道路线形组合对降雨时路面的径流行为有着重要的影响。不利的线形组合会使路面产生积水,影响车辆正常行驶和安全制动,甚至产生滑水现象。同时,现行排水设计规范无法考虑线形组合对于路面径流时空分布及演变过程的影响。因此,研究不同线形组合下的路面径流行为,有利于更好地优化道路设计,提高雨天行车安全。基于此,本文采用理论分析、室外测量与室内数值模拟仿真相结合的手段,针对不同道路线形组合进行一定降雨条件下的路面径流行为研究,具体表现为:首先,基于二维浅水方程,采用水动力学软件建立数值模型。结合沈山高速实测结果,将所测得水深与模型模拟所得水深进行比对,得出二者观测点水深变化趋势一致,从而验证了模型的适用性。因此,二维浅水方程可应用于对路面径流的模拟。其次,采用正交试验法对直线段、下凹直线段和圆曲线段按照现行路线设计规范进行几何参数的选取以及工况的确定,并对仿真结果进行降雨强度、平纵横线形要素以及路侧排水方式对路面径流深度的敏感性分析。分析表明,降雨强度、路面宽度、横坡是影响路面水深最主要的因素。然后,对设计速度为120km/h的双向六车道的直线段、下凹直线段以及圆曲线段路面径流的时空分布规律进行总结,得出均匀降雨条件下,路面径流的空间分布呈现较强的二维特性,且在车道范围内水深等值线与道路纵坡方向基本一致。直线段和曲线段最大水深位于路段下游,而下凹直线段位于竖曲线底部。降雨发生后,距离中央分隔带越近的路面,越先进入稳态,且采用散排水的路面比采用集中排的路面更快进入稳态。最后,以临界侧滑水深差和路面淹水范围为行车安全性评价指标分别对均匀降雨条件下的各线形组合路段进行评估,得出设计速度为120km/h的双向六车道雨天不影响行车安全的道路线形组合阈值,并对超宽道路进行预测,为道路线形设计提供参考。