市政排水管道设计参数选用及管线布局方式.pdf

2 0 0 9 年 3 月第3 期 城市道桥与防洪 防洪排水 4 l 市政排水管道设计参数选用及管线布局方式 姚馨源 郭 高 范洪才 长 春市市 政 工程设计 研 究院 吉林 长春 1 3 0 0 3 3 摘要 该文根据地形特点 排水管道所处坡段位置等条件 介绍对重现期取值以及对径流系数选用的一般方法 并分析了 重现期与径流系数对流量的影响 该文还着重介绍了排水管网的平面布局方式和竖向布局方式 根据不同地势 不同的场地 规划用地功能等特点 选用不同的平面布局方式 在满足服务区域的排水要求 管道埋深及管道交叉方式均合理的条件下选 用不同的竖向布局方式 关键词 重现期 径流系数 排水管网 平面布局 竖向布局 设计参数 中图分 类号 T U 9 9 2 0 2 文献 标识码 A文章 编号 1 0 0 9 7 7 1 6 2 0 0 9 0 3 0 0 4 1 0 4 1 排水管道工程计算参数的选用 1 1 重现 期的选用 1 1 1 与地形的关 系 地形特点 道路所在位置地形为单面坡 顺山 脊 顺山沟 盆地 横穿山脊 山沟等 自然坡度的 变化 周边地势与重现期的选定有关 并不能仅依 据道路等级确定 1 道路所在位置 顺坡 自然地势排水方 向与道路纵轴相 同 a 如果设计道路纵坡与道路横坡数值相当 路 面的水流方向与道路轴线约成 4 5 但是由于道 路中线位置的雨水补给不如道路边缘充足 因此 实际水流合力方向还是偏向路中 横向流动 b 如道路纵坡 大 于横坡 路 面水将 主要沿 道 路轴 向流动 即此时处在道路立缘 石位置的雨水 口 并不能完全收集路 面的雨水 雨 水 口的实际收 水宽度远小于道路半 宽 沿路面流动的雨水 由路 面积水和路侧汇水量组成 当实际降雨量大于雨 水 口实际接收能力时 就发生道路积水时间问题 即当降雨结束时 路面雨水继续流人雨水口 只 是 随时间的延长 积水层平均厚度逐 渐减小 流 速 逐渐下降 水 流方 向逐渐 由沿道 路轴 向变为沿横 坡方向流动 最终汇集于道路立缘石处 积水时 间与汇水面积 降雨强度 道路坡度 雨水口数量 或 间距有关 当道路设计坡 度大于 2 雨水 口数 量应适当减少 间距增大 重现期宜取小值 最小 取 0 5 a c 如果道路纵坡小于横坡 特别是 当道路设 计坡度为最小坡度时 0 3 路面水将主要沿道 路横向流动 这时雨水 口的收集作用最大 因为单 收稿 日期 2 0 0 8 1 0 2 2 作者简介 姚馨源 1 9 7 5 一 女 吉林长春人 工程师 从事道 路排水 设计 工作 个雨水 口的收集 能力为 2 0 2 5 L s 当布置间距为 4 0 m时 单侧雨水 口最大水量 雨水口过水总断 积 人 口流速 2 0 L s 流速与道路坡度 路 面粗 糙度 降雨强度有关 2 道路所 在位置 横坡 自然地势排水方 向与道路纵轴垂直 a 当降雨量或场地横坡较小时 由于道路横 坡 的阻 隔 雨水主要被雨水 口截收 应适 当增加雨 水 口数量 b 当降雨量或场地横坡很大时 水流越过道 路中线及另一侧的立缘石 进入场地下游区域 间 隔 4 0 m一组的雨水 口不能很好地发挥作用 除非 沿道路立缘石设一排通长的雨水 口 例如 车库门 前 处于凹地的小路口 门口 地下商场入口处 等 重现期宜取较大值 最大取 2 3 a 3 道路所在位置 在地势的绝对高处 自 然地势为由中间向外排水 山脊线 重现期宜取最小值 0 5 a 或适当减少汇水 面积 如长春市净月潭福祉大街 4 道路所在位置 在地势 的绝对低处 自 然地势 由外 向内汇水 重现期宜取与道路等级对应的最大值 最大 取 2 3 a 如 长春 市解 放大 路 吉顺 街一全 安 广 场段 1 1 2 与道路所 处坡段位置 的关 系 设计道路所处坡段的位置与重现期的选择有关 1 当设计道路处 于坡段上游时 由于汇水 面 积小 总流量也 小 积水 时间短 因此 受水淹 的影 响最 小 此时重现期 宜取小值 2 当设计道路处于坡段下游时 由于汇水面 积 大 总流量也 大 积水时 间长 因此受水 淹的影 响最大 此时重现期宜取大值 3 道路宽度越大 单个雨水 口负责的道路面 积就越大 路面积水时间相对较 长 此 时重现期宜 4 2 防洪排水 城 市道桥 与防洪 2 0 0 9 年 3 月第 3 期 取 大值 重现期 的取值特点是竖向设计完成后 根据 地势 特点在 汇水 区地势 不 同位置选 取 相应 的数 值 数据具有连续性 同一条道路不同路段可以选 用不 同的重现期数值 1 2 径流 系数的选 用 1 径流 系数的选用与地表的硬化 面积 渗透 系数 单次降雨量 间隔 最大降雨量 日平均气 温 年蒸发量及季节 的变化均有关 系 2 面积要按加权平均法计算 各个分地块取 值有跳跃性 不连续 的特点 3 随城市的发展而变化 基本变化规律 是随 着绿地面积逐步减少 道路铺砌面积的增加 而逐 渐增大 P S l X l S 2 X 2 S N S N S I S 2 5 N 1 式 1 中 一 加权平均值 S S S 各分地块面积 各分地块的径流系数 1 3 重现期与径流系数对流量 的影响 对于某个特定的城市 其暴雨强度在一段时 间内有其 固定的规律 其 中 P 重现期 与lf 径流 系数 对公式计算结果的影 响是不 同的 要分析他 们各自对结果影响及相互间的作用 有利于我们 做 出正确 的分析和判断 图 1是径流系数为 0 2 重现期 0 5 3 0 a 数值间隔 0 1 所得的图形 重现期与流量 关系图 l l 一 重现期 0 1 P 图 1 重现期 与流量 关系 图 图 1 中横轴是重现期 标尺分划单位为 0 1 P 纵轴是流量 单位 为 L s 实践中发现 重现期对流 量 的影响是最 明显的 本文认为在同一个汇水 区 内 各处重现期均取 同一数值不妥 当 图 2为径流 系数与流量关 系图 对两个图表曲线分析后可 以发现 重现期对 流量的影响更 明显 特别是 当 P取值在 0 5 1 5 a 范围时 反映敏感 而径流 系数对流量 的影 响是直线关系 这一 点 从公式 中就可以看 出 4 0 0 0 3 o o o 面 o 0 0 媛1 o o o 0 1 3 5 7 9 I 1 1 3 l 5 1 7 径流系数 图 2 径流 系数 与流量 关 系图 2 排水管网的平面布局方式 2 1 管 网布局类型的选择 管网布局类型的选择 指雨 水及污水排水干 管 的总体走向及管线铺 设形状 1 与场地规划用地功能有关 2 与场地地势有关 即与排水干管走向有关 3 与工程实施 的特点有关 如土地开发有 阶 段性 连续性 灵活性 的特点 2 2 雨水与污水干管垂直布局 例如 哈尔滨松北 区规划及乌兰察布新 区规划 该区域为一个矩形市区 基本地势为北高南 低 西高东低 在南部都有一条河道 松花江 排 水规划基本方 案是雨水 由北 向南排水 污水由东 向西排水 这就出现了雨水与污水于管垂直布局 这种管道布局方案的特点之一 是造价高 请看表 1 的分析数据 采用公式 S H b x 1 2 式 2 中 S 断面积 H 挖深 6 底宽 平均边坡 比 图 3为管沟挖深与断面积关系 曲线图 表 2 为不同管径与埋深对造价的影 响 这种雨水与污水干管垂 直布局方式带来的问 题 是由于管道埋深值偏大 导致投资大 实施中应 变能力弱 开发区域或开发顺序受管 网布局严重 制约 2 3 雨水与污水干管平行布局 这是最常见 的管道布局方式 特点是 投资小 埋 深浅 有管道 同槽施工条件 设计及施工方 便 实施过程中应变能力强 2 3 1 鱼刺式 双侧 平行布管 鱼 刺式 犹如 鱼肋 骨对 称排 列 于脊 骨 的两侧 见图 4 其特点 1 地势平坦 两侧汇水宽度 相当 多见于地 势平坦或两侧 向中间坡的沟底单幅路 2 地下管线交叉 的机会最多 3 一般雨水管道布置在路中 污水管道布置 2 0 0 9 年 3 月第 3 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水 4 3 图 3 管 沟挖深 与断面 积关 系 曲线图 图 4鱼 刺式布 管 在一侧 或者每侧一条管道 雨水连接管及预 留管 均需横穿道路 可能降低道路结构强度 并给施工 带来不利影响 2 3 2 木梳式 单侧布管 图 5为木梳式 单侧布管 其特点 图 5木梳 式布 管 1 道路横 向 自然坡度大 两侧 汇水宽度 相差 大 甚至另一侧无设置管道的必要 2 在丘陵地形的单幅路中比较多见 或另一 侧规划用地 中无 污水用户 如公园 3 地下管线交叉的机会少 布局方便 4 一般雨水管道布置在路中 污水管道布置 在一侧 或者每侧一条管道 5 新建改建道路都比较方便 还可以预留出 施 工便 道位置 2 3 3篦子式 双侧布管 篦子式 双侧布管 犹如女孩梳头用的篦子 见 图 6 其特点 b 一 一 一 一 道路 中心线 图 6篦子 式布 管 1 道路横向自 然坡度不大 两侧汇水宽度相当 2 在平原 地形 的多幅路 中比较 多见 比如 长 春市 的主干路 3 地下管线布局方便 4 道路每侧都布置有雨水和污水管道 5 新建改建道路都方便 2 3 4 分离的木梳式 双侧 布管 分离的木梳式 双侧布管 为两把木梳中间隔 开点距离 背对背平摆的图案 见 图 7 其特点 1 多见于山脊路 长春市净月潭福址大街 不论雨水还是污水管道 在路上 的都是支管 2 管 道埋深 浅 管线交叉 少 设计 及施工 极 其方便 4 4 防洪排水 城 市道桥 与防洪 2 0 0 9 年 3 月第 3 期 一一 一一 一 道路 中心线 蜜7 分 离木 硫 式 布管 3 混合布局 是 以上某两种 布局方式 的组 合 使用 3 排水管线的竖向布局方式 3 1 纵断布局 在排水工程的设计过程 中 排水纵 断的变化 最多 这是由于地形 服务 区域 地下管线的复杂 程度决定的 一 般原 则是 满足服务区域 的排水要求 管 道 埋深合理 管道交叉方式合理 一般分为以下几种 类型 1 按 等流速设计 原则 一般适用于道路设计 纵坡较小的情况 一般取管径 X坡度 1即可 以 满 足估算要求 2 按等坡度设计原则 适用于道路坡度适 中 3 按等坡度 分散式跌水设计原 则 适 用于 道路坡度很大 的情况 流 速超规范 或 为避免下游 管道 产生雍 水现象时采 用 4 按等管径变坡度设计 原则 适用于道路坡 度较大的情 况 流速不超规范 5 适 当预 留跌水高程 等待灵活处理管线交 叉的原则 已知沿途有管线交叉 但是不能确定高 程和交叉方式 3 2 管道对接方式 管道对接方式有管顶平接 管中接 管底平 接 跌水接 见图 8 3 3 与公用管道 的交叉形式 a 管顶平接 h 管中接 r 错 废 接 跌 水搓 图 8 管道 对接方 式 1 上跨式 设计管道在既设管道上方通过 特点 有较大的预 留高程 为施工时 的交叉处 理留有余地 缺点 管道埋深 浅 预留管服务 区域小 检查 井最小高度可能不 足 需加盖板砌方形井