道路勘测设计第11章 城市道路排水设计.pdf

本章主要介绍城市道路排水设计的基本 本章主要介绍城市道路排水设计的基本 本章主要介绍城市道路排水设计的基本 本章主要介绍城市道路排水设计的基本 方法方法 学习雨水管道的布置学习雨水管道的布置 雨水管道的设 雨水管道的设 方法方法 学习雨水管道的布置学习雨水管道的布置 雨水管道的设 雨水管道的设 计流量和水力计算计流量和水力计算 雨水管道的设计雨水管道的设计 计流量和水力计算计流量和水力计算 雨水管道的设计雨水管道的设计 第十一章 第十一章 第十一章 第十一章 城市道路排水设计 城市道路排水设计 城市道路排水设计城市道路排水设计 第一节 第一节 第一节 第一节 概 概 概 概 述 述 述 述 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 第三节 第三节 第三节 第三节 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 第四节 第四节 第四节 第四节 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算 第五节 第五节 第五节 第五节 雨水管道的设计 雨水管道的设计 雨水管道的设计 雨水管道的设计 第十一章 第十一章 第十一章 第十一章 城市道路排水设计 城市道路排水设计 城市道路排水设计城市道路排水设计 一 一 城市排水系统的制度 城市排水系统的制度 1 1 合流制 合流制 将污水和雨水用同一管道排除的称为合流制排水系统 将污水和雨水用同一管道排除的称为合流制排水系统 2 2 分流制 分流制 将雨水和污水分别设置管道系统排除将雨水和污水分别设置管道系统排除 称为分流制排水系 称为分流制排水系 统统 1 1 分别设置污水和雨水管道系统 分别设置污水和雨水管道系统 2 2 只设污水管道系统只设污水管道系统 下不雨水暗管下不雨水暗管 雨水沿着地面雨水沿着地面 街 街 道边沟和明渠泄入天然水体道边沟和明渠泄入天然水体 第一节 第一节 第一节 第一节 概 概 概 概 述 述 述述 二 二 城市道路雨水排除系统的类型 城市道路雨水排除系统的类型 城市道路路面排水系统城市道路路面排水系统 根据构造特点根据构造特点 可分为明式可分为明式 暗式和混合式三种暗式和混合式三种 1 1 明式系统 明式系统 公路和一般乡镇道路采用明沟排水公路和一般乡镇道路采用明沟排水 在街坊出入口在街坊出入口 人 人 行横道处增设一些盖板 行横道处增设一些盖板 涵管等构造物 涵管等构造物 第一节 第一节 第一节 第一节 概 概 概 概 述 述 述述 二 二 城市道路雨水排除系统的类型 城市道路雨水排除系统的类型 城市道路路面排水系统城市道路路面排水系统 根据构造特点根据构造特点 可分为明式可分为明式 暗式和混合式三种暗式和混合式三种 1 1 明式系统 明式系统 第一节 第一节 第一节 第一节 概 概 概 概 述 述 述 述 2 2 暗式系统 暗式系统 包括街沟包括街沟 进水口 进水口 雨水口雨水口 连管 连管 干管 干管 检查井检查井 出水 出水 口等部分口等部分 二 二 城市道路雨水排除系统的类型 城市道路雨水排除系统的类型 城市道路路面排水系统城市道路路面排水系统 根据构造特点根据构造特点 可分为明式可分为明式 暗式和混合式三种暗式和混合式三种 1 1 明式系统 明式系统 第一节 第一节 第一节 第一节 概 概 概 概 述 述 述 述 2 2 暗式系统 暗式系统 3 3 混合式系统 混合式系统 明沟和暗管相结合的一种形式 明沟和暗管相结合的一种形式 城市中排除雨水可用暗管 城市中排除雨水可用暗管 也可用明沟 也可用明沟 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 一一 雨水管的布置 雨水管的布置 1 1 雨水干管的位置 雨水干管的位置 1 1 城市道路的雨水管线应平行于道路的中心线或规划 城市道路的雨水管线应平行于道路的中心线或规划 红线红线 雨水干管一般设置在街道中间或一侧雨水干管一般设置在街道中间或一侧 并宜设在快车道 并宜设在快车道 以外以外 当道路红线宽度大于当道路红线宽度大于60m60m时时 可考虑沿街道两侧作双线 可考虑沿街道两侧作双线 布置布置 2 2 雨水管线尽可能避免或减少与河流 雨水管线尽可能避免或减少与河流 铁路以及其他 铁路以及其他 地下管线的交叉 地下管线的交叉 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 一一 雨水管的布置 雨水管的布置 2 2 雨水干管的纵坡度 雨水干管的纵坡度 管道纵坡尽可能与街道纵坡取得一致 管道纵坡尽可能与街道纵坡取得一致 水管的最小纵坡不得太小水管的最小纵坡不得太小 一般不小于0 3 为防止或 一般不小于0 3 为防止或 减少沉淀减少沉淀 雨水管设计流速常采用自清流速 一般为0 75 雨水管设计流速常采用自清流速 一般为0 75 米米 秒 秒 为了满足管中雨水流速不超过管壁受力安全的要求为了满足管中雨水流速不超过管壁受力安全的要求 对 对 雨水管的最大纵坡也要加以控制雨水管的最大纵坡也要加以控制 通常道路纵坡大于4 通常道路纵坡大于4 时时 需分段设置跌水井 需分段设置跌水井 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 一一 雨水管的布置 雨水管的布置 3 3 雨水管道的埋深 雨水管道的埋深 1 1 管道最大允许埋深 管道最大允许埋深 一般在干燥土壤中 一般在干燥土壤中 管道最大埋深 管道最大埋深 不超过7不超过7 8m 8m 地下水位较高 地下水位较高 可能产生流沙的地区不超过 可能产生流沙的地区不超过 4 4 5m5m 2 2 最小埋深 最小埋深 等于管直径与管道上面的最小覆土深度之和 等于管直径与管道上面的最小覆土深度之和 在车行道下 在车行道下 管顶最小覆土深度一般不小于0 7m管顶最小覆土深度一般不小于0 7m 在管道保证不受外部荷载损坏时在管道保证不受外部荷载损坏时 最小覆土深度可适当 最小覆土深度可适当 减小减小 冰冻地区冰冻地区 则要依靠防冻要求来确定覆土深度 则要依靠防冻要求来确定覆土深度 3 3 不同直径的管子在检查井内衔接时 不同直径的管子在检查井内衔接时 要注意管顶平接 要注意管顶平接 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 覆覆 土土 深深 度 度 管顶平接管顶平接 一一 雨水口 雨水口 雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的构筑物 雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的构筑物 雨水口一般设在街区内雨水口一般设在街区内 广场上广场上 街道交叉口和街道边沟的 街道交叉口和街道边沟的 一定距离处 一定距离处 二 二 雨水口和检查井的位置 雨水口和检查井的位置 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置雨水管道及其构造物沿道路的布置 一一 雨水口 雨水口 1 1 雨水口的布设形式 雨水口的布设形式 1 1 单幅式 单幅式 布置两排雨水口 布置两排雨水口 二 二 雨水口和检查井的位置 雨水口和检查井的位置 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置雨水管道及其构造物沿道路的布置 一一 雨水口 雨水口 1 1 雨水口的布设形式 雨水口的布设形式 1 1 单幅式 单幅式 布置两排雨水口 布置两排雨水口 二 二 雨水口和检查井的位置 雨水口和检查井的位置 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 2 2 双幅式 双幅式 布置两排或四排雨水口布置两排或四排雨水口 一一 雨水口 雨水口 1 1 雨水口的布设形式 雨水口的布设形式 1 1 单幅式 单幅式 布置两排雨水口 布置两排雨水口 二 二 雨水口和检查井的位置 雨水口和检查井的位置 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 2 2 双幅式 双幅式 布置两排或四排雨水口 布置两排或四排雨水口 3 3 三幅式 三幅式 布置两排至六排雨水口布置两排至六排雨水口 一 一 雨水口 雨水口 2 雨水口的泄水能力 2 雨水口的泄水能力 二 二 雨水口和检查井的位置 雨水口和检查井的位置 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置雨水管道及其构造物沿道路的布置 ghk c Q 2 式中式中 Q Q 雨水口排泄的流量 雨水口排泄的流量 m m 3 3 s s 雨水口进水面积 雨水口进水面积 m m 2 2 C C 孔口系数 圆角孔用孔口系数 圆角孔用0 8 0 8 方角孔用方角孔用0 60 6 g g 重力加速度 重力加速度 h h 雨水口上允许贮存的水头雨水口上允许贮存的水头 一般认为街沟的水深 一般认为街沟的水深 不宜大于侧石高度的2 不宜大于侧石高度的2 3 3 一般采用h 0 02 一般采用h 0 02 0 06m0 06m k k 孔口阻塞系数孔口阻塞系数 一般k 2 3 一般k 2 3 一一 雨水口 雨水口 3 3 雨水口的构造形式及适用地点 雨水口的构造形式及适用地点 二 二 雨水口和检查井的位置 雨水口和检查井的位置 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水口的构造雨水口的构造 1 1 进水蓖 进水蓖 2 2 井身和3井身和3 连接管 连接管 一一 雨水口 雨水口 3 3 雨水口的构造形式及适用地点 雨水口的构造形式及适用地点 二 二 雨水口和检查井的位置 雨水口和检查井的位置 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水口的构造形式 雨水口的构造形式 1 1 平式雨水口 平式雨水口 缘石平蓖式雨水口适用于有路缘石的道路缘石平蓖式雨水口适用于有路缘石的道路 主要排除路面 主要排除路面 水水 地面平蓖式适用于无路缘石的路面地面平蓖式适用于无路缘石的路面 广场及地面低洼聚水 广场及地面低洼聚水 处等处等 2 2 立式雨水口 立式雨水口 有立孔式和立蓖式两种有立孔式和立蓖式两种 适用于有路缘石的道路适用于有路缘石的道路 其中立 其中立 孔式适用于蓖隙容易被杂物堵塞的地方 孔式适用于蓖隙容易被杂物堵塞的地方 3 3 联合式雨水口 联合式雨水口 在水平和垂直方向上均有雨水蓖子在水平和垂直方向上均有雨水蓖子 宜用于径流集中且有 宜用于径流集中且有 杂物堵塞处 杂物堵塞处 二 二 雨水口和检查井的位置 雨水口和检查井的位置 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 二二 检查井 检查井 为了对管道进行检查和疏通为了对管道进行检查和疏通 管道系统上必须设置检查井 管道系统上必须设置检查井 检查井还起连接沟管的作用检查井还起连接沟管的作用 相邻两个检查井之间的管道应 相邻两个检查井之间的管道应 在同一直线上在同一直线上 便于检查和疏通操作 便于检查和疏通操作 检查井一般设置在管道容易沉积污物以及经常需要检查的地 检查井一般设置在管道容易沉积污物以及经常需要检查的地 方方 三 三 锯齿形街沟 锯齿形街沟 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置雨水管道及其构造物沿道路的布置 1 设置目的 设置目的 我国大多数城市都座落于地形平坦的地区我国大多数城市都座落于地形平坦的地区 道路设计中为减 道路设计中为减 少填少填 挖方工程量 挖方工程量 保证道路中线标高与两侧建筑物前地坪 保证道路中线标高与两侧建筑物前地坪 标高的衔接关系标高的衔接关系 有时不得不采用很小的甚至是水平的纵坡 有时不得不采用很小的甚至是水平的纵坡 度度 对设计纵坡很小路段对设计纵坡很小路段 要设法保证路面排水通畅 要设法保证路面排水通畅 其中设置 其中设置 锯齿形街沟 锯齿形街沟 或称偏沟 或称偏沟 就是一种有效方法 就是一种有效方法 三 三 锯齿形街沟 锯齿形街沟 第二节 第二节 第二节 第二节 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置 雨水管道及其构造物沿道路的布置雨水管道及其构造物沿道路的布置 2 设置条件 设置条件 当道路中线纵坡小于当道路中线纵坡小于0 3 0 3 时时 就要采取措施保证路 就要采取措施保证路 面排水通畅面排水通畅 所以所以 城规城规 规定规定 道路中线纵坡度小 道路中线纵坡度小 于于0 3 0 3 时时 可在道路两侧车行道边缘可在道路两侧车行道边缘1m1m 3m3m宽度范围内 宽度范围内 设置锯齿形街沟 设置锯齿形街沟 第三节 第三节 第三节 第三节 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠的设计流量一般按下式计算 雨水管渠的设计流量一般按下式计算 F q Q 式中式中 Q Q 雨水设计流量雨水设计流量 L L s s q q 设计暴雨强度设计暴雨强度 L L s 10000m s 10000m 2 2 径流系数 径流系数 F F 流域汇水面积流域汇水面积 10000m 10000m 2 2 1 径流系数径流系数 1 1 定义 定义 某时段内的径流量某时段内的径流量 流入雨水管渠的雨水 流入雨水管渠的雨水 与同一 与同一 时段全部降雨量的比值 时段全部降雨量的比值 称为径流系数 称为径流系数 2 2 影响径流系数的因素很多 影响径流系数的因素很多 主要包括排水地区的地面性质 主要包括排水地区的地面性质 和地面覆盖 和地面覆盖 3 3 在城市排水地区 在城市排水地区 经常遇到不同种类的地面经常遇到不同种类的地面 所以排水地 所以排水地 区的平均径流系数应按加权平均法计算 区的平均径流系数应按加权平均法计算 第三节 第三节 第三节 第三节 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算雨水管渠设计流量计算 n i i n i i i F F 1 1 2 汇水面积汇水面积F 每条管道都有它所服务的汇水面积每条管道都有它所服务的汇水面积 各设计管段的汇水面积的区界是根 各设计管段的汇水面积的区界是根 据地形地物决定的据地形地物决定的 计算汇水面积时计算汇水面积时 除街坊面积外还包括街道面积除街坊面积外还包括街道面积 当地势平坦当地势平坦 街坊街坊 四周的道路都有沟管时四周的道路都有沟管时 可用各街角的分角线划分 可用各街角的分角线划分 汇水面积汇水面积 如图如图11 11 10所示 10所示 各汇水面积内的雨水分别流入相邻的雨水 各汇水面积内的雨水分别流入相邻的雨水 沟管沟管 当地势向一边倾斜时当地势向一边倾斜时 如图11 如图11 11所示11所示 街坊的雨水流入低侧街道下的 街坊的雨水流入低侧街道下的 管道内管道内 第三节 第三节 第三节 第三节 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 图图11 11 10 10 图图11 11 1111 3 设计暴雨强度3 设计暴雨强度q q 定义定义 设计暴雨强度设计暴雨强度q q指指10 10 4 4 m m 2 2 地面每秒钟的降雨量 地面每秒钟的降雨量 L L s s 10 10 4 4 m m 2 2 n b t T C A q lg 1 167 1 第三节 第三节 第三节 第三节 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 式中式中 i i 暴雨强度 暴雨强度 mm min mm min q q 设计暴雨强度 设计暴雨强度 L s 104m2 L s 104m2 t t 降雨历时 降雨历时 min min T T 设计重现期设计重现期 年 年 A1A1 C C n n b b 参数参数 根据统计方法计算确 根据统计方法计算确 定定 决定于当地的气象 决定于当地的气象 设计重现期是指在一个较长的统计期限内设计重现期是指在一个较长的统计期限内 设计暴雨强 设计暴雨强 度的降雨重新出现一次的平均时间间隔 度的降雨重新出现一次的平均时间间隔 单位为年单位为年 3 3 设计暴雨强度设计暴雨强度q q 1 1 设计重现期T 设计重现期T 第三节 第三节 第三节 第三节 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 下表是一些常见的地区的设计重现期下表是一些常见的地区的设计重现期 2 2 设计降雨历时 设计降雨历时t t 设计暴雨所取的某一连续时段称为设计降雨历时设计暴雨所取的某一连续时段称为设计降雨历时 单位 单位 以分以分min计min计 3 3 设计暴雨强度设计暴雨强度q q 第三节 第三节 第三节 第三节 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算 雨水管渠设计流量计算雨水管渠设计流量计算 2 1 mt t t 式中式中 t t 1 1 地面汇流时间 地面汇流时间 min 与流域面积大小 min 与流域面积大小 地面 地面 种类种类 坡度 坡度 覆盖情况等有关 覆盖情况等有关 一般一般t t 1 1 5 5 15min15min t t 2 2 雨水在管渠内流动时间 雨水在管渠内流动时间 min min m m 延缓系数延缓系数 明渠明渠m 1 2 m 1 2 暗管暗管m 2m 2 雨水管渠的水力计算 主要是根据已求得的设 雨水管渠的水力计算 主要是根据已求得的设 计流量计流量 计算确定雨水管的管径和明渠的断面尺 计算确定雨水管的管径和明渠的断面尺 寸寸 或校核管渠坡度和流速或校核管渠坡度和流速 从而定出各管道的 从而定出各管道的 管底标高和埋设深度 管底标高和埋设深度 以便于施工以便于施工 一 一 水力计算的目的 水力计算的目的 第四节 第四节 第四节 第四节 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算雨水管渠的水力计算 式中式中 Q Q 流量 流量 m m 3 3 s s 水流有效面积 水流有效面积 m m 2 2 V V 流速 流速 m s m s i i 水力坡降或管渠底坡水力坡降或管渠底坡 R R 水力半径 水力半径 m m R R 湿周湿周 m m C C 流速系数流速系数 n n 粗糙系数粗糙系数 二 二 水力计算的公式 水力计算的公式 第四节 第四节 第四节 第四节 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算雨水管渠的水力计算 V Q 二 二 水力计算的公式 水力计算的公式 第四节 第四节 第四节 第四节 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算 雨水管渠的水力计算 基本公式基本公式 2 1 3 2 1 i R n Q 2 1 3 2 1 i R n V V Q D 4 4 2 D 0 0 h mh b 4 D R 2 0 0 0 1 2 m h b h mh b R 管道满流时 管道满流时 梯形断面时梯形断面时 充分利用地形 充分利用地形 分区就近排入水体 分区就近排入水体 规划雨水管道时规划雨水管道时 尽量利用自然地形坡度尽量利用自然地形坡度 以最短的 以最短的 距离距离 重力流排入附近的池塘 重力流排入附近的池塘 河流河流 湖泊或郊区灌溉系 湖泊或郊区灌溉系 统统 只有当水体位置较远只有当水体位置较远 且地形平坦或地形不利的情况 且地形平坦或地形不利的情况 下下 才需要考虑设置水泵站才需要考虑设置水泵站 当天然水体的水位高于管道 当天然水体的水位高于管道 出口时 出口时 可以设置出口泵站可以设置出口泵站 雨水干管应沿排水地区低处布置 雨水干管应沿排水地区低处布置 在地形起伏较大的地区在地形起伏较大的地区 雨水干管应结合主要道路走 雨水干管应结合主要道路走 向沿山谷低处布置向沿山谷低处布置 两侧斜坡地可借支管连接 两侧斜坡地可借支管连接 具体布置 具体布置 时时 应先根据地形划分地面水径流的分水岭线 应先根据地形划分地面水径流的分水岭线 然后在相 然后在相 邻分水线之间沿谷线低处布置 邻分水线之间沿谷线低处布置 一 一 雨水管道布置的基本原则 雨水管道布置的基本原则 第五节 第五节 第五节 第五节 雨水管道的设计 雨水管道的设计 雨水管道的设计雨水管道的设计 充分利用地形 充分利用地形 分区就近排入水体 分区就近排入水体 雨水干管应沿排水地区低处布置 雨水干管应沿排水地区低处布置 一 一 雨水管道布置的基本原则 雨水管道布置的基本原则 第五节 第五节 第五节 第五节 雨水管道的设计 雨水管道的设计 雨水管道的设计 雨水管道的设计 3 3 合理选择和布置出水口 合理选择和布置出水口 出水口结合地形 出水口结合地形 水体具体情况可以分散或适当集中布置 水体具体情况可以分散或适当集中布置 当管道出水口的构造比较简单 当管道