越南某鋼鐵項(xiàng)目廠內(nèi)排水溝設(shè)計(jì)方法

(中冶長天國際工程有限責(zé)任公司 湖南 長沙 410205)

一、引言

本文通過越南某鋼鐵項(xiàng)目實(shí)例，根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2016年版)》(GB 50014-2006)、《臺(tái)塑河靜鋼鐵興業(yè)責(zé)任有限公司工廠設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定(01版)》總結(jié)出一套設(shè)計(jì)廠內(nèi)排水溝斷面尺寸的方法。

二、項(xiàng)目背景

該項(xiàng)目廠址位于越南河靜省永安經(jīng)濟(jì)區(qū)，北距河內(nèi)市約410km，南距胡志明市約1300km。本次設(shè)計(jì)廠區(qū)占地面積179520m2，東西長561m，南北寬320m，共布置有13條排水溝。根據(jù)場地排水方向和排水溝分布情況，廠分為13個(gè)匯水區(qū)域。

三、初步選擇排水溝

先暫定排水溝尺寸和水力坡降，然后計(jì)算出排水溝出口處的雨水設(shè)計(jì)流量QS和排水溝出口處的極限流量Q，若QS≤Q，則方案可行，否則應(yīng)增加排水溝斷面尺寸或者水力坡降。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)暫定排水溝斷面尺寸，該項(xiàng)目排水溝為混凝土矩形明溝，起點(diǎn)溝深0.4米，溝寬0.5米，水力坡降2.5‰，溝長140～487不等。本文選取該項(xiàng)目匯水面積較大，溝長較長的1號(hào)排水溝作為計(jì)算實(shí)例。該溝溝寬固定，為0.5m，起點(diǎn)溝深0.4m，溝長470m，水力坡降2.5‰，終點(diǎn)溝深1.575m，平均溝深0.988m。

四、設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度計(jì)算

(一)設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式

當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度計(jì)算公式按照越南交通運(yùn)輸部編寫的道路橋梁水文水利計(jì)算手冊(cè)所對(duì)應(yīng)的榮市區(qū)域(越南 vinh 地區(qū))參數(shù)值進(jìn)行暴雨強(qiáng)度計(jì)算，具體公式如下：

q=A0(1+ClgP)/(t+b0Pm)n

①

式中 q——設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度[L/(s*hm2)];

t——降雨歷時(shí)(min);

P——設(shè)計(jì)重現(xiàn)期(年)，本次設(shè)計(jì)P=5年。

公式中參數(shù)值為：

A0=3430、b0=20、C=0.55、m=0.16、n=0.69。

排水溝的降雨歷時(shí)t，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

t=t1+mt2

②

式中 t1——地面集水時(shí)間(min)，應(yīng)根據(jù)匯水距離、地形坡度和地面種類計(jì)算確定，一般采用5到10min，(本次設(shè)計(jì)取10min)；

m——水流障礙系數(shù)，本次設(shè)計(jì)取2.0；

t2——排水溝內(nèi)雨水流行時(shí)間(min)。

排水溝內(nèi)雨水流行時(shí)間t2，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

③

其中

l ——水溝長度(m)；

(二)溝內(nèi)雨水流速

排水溝的雨水流速，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

④

式中 v——流速(m/s)；

R——水力半徑(m)；

I—— 水力坡降；

n——粗糙系數(shù)，取0.014。

排水溝的水力半徑，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

⑤

式中 R——水力半徑(m)；

A——有效斷面(m2)；

x——濕周。過流斷面上流體與固體壁面接觸的周界線，稱為濕周。

在矩形溝當(dāng)中，有效斷面和濕周應(yīng)按下列公式計(jì)算

A=bh

⑥

x=b+2h

⑦

式中 b——溝深；

h——水深。

計(jì)算時(shí)因排水溝平均設(shè)計(jì)水深無法確定，可用排水溝的平均極限水深代替平均設(shè)計(jì)水深。

⑧

(三)計(jì)算實(shí)例

將t2=6.64min，地面積水時(shí)間t1=10min，水流障礙系數(shù)m=2代入式②，可得降雨歷時(shí)t=23.28min。

將t=23.28min，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=5年,參數(shù)A0=3430、b0=20、C=0.55、m=0.16、n=0.69代入式①，可得設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度q=323.12 L/(s*hm2)。

五、雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算

雨水設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

QS=qψF

⑨

式中 Qs——雨水設(shè)計(jì)流量(L/s)；

q ——設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度[L/(s·hm2)]；

Ψ ——徑流系數(shù)；

威廉斯對(duì)中國哲學(xué)的好奇與其個(gè)性密不可分。無論是忍讓、接受，抑或冷靜，都是中國哲學(xué)教人直面現(xiàn)實(shí)的策略。威廉斯很容易受傷，他“懷舊,對(duì)逝去歲月的追念”,“人生而俱來的寂寞”等都出現(xiàn)在他的作品中，讓他的審美呈現(xiàn)出“女性化的特征”（章渡，2004:48-50）。威廉斯的這些特質(zhì)與中國道家里“虛靜、柔弱、無為、無欲”（韓麗華，2010：150）等柔性特質(zhì)有著高度的契合。

F ——匯水面積(hm2)。

該項(xiàng)目1號(hào)溝匯水面積F=22300m2。

查《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，可知各種屋面，混凝土或?yàn)r青路面徑流系數(shù)可取0.85～0.95，此處取Ψ=0.85。

將q=323.12 L/(s·hm2)，Ψ=0.85，F(xiàn)=22300 m2代入式⑨可得

Qs=612L/s=0.612 m3/s。

六、排水溝極限流量計(jì)算

排水灌渠的流量，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

Q=Av

⑩

A——水流有效斷面面積(m2)；

v——流速(m/s)。

將1號(hào)溝出口處的溝寬b=0.5,水深h=1.4帶入式⑥、⑦，可得A=0.7m2、x=3.3m。

將A、x帶入⑤，可得R=0.212m。

將n=0.014，R=0.212m和I=2.5‰ 帶入式⑤，可得v=1.27 m/s。

將v=1.27 m/s和A=0.7 m2帶入式⑩可得1號(hào)溝出口處Q=0.872 m3/s。

七、檢驗(yàn)

1號(hào)溝出口處的雨水設(shè)計(jì)流量QS=0.612 m3/s,1號(hào)溝出口處的極限流量Q=0.872 m3/s。因QS≤Q，所以該水溝設(shè)計(jì)滿足廠區(qū)排雨水要求。

八、小結(jié)

本文通過越南某項(xiàng)目實(shí)例，對(duì)場內(nèi)排水溝設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，該方法可用于不同斷面形狀排水溝的尺寸設(shè)計(jì)和流量檢驗(yàn)。

設(shè)計(jì)時(shí)需要的已知條件包括：

(一)初步選擇排水溝尺寸和材料。包括溝寬b，起點(diǎn)溝深h0，水力坡降I，溝長l，粗糙系數(shù)n。

(二)當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P。

(三)匯水面積F，徑流系數(shù)Ψ，地面積水時(shí)間t1。