城市道路雨水量计算方法与雨水口设置.doc

城市道路雨水量计算方法与雨水口设置 一、前言 当路面水不能迅速排泄时，路面会形成水膜而影响行车安全，因此须在道路汇水点、人行横道上游、沿街单位出入口上游、靠地面径流的街坊或庭院的出水口等处设置雨水口（道路低洼和易积水地段应根据需要适当增加雨水口），以及时排除路面雨水，确保在设计重现期内排水畅通、不积水；确保在超过设计重现期时，退水快、积水时间短二、迳流理论 2.1迳流产生过程2一般而言，地面点在受雨过程中，首先被植物截留。在地面开始受雨时因地面干燥，渗水率较大，而降雨的起始雨率还小于入渗率，这时降雨被地面全部吸收。随着历时的增长，雨率大于入渗率后地面开始产生余水，当余水量积满洼地后，开始地面迳流，这时部分余水产生积水深度，部分余水产生迳流，在雨率增至最大时相应产生最大余水率，之后雨率逐渐递减，余水率亦渐减小，当雨率降至入渗率时，余水现象停止，但这时有地面积水存在，故仍然产生迳流，入渗率仍按地面入渗能力渗漏，直至地面积水消失，迳流才告终止，而后洼地积水逐渐渗完。渗完积水后，地面实际渗水率将按雨率渗漏，直至雨终。见下图一。对于道路路面而言，无植物截留，且迳流系数较一般地面大得多，因此余水历时、迳流历时、降雨总历时三者的起始点基本相同，累积入渗量极小，其曲线h可看成与x轴平行、接近x轴的一条曲线；再者由于路面相对平坦，死水曲线与累积入渗量曲线h可近似看作重叠。2.2流域汇流过程图二中各条曲线t1，t2，tn为等流时线，每条等流时线上各点的雨水流至集水口a的时间是相等的，集流时间（t）是流域边缘线上的雨水流达a点的时间。在地面迳流开始后不久，a点所汇集的流量仅来自靠近a点的小块面积上的雨水，这时较远处的雨水仅流至中途，随着产生迳流和降雨时间的增长，在a点汇集的流量中的汇流面积不断增加，当流域边缘上的雨水也流达a点时，这时全面积汇流，a点的流量达最大。因此，相应于流域集流时间的全面积迳流产生最大迳流量，又称极限强度法。全流域迳流在集流口出现的流量来自t时段内的降雨量。三、雨水口泄水能力与布置 3.1雨水口泄水能力雨水口的泄水能力与雨水口的型式、箅前水深等因素有关。由给水排水标准图集（合订本）S2（下）（国家建筑标准设计）中的“雨水口（一） 铸铁井圈”章节可知，经过1：1的水工模型的水力实验（道路纵坡33.5%，横坡1.5%,箅前水深40mm），各类雨水口的设计泄水能力如下:表一雨水口泄水能力表雨水口型式雨水口泄水能力（升/秒）平箅式单箅雨水口20平箅式双箅雨水口35平箅式多箅雨水口15（每箅）偏沟式单箅雨水口20偏沟式双箅雨水口35偏沟式多箅雨水口15（每箅）联合式单箅雨水口30联合式双箅雨水口50联合式多箅雨水口20（每箅）由于杂物的阻塞作用，雨水口实际泄水能力应乘以0.50.7的系数，在后面的算例中，系数选0.7。3.2雨水口布置根据室外排水设计规范4（GBJ 14-87）第3.7.1至3.7.3条规定：“雨水口的型式、数量和布置，应按汇水面积所产生的流量、雨水口的泄水能力及道路型式确定。”“雨水口的间距宜为2550米。 注：低洼和易积水地段，应根据需要适当增加雨水口。”“当道路纵坡大于0.02时，雨水口间距可大于50m，其型式、数量和布置应根据具体情况和计算确定。坡段较短时可在最低点处集中收水，其雨水口的数量或面积应适当增加。”根据雨水迳流理论，当道路坡度大时，水流速度变快，汇流时间t1变短，坡上的雨水口对雨水截留作用减小，雨水流往下游，同一坡度的道路越长，下游汇流的水量越多。但是，从暴雨强度公式还可以看出，道路越长，则径流时间越长，暴雨强度越小，对下游雨水口的影响程度不易确定。因此，设在道路低洼处的雨水口数量与类型须计算确定。四、雨水量计算方法 4.1路面迳流系数迳流系数的大小与覆盖面类型有关，根据公路排水设计规范5（1997）规定，混凝土或沥青路面的迳流系数见表二。表二路面迳流系数路面类别迳流系数沥青混凝土路面0.95水泥混凝土路面0.90透水性沥青路面0.600.80粗料路面0.400.60粗粒土坡面和路肩0.100.30细粒土坡面和路肩0.400.654.2 重现期 根据城市道路设计规范6（CJJ 37-90）第12.1.2条规定：“城区道路排水设计重现期见表三，重现期高于地区排水标准时，应增设必要的排水设施。” “当郊区道路所在地区有城市排水管网设施或排水规划时，应按表三规定选用适当的重现期。”城市道路路面雨水设计重现期与道路类别、城市级别有关。道路类别越高，城市级别越高，其重现期越大。表三城市道路排水设计重现期 道路类别城市级别 快速路主干路次干路支路广场停车场立体交叉大城市设计重现期（a）25 130.520.511325中、小城市设计重现期（a）0.520.510.330.5134.3雨水量计算1）路面集水时间路面集水时间tl应在综合考虑地面集水距离、汇水面积、地面覆盖、地面坡度和降雨强度等因素的基础上确定。根据规范规定，当地面集水距离大于50m时，t15+1.25(L一50)V平均60)(min)，其中L为地面集水距离(m)，V平均为累计平均流速(m/s)，当地面集水距离不足50m时，t1取为5l0min7。雨水口间的集水距离一般不超过50米，因此，路面集水时间t1可以直接取510min。慎重起见，t宜取小值5min。2） 设计雨水量 Q=166.7Fi(L/s)(4)与雨水管渠的设计相类似，路面雨水量Q计算公式如下其中：F=雨水汇流面积（m2）；=径流系数，见表二；i=暴雨强度；P=重现期，见表三；t1=路面集流时间，5min。五、实例 由于道路型式复杂，下面仅就其中一种最常见的情况进行分析。例如：上海市某城市道路，级别为次干道，重现期取1.0年；为沥青路面，粗糙度系数取0.013；综合迳流系数取0.90；道路纵坡平均0.003；道路横坡0.015；道路红线宽度30米，其中人行机动车首道宽24米。截取120米计算。如图四所示。其中三角形为挑水点。按规范，雨水口间距设为30米，以一个雨水口为计算单元。方法一：汇水面积F=450m2坡面流长度L=12米路面集流时间t1=5min比流量i=2.09mm/min路面雨水设计流量Q=14.1L/s考虑杂物阻塞，最终设计流量为14.1/0.7=20.2L/s。由表一可知，平箅式单箅雨水口或偏沟