截止2015年底,我国高速公路里程数已达12.5万公里,居世界第一。随着高速公路里程增加,导致雨天高速公路路面排水污染与交通安全问题越来越突出。因此,开展高速公路排水污染的处置及交通安全改善研究显得尤为重要。首先,通过分析降雨强度、大车混入率、道路线性等参数对雨天交通安全的影响,结合高速公路排水状况对摩擦系数、附着系数等因素影响,以及降雨导致能见度和车头时距减小的特点,探讨高速公路事故的主要诱因。通过对高速公路雨天行车特性分析,结合事故发生原因及机理,首次提出“移动水坝”概念,并得出“移动水坝”下水膜厚度计算公式和不同水膜厚度时轮胎受力及车辆滑水速度阈值。其次,通过大量的实地采集高速公路布设点水样及交通流参数,对水样的SS、COD、BOD等指标及交通流参数等数据检测分析,得到不同降雨等级下的污染时变关系,并确定了SS为主要污染指标。通过对水样的污染机理及影响因素进行分析,利用系统聚类法确定径流污染的主要影响因素,并对影响因素与污染指标进行偏相关分析,构建了多因素影响的非线性公路径流污染指标预测模型。最后,对现行道路横坡及排水形式仿真分析,采用模糊综合评判法优选横坡设计方案。通过对花纹厚度、水膜厚度及速度分析,利用Fluent建立轮胎-水膜-路面模型,仿真计算动水压力随轮胎花纹厚度、水膜厚度及速度的变化规律。结合横坡设计方案,对不同道路形式下雨水收集系统进行设计,分析高速公路不同敏感类型,建立不同敏感区的不同处置方案。针对强敏感处理区危害大的特点采用无人值守新型处理工艺与危化品泄漏应急处置方案相结合的处置技术,实现了高速公路行车安全及污染防治的目的。研究成果中建立的多因素公路径流污染预测模型能够为沿线公路周围水环境保护做出参考依据;横坡设计方案能够减少水膜厚度33.33%;减小轮胎受力11.16%,使滑水速度限值提升10%以上,提升了雨天道路行车安全性;在同等土建规模条件下,无人值守微动力处理工艺与传统工艺比较处理效率提高30%;运行能耗降低33.33%以上体现了节能减排的设计理念。