城市道路雨水口设计分析_高婷
第22卷 第12期中国给水排水Vol . 22No . 12
2006年6月CH I N A WATER &WASTEWATER Jun . 2006
城市道路雨水口设计分析
高 婷
(三峡大学机械与材料学院, 湖北宜昌443002)
摘 要: 雨水口位置设置不当、数量不足及堵塞是造成暴雨时道路路面积水的主要原因。而雨水口设计中往往凭经验确定布设距离等参数, 针对于此, 笔者对汇水面积划分不明确、径流系数不准确、设计降雨强度的确定及泄水量计算等问题进行了探讨, 并结合具体实例进行了分析, 对雨水口的设计提出了建议。
关键词: 城市道路排水; 雨水口设计; 汇水面积
中图分类号:T U991 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2006) 12-0055-04
Ana lysis on D esi gn of Urban Gully
G AO (College of M echanical &M aterial Engineering, U n 443002,
)
Abstract: The urban rainst or m are the unsuitable l ocati ons, insufficient gullies . I n the design of gullies, the para meters such as the s pace o deter m ined e mp irically . For this, s ome p r oble m s, including indefinite par 2titi on of ment area, inaccurate calculati on of runoff coefficient, deter m inati on of designed st or m strength and drainage, are analyzed . Taking a p ractical engineering as an exa mp le, s ome suggesti ons on the gully design are put for ward .
Key words: urban r oad drainage; design of gully; catchment area 雨水口是雨水管道或合流管道上收集地面雨水
的管道系统附属构筑物。汇集于街道路面上的雨水首先经过雨水篦, 通过连接管进入排水管渠。雨水口设置位置不当、数量不足及堵塞等均可造成暴雨时路面积水。
(G 在《室外排水设计规范》BJ 14—87) 和《城市
(CJJ 37—90) 中, 均对雨水口的设计道路设计规范》
有相应规定, 但两个规范中并未提出明确的设计计算方法, 而是只给出经验参考值。由于没有统一的标准, 导致设计人员往往凭经验沿道路等距离布设雨水口, 随意性较大, 不能保证设计的合理性、经济性。1 雨水口的设计计算方法
111 来水量计算
雨水口设计流量计算公式为:
Q =Ψ・q ・F Ψ—式中 ——径流系数
2
q ———设计降雨强度, L /(s ・hm )
2
[1、2]
(1)
F ———汇水面积, h m
式(1) 是基于极限强度理论、采用等流时线法得到的雨水径流量计算公式, 是城市雨水管渠计算的基本公式之一, 采用该公式计算雨水口设计流量时, 存在一些问题。11111 汇水面积的划分不明确
[3]
城市排水管道的汇水面积有明确的计算方法,
[4]
但对道路排水汇水面积计算没有明确规定。
#
如图1所示, 讨论1雨水口的汇流流域。假设
雨水口设计包括雨水口的型式选择、数量计算及位置布置。
第12期 中国给水排水 第22卷
B 小区内有完善有效的雨水排水系统, 小区内的雨
水没有漫流至区域外, A 厂区雨水排水系统不完善, 部分雨水漫流至道路, 街坊内有零散建筑(如C 、D 、E ) 以及空地、公共绿地等
。
进行排水管渠计算时, 重现期的选择主要考虑
服务区域的地形和重要性, 其值为0. 333～5, 乃至10、20。而在城市道路排水设计中, 重现期的选择主要考虑城市的级别(规模) 和道路的类别(等级) , 其值为0. 5～5。
可见, 两个专业的设计规范、手册中对重现期的选择依据侧重点不同, 给出的重现期的选择范围较大, 设计中应协调统一。
② t 的计算进行排水管渠计算时, 设计降雨历时为:
(3) t =t 1+m t 2
式中 t 1———地面集水时间, 指雨水由流域内最远
点的屋脊经屋面、地面、道路偏沟至雨水口的流行时间
t 2———管内雨水流行时间 m ———延缓系数
显然, 对于雨水口的设计间, t =t 1, 将式1) 1从理论上讲, 雨篦的泄水能力可按水力学公式计算。平篦的泄水量采用孔口出流公式:ω2gh Q =μω—式中 ——雨水篦的进水孔口有效面积μ— ——孔口流量系数 h ———雨水篦上的水深
立篦(孔) 泄水量采用堰流公式:
1. 5
图1 雨水口汇水面积示意图
Fig . 1 Sche matic diagra m of catch ment area of gully
显然, 采用公式F =1/2WL i 计算1雨水口的汇水面积与实际情况差别很大, 因街坊内未能有效收集的雨水仍然会汇入道路偏沟, 经由道路雨水口收集, 因此简单地以道路的面积作为设计汇水面积来计算雨水口的设计流量是不合理的, 需要综合考虑
街坊内的降水。
另外, 的分水线, , , 影响11112 径流系数不准确
#
(4)
雨水口的设置改变了地面的覆盖条件。计算管渠的径流系数时, 认为雨水口的合理设置使进入管渠的径流雨水量增多, 即径流系数增大, 是正相关的。但对某处的雨水口而言, 其上游雨水口的设置使流经该处的雨水径流量减少, 即径流系数减小, 是负相关的。
可见单个雨水口的计算中, 如果采用与管渠计算相同的径流系数, 会造成计算结果和实际情况有较大出入。
11113 设计降雨强度的计算
(5) Q =m c b 2g h
式中 m c ———孔口流量系数
h ———雨水篦前的水深 b ———雨水篦的进水孔口有效面积孔口流量系数因孔口的形状、孔口边缘情况以及雨篦厚度(即孔口壁厚度) 的不同而取值不同, 并且考虑到实际使用中雨水口通常有堵塞现象, 故雨
计算暴雨强度时, 通常采用如下公式:
167A 1(1+C lg P ) q =n
(t +b ) 式中 P ———设计重现期, a
t ———设计降雨历时, m in A 1、C 、b 、n ———地方参数① P 的选择
水口的泄水能力采用下式计算:
(2)
(6) Q =W C gh K
式中 W ———雨水篦的进水孔口面积
C ———孔口系数, 圆角孔取0. 8, 方角孔取0. 6
h ———雨水篦上的水深, 通常取0. 04～0. 06m K ———孔口阻塞系数, 一般取2/3
但在实际中, 雨水口的泄水能力还与道路情况
第12期高 婷:城市道路雨水口设计分析第22卷
(影响偏沟水深和流速) 、雨篦材质等有关。规范中
给出的各种雨篦泄水能力是地处北京、雨篦处水深
为0. 04m 时的经验数据。如果设计中不考虑道路条件、雨篦孔口面积、雨篦粗糙系数等具体情况, 直接采用参考数据, 往往会与实际情况有很大出入。2 雨水口设计实例分析211 排水工程规划情况
口, 共设置30个边沟式双篦雨水口(样式见图5) ,
设计要求雨篦低于路面1～2c m
。
图2是某市排水工程规划雨洪系统总体规划图的一部分。分析AB 段的情况:排水规划给出了管道断面等参数, 但对于道路排水设计的参考意义仅在于确定路面以下管道的布设, 难以作为雨水口设计的参考资料
。
图4 AB 段道路设计图
Fig . 4 Road bluep rint of seg ment AB
图2 排水工程规划图
Fig . 2 D 图5 雨篦样式
Fig . 5 For m of gully screen
图3据1, q =
0. 63
1853/(t +10. 6) , 地面集水时间t 1=10m in, 径流系数Ψ=0. 6。显然各流量值不能作为本段道路雨水口的设计参考, 但可以该流量(如Q =4817. 7L /s ) 作为该管段(如AC 段) 服务范围(F =34. 79h m ) 内雨水口设置数量的参考依据
。
2
213 分析
① 雨水口泄水能力分析
按式(6) 计算如图5所示的雨水口的泄水能力。雨水篦上的水深为0. 04c m 时雨水口的泄水能
3
力为0. 035m /s, 当雨水篦上的水深为0. 06c m 时雨水口的泄水能力为0. 043m /s 。
② 边沟情况分析
边沟示意图如图6所示, 水力坡度i =0. 003, 取粗糙系数n =0. 014, 雨篦低于路面1c m
。
3
图3 AB 段管道设计数据
Fig . 3 Design data of conduit fr om A t o B
212 道路排水设计情况
图4是AB 段道路设计情况:沥青路面, 道路长
L =450m , 宽B =26m , 纵坡i =0. 003, 横坡i =
图6 道路边沟示意图
Fig . 6 Sche matic diagram r oad gutter
0. 015, 设计人员依据经验, 每隔30m 设置一个雨水
当雨水口篦上水深为4c m 时, 有:断面面积A
第12期 中国给水排水 第22卷
=0. 045m , 湿周x =2. 55m , 水力半径R =0. 0176m /s, 则流速v =0. 265m /s, 流量Q =0. 0119m /s 。
3
2
当雨水口篦上水深为6c m 时, A =0. 0958m ,
x =3. 88m , R =0. 0247m , 则v =0. 332m /s, Q =
2
参数应协调一致。
② 根据计算结果布设雨水口
a . 根据道路周边雨水收集的具体条件(实际现状或规划情况) , 确定雨水口设计来水量:若周边雨水收集效果好, 则其区域面积可不计入雨水口的汇水面积; 若周边雨水自然漫流或收集效果不好, 则该区域面积应计入雨水口的汇水面积; 若上游道路坡度较大, 雨水收集效果差, 而该段坡度较平缓则还应考虑上游泄流的雨水, 适当增加雨水口。
b . 结合道路的线路设计、横纵断面设计, 确定雨
0. 0318m /s 。
3
③ 设计流量分析
若采用公式F =1/2WL i 计算整段道路的汇水面积, 则F =11700m 。
由于汇水距离短, 取地面集水时间t 1=5m in,
2
则暴雨强度q 0=328L /(s ・h m ) 。
2
此时径流系数不宜采用0. 6, 考虑取为0. 9。计算得本段道路汇流流量Q =345L /s 。④ 存在的问题
由以上计算可见, 边沟输水能力与雨水口泄水能力不匹配。仅考虑收集本段道路汇流的雨流量时, 按边沟输水能力, 雨水口个数(30处) 基本适用, 但雨篦数过多, 可考虑使用单篦雨水口; 按雨水口泄水能力, 雨水口个数过多。若考虑还要收集道路两侧部分雨水径流和(或) 相邻道路漫流的雨水, 水口个数偏少, 就是说, 3 水口的型式、位置。
c . 根据当地实际使用的雨篦种类及道路偏沟情况, 计算雨篦的实际泄水能力。
d . 将道路排水分为区段, 几个雨水口联合计算。一方面, 减小采用式(1) 进行单个雨水口设计计算产生的偏差, 另一方面可减少计算量。
③ 采用经验数据时, , 避[]. 给水排水设计手册(第
5册城镇排水) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.
[2] 杨文渊, 钱绍武. 道路施工工程师手册[M].北京:人
:① 重视各专业规划的协调
a . 在排水专业规划中对各流域的雨水口设置提出总体要求和建议, 作为道路排水设计的依据。
b . 道路设计中参考城市总体规划, 特别是城市竖向规划, 合理进行道路纵向设计。
c . 结合排水专业规划, 慎重划分雨水口流域, 进
民交通出版社, 1997.
[3] 孙修慧. 排水工程(上册) [M].北京:中国建筑工业
出版社, 1999.
[4] 周荣沾. 城市道路设计[M].北京:人民交通出版社,
1988.
电话:(0717) 8531770
E -ma il:gaoting@ctgu . edu . cn
行雨水口的设计。
d . 城市排水系统设计和道路排水设计中的设计・工程信息・
收稿日期:2005-10-21
辽宁省宁葫芦岛市海水淡化工程
处理规模:1. 8×10m /d; 工程投资:0. 8亿元; 占地面积:6500m ; 建筑面积:5000m ; 工艺流程:气化杀菌、过滤、反渗透脱盐、调节pH 值; 建设期:2006年—2007年; 项目单位:葫芦岛经济技术开发区自来水公司。
(沈阳市规划设计研究院 武云甫 任晓燕)
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