市政道路雨水口設(shè)計(jì)探析

孫拴虎，張新蕾，王孟君，王玉華，茍 強(qiáng)，符惠萍

（1.陜西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鐵道工程學(xué)院，陜西 寶雞 721001；2.南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210000）

在市政工程中，雨水口是市政道路雨水收集排放的主要途徑，也是雨水管渠系統(tǒng)中收集雨水中極其重要附屬的構(gòu)筑物，主要包括進(jìn)水箅、井筒以及連接管3 部分。雨水口設(shè)計(jì)的合理性，直接關(guān)系著城市道路路面徑流雨水排除的快速性、及時(shí)性以及通暢性[1-3]。雨水口一般布置于道路車(chē)行道邊緣上側(cè)，在排水管道系統(tǒng)匯集地表水的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。路面雨水進(jìn)入雨水管道系統(tǒng)之前，須先經(jīng)過(guò)雨水口的匯流、收集、泄水等過(guò)程，雨水口的收水效率與泄水能力直接影響排水管道系統(tǒng)對(duì)道路徑流的排放能力與效率，因此，雨水口的位置與泄水能力的設(shè)計(jì)便顯得尤為關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)時(shí)，須合理地確定雨水口間距，并提高雨水口的設(shè)計(jì)排水能力，保證雨水口的泄水效率[4-6]。

在實(shí)際工程中不免遇到因雨水口箅形設(shè)計(jì)不合理、缺少防堵塞和底部清淤措施，而嚴(yán)重制約排水管道系統(tǒng)發(fā)揮其自身能力。為此，在進(jìn)行新城區(qū)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、部分舊城區(qū)雨水排放系統(tǒng)改造的過(guò)程中，務(wù)必規(guī)范雨水口的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格把控施工質(zhì)量，盡量避免因雨水口設(shè)置不當(dāng)而引起城市內(nèi)澇。特別是在進(jìn)行老城區(qū)改造時(shí)，不只是增加雨水口的數(shù)量，其雨水口形式的選擇和布置設(shè)計(jì)是關(guān)鍵因素。

1 雨水口布置原則及必要性

道路上設(shè)置雨水口的位置，應(yīng)保證其在發(fā)生暴雨等極端天氣時(shí)能及時(shí)地匯流、收集地面雨水并在第一時(shí)間排入雨水管道系統(tǒng)。市政道路工程的一些特殊位置如排水的匯合點(diǎn)、道路轉(zhuǎn)彎半徑切點(diǎn)附近、道路縱坡的匯水點(diǎn)處等均應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的雨水口，且布設(shè)時(shí)應(yīng)避開(kāi)建筑物門(mén)口、地鐵、公共汽車(chē)等車(chē)站等的出入口，且應(yīng)將雨水口布設(shè)在上述建筑物的上游，以避免雨季時(shí)雨水口的匯流和收集雨水過(guò)程對(duì)正常的交通出行造成影響。由于道路高點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的分水點(diǎn)位置靠地面坡度，發(fā)生降水時(shí)其周?chē)鸁o(wú)法有效收集雨水，因此，無(wú)需在該位置布設(shè)雨水口。而當(dāng)?shù)缆房v坡大于2%時(shí)，雨水口布設(shè)的形式、數(shù)量及位置應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程的具體情況及當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和水文環(huán)境，經(jīng)過(guò)計(jì)算之后確定，且設(shè)置的間距可大于50 m。在道路交叉口處布設(shè)雨水口時(shí)，應(yīng)結(jié)合交叉口位置的豎向設(shè)計(jì)經(jīng)計(jì)算后進(jìn)行。在部分整修道路的施工中，要求不改變既有的雨水口布設(shè)情況，為了保證雨水口在道路雨水收集與匯流過(guò)程中正常工作，則需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和相關(guān)規(guī)范，在道路縱斷調(diào)整施工過(guò)程中將道路的匯水點(diǎn)調(diào)至雨水口位置。在以往的雨水口設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，將雨水口作為管道的附屬，沿雨水管道等分地設(shè)置雨水口，隨意性較大，路面排水往往不暢，因此，需要針對(duì)這種情況進(jìn)行分析和研究。

2 雨水口類(lèi)型及泄水能力

實(shí)際工程中的雨水口按其自身的型式可分為平箅式、立箅式、聯(lián)合式和線性雨水口4 種類(lèi)型[7]。各自對(duì)應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍如表1所示。雨水口的泄水能力是否可以承受其對(duì)應(yīng)工作范圍內(nèi)的徑流量，是判斷道路積水與否的關(guān)鍵指標(biāo)。而雨水口的泄水能力與道路的坡度、雨水口的型式、箅前水深等因素有關(guān)。根據(jù)國(guó)標(biāo)圖集《雨水口》(06MS201)，依據(jù)室內(nèi)1：1的水工模型的水力實(shí)驗(yàn)(道路縱坡3%～3.5%，橫坡1.5%，箅前水深40 mm)的結(jié)果，各類(lèi)雨水口的設(shè)計(jì)泄水能力可按表2 進(jìn)行選用。

表2 各類(lèi)型雨水口的設(shè)計(jì)泄水能力

3 雨水口的設(shè)計(jì)計(jì)算

以蘭州新區(qū)某城市道路工程為依托進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。該道路設(shè)計(jì)斷面為：?jiǎn)蝹?cè)車(chē)行道寬度12 m，人行道寬度2 m，中央分隔帶寬度2 m，道路橫坡1.5%，縱坡3 %；雙側(cè)布管。道路中段有415 m 長(zhǎng)的街區(qū)。

3.1 雨水口間距確定

雨水口位置設(shè)置不當(dāng)、數(shù)量不足及阻塞等因素將會(huì)為暴雨時(shí)路面積水留下安全隱患[8]。雨水口工作范圍內(nèi)的收水量是確定雨水口布置數(shù)量的主要依據(jù)。通常道路兩側(cè)非匯水點(diǎn)的水量較小，一般設(shè)置單箅雨水口即可滿(mǎn)足其工作范圍內(nèi)的集水與泄水要求。而在匯水點(diǎn)及道路工程來(lái)水量較大的位置則需設(shè)置雙箅雨水口，匯水面積大、距離長(zhǎng)且易積水地段，需根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置多箅雨水口或聯(lián)合式雨水口。

市政道路工程按匯水面積所產(chǎn)生的流量、雨水口自身的泄水能力等，對(duì)于雨水口數(shù)量的計(jì)算和布設(shè)情況的確定也至關(guān)重要。雨水口數(shù)量過(guò)多，會(huì)造成材料的浪費(fèi)和施工成本的增加，也影響道路本身的美觀性；雨水口數(shù)量過(guò)少，無(wú)法滿(mǎn)足道路范圍內(nèi)的集水和排水要求，易導(dǎo)致較為嚴(yán)重的后果。實(shí)際工程中，雨水口的數(shù)量、設(shè)計(jì)間距、布設(shè)方式和雨水口形式選擇等，應(yīng)綜合考慮道路等級(jí)與形式、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)與土壤條件、氣候與水文狀況、綠化情況、降雨量、不同雨水口的泄水能力與工程要求的泄水能力等因素進(jìn)行決定。選擇雨水口位置時(shí)，為便于雨水口的連接工作，需要考慮與檢查井的位置相對(duì)應(yīng)，且根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)與設(shè)計(jì)要求，雨水連接管的長(zhǎng)度應(yīng)該小于25 m。設(shè)計(jì)時(shí)，也可按照式3.1 來(lái)計(jì)算雨水口的設(shè)置間距。

式中，L為雨水口的設(shè)計(jì)間距（m）;ψ為泄水能力折減系數(shù)，一般取0.5～0.7；lQ為理論泄水能力（L/S）；γ為下漏流量與進(jìn)水口處流量的比值；Q指匯水流量（L/S）。

3.2 雨水流量計(jì)算

蘭州新區(qū)暴雨強(qiáng)度計(jì)算采用新編蘭州市暴雨強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算，如公式2 所示。

式中，q為降雨強(qiáng)度[ L/（s · ha）]；P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（a）。依據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)要求，設(shè)計(jì)時(shí)取P=2；t為地面匯流歷時(shí)（min），與地表粗糙度、坡面流長(zhǎng)度和路面坡度有關(guān)，本研究取其值為10 min。

本例所得計(jì)算結(jié)果為q=145.52 L/（s· ha）。

雨水流量按照式3.3 計(jì)算。

式中，Q為設(shè)計(jì)流量（L/S）；ψ為綜合徑流系數(shù)，文中取為0.9；q為降雨強(qiáng)度[ L/（s·ha）]；F為匯水面積（ha）。

按照工程經(jīng)驗(yàn)，為避免道路兩側(cè)部分地面及屋面的雨會(huì)隨著道路路面坡度而匯流至路面，在計(jì)算匯水面積時(shí)需考慮兩側(cè)路面及建筑匯流面積，本例按道路設(shè)計(jì)寬度加20 m 進(jìn)行計(jì)算，可得匯水面積為:，則設(shè)計(jì)雨水流量Q=271.76L/S。

3.3 雨水口選型及布置

由表2 各類(lèi)型雨水口的設(shè)計(jì)泄水能力可以看出，平箅式雨水口和偏溝式雨水口的理論泄水能力均相同，其單箅泄水能力均20 L/S；雙箅泄水能力均為35 L/S。不考慮多箅雨水口的情形下，聯(lián)合式雙箅雨水口泄水能力最大為50 L/S，其次為聯(lián)合式單箅雨水口，泄水能力最大為30 L/S?？紤]泄水能力折減系數(shù)ψ，取其值為0.7。最后考慮到最大的雨水口間距為60 m，該道路中段有415 m 長(zhǎng)的街區(qū)至少每側(cè)應(yīng)設(shè)置7 座雨水口。本設(shè)計(jì)最終選用了在道路路緣石下對(duì)稱(chēng)布置平箅式單箅雨水口，其實(shí)際泄水能力為14 L/S。該街區(qū)段段道路共需要設(shè)置單箅雨水口數(shù)量為20 座，左右兩側(cè)各10 座。雨水口設(shè)計(jì)間距為42 m，滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

雨水口設(shè)計(jì)的合理性關(guān)乎市政道路工程運(yùn)營(yíng)期間路面的積水深度以及雨水的排放等問(wèn)題，因此、實(shí)際工程中雨水口的布設(shè)過(guò)程應(yīng)綜合考慮道路等級(jí)與形式、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)與土壤條件、氣候與水文狀況、降雨量、雨水口的泄水能力要求等因素，并注意與相關(guān)設(shè)施、其他結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)附屬結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)與施工保持協(xié)調(diào)，在滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求的前提下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理布置雨水口，充分發(fā)揮雨水口的作用，更快地排除路面集水。以蘭州新區(qū)某城市道路的雨水口設(shè)計(jì)為例，對(duì)實(shí)際工程中雨水口的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行說(shuō)明。在計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)與水文條件，考慮道路等級(jí)及形式，通過(guò)采取規(guī)范中對(duì)雨水口設(shè)計(jì)與計(jì)算的相關(guān)規(guī)定，確定雨水口的間距，并用新編蘭州市暴雨強(qiáng)度公式對(duì)當(dāng)?shù)氐挠晁髁窟M(jìn)行計(jì)算，最終完成雨水口的選型與布置。布置形式為：在道路路緣石下對(duì)稱(chēng)布置平箅式單箅雨水口，共設(shè)置單箅雨水口數(shù)量為20 座，左右兩側(cè)各10 座。雨水口設(shè)計(jì)間距為42 m。按照本文所設(shè)計(jì)的雨水口布設(shè)，滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求，能夠更快、更有效地排除路面積水，保持道路暢通，使工程建設(shè)發(fā)揮其最大的效益。