城市下穿式立交排水优化设计评价指标体系探讨①

李贤钰+贺龙朝

摘 要：该文主要从技术性优化角度出发，结合考虑经济效应和社会、环境效应，构建了“城市道路立交排水优化设计综合评价指标体系”的AHP模型，对下穿式立交设计中的各项评价因素进行了较为全面、系统的分析。可以很好地对设计中或已建成排水系统方案的优劣进行综合评价，从而为城市建设决策者及设计者们提供科学化、定量化评价的参考依据。

关键词：立交排水 优化设计 AHP模型

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0112-02

下立交雨水排水系统的作用是在阴雨天气时及时有效地排除立交范围内汇集的大量雨水，维持城市道路安全顺畅的运行。由于其具有降雨时聚水较快的特点，若排除不及时就会威胁行车行人安全，以致中断道路交通。立交桥多位于城市道路系统的咽喉部位，且立交两侧引道纵坡一般都较大，最低点往往形成盆地[1]，极易造成严重积水。为此城市道路下穿式立交排水优化设计已成为城市建设中迫切需要解决的重要课题。

立交道路排水与一般道路排水相比更具特殊性和复杂性，所以对其排水要求高于一般排水系统。由于立交均在2-3层之间，所以桥上、桥下、匝道、地下行人通道等各处标高相差很大，又纵横交错，容易造成雨水的汇集和排水不畅。这对排水设计造成了巨大的困难，同时需要立交桥、桥梁、给水、排水、煤气、热力、电力、电信[2]等多专业一起共同完成的综合性设计，因此，各专业的相互配合协调的设计显得尤为重要。

该文主要从技术性优化设计角度出发，再综合考虑了经济效应和社会、环境效应，利用层次分析法（AHP）构建了“城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价指标体系”的模型。对下穿式立交设计中的各项评价因素进行了较为全面、系统的分析，可以很好地对设计中或已建成排水系统方案的优劣进行综合评价，从而为城市建设决策者及设计者们提供科学化、定量化评价参考依据。

1 城市下穿式立交排水优化综合指标体系的AHP模型

“优化设计”是指研究问题和寻求解决问题的最优方案，“最优”两字可理解为在给定条件下得到尽可能满意的结果。本文构建的城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价指标体系AHP模型共分为四层，其层次迭代结构模型的简化框图如图1所示。

1.1 总目标层

总目标层A：城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价。此评价体系主要从技术方面出发，结合社会、环境效应和经济效应考虑影响下穿式立交排水的各个因素，并结合我国的国情和可持续发展的战略目标，对下穿式立交排水方案做出全面、系统的综合评价。

1.2 子目标层

子目标层B：包括B1—技术性优化；B2—经济效应；B3—社会、环境效应三个子目标。后二个子目标用“效应”而不用“效益”，主要是考虑到有关评价因素可能带来的正面或负面影响。三个子目标具体落实到对评价对象是否具有满意的功能，实施的可行性，带来的经济效果，对社会、环境带来的影响进行评价。

1.3 准则层

准则层C共有9个评价准则：

C1：排水方式的确立。一般立交排水的形式分为3种。分为自流排水、先蓄后排和强制排水，每种排水方式都有其特点，在设计时应根据具体情况进行选择或搭配使用。

C2：设计参数取值的合理性。设计参数的取值牵扯到设计的标准与规模，决定整个系统的投资与功能的发挥。而设计参数取值的合理性更影响着整个排水系统的优劣。

C3：雨水收集系统的优化。雨水系统由雨水收集系统和雨水泵站组成。雨水收集系统主要作用是收集集水范围内的雨水至集水池，由于下立交纵坡较大，一般需设置横向截水沟和多蓖雨水井来收集雨水。

1.4 基本指标层

基本指标层D：该层是对准则层C的细化，共有20个评价因素。

D1：自流排水。当立交附近有天然水体、沟渠时，可以考虑自流排水。自流排水不需要专职管理人员，不耗费用电，是排水方式中最经济的。因此，该排水方式是立交排水设计应优先考虑的方案。

D2：先蓄后排。当洪峰到来时，如水体（或干管）水位高于立交路面最低点时，可将不能自流排除之流量暂时引入蓄水池贮存，以错开历时较短的洪峰。待水体（或干管）水位回落后，再将蓄水自流排出。

D3：强制排水。当水体或管道水位高于路面最低点并且不具备设置蓄水池或经过比较认为较为经济时，需要设置泵站进行抽升以解决排水问题[4]。

D4：汇水面积。立交下穿道路在分水岭范围内为立交设计范围，本着“高水高排、低水低排”的原则，应将高于系统雨水管道部分路段的路面排水汇入排水系统中，而对进入低洼路段的雨水则汇入排水泵站中。

D5：暴雨重现期。重现期的选取影响到设计的标准与规模。重要干道或积水严重地区，重现期一般选用2～5年。下立交引道坡度较大，集水较快，并考虑立交的重要程度，应适当提高下立交排水的设计重现期，一般采用3年或3年以上[5]。

D6：集水时间。地面集水时间宜为5～10 min，包括地面汇流时间和管网中水流时间。为使排水时间缩短，应当力求在减少管网长度的同时最大限度地利用市政管网，以求达到快速、通畅排水的目标。

D7：纵向排水。立交下穿道路一般纵坡较横坡大，路面排水宜采用纵向坡道截流，设置横向截水沟，根据低洼路段集中排水的原则，减缓下穿道低洼路段的积水情况。

D8：集中排水。由于下立交引道坡度较大（通常在2%～3.5%之间），造成雨水的地面径流流速较大，在引道上设置雨水井效果并不理想，所以应采取在下立交最低处集中设置多篦集水井来收集雨水，就近进入泵站集水池。

D9：地下水影响程度。地下水的变化幅度除受大气降水影响外，与附近地形地貌有关。一般应通过抽水试验，取得渗透系数、影响半径、给水度等有关参数，再进行算。[6]

D10：盲沟的设置。若下立交最低点低于地下水位，则需考虑设置盲沟。盲沟管一般设于车行道下，起着干燥路面，保障路基结构稳定和足够强度的作用。

D11：泵站选型。水泵作为下立交排水系统的核心，其选取直接对排水效率产生影响。对于立交泵站运行应要求易安装、易维护运行安全可靠、结构简单故障率低。可以采用具有明显优点的潜水泵。

2 结语

在利用AHP模型构建了“城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价指标体系”后，可通过调研建立定量化的各层次有关“判断矩阵”，利用已开发的AHP软件计算出各评价指标对于总目标的相对重要性权重[7]。此评价指标体系可在全国范围内使用，但由于我国幅员广阔，各地域求出的权重值可能大相径庭，为此需要根据不同地区的自然地理状况、社会经济发展水平、交通发展情况、排水管网规划等，通过“聚类分析”将全国有关地区划分为几大类，对属于同一类的地区可使用相同的权重体系。如结合具体的排水优化方案各指标的“评价值”，应用“改进的TOPSIS方法”的算法或“模糊综合评价方法”的算法等在计算机上计算，则可定量地、直观地得出综合评价结果，从而达到对城市道路下穿式立交排水设计方案进行优选或对当前已建成的排水设施进行科学评估的目的。

参考文献

[1] 周宇.浅谈城市道路下穿立交桥排水的设计要点[J].建筑技术研究，2012（6）：61-63.

[2] 袁建平，方正，张鸿斌，等.城市立交道路排水设计[J].中国农村水利水电，2006（1）：42-43.

[3] 郑琴，周文献.对下穿式立交排水问题的探讨[J].给水排水，2008，34（11）：44-47.

[4] 北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册：城镇排水第五册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[5] 王建伟.下穿式立交桥雨水系统设计[J].中国给水排水，2002（1）：65-66.

[6] 郁片红.城市道路立交排水设计探讨[J].中国市政工程，2000（4）：65-66.

[7] 刘启波，刘士铎.改进的TOPSIS方法及程序在绿色建筑综合评价中的应用[J].基建优化，2001，22（5）：59-62.endprint

摘 要：该文主要从技术性优化角度出发，结合考虑经济效应和社会、环境效应，构建了“城市道路立交排水优化设计综合评价指标体系”的AHP模型，对下穿式立交设计中的各项评价因素进行了较为全面、系统的分析。可以很好地对设计中或已建成排水系统方案的优劣进行综合评价，从而为城市建设决策者及设计者们提供科学化、定量化评价的参考依据。

关键词：立交排水 优化设计 AHP模型

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0112-02

下立交雨水排水系统的作用是在阴雨天气时及时有效地排除立交范围内汇集的大量雨水，维持城市道路安全顺畅的运行。由于其具有降雨时聚水较快的特点，若排除不及时就会威胁行车行人安全，以致中断道路交通。立交桥多位于城市道路系统的咽喉部位，且立交两侧引道纵坡一般都较大，最低点往往形成盆地[1]，极易造成严重积水。为此城市道路下穿式立交排水优化设计已成为城市建设中迫切需要解决的重要课题。

立交道路排水与一般道路排水相比更具特殊性和复杂性，所以对其排水要求高于一般排水系统。由于立交均在2-3层之间，所以桥上、桥下、匝道、地下行人通道等各处标高相差很大，又纵横交错，容易造成雨水的汇集和排水不畅。这对排水设计造成了巨大的困难，同时需要立交桥、桥梁、给水、排水、煤气、热力、电力、电信[2]等多专业一起共同完成的综合性设计，因此，各专业的相互配合协调的设计显得尤为重要。

该文主要从技术性优化设计角度出发，再综合考虑了经济效应和社会、环境效应，利用层次分析法（AHP）构建了“城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价指标体系”的模型。对下穿式立交设计中的各项评价因素进行了较为全面、系统的分析，可以很好地对设计中或已建成排水系统方案的优劣进行综合评价，从而为城市建设决策者及设计者们提供科学化、定量化评价参考依据。

1 城市下穿式立交排水优化综合指标体系的AHP模型

“优化设计”是指研究问题和寻求解决问题的最优方案，“最优”两字可理解为在给定条件下得到尽可能满意的结果。本文构建的城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价指标体系AHP模型共分为四层，其层次迭代结构模型的简化框图如图1所示。

1.1 总目标层

总目标层A：城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价。此评价体系主要从技术方面出发，结合社会、环境效应和经济效应考虑影响下穿式立交排水的各个因素，并结合我国的国情和可持续发展的战略目标，对下穿式立交排水方案做出全面、系统的综合评价。

1.2 子目标层

子目标层B：包括B1—技术性优化；B2—经济效应；B3—社会、环境效应三个子目标。后二个子目标用“效应”而不用“效益”，主要是考虑到有关评价因素可能带来的正面或负面影响。三个子目标具体落实到对评价对象是否具有满意的功能，实施的可行性，带来的经济效果，对社会、环境带来的影响进行评价。

1.3 准则层

准则层C共有9个评价准则：

C1：排水方式的确立。一般立交排水的形式分为3种。分为自流排水、先蓄后排和强制排水，每种排水方式都有其特点，在设计时应根据具体情况进行选择或搭配使用。

C2：设计参数取值的合理性。设计参数的取值牵扯到设计的标准与规模，决定整个系统的投资与功能的发挥。而设计参数取值的合理性更影响着整个排水系统的优劣。

C3：雨水收集系统的优化。雨水系统由雨水收集系统和雨水泵站组成。雨水收集系统主要作用是收集集水范围内的雨水至集水池，由于下立交纵坡较大，一般需设置横向截水沟和多蓖雨水井来收集雨水。

1.4 基本指标层

基本指标层D：该层是对准则层C的细化，共有20个评价因素。

D1：自流排水。当立交附近有天然水体、沟渠时，可以考虑自流排水。自流排水不需要专职管理人员，不耗费用电，是排水方式中最经济的。因此，该排水方式是立交排水设计应优先考虑的方案。

D2：先蓄后排。当洪峰到来时，如水体（或干管）水位高于立交路面最低点时，可将不能自流排除之流量暂时引入蓄水池贮存，以错开历时较短的洪峰。待水体（或干管）水位回落后，再将蓄水自流排出。

D3：强制排水。当水体或管道水位高于路面最低点并且不具备设置蓄水池或经过比较认为较为经济时，需要设置泵站进行抽升以解决排水问题[4]。

D4：汇水面积。立交下穿道路在分水岭范围内为立交设计范围，本着“高水高排、低水低排”的原则，应将高于系统雨水管道部分路段的路面排水汇入排水系统中，而对进入低洼路段的雨水则汇入排水泵站中。

D5：暴雨重现期。重现期的选取影响到设计的标准与规模。重要干道或积水严重地区，重现期一般选用2～5年。下立交引道坡度较大，集水较快，并考虑立交的重要程度，应适当提高下立交排水的设计重现期，一般采用3年或3年以上[5]。

D6：集水时间。地面集水时间宜为5～10 min，包括地面汇流时间和管网中水流时间。为使排水时间缩短，应当力求在减少管网长度的同时最大限度地利用市政管网，以求达到快速、通畅排水的目标。

D7：纵向排水。立交下穿道路一般纵坡较横坡大，路面排水宜采用纵向坡道截流，设置横向截水沟，根据低洼路段集中排水的原则，减缓下穿道低洼路段的积水情况。

D8：集中排水。由于下立交引道坡度较大（通常在2%～3.5%之间），造成雨水的地面径流流速较大，在引道上设置雨水井效果并不理想，所以应采取在下立交最低处集中设置多篦集水井来收集雨水，就近进入泵站集水池。

D9：地下水影响程度。地下水的变化幅度除受大气降水影响外，与附近地形地貌有关。一般应通过抽水试验，取得渗透系数、影响半径、给水度等有关参数，再进行算。[6]

D10：盲沟的设置。若下立交最低点低于地下水位，则需考虑设置盲沟。盲沟管一般设于车行道下，起着干燥路面，保障路基结构稳定和足够强度的作用。

D11：泵站选型。水泵作为下立交排水系统的核心，其选取直接对排水效率产生影响。对于立交泵站运行应要求易安装、易维护运行安全可靠、结构简单故障率低。可以采用具有明显优点的潜水泵。

2 结语

在利用AHP模型构建了“城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价指标体系”后，可通过调研建立定量化的各层次有关“判断矩阵”，利用已开发的AHP软件计算出各评价指标对于总目标的相对重要性权重[7]。此评价指标体系可在全国范围内使用，但由于我国幅员广阔，各地域求出的权重值可能大相径庭，为此需要根据不同地区的自然地理状况、社会经济发展水平、交通发展情况、排水管网规划等，通过“聚类分析”将全国有关地区划分为几大类，对属于同一类的地区可使用相同的权重体系。如结合具体的排水优化方案各指标的“评价值”，应用“改进的TOPSIS方法”的算法或“模糊综合评价方法”的算法等在计算机上计算，则可定量地、直观地得出综合评价结果，从而达到对城市道路下穿式立交排水设计方案进行优选或对当前已建成的排水设施进行科学评估的目的。

参考文献

[1] 周宇.浅谈城市道路下穿立交桥排水的设计要点[J].建筑技术研究，2012（6）：61-63.

[2] 袁建平，方正，张鸿斌，等.城市立交道路排水设计[J].中国农村水利水电，2006（1）：42-43.

[3] 郑琴，周文献.对下穿式立交排水问题的探讨[J].给水排水，2008，34（11）：44-47.

[4] 北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册：城镇排水第五册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[5] 王建伟.下穿式立交桥雨水系统设计[J].中国给水排水，2002（1）：65-66.

[6] 郁片红.城市道路立交排水设计探讨[J].中国市政工程，2000（4）：65-66.

[7] 刘启波，刘士铎.改进的TOPSIS方法及程序在绿色建筑综合评价中的应用[J].基建优化，2001，22（5）：59-62.endprint

摘 要：该文主要从技术性优化角度出发，结合考虑经济效应和社会、环境效应，构建了“城市道路立交排水优化设计综合评价指标体系”的AHP模型，对下穿式立交设计中的各项评价因素进行了较为全面、系统的分析。可以很好地对设计中或已建成排水系统方案的优劣进行综合评价，从而为城市建设决策者及设计者们提供科学化、定量化评价的参考依据。

关键词：立交排水 优化设计 AHP模型

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0112-02

下立交雨水排水系统的作用是在阴雨天气时及时有效地排除立交范围内汇集的大量雨水，维持城市道路安全顺畅的运行。由于其具有降雨时聚水较快的特点，若排除不及时就会威胁行车行人安全，以致中断道路交通。立交桥多位于城市道路系统的咽喉部位，且立交两侧引道纵坡一般都较大，最低点往往形成盆地[1]，极易造成严重积水。为此城市道路下穿式立交排水优化设计已成为城市建设中迫切需要解决的重要课题。

立交道路排水与一般道路排水相比更具特殊性和复杂性，所以对其排水要求高于一般排水系统。由于立交均在2-3层之间，所以桥上、桥下、匝道、地下行人通道等各处标高相差很大，又纵横交错，容易造成雨水的汇集和排水不畅。这对排水设计造成了巨大的困难，同时需要立交桥、桥梁、给水、排水、煤气、热力、电力、电信[2]等多专业一起共同完成的综合性设计，因此，各专业的相互配合协调的设计显得尤为重要。

该文主要从技术性优化设计角度出发，再综合考虑了经济效应和社会、环境效应，利用层次分析法（AHP）构建了“城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价指标体系”的模型。对下穿式立交设计中的各项评价因素进行了较为全面、系统的分析，可以很好地对设计中或已建成排水系统方案的优劣进行综合评价，从而为城市建设决策者及设计者们提供科学化、定量化评价参考依据。

1 城市下穿式立交排水优化综合指标体系的AHP模型

“优化设计”是指研究问题和寻求解决问题的最优方案，“最优”两字可理解为在给定条件下得到尽可能满意的结果。本文构建的城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价指标体系AHP模型共分为四层，其层次迭代结构模型的简化框图如图1所示。

1.1 总目标层

总目标层A：城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价。此评价体系主要从技术方面出发，结合社会、环境效应和经济效应考虑影响下穿式立交排水的各个因素，并结合我国的国情和可持续发展的战略目标，对下穿式立交排水方案做出全面、系统的综合评价。

1.2 子目标层

子目标层B：包括B1—技术性优化；B2—经济效应；B3—社会、环境效应三个子目标。后二个子目标用“效应”而不用“效益”，主要是考虑到有关评价因素可能带来的正面或负面影响。三个子目标具体落实到对评价对象是否具有满意的功能，实施的可行性，带来的经济效果，对社会、环境带来的影响进行评价。

1.3 准则层

准则层C共有9个评价准则：

C1：排水方式的确立。一般立交排水的形式分为3种。分为自流排水、先蓄后排和强制排水，每种排水方式都有其特点，在设计时应根据具体情况进行选择或搭配使用。

C2：设计参数取值的合理性。设计参数的取值牵扯到设计的标准与规模，决定整个系统的投资与功能的发挥。而设计参数取值的合理性更影响着整个排水系统的优劣。

C3：雨水收集系统的优化。雨水系统由雨水收集系统和雨水泵站组成。雨水收集系统主要作用是收集集水范围内的雨水至集水池，由于下立交纵坡较大，一般需设置横向截水沟和多蓖雨水井来收集雨水。

1.4 基本指标层

基本指标层D：该层是对准则层C的细化，共有20个评价因素。

D1：自流排水。当立交附近有天然水体、沟渠时，可以考虑自流排水。自流排水不需要专职管理人员，不耗费用电，是排水方式中最经济的。因此，该排水方式是立交排水设计应优先考虑的方案。

D2：先蓄后排。当洪峰到来时，如水体（或干管）水位高于立交路面最低点时，可将不能自流排除之流量暂时引入蓄水池贮存，以错开历时较短的洪峰。待水体（或干管）水位回落后，再将蓄水自流排出。

D3：强制排水。当水体或管道水位高于路面最低点并且不具备设置蓄水池或经过比较认为较为经济时，需要设置泵站进行抽升以解决排水问题[4]。

D4：汇水面积。立交下穿道路在分水岭范围内为立交设计范围，本着“高水高排、低水低排”的原则，应将高于系统雨水管道部分路段的路面排水汇入排水系统中，而对进入低洼路段的雨水则汇入排水泵站中。

D5：暴雨重现期。重现期的选取影响到设计的标准与规模。重要干道或积水严重地区，重现期一般选用2～5年。下立交引道坡度较大，集水较快，并考虑立交的重要程度，应适当提高下立交排水的设计重现期，一般采用3年或3年以上[5]。

D6：集水时间。地面集水时间宜为5～10 min，包括地面汇流时间和管网中水流时间。为使排水时间缩短，应当力求在减少管网长度的同时最大限度地利用市政管网，以求达到快速、通畅排水的目标。

D7：纵向排水。立交下穿道路一般纵坡较横坡大，路面排水宜采用纵向坡道截流，设置横向截水沟，根据低洼路段集中排水的原则，减缓下穿道低洼路段的积水情况。

D8：集中排水。由于下立交引道坡度较大（通常在2%～3.5%之间），造成雨水的地面径流流速较大，在引道上设置雨水井效果并不理想，所以应采取在下立交最低处集中设置多篦集水井来收集雨水，就近进入泵站集水池。

D9：地下水影响程度。地下水的变化幅度除受大气降水影响外，与附近地形地貌有关。一般应通过抽水试验，取得渗透系数、影响半径、给水度等有关参数，再进行算。[6]

D10：盲沟的设置。若下立交最低点低于地下水位，则需考虑设置盲沟。盲沟管一般设于车行道下，起着干燥路面，保障路基结构稳定和足够强度的作用。

D11：泵站选型。水泵作为下立交排水系统的核心，其选取直接对排水效率产生影响。对于立交泵站运行应要求易安装、易维护运行安全可靠、结构简单故障率低。可以采用具有明显优点的潜水泵。

2 结语

在利用AHP模型构建了“城市道路下穿式立交排水优化设计综合评价指标体系”后，可通过调研建立定量化的各层次有关“判断矩阵”，利用已开发的AHP软件计算出各评价指标对于总目标的相对重要性权重[7]。此评价指标体系可在全国范围内使用，但由于我国幅员广阔，各地域求出的权重值可能大相径庭，为此需要根据不同地区的自然地理状况、社会经济发展水平、交通发展情况、排水管网规划等，通过“聚类分析”将全国有关地区划分为几大类，对属于同一类的地区可使用相同的权重体系。如结合具体的排水优化方案各指标的“评价值”，应用“改进的TOPSIS方法”的算法或“模糊综合评价方法”的算法等在计算机上计算，则可定量地、直观地得出综合评价结果，从而达到对城市道路下穿式立交排水设计方案进行优选或对当前已建成的排水设施进行科学评估的目的。

参考文献

[1] 周宇.浅谈城市道路下穿立交桥排水的设计要点[J].建筑技术研究，2012（6）：61-63.

[2] 袁建平，方正，张鸿斌，等.城市立交道路排水设计[J].中国农村水利水电，2006（1）：42-43.

[3] 郑琴，周文献.对下穿式立交排水问题的探讨[J].给水排水，2008，34（11）：44-47.

[4] 北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册：城镇排水第五册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[5] 王建伟.下穿式立交桥雨水系统设计[J].中国给水排水，2002（1）：65-66.

[6] 郁片红.城市道路立交排水设计探讨[J].中国市政工程，2000（4）：65-66.

[7] 刘启波，刘士铎.改进的TOPSIS方法及程序在绿色建筑综合评价中的应用[J].基建优化，2001，22（5）：59-62.endprint