城市市政道路雨水口設(shè)計(jì)分析

王雪

摘 要：針對(duì)城市市政道路雨水口設(shè)計(jì)，介紹雨水口布置原則、雨水口流量計(jì)算、雨水口間距設(shè)計(jì)與計(jì)算方法，最后以某市排水工程為例展開分析，提出雨水口設(shè)計(jì)方法與問題解決建議，以期能夠提高雨水口泄水能力，保證道路安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：城市市政道路;雨水口設(shè)計(jì);徑流量;邊溝流量

中圖分類號(hào)：U416 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2019）12-0104-02

城市市政道路中的雨水口是排水構(gòu)筑物，多位于道路行車道的邊緣處，車行道、人行道上積存的雨水一般會(huì)先集中到雨水口，隨后再統(tǒng)一流入雨水管道。設(shè)計(jì)雨水口時(shí)，泄水能力直接關(guān)系到地下排水系統(tǒng)徑流量，所以雨水口設(shè)置也直接關(guān)系到后期清除雨水的成效與道路的安全通行。為此，雨水口設(shè)計(jì)是城市市政道路工程的重要項(xiàng)目。

1 雨水口的布置原則

雨水口連接管管徑的選擇，一般的雨水口最合適的間距為25到50m，而將雨水口連接在一起的連接管的個(gè)數(shù)最好不能超過3個(gè)，其長度需要在25m以下。雨水口的深度宜小于或者等于1m。而在城市中交通擁堵，人口多的地區(qū)，需要安裝沉泥槽。在雨水口和雨水連接管的流量設(shè)計(jì)上，需要是雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期計(jì)算流量的1.5～3倍。

2 雨水口流量計(jì)算

2.1水量之間關(guān)系的計(jì)算

道路上的雨水順延地面運(yùn)動(dòng)，期間地面上的土壤與植物等可能會(huì)形成阻隔，從而形成地面徑流，順延道路兩邊的邊溝，利用雨水口下泄到雨水管道當(dāng)中，這一運(yùn)動(dòng)過程主要有三個(gè)階段：第一階段，植被與土壤等導(dǎo)致的截留現(xiàn)象以及雨水下滲等相關(guān)因素，按照綜合徑流系數(shù)，對(duì)雨水匯水流量Q1進(jìn)行計(jì)算;第二階段，路面上堆積的雨水在道路橫坡這一因素的影響下，將道路鋪面、平石與路緣石作為界限成為邊溝淺流，使積存的雨水全部流入雨水口[1]。所以，邊溝流量Q2和雨水匯水流量Q1數(shù)值相同。受道路縱坡影響，邊溝中的雨水在流行過程中會(huì)有雨水口分部截流到雨水干管當(dāng)中。這時(shí)下泄流量和進(jìn)水口的流量比便被稱作雨水口截流率。分析可知，雨水口對(duì)徑流截流率最終結(jié)果和道路縱坡的關(guān)系非常密切，如果道路縱坡不足0.3%，那么雨水口截流率則處于90%～100%之間，如果道路縱坡在0.3%～2.0%之間，雨水口截流率則是75%～90%，如果道路縱坡超過20%，這時(shí)雨水口截流率則不足75%;第三階段，道路設(shè)計(jì)縱坡的影響下雨水口泄水量Q3與邊溝流量Q2相比較小，出于對(duì)垃圾堵塞問題的考慮，雨水口設(shè)計(jì)階段要將折減系數(shù)作為其中一項(xiàng)影響因素，最終雨水口理論泄水量要超過下泄水量[2]。

2.2雨水匯水流量

雨水口附近的匯水面積有限，且地面覆蓋比較簡單，可以使用推理公式法展開計(jì)算，計(jì)算公式為。公式中，φ為綜合徑流系數(shù)，q代表設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，單位為L/（s·hm2），A是匯水面積，單位是m2。城市匯水地區(qū)地面類型與地面覆蓋基本情況對(duì)徑流系數(shù)有一定影響，地面覆蓋發(fā)生變化，徑流系數(shù)也會(huì)隨之出現(xiàn)改變，因此雨水口匯水面積代表的是平均徑流系數(shù)值，根據(jù)不同地面面積展開加權(quán)平均計(jì)算。

2.3道路邊溝流量

城市道路邊溝中包括道路鋪面、平石與路肩等，施工過程中設(shè)計(jì)成淺梯形狀的溝渠。一般邊溝寬度在0.3～1.0m之間，可以將路面中的雨水引入雨水口。計(jì)算常規(guī)邊溝流量，其中邊溝橫坡為單一橫坡，與路面鋪面的橫坡坡度相同。一旦雨水在邊溝中流入雨水口，這時(shí)會(huì)在邊坡中形成梯形過水?dāng)嗝?。從水力學(xué)角度分析，常規(guī)邊溝水流形狀為淺水明渠流。

2.4雨水口泄水量

市政排水系統(tǒng)中地表水的匯集，主要是通過雨水口來實(shí)現(xiàn)，所以提升設(shè)計(jì)泄水能力能夠確保城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)高效運(yùn)行，將地面上的積水快速排除。雨水口泄水能力的徑流量決定是否會(huì)產(chǎn)生道路積水的問題。

影響雨水口泄水能力的因素比較多，其中包括道路坡度、道路允許淹沒深度與雨水口數(shù)量等，具體在設(shè)計(jì)階段需要從多個(gè)角度考慮，針對(duì)不同影響因素制定解決方案，提高泄水能力。一般雨水口泄水量的計(jì)算要按照如下公式進(jìn)行：Q3=。公式中的為流量系數(shù)，取值范圍是孔口流量系數(shù)的取值范圍，即0.60～0.62;P代表的是鐵蓋孔隙比，公式為P=s/（s+d），其中s是進(jìn)水縫隙的寬度;b代表鐵蓋邊緣處兩條縫隙之間的距離;L為縫隙有效進(jìn)水長度;hc為雨水口蓋上緣水深，hc=0.67h0，取值范圍是4～10mm。按照雨水口泄水量計(jì)算公式，可以獲得各個(gè)尺寸、材質(zhì)雨水口泄水量。

3 雨水口間距設(shè)計(jì)與計(jì)算

3.1雨水口間距設(shè)計(jì)基本情況

城市道路雨水口設(shè)計(jì)階段，間距布置非常重要，需要按照《排水工程》與《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》提出的相關(guān)要求制定設(shè)計(jì)方案，將間距控制在30～80m以及25～50m之間。如果計(jì)算過程中僅掌握雨水口間距參考值范疇，可以確定的是參考值范圍中的差值比較大，那么市政道路工程設(shè)計(jì)、施工期間要想準(zhǔn)確控制難度較大。

3.2雨水口間距計(jì)算

如果雨水口間距較小，可以幫助路面雨水快速清除，但是卻不利于道路美觀性，屆時(shí)會(huì)追加投資;如果雨水口間距較大，那么雨水口泄水能力不符合邊溝來水流量要求，會(huì)導(dǎo)致路面積水這一問題。所以，市政道路施工中雨水口的設(shè)計(jì)，需要以道路縱坡度為依據(jù)展開計(jì)算。雨水口間距計(jì)算公式為。公式中的L代表雨水口的設(shè)計(jì)間距，單位為m;φ代表折減系數(shù)，因?yàn)槌鞘芯S護(hù)管理工作中已經(jīng)放置相應(yīng)的措施，所以雨水口經(jīng)歷暴雨之后，塑料袋、樹枝等垃圾會(huì)堵塞雨水口，加上道路設(shè)計(jì)縱坡不夠，在這些因素的影響下雨水口泄水能力便會(huì)受到影響。所以，雨水口泄水流量可以用φQ3來表示，φ的取值范圍是0.5～0.6之間;Q3代表雨水口理論泄水流量，單位是L/s;γ是指雨水口截流率，按照道路縱坡實(shí)際狀況予以確定;Q代表雨水口服務(wù)區(qū)域縱坡方向道路單位長度匯集流量，單位是L/（s·m）。

4 雨水口設(shè)計(jì)實(shí)例分析

4.1 工程概況

圖1是某市排水工程規(guī)劃雨洪系統(tǒng)總體規(guī)劃圖的局部，選擇了該圖的AB段，即圖2進(jìn)行了分析。此規(guī)劃圖中已經(jīng)給出了一些管道斷面的相應(yīng)參數(shù)，

根據(jù)AB段道路屬于瀝青路面，道路長450m，寬26m，縱坡為0.003，橫坡為0.015，工作人員在每隔30m的地方設(shè)置一個(gè)排水口，共安裝了30個(gè)邊溝式雙篦雨水口，而雨篦要比路面低1cm到2cm。

4.1.1雨水流量計(jì)算

根據(jù)公式F=1/2WL，可以得出整段道路的匯水面積，即F=11700m2，由于此道路路段的匯水距離較短，我們可以將地面集水時(shí)間定為5分鐘，可以計(jì)算出此路段的暴雨強(qiáng)度為Q=328/L（s·hm2），而此時(shí)的徑流系數(shù)需要采用0.9，從而得出此段道路的匯流流量為345L/s。

4.1.2雨水泄水能力計(jì)算

當(dāng)雨水篦上的水深為0.04cm時(shí)，雨水的泄水能力是0.035m/s，而當(dāng)雨水篦上的水深為0.06cm米時(shí)，雨水口的泄水能力就變?yōu)?.043m/s。

4.2 道路雨水口存在的問題和建議

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，上述案例路段的設(shè)計(jì)在雨水口的泄洪能力上不能滿足道路邊溝的輸水能力，當(dāng)將此路段匯流的雨流量作為唯一考慮因素時(shí)，雨水口為30個(gè)是可以解決此路段的問題。但是當(dāng)雨篦數(shù)較多時(shí)，需要使用單篦雨水口，根據(jù)雨水口泄水的能力，此處的雨水口有些過多。如果將道路兩側(cè)的雨水徑流和相鄰道路漫流的雨水加入考慮的因素時(shí)，此路段的雨水口過少，而雨流量的收集不能確定，導(dǎo)致設(shè)計(jì)中存在著不合理。因此，必須要根據(jù)計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行排水的專業(yè)規(guī)劃，合理設(shè)計(jì)縱向道路，慎重劃分雨水口流域，對(duì)道路周邊雨水收集的具體情況，確定雨水口的來水量和泄水能力。如果周圍雨水收集較好，可以不將區(qū)域面積計(jì)入?yún)R水面積中，如果效果不好，需要將其計(jì)入?yún)R水面積。如果道路上游具有較大的坡度時(shí)，需要適當(dāng)?shù)卦黾佑晁诘脑O(shè)置。

5 結(jié)束語

綜上所述，城市市政道路雨水口設(shè)計(jì)非常重要，直接關(guān)系到道路積水清除效果，需要做好設(shè)計(jì)工作，規(guī)避雨水淤積帶來的影響，提高道路運(yùn)行的安全性與可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]溫展鴻.海綿城市理念下的市政道路排水設(shè)計(jì)[J].居舍，2018（15）：100+104.

[2]白偉方.“海綿城市”在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2018，25（02）：147-149.