如何快速完成市政雨水管道的設(shè)計

張佩蘭

【摘 要】隨著我國排水工程的迅猛發(fā)展，為了保證市政排水系統(tǒng)的正常運行，加強對市政排水管道系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計就顯得尤為重要，作者根據(jù)自身多年的設(shè)計經(jīng)驗，淺談市政雨水管道的快速設(shè)計，可為從事市政排水行業(yè)的設(shè)計人員提供一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】雨水；管道；參數(shù)；快速；設(shè)計

雨水管道工程可及時地匯聚并排除暴雨形成的地面徑流，防止洪澇災(zāi)害的發(fā)生，科學(xué)合理的市政管道設(shè)計可保證城市居民維持正常的生產(chǎn)和生活秩序。一般市政雨水管道的設(shè)計包括：確定雨水設(shè)計流量、計算雨水管道的水力、確定雨水管道的規(guī)劃及方案和施工圖的繪制，技術(shù)人員除了了解整個設(shè)計流程外，還需要準(zhǔn)備的把握相關(guān)設(shè)計參數(shù)的選取。

1.雨水管道水力參數(shù)的確定

為了確定各項水力參數(shù)并且確定管道斷面尺寸，使設(shè)計更加經(jīng)濟合理，需要進行雨水管道水力計算。進行雨水管道水力計算首先必須確定基本參數(shù)，這是為了使雨水管道避免發(fā)生淤積、沖刷等現(xiàn)象，能夠正常的工作。

1.1設(shè)計充滿度

雨水管道系統(tǒng)按滿流設(shè)計，即h/D=1。這樣設(shè)計的原因是因為雨水中主要含有泥沙等無機物質(zhì)，其溢流時對環(huán)境的影響較小，另外，相對于較高設(shè)計重現(xiàn)期的暴雨強度的降雨歷時一般補償，所以不會造成很大的影響。

1.2設(shè)計流速

雨水通常會把地面的泥砂夾帶到雨水管道中，為了防止泥砂在管道中沉積，規(guī)定雨水管道的最小流速必須大于污水管道的最小流速，在滿流時最小設(shè)計流速為0.75m/s。為了防止雨水管渠管壁被沖刷而損耗，對雨水管道最大的設(shè)計流速也做了相關(guān)規(guī)定：金屬管最大設(shè)計流速為10m/s，而非金屬管最大的設(shè)計流速為5m/s。

1.3最小設(shè)計坡度

雨水管的最小坡度相當(dāng)于雨水管管內(nèi)最小設(shè)計流速時的坡度，雨水管常用管徑的最小值為200mm，最小設(shè)計坡度為0.01。其他管徑對應(yīng)的最小坡度可查設(shè)計手冊確定。

2.雨水管道方案的快速設(shè)計

雨水管道規(guī)劃及方案的快速設(shè)計步驟為：明確任務(wù)—搜集資料—現(xiàn)場踏勘—劃分排水流域—雨水管道定位—雨水管道的埋深—雨水管網(wǎng)控制點的確定—雨水泵站的設(shè)置及規(guī)模確定—設(shè)計管段設(shè)計流量的確定—雨水管管徑的確定—雨水管道的連接方式—標(biāo)高系統(tǒng)的確定—投資估算—規(guī)劃圖繪制—文本編寫。

2.1雨水管道的埋設(shè)深度

雨水管道的最大埋深，一般在干燥土壤中，最大埋深不超過8m；在多水、流砂、石灰?guī)r地層中，一般不超過5m。雨水管道的最小埋設(shè)深度應(yīng)符合下列兩個要求：

（1）滿足荷載及冰凍的要求，管頂最小覆土人行道下為0.6m，車行道下0.7m。

（2）滿足街區(qū)雨水接管排水的要求。

2.2設(shè)計管段設(shè)計流量的確定

首先應(yīng)根據(jù)地形坡度、匯水面積的大小等情況劃分匯水面積，再對其進行編號，計算其數(shù)值大小，接著就是對設(shè)計流量中一些基本參數(shù)的確定：

（1）重現(xiàn)期P的確定：一般地區(qū)取0.5～3，重要地區(qū)取3～5。

（2）徑流系數(shù)ψ的確定：進入雨水管的雨水量稱為徑流量，其與降雨量的比值稱為徑流系數(shù)ψ，一般取值小于1。在雨水管道設(shè)計中，徑流系數(shù)通常采用按地面覆蓋種類確定的經(jīng)驗數(shù)值，即單一覆蓋徑流系數(shù)，如表1所示：

表1 單一覆蓋徑流系數(shù)

（3）降雨歷時t1的計算：

其中：地面集水時間t1一般采用5～15min，立體交叉道路地面采用5～10min；折減系數(shù)一般為暗管m=2，在陡坡地區(qū)，暗管m=1.2～2；管道內(nèi)雨水流行時間為：

t=

其中：設(shè)計管段長度L根據(jù)圖紙實際測量；雨水流速v一般在0.75～1.3m/s之間。

2.3雨水管管徑的確定

在設(shè)計管段及設(shè)計流量確定后，可查《給排水設(shè)計手冊》確定雨水管管徑。具體的步驟為：首先編制雨水流量計算和管徑選用表格，將每一段設(shè)計管段的管長L、匯水面積F分別填入表格，計算出t1、t、t，同樣將其填入表格，然后利用軟件計算可快速得出暴雨強度和雨水流量。最后查水力計算表來合理地確定設(shè)計管段的Q、D、v、I值。

3.雨水管道施工圖的快速設(shè)計

雨水管道施工圖是在道路施工圖完成后進行設(shè)計的，一般設(shè)計步驟為：（1）設(shè)計準(zhǔn)備工作；（2）管線設(shè)計；（3）附屬構(gòu)筑物設(shè)計；（4）繪制施工圖；（5）工程概算。

3.1設(shè)計準(zhǔn)備工作

雨水管道施工圖設(shè)計由于為配合道路建設(shè)，故其設(shè)計的前期工作比污水管道簡單，其內(nèi)容包括：明確設(shè)計任務(wù)、搜集雨水管施工圖所必需的資料（地質(zhì)、降雨、現(xiàn)狀管線及相關(guān)構(gòu)筑物等資料）、現(xiàn)場踏勘等。

3.2管線設(shè)計

雨水管線設(shè)計的內(nèi)容包括管線定位、雨水流量及管徑的計算校核、雨水管管材確定、雨水管接口的確定、雨水管基礎(chǔ)確定、回填要求確定、標(biāo)高系數(shù)確定、施工方法確定等

3.3附屬構(gòu)筑物設(shè)計

雨水管道的附屬構(gòu)筑物包括雨水口、連接暗井、檢查井、跌水井、出水口等。

3.3.1雨水口

雨水口是在雨水管渠或合流管渠上收集雨水的構(gòu)筑物，由水箅、井筒和連接管三部分組成。雨水口的深度一般不宜大于1m，在有凍脹影響的地區(qū)可以適當(dāng)加大，一般采用無沉泥井形式進行設(shè)計。雨水口的連接管與街道排水管渠的檢查井相連，當(dāng)排水管徑大于800mm時，也可在連接管與排水管連接處不另設(shè)檢查井，而設(shè)連接暗井。連接管管徑應(yīng)按箅數(shù)及泄水量通過計算確定，按表2選用。

表2 雨水口連接管徑

雨水口宜設(shè)置在匯水點和截水點處，在十字路口交匯處也應(yīng)根據(jù)雨水徑流情況布置雨水口。雨水口間距規(guī)定：在道路上的雨水口間距一般為25～50m，當(dāng)?shù)缆房v坡大于0.02時，間距可大于50m。

雨水口的數(shù)量主要依據(jù)雨水量來確定，在截水點和來水量較小的地方一般設(shè)單箅雨水口；匯水點和來水量較大的地方一般設(shè)雙箅雨水口；匯水距離較長、匯水面積較大的易積水地段常設(shè)置三箅、四箅或聯(lián)合式雨水口；立交橋下道路最低點一般要設(shè)置十箅左右，以上均按路拱中心線一側(cè)的每一個布置點計算。

3.3.2檢查井

為了清通和連接上下游管道，雨水管道系統(tǒng)必須設(shè)置檢查井。檢查井一般設(shè)置在雨水管道交匯、轉(zhuǎn)彎、管道尺寸或坡度均勻、跌水等處，或者是間隔一定距離的直線管段上，雨水檢查井在直線管段上的最大間距按表3執(zhí)行。

表3 雨水管道檢查井最大間距

污水管除了在倒虹管及泵站前設(shè)置沉泥井外，一般不設(shè)沉泥井，這與雨水管有所不同。雨水管由于雨水中夾帶的泥砂等無機顆粒較多，故需設(shè)置相應(yīng)的沉泥井來截流沙礫，大口徑雨水主管設(shè)置沉泥井的距離可長一些，對管徑小于600mm的管道可適當(dāng)縮短，一般按一隔一設(shè)置流漕井和沉泥井。

3.3.3出水口

由于雨水一般都排入河道，其出水口相對較多，一般采用非淹沒出流，常設(shè)置在常水位以上。雨水出水口的形式一般由護坡式出水口、擋墻式出水口、一字式出水口、八字式出水口和門字式出水口。在邊遠的郊區(qū)或農(nóng)村，雨水出水管直徑小于600mm時，宜采用護坡式出水口；當(dāng)管道與河道順接時，可采用一字式出水口設(shè)置；當(dāng)管道正交排入河道時，可采用八字式出水口或門子式出水口。

【參考文獻】

[1]詹建益.市政雨水管道兩種設(shè)計方法的探討[J].科技資訊，2006，28：29.

[2]高藝彰.城市雨水管道系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)分析[J].才智，2009，02：140-141.

[3]寇殿良，黃偉婷，彭燾.淺談雨水管道設(shè)計中水力參數(shù)如何確定[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2009，12：50-52.

[4]張志軍.對改進城鎮(zhèn)雨水系統(tǒng)設(shè)計的幾個問題探討[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2010，01：49-52.