)方面出發(fā)，結(jié)合社會、環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)考慮影響下穿式立交排水的各個因素，并結(jié)合我國的國情和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，對下穿式立交排水方案做出全面、系統(tǒng)的綜合評價(jià)。

1.2 子目標(biāo)層

子目標(biāo)層B：包括B1—技術(shù)性優(yōu)化；B2—經(jīng)濟(jì)效應(yīng)；B3—社會、環(huán)境效應(yīng)三個子目標(biāo)。后二個子目標(biāo)用“效應(yīng)”而不用“效益”，主要是考慮到有關(guān)評價(jià)因素可能帶來的正面或負(fù)面影響。三個子目標(biāo)具體落實(shí)到對評價(jià)對象是否具有滿意的功能，實(shí)施的可行性，帶來的經(jīng)濟(jì)效果，對社會、環(huán)境帶來的影響進(jìn)行評價(jià)。

1.3 準(zhǔn)則層

準(zhǔn)則層C共有9個評價(jià)準(zhǔn)則：

C1：排水方式的確立。一般立交排水的形式分為3種。分為自流排水、先蓄后排和強(qiáng)制排水，每種排水方式都有其特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇或搭配使用。

C2：設(shè)計(jì)參數(shù)取值的合理性。設(shè)計(jì)參數(shù)的取值牽扯到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模，決定整個系統(tǒng)的投資與功能的發(fā)揮。而設(shè)計(jì)參數(shù)取值的合理性更影響著整個排水系統(tǒng)的優(yōu)劣。

C3：雨水收集系統(tǒng)的優(yōu)化。雨水系統(tǒng)由雨水收集系統(tǒng)和雨水泵站組成。雨水收集系統(tǒng)主要作用是收集集水范圍內(nèi)的雨水至集水池，由于下立交縱坡較大，一般需設(shè)置橫向截水溝和多蓖雨水井來收集雨水。

1.4 基本指標(biāo)層

基本指標(biāo)層D：該層是對準(zhǔn)則層C的細(xì)化，共有20個評價(jià)因素。

D1：自流排水。當(dāng)立交附近有天然水體、溝渠時，可以考慮自流排水。自流排水不需要專職管理人員，不耗費(fèi)用電，是排水方式中最經(jīng)濟(jì)的。因此，該排水方式是立交排水設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先考慮的方案。

D2：先蓄后排。當(dāng)洪峰到來時，如水體（或干管）水位高于立交路面最低點(diǎn)時，可將不能自流排除之流量暫時引入蓄水池貯存，以錯開歷時較短的洪峰。待水體（或干管）水位回落后，再將蓄水自流排出。

D3：強(qiáng)制排水。當(dāng)水體或管道水位高于路面最低點(diǎn)并且不具備設(shè)置蓄水池或經(jīng)過比較認(rèn)為較為經(jīng)濟(jì)時，需要設(shè)置泵站進(jìn)行抽升以解決排水問題[4]。

D4：匯水面積。立交下穿道路在分水嶺范圍內(nèi)為立交設(shè)計(jì)范圍，本著“高水高排、低水低排”的原則，應(yīng)將高于系統(tǒng)雨水管道部分路段的路面排水匯入排水系統(tǒng)中，而對進(jìn)入低洼路段的雨水則匯入排水泵站中。

D5：暴雨重現(xiàn)期。重現(xiàn)期的選取影響到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模。重要干道或積水嚴(yán)重地區(qū)，重現(xiàn)期一般選用2～5年。下立交引道坡度較大，集水較快，并考慮立交的重要程度，應(yīng)適當(dāng)提高下立交排水的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，一般采用3年或3年以上[5]。

D6：集水時間。地面集水時間宜為5～10 min，包括地面匯流時間和管網(wǎng)中水流時間。為使排水時間縮短，應(yīng)當(dāng)力求在減少管網(wǎng)長度的同時最大限度地利用市政管網(wǎng)，以求達(dá)到快速、通暢排水的目標(biāo)。

D7：縱向排水。立交下穿道路一般縱坡較橫坡大，路面排水宜采用縱向坡道截流，設(shè)置橫向截水溝，根據(jù)低洼路段集中排水的原則，減緩下穿道低洼路段的積水情況。

D8：集中排水。由于下立交引道坡度較大（通常在2%～3.5%之間），造成雨水的地面徑流流速較大，在引道上設(shè)置雨水井效果并不理想，所以應(yīng)采取在下立交最低處集中設(shè)置多篦集水井來收集雨水，就近進(jìn)入泵站集水池。

D9：地下水影響程度。地下水的變化幅度除受大氣降水影響外，與附近地形地貌有關(guān)。一般應(yīng)通過抽水試驗(yàn)，取得滲透系數(shù)、影響半徑、給水度等有關(guān)參數(shù)，再進(jìn)行算。[6]

D10：盲溝的設(shè)置。若下立交最低點(diǎn)低于地下水位，則需考慮設(shè)置盲溝。盲溝管一般設(shè)于車行道下，起著干燥路面，保障路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和足夠強(qiáng)度的作用。

D11：泵站選型。水泵作為下立交排水系統(tǒng)的核心，其選取直接對排水效率產(chǎn)生影響。對于立交泵站運(yùn)行應(yīng)要求易安裝、易維護(hù)運(yùn)行安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單故障率低。可以采用具有明顯優(yōu)點(diǎn)的潛水泵。

2 結(jié)語

在利用AHP模型構(gòu)建了“城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系”后，可通過調(diào)研建立定量化的各層次有關(guān)“判斷矩陣”，利用已開發(fā)的AHP軟件計(jì)算出各評價(jià)指標(biāo)對于總目標(biāo)的相對重要性權(quán)重[7]。此評價(jià)指標(biāo)體系可在全國范圍內(nèi)使用，但由于我國幅員廣闊，各地域求出的權(quán)重值可能大相徑庭，為此需要根據(jù)不同地區(qū)的自然地理狀況、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通發(fā)展情況、排水管網(wǎng)規(guī)劃等，通過“聚類分析”將全國有關(guān)地區(qū)劃分為幾大類，對屬于同一類的地區(qū)可使用相同的權(quán)重體系。如結(jié)合具體的排水優(yōu)化方案各指標(biāo)的“評價(jià)值”，應(yīng)用“改進(jìn)的TOPSIS方法”的算法或“模糊綜合評價(jià)方法”的算法等在計(jì)算機(jī)上計(jì)算，則可定量地、直觀地得出綜合評價(jià)結(jié)果，從而達(dá)到對城市道路下穿式立交排水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)選或?qū)Ξ?dāng)前已建成的排水設(shè)施進(jìn)行科學(xué)評估的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 周宇.淺談城市道路下穿立交橋排水的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].建筑技術(shù)研究，2012（6）：61-63.

[2] 袁建平，方正，張鴻斌，等.城市立交道路排水設(shè)計(jì)[J].中國農(nóng)村水利水電，2006（1）：42-43.

[3] 鄭琴，周文獻(xiàn).對下穿式立交排水問題的探討[J].給水排水，2008，34（11）：44-47.

[4] 北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院.給水排水設(shè)計(jì)手冊：城鎮(zhèn)排水第五冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[5] 王建偉.下穿式立交橋雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國給水排水，2002（1）：65-66.

[6] 郁片紅.城市道路立交排水設(shè)計(jì)探討[J].中國市政工程，2000（4）：65-66.

[7] 劉啟波，劉士鐸.改進(jìn)的TOPSIS方法及程序在綠色建筑綜合評價(jià)中的應(yīng)用[J].基建優(yōu)化，2001，22（5）：59-62.endprint

摘 要：該文主要從技術(shù)性優(yōu)化角度出發(fā)，結(jié)合考慮經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會、環(huán)境效應(yīng)，構(gòu)建了“城市道路立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系”的AHP模型，對下穿式立交設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)評價(jià)因素進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)的分析。可以很好地對設(shè)計(jì)中或已建成排水系統(tǒng)方案的優(yōu)劣進(jìn)行綜合評價(jià)，從而為城市建設(shè)決策者及設(shè)計(jì)者們提供科學(xué)化、定量化評價(jià)的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：立交排水 優(yōu)化設(shè)計(jì) AHP模型

中圖分類號：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0112-02

下立交雨水排水系統(tǒng)的作用是在陰雨天氣時及時有效地排除立交范圍內(nèi)匯集的大量雨水，維持城市道路安全順暢的運(yùn)行。由于其具有降雨時聚水較快的特點(diǎn)，若排除不及時就會威脅行車行人安全，以致中斷道路交通。立交橋多位于城市道路系統(tǒng)的咽喉部位，且立交兩側(cè)引道縱坡一般都較大，最低點(diǎn)往往形成盆地[1]，極易造成嚴(yán)重積水。為此城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)已成為城市建設(shè)中迫切需要解決的重要課題。

立交道路排水與一般道路排水相比更具特殊性和復(fù)雜性，所以對其排水要求高于一般排水系統(tǒng)。由于立交均在2-3層之間，所以橋上、橋下、匝道、地下行人通道等各處標(biāo)高相差很大，又縱橫交錯，容易造成雨水的匯集和排水不暢。這對排水設(shè)計(jì)造成了巨大的困難，同時需要立交橋、橋梁、給水、排水、煤氣、熱力、電力、電信[2]等多專業(yè)一起共同完成的綜合性設(shè)計(jì)，因此，各專業(yè)的相互配合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

該文主要從技術(shù)性優(yōu)化設(shè)計(jì)角度出發(fā)，再綜合考慮了經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會、環(huán)境效應(yīng)，利用層次分析法（AHP）構(gòu)建了“城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系”的模型。對下穿式立交設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)評價(jià)因素進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)的分析，可以很好地對設(shè)計(jì)中或已建成排水系統(tǒng)方案的優(yōu)劣進(jìn)行綜合評價(jià)，從而為城市建設(shè)決策者及設(shè)計(jì)者們提供科學(xué)化、定量化評價(jià)參考依據(jù)。

1 城市下穿式立交排水優(yōu)化綜合指標(biāo)體系的AHP模型

“優(yōu)化設(shè)計(jì)”是指研究問題和尋求解決問題的最優(yōu)方案，“最優(yōu)”兩字可理解為在給定條件下得到盡可能滿意的結(jié)果。本文構(gòu)建的城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系A(chǔ)HP模型共分為四層，其層次迭代結(jié)構(gòu)模型的簡化框圖如圖1所示。

1.1 總目標(biāo)層

總目標(biāo)層A：城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)。此評價(jià)體系主要從技術(shù)方面出發(fā)，結(jié)合社會、環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)考慮影響下穿式立交排水的各個因素，并結(jié)合我國的國情和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，對下穿式立交排水方案做出全面、系統(tǒng)的綜合評價(jià)。

1.2 子目標(biāo)層

子目標(biāo)層B：包括B1—技術(shù)性優(yōu)化；B2—經(jīng)濟(jì)效應(yīng)；B3—社會、環(huán)境效應(yīng)三個子目標(biāo)。后二個子目標(biāo)用“效應(yīng)”而不用“效益”，主要是考慮到有關(guān)評價(jià)因素可能帶來的正面或負(fù)面影響。三個子目標(biāo)具體落實(shí)到對評價(jià)對象是否具有滿意的功能，實(shí)施的可行性，帶來的經(jīng)濟(jì)效果，對社會、環(huán)境帶來的影響進(jìn)行評價(jià)。

1.3 準(zhǔn)則層

準(zhǔn)則層C共有9個評價(jià)準(zhǔn)則：

C1：排水方式的確立。一般立交排水的形式分為3種。分為自流排水、先蓄后排和強(qiáng)制排水，每種排水方式都有其特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇或搭配使用。

C2：設(shè)計(jì)參數(shù)取值的合理性。設(shè)計(jì)參數(shù)的取值牽扯到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模，決定整個系統(tǒng)的投資與功能的發(fā)揮。而設(shè)計(jì)參數(shù)取值的合理性更影響著整個排水系統(tǒng)的優(yōu)劣。

C3：雨水收集系統(tǒng)的優(yōu)化。雨水系統(tǒng)由雨水收集系統(tǒng)和雨水泵站組成。雨水收集系統(tǒng)主要作用是收集集水范圍內(nèi)的雨水至集水池，由于下立交縱坡較大，一般需設(shè)置橫向截水溝和多蓖雨水井來收集雨水。

1.4 基本指標(biāo)層

基本指標(biāo)層D：該層是對準(zhǔn)則層C的細(xì)化，共有20個評價(jià)因素。

D1：自流排水。當(dāng)立交附近有天然水體、溝渠時，可以考慮自流排水。自流排水不需要專職管理人員，不耗費(fèi)用電，是排水方式中最經(jīng)濟(jì)的。因此，該排水方式是立交排水設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先考慮的方案。

D2：先蓄后排。當(dāng)洪峰到來時，如水體（或干管）水位高于立交路面最低點(diǎn)時，可將不能自流排除之流量暫時引入蓄水池貯存，以錯開歷時較短的洪峰。待水體（或干管）水位回落后，再將蓄水自流排出。

D3：強(qiáng)制排水。當(dāng)水體或管道水位高于路面最低點(diǎn)并且不具備設(shè)置蓄水池或經(jīng)過比較認(rèn)為較為經(jīng)濟(jì)時，需要設(shè)置泵站進(jìn)行抽升以解決排水問題[4]。

D4：匯水面積。立交下穿道路在分水嶺范圍內(nèi)為立交設(shè)計(jì)范圍，本著“高水高排、低水低排”的原則，應(yīng)將高于系統(tǒng)雨水管道部分路段的路面排水匯入排水系統(tǒng)中，而對進(jìn)入低洼路段的雨水則匯入排水泵站中。

D5：暴雨重現(xiàn)期。重現(xiàn)期的選取影響到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模。重要干道或積水嚴(yán)重地區(qū)，重現(xiàn)期一般選用2～5年。下立交引道坡度較大，集水較快，并考慮立交的重要程度，應(yīng)適當(dāng)提高下立交排水的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，一般采用3年或3年以上[5]。

D6：集水時間。地面集水時間宜為5～10 min，包括地面匯流時間和管網(wǎng)中水流時間。為使排水時間縮短，應(yīng)當(dāng)力求在減少管網(wǎng)長度的同時最大限度地利用市政管網(wǎng)，以求達(dá)到快速、通暢排水的目標(biāo)。

D7：縱向排水。立交下穿道路一般縱坡較橫坡大，路面排水宜采用縱向坡道截流，設(shè)置橫向截水溝，根據(jù)低洼路段集中排水的原則，減緩下穿道低洼路段的積水情況。

D8：集中排水。由于下立交引道坡度較大（通常在2%～3.5%之間），造成雨水的地面徑流流速較大，在引道上設(shè)置雨水井效果并不理想，所以應(yīng)采取在下立交最低處集中設(shè)置多篦集水井來收集雨水，就近進(jìn)入泵站集水池。

D9：地下水影響程度。地下水的變化幅度除受大氣降水影響外，與附近地形地貌有關(guān)。一般應(yīng)通過抽水試驗(yàn)，取得滲透系數(shù)、影響半徑、給水度等有關(guān)參數(shù)，再進(jìn)行算。[6]

D10：盲溝的設(shè)置。若下立交最低點(diǎn)低于地下水位，則需考慮設(shè)置盲溝。盲溝管一般設(shè)于車行道下，起著干燥路面，保障路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和足夠強(qiáng)度的作用。

D11：泵站選型。水泵作為下立交排水系統(tǒng)的核心，其選取直接對排水效率產(chǎn)生影響。對于立交泵站運(yùn)行應(yīng)要求易安裝、易維護(hù)運(yùn)行安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單故障率低。可以采用具有明顯優(yōu)點(diǎn)的潛水泵。

2 結(jié)語

在利用AHP模型構(gòu)建了“城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系”后，可通過調(diào)研建立定量化的各層次有關(guān)“判斷矩陣”，利用已開發(fā)的AHP軟件計(jì)算出各評價(jià)指標(biāo)對于總目標(biāo)的相對重要性權(quán)重[7]。此評價(jià)指標(biāo)體系可在全國范圍內(nèi)使用，但由于我國幅員廣闊，各地域求出的權(quán)重值可能大相徑庭，為此需要根據(jù)不同地區(qū)的自然地理狀況、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通發(fā)展情況、排水管網(wǎng)規(guī)劃等，通過“聚類分析”將全國有關(guān)地區(qū)劃分為幾大類，對屬于同一類的地區(qū)可使用相同的權(quán)重體系。如結(jié)合具體的排水優(yōu)化方案各指標(biāo)的“評價(jià)值”，應(yīng)用“改進(jìn)的TOPSIS方法”的算法或“模糊綜合評價(jià)方法”的算法等在計(jì)算機(jī)上計(jì)算，則可定量地、直觀地得出綜合評價(jià)結(jié)果，從而達(dá)到對城市道路下穿式立交排水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)選或?qū)Ξ?dāng)前已建成的排水設(shè)施進(jìn)行科學(xué)評估的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 周宇.淺談城市道路下穿立交橋排水的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].建筑技術(shù)研究，2012（6）：61-63.

[2] 袁建平，方正，張鴻斌，等.城市立交道路排水設(shè)計(jì)[J].中國農(nóng)村水利水電，2006（1）：42-43.

[3] 鄭琴，周文獻(xiàn).對下穿式立交排水問題的探討[J].給水排水，2008，34（11）：44-47.

[4] 北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院.給水排水設(shè)計(jì)手冊：城鎮(zhèn)排水第五冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[5] 王建偉.下穿式立交橋雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國給水排水，2002（1）：65-66.

[6] 郁片紅.城市道路立交排水設(shè)計(jì)探討[J].中國市政工程，2000（4）：65-66.

[7] 劉啟波，劉士鐸.改進(jìn)的TOPSIS方法及程序在綠色建筑綜合評價(jià)中的應(yīng)用[J].基建優(yōu)化，2001，22（5）：59-62.endprint

摘 要：該文主要從技術(shù)性優(yōu)化角度出發(fā)，結(jié)合考慮經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會、環(huán)境效應(yīng)，構(gòu)建了“城市道路立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系”的AHP模型，對下穿式立交設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)評價(jià)因素進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)的分析。可以很好地對設(shè)計(jì)中或已建成排水系統(tǒng)方案的優(yōu)劣進(jìn)行綜合評價(jià)，從而為城市建設(shè)決策者及設(shè)計(jì)者們提供科學(xué)化、定量化評價(jià)的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：立交排水 優(yōu)化設(shè)計(jì) AHP模型

中圖分類號：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0112-02

下立交雨水排水系統(tǒng)的作用是在陰雨天氣時及時有效地排除立交范圍內(nèi)匯集的大量雨水，維持城市道路安全順暢的運(yùn)行。由于其具有降雨時聚水較快的特點(diǎn)，若排除不及時就會威脅行車行人安全，以致中斷道路交通。立交橋多位于城市道路系統(tǒng)的咽喉部位，且立交兩側(cè)引道縱坡一般都較大，最低點(diǎn)往往形成盆地[1]，極易造成嚴(yán)重積水。為此城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)已成為城市建設(shè)中迫切需要解決的重要課題。

立交道路排水與一般道路排水相比更具特殊性和復(fù)雜性，所以對其排水要求高于一般排水系統(tǒng)。由于立交均在2-3層之間，所以橋上、橋下、匝道、地下行人通道等各處標(biāo)高相差很大，又縱橫交錯，容易造成雨水的匯集和排水不暢。這對排水設(shè)計(jì)造成了巨大的困難，同時需要立交橋、橋梁、給水、排水、煤氣、熱力、電力、電信[2]等多專業(yè)一起共同完成的綜合性設(shè)計(jì)，因此，各專業(yè)的相互配合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

該文主要從技術(shù)性優(yōu)化設(shè)計(jì)角度出發(fā)，再綜合考慮了經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會、環(huán)境效應(yīng)，利用層次分析法（AHP）構(gòu)建了“城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系”的模型。對下穿式立交設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)評價(jià)因素進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)的分析，可以很好地對設(shè)計(jì)中或已建成排水系統(tǒng)方案的優(yōu)劣進(jìn)行綜合評價(jià)，從而為城市建設(shè)決策者及設(shè)計(jì)者們提供科學(xué)化、定量化評價(jià)參考依據(jù)。

1 城市下穿式立交排水優(yōu)化綜合指標(biāo)體系的AHP模型

“優(yōu)化設(shè)計(jì)”是指研究問題和尋求解決問題的最優(yōu)方案，“最優(yōu)”兩字可理解為在給定條件下得到盡可能滿意的結(jié)果。本文構(gòu)建的城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系A(chǔ)HP模型共分為四層，其層次迭代結(jié)構(gòu)模型的簡化框圖如圖1所示。

1.1 總目標(biāo)層

總目標(biāo)層A：城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)。此評價(jià)體系主要從技術(shù)方面出發(fā)，結(jié)合社會、環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)考慮影響下穿式立交排水的各個因素，并結(jié)合我國的國情和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，對下穿式立交排水方案做出全面、系統(tǒng)的綜合評價(jià)。

1.2 子目標(biāo)層

子目標(biāo)層B：包括B1—技術(shù)性優(yōu)化；B2—經(jīng)濟(jì)效應(yīng)；B3—社會、環(huán)境效應(yīng)三個子目標(biāo)。后二個子目標(biāo)用“效應(yīng)”而不用“效益”，主要是考慮到有關(guān)評價(jià)因素可能帶來的正面或負(fù)面影響。三個子目標(biāo)具體落實(shí)到對評價(jià)對象是否具有滿意的功能，實(shí)施的可行性，帶來的經(jīng)濟(jì)效果，對社會、環(huán)境帶來的影響進(jìn)行評價(jià)。

1.3 準(zhǔn)則層

準(zhǔn)則層C共有9個評價(jià)準(zhǔn)則：

C1：排水方式的確立。一般立交排水的形式分為3種。分為自流排水、先蓄后排和強(qiáng)制排水，每種排水方式都有其特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇或搭配使用。

C2：設(shè)計(jì)參數(shù)取值的合理性。設(shè)計(jì)參數(shù)的取值牽扯到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模，決定整個系統(tǒng)的投資與功能的發(fā)揮。而設(shè)計(jì)參數(shù)取值的合理性更影響著整個排水系統(tǒng)的優(yōu)劣。

C3：雨水收集系統(tǒng)的優(yōu)化。雨水系統(tǒng)由雨水收集系統(tǒng)和雨水泵站組成。雨水收集系統(tǒng)主要作用是收集集水范圍內(nèi)的雨水至集水池，由于下立交縱坡較大，一般需設(shè)置橫向截水溝和多蓖雨水井來收集雨水。

1.4 基本指標(biāo)層

基本指標(biāo)層D：該層是對準(zhǔn)則層C的細(xì)化，共有20個評價(jià)因素。

D1：自流排水。當(dāng)立交附近有天然水體、溝渠時，可以考慮自流排水。自流排水不需要專職管理人員，不耗費(fèi)用電，是排水方式中最經(jīng)濟(jì)的。因此，該排水方式是立交排水設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先考慮的方案。

D2：先蓄后排。當(dāng)洪峰到來時，如水體（或干管）水位高于立交路面最低點(diǎn)時，可將不能自流排除之流量暫時引入蓄水池貯存，以錯開歷時較短的洪峰。待水體（或干管）水位回落后，再將蓄水自流排出。

D3：強(qiáng)制排水。當(dāng)水體或管道水位高于路面最低點(diǎn)并且不具備設(shè)置蓄水池或經(jīng)過比較認(rèn)為較為經(jīng)濟(jì)時，需要設(shè)置泵站進(jìn)行抽升以解決排水問題[4]。

D4：匯水面積。立交下穿道路在分水嶺范圍內(nèi)為立交設(shè)計(jì)范圍，本著“高水高排、低水低排”的原則，應(yīng)將高于系統(tǒng)雨水管道部分路段的路面排水匯入排水系統(tǒng)中，而對進(jìn)入低洼路段的雨水則匯入排水泵站中。

D5：暴雨重現(xiàn)期。重現(xiàn)期的選取影響到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模。重要干道或積水嚴(yán)重地區(qū)，重現(xiàn)期一般選用2～5年。下立交引道坡度較大，集水較快，并考慮立交的重要程度，應(yīng)適當(dāng)提高下立交排水的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，一般采用3年或3年以上[5]。

D6：集水時間。地面集水時間宜為5～10 min，包括地面匯流時間和管網(wǎng)中水流時間。為使排水時間縮短，應(yīng)當(dāng)力求在減少管網(wǎng)長度的同時最大限度地利用市政管網(wǎng)，以求達(dá)到快速、通暢排水的目標(biāo)。

D7：縱向排水。立交下穿道路一般縱坡較橫坡大，路面排水宜采用縱向坡道截流，設(shè)置橫向截水溝，根據(jù)低洼路段集中排水的原則，減緩下穿道低洼路段的積水情況。

D8：集中排水。由于下立交引道坡度較大（通常在2%～3.5%之間），造成雨水的地面徑流流速較大，在引道上設(shè)置雨水井效果并不理想，所以應(yīng)采取在下立交最低處集中設(shè)置多篦集水井來收集雨水，就近進(jìn)入泵站集水池。

D9：地下水影響程度。地下水的變化幅度除受大氣降水影響外，與附近地形地貌有關(guān)。一般應(yīng)通過抽水試驗(yàn)，取得滲透系數(shù)、影響半徑、給水度等有關(guān)參數(shù)，再進(jìn)行算。[6]

D10：盲溝的設(shè)置。若下立交最低點(diǎn)低于地下水位，則需考慮設(shè)置盲溝。盲溝管一般設(shè)于車行道下，起著干燥路面，保障路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和足夠強(qiáng)度的作用。

D11：泵站選型。水泵作為下立交排水系統(tǒng)的核心，其選取直接對排水效率產(chǎn)生影響。對于立交泵站運(yùn)行應(yīng)要求易安裝、易維護(hù)運(yùn)行安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單故障率低。可以采用具有明顯優(yōu)點(diǎn)的潛水泵。

2 結(jié)語

在利用AHP模型構(gòu)建了“城市道路下穿式立交排水優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合評價(jià)指標(biāo)體系”后，可通過調(diào)研建立定量化的各層次有關(guān)“判斷矩陣”，利用已開發(fā)的AHP軟件計(jì)算出各評價(jià)指標(biāo)對于總目標(biāo)的相對重要性權(quán)重[7]。此評價(jià)指標(biāo)體系可在全國范圍內(nèi)使用，但由于我國幅員廣闊，各地域求出的權(quán)重值可能大相徑庭，為此需要根據(jù)不同地區(qū)的自然地理狀況、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、交通發(fā)展情況、排水管網(wǎng)規(guī)劃等，通過“聚類分析”將全國有關(guān)地區(qū)劃分為幾大類，對屬于同一類的地區(qū)可使用相同的權(quán)重體系。如結(jié)合具體的排水優(yōu)化方案各指標(biāo)的“評價(jià)值”，應(yīng)用“改進(jìn)的TOPSIS方法”的算法或“模糊綜合評價(jià)方法”的算法等在計(jì)算機(jī)上計(jì)算，則可定量地、直觀地得出綜合評價(jià)結(jié)果，從而達(dá)到對城市道路下穿式立交排水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)選或?qū)Ξ?dāng)前已建成的排水設(shè)施進(jìn)行科學(xué)評估的目的。

參考文獻(xiàn)

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[5] 王建偉.下穿式立交橋雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國給水排水，2002（1）：65-66.

[6] 郁片紅.城市道路立交排水設(shè)計(jì)探討[J].中國市政工程，2000（4）：65-66.

[7] 劉啟波，劉士鐸.改進(jìn)的TOPSIS方法及程序在綠色建筑綜合評價(jià)中的應(yīng)用[J].基建優(yōu)化，2001，22（5）：59-62.endprint