第十一章城市道路排水设计

1、百度文库第十一章城市道路排水设计 第一节 概述一、城市排水系统的制度为了保证车辆和行人的正常交通，改善城市卫生条件，以及避 免路面的过早损坏，要求将地面雨水或雪水迅速排除，因此城市道路 排水是城市道路的一个重要组成部分。/ 城市道路排水也是城市排水系统的一部分。 城市中除需要排除雨 水和雪水外，尚有工业废水和生活污水。由于废污水和雨水的水质不 同，可分别组织不同的管道系统来排除。排水系统的制度分为合流制与分流制。（一） 合流制将污水和雨水用同一管道排除的称为合流制。过去我国很多旧 城市大都采用合流制，污水未经处理直接排入天然水体。 这样的合流 制对环境卫生往往造成严重危害。 为了保护生态环境，

2、需要将混流的 污雨水处理后再行排放。（二）分流制将污水和雨水分别设置不同的管道系统排除的称为分流制，如图11-1所示。其中汇集和处理生活污水或工业废水的系统称为污水 排除系统；汇集和排泄雨水的系统称为雨水排除系统。分流制排水系 统又可分为两种情况：一种情况是分别设置污水和雨水管道系统； 另 一种情况是只有污水管道系统，不设雨水暗管，雨水沿着地面、街道 边沟和明渠泄入天然水体。采用分流制有利于环境卫生的保护，以利于污水的处理及综合利 用，便于从废水中回收有用物质，可以做到清浊分流，降低需要处理 的废水量。我国一些旧城市采用合流制，这是由于历史原因造成的；新建的 排水系统一般采用分流制。另外，同一

3、城市的不同地区可以采用不同 的排水制度。/二、城市道路雨水排除系统的类型城市道路路面排水系统，根据构造特点，可分为明式、暗式和 混合式三种。（一） 明式系统公路和一般乡镇道路采用明沟排水，在街坊出入口、人行横道 处增设一些盖板、涵管等构造物。明沟可设在路面的两边或一边，也 可在行车道的中间。当道路处于农田区时，边沟要处理好与农田排灌 的关系。明沟的排水断面尺寸，可按照汇水面积经水力计算确定， 也可根 据当地实际经验来安排。明沟通常采用梯形断面，底宽至少，边坡视 土质及护面材料而不同，用砖石铺砌或混凝土块护面时，一般用/ 1: 1:1的边坡。有些城市石砌或砖砌和上面加盖板的矩形明沟。（二）暗式系

4、统如图11 2所示，暗式系统包括街沟、雨水口、连管、干管、 检查井、出水口等主要组成部分。道路上及其相邻地面的地面水依靠 纵横坡度，流向行车道两侧的街沟，然后顺街沟的纵坡流入沿街沟设置的雨水口，再由地下的连管通到干管，排入附近河流或其它水体中 去。（三）混合式系统这是明沟和暗沟相结合的一种形式。采用明沟可以降低造价，但在建筑物密度较高和交通频繁的地区，采用明沟往往引起生产、生活和交通不便，占用土地较多，并影 响环境卫生。因次，这些地区应采用暗式系统。而在城镇的郊区或其 它建筑物密度较小、交通稀少的地区应首先考虑采用明沟， 以降低造 价。第二节雨水管道及其构造物沿道路的布置一、雨水管的布置1雨水

5、干管的位置城市道路的雨水管线应平行于道路的中心线或规划红线。雨水干管一般设置在街道中间或一侧， 并宜设在快车道以外；当道路红线 宽度大于，60m时，可考虑沿街道两侧作双线布置。由于雨水管道施工及检修对道路交通干扰很大，因次，雨水干管应尽可能不布置在主要交通干道的行车道下，而宜直接埋在绿带或人 行道下，并注意与行道树、杆柱、路缘石等保持一定的横向距离。此 外，雨水管线还应尽可能避免或减少与河流、铁路、以及其它城市地 下管线的交叉，避免造成施工困难；必须交叉时，应尽量正交，并保 证相互之间有一定的竖向间隙。雨水管道离开房屋及其他管道的最小 距离见表111。2雨水干管的纵坡度 /八、由于雨水在管道内

6、是靠本身重力而流动的， 所以雨水管道应由上 游向下游倾斜。雨水管道的纵坡应尽可能与街道纵坡取得一致， 这样, 不致使管道埋设过深，可节省土方量。因次，在城市道路纵断面设计 时，应考虑雨水排除问题，为排除雨水创造条件。另外，路面上汇集 的雨水往往带有尘土、沙、煤屑等物，易于在管道内沉淀，因次要求 管道内雨水宜有较高的流速，以防止或减少沉淀，具设计流速常采用 自清流速，一般为s。这就要求雨水管的最小纵坡不得太小，一般不 小于。为了保证管中雨水流速不超过管壁受力安全的要求，对雨水 管的最大纵坡也要加以控制，一般为 4%。对于山岭重丘地区，为了不使雨水管纵坡过大，需分段设置跌水井。3雨水管道的埋深管道

7、的埋深深度，对整个管道系统的造价和施工影响很大，管 道越深则造价越高，施工越困难，所以管道埋深不宜过大。管道最大 允许埋深，根据技术经济指标及施工方法决定，一般在干燥土壤中， 管道最大埋深不超过78m,地下水位较高、可能产生流沙的地区不 超过4 5 m。雨水管的最小埋深等于管直径与管道上面的最小覆土深度之和， 如图11-4所示。最小覆土深度一般根据雨水管可能承受的外部荷 载、管材强度、当地冻深以及临街建筑内排水支管的连接要求坡度等 确定。在行车道下，管顶最小覆土深度一般不小于m。在管道保证 不受外部荷载损坏时，最小覆土深度可适当减少。在北方冰冻地区， 则要依靠防冻要求来确定最小覆土深度。不同直

8、径的管子在检查井内衔接时，应使上下游管段的管顶等 高，称为管顶平接，如图11-5所示。这样可以避免在上游形成回水。二、雨水口和检查井的位置(一) 雨水口/ 雨水口是收集雨水的构造物。地面上、街道上的雨水首先进入 雨水口，再经过连接管流入雨水管道。雨水口一般设在街区内、广场 上、街道交叉口和街道边沟的一定距离处， 以防雨水漫过道路或低洼 处积水，防碍交通。雨水口的布设数量，应按汇水面积所产生的流量及雨水口的进水 能力确定。在纵断面凹处，街道低洼处、汇水点及人行横道上游，应 设置雨水口。雨水口应避免设在临街建筑物的门口、停车站、分水点 及其它地下管道顶上。1雨水口的布设形式雨水口的布设形式，应根据

9、道路的横断面形式合理布置。目前 常用形式有：(1)单幅式 如图11 6所示，布设两排雨水口。(2)双幅式如图11 7所示，布置两排或四排雨水口。(3)三幅式如图11 8所示，布置两排至六排雨水口，又分A型及B型两种。/2雨水口的排泄能力雨水口的排泄能力按下式计算：Q c.,2ghk(11-1)式中：Q雨水口排泄的流量 (m3/s);3雨水口进水面积 (m2);C孔口系数，圆角孔用，方角孔用；g重力加速度，g= s2;、/h雨水口上允许储存的水头，一般取h=; k孔口阻塞系数，一般 k=2/3。由上式可知，当由降雨强度算出雨水口需要排泄的流量后，可计算出每个雨水口所需的进水面积，从而可确定进水瓮

10、的数量。3雨水口的构造形式及适用地点雨水口的构造包括进水瓮、井身和连接管三部分，如图 11-9 所示。根据进水瓮布置的不同，雨水口可分为平式、立式和联合式三 种。 (1)平式雨水口缘石平瓮式适用于有路缘石的道路，主要排除路面水；地面平瓮式适用于无路缘石的路面、广场及地面低洼聚水处等。(2) 立式雨水口有立孔式和立瓮式两种。适用于有路缘石的道路，其中立孔式 适用于瓮隙容易被杂物堵塞的地方。(3) 联合式雨水口在水平及垂直方向上均有雨水瓮子。宜用于径流集中且有杂物 堵塞处。4雨水口布设雨水口平面布置的方法与步骤如下：(1)确定街沟纵断面上低洼积水点和交叉口竖向规划上必须的 雨水口。如街道上雨水的汇

11、合点，凹形竖曲线的低洼处等，均匀设置 雨水口。(2)根据道路纵横坡度、街道宽度、路面种类、周围建筑物地 形及排水情况，选择雨水口形式及布设方式。(3)根据当地暴雨强度、雨水口的排水能力等因素，确定雨水 口的数量、位置与间距，间距一般为 3080 m。(4)在交叉口处应根据路面雨水径流情况及方向布置雨水口。(5)雨水口的连接，必要时可以串联，一般不超过两个。雨水 口连管最小管径为。200 mm,坡度不小于1%,长度不超过25m,覆 土高度不小于.(6)雨水口的标高：对于立式和联合式雨水口，应使雨水口圈 框低于两侧路面3cm,瓮面比雨水口圈框再低1cm;对于平式雨水口， 应使雨水圈框低于附近路面

12、35cm,并使周围地面坡向雨水口。雨 水口井的深度不宜大于1m,冰冻地区，应对雨水口及其基础采取防 冻措施。在泥沙量较大的地区，可根据需要设置沉泥梢。(二)检查井 /为了对管道进行检查和疏通，管道系统上必须设置检查井(如图1110所示）；相邻两个检查井之间的管道应在同一直线上，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 检查的地方，如管道改变方向处、改变坡道处、跌水处、以及直线管 段上每隔一定距离，都应布设检查井。检查井在直线段上最大间距根 据城市排水设计规范规定，按表 11 2采用入第三节雨水管渠设计流量计算(11-2)雨水管渠的设计流量一般按下式计算：Q q F式中：

13、Q雨水设计流量（L/s）;q设计暴雨强度（L/s/10000m2）;少径流系数；F流域汇水面积（10000m2） o上式中三个参数q、少、F的确定：（一）径流系数少某时段内的径流量（流入雨水管渠的雨水）与同一时段全部降 雨量的比值，称为径流系数。影响径流系数的因素很多，主要包括排水地区的地面性质及地面覆盖。 在城市排水地区，经常遇到不同种类的地面，所以排水地区的平均径流系数应按加权平均法计算，其计算公式如下:FiiFi i 1n1(11-3)式中：少排水地区内的加权平均径流系数;Fi排水地区内各种地面面积 （104m2）;少i相应各种地面的径流系数,、可按表 11 3采用。（二）汇水面积F每条

14、管道都有它所服务的汇水面积，单位以 104m2 （1公顷）计。各设计管段的汇水面积的区界是根据地形地物决定的。计算汇水面积时，除街坊面积外还包括街道面积。当地势平坦、街坊、四周的道路都有沟管时，可用各街角的分角 线划分汇水面积，如图11-11所示，各汇水面积内的雨水分别流入' 相邻的雨水沟管。当地势向一边倾斜时，如图11 12所示，街坊的雨水流入低侧 街道下的管道内。（三）设计暴雨强度q设计暴雨强度q 一般是根据长期（10年以上）的自动雨量记录 资料进行计算的。降雨量的大小通常以暴雨强度 i表示，其单位为mm/min。把暴雨强度i的单位换算成设计暴雨强度q ,单位为L/s/104m2,

15、则(11-4)1 10000 100004 2、q i 167i（L/s/104m2 ）1000 60'/根据长期雨量记录资料的统计分析，暴雨强度为A1 1 C lg T(mm/min)(11-5)则q=167i =i 167 A11 ?lgT(L/s/104m2 )(11-6)t b式中：i暴雨强度 (mm/min);、q设计暴雨强度 (L/s/104m2 ); t降雨历时 (min);T设计重现期(年)；/ AC、n、b参数，根据统计方法计算确定，'决定于当地的气象。我国幅员辽阔，各地气候条件不一，暴雨强度计算公式不一。我 国部分城市的设计暴雨强度计算公式如表 11-4所示

16、，供设计时参 考。由上述公式可以看出，暴雨强度取决于设计重现期T和降雨历时t ,下面对二者进行讨论：1设计重现期 设计重现期是指在一个较长的统计期限内，设计暴雨强度的降 雨重新出现一次的平均时间间隔，单位为年。设计重现期越大，设计 暴雨强度越大，所要求的雨水管管径也要随之增大；反之，则减少。 若设计重现期选得过大将造成雨水管管径过大，造价高，虽使用安全，但长时间管道内并不满流，因而不经济；相反，若设计重现期选得过 小，则雨水管将经常溢流，造成道路积水，影响正常交通。所以设计 时应恰当地选择设计重现期。城市道路雨水管道的设计重现期一般为年，重要地区或城市主 干道可适当提高设计重现期。在一个排水系

17、统内，一般宜采用同一设计重现期；也可以采用不 同的设计重现期，此时可按表11 5选用。2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，单位以分（min）计，一般可按下式计算：t t1 mt2（11-7）式中：t1地面汇流时间（min）,与流域面积大小、地面种类、坡度、覆盖情况等有关，一般 i=515mint2雨水在管渠内流动时间（min）, t2 L/60V。 L计算管段长度（m）;V设计管渠内雨水的流速（m/s）;m延缓系数，明渠 m=;暗管m=2。第四节 雨水管渠的水力计算雨水管渠的水力计算，主要是根据已求得的设计流量，计算确定 雨水管的管径和明渠的断面尺寸，或校核管渠坡度和流速

18、，从而定出 各管道的管底标高和埋设深度，以便于施工。雨水管渠水力计算的基本公式如下：q v（m3/s）（11-8）式中：Q流量（m3/s）；3水流有效面积、（m2）;/V cJRi ；V流速（m/s）,i水力坡降或管渠底坡；R水力半径(m) / R=3/x；x湿周，(m)；1C流速系数，C -R6；nn粗糙系数，见表116。在进行水力计算时，常用下列基本公式:2 1(1)流量1Q 1 R3i2 n(m3/s)(11-11)(2)流速1 -V -R3i2 n(m/s)(11-12)(3)管道直径(满流)D. 4Q(m)V(11-13)(4)水流有效面积D 2管道满流时：(11-14)4梯形断面：

19、b mho ho(11-15)式中：b渠道底宽(m);m边坡系数；ho正常水深 (m)。(5)水力半径/管道满流时：R D4(11-16)梯形断面：R bmhoho(11-17)b 2ho % 1 m2第五节雨水管道的设计一、雨水管道布置的基本原则雨水管道的总体布置，要根据城市总体规划、道路网规划和居 民区的详细规划，并结合地形、地物等条件来确定，力求做到工程经 济合理，管网疏密恰当，并避免埋深过大或过小，坡度过陡或过缓， 一般应考虑以下问题：1充分利用地形，分区就近排入水体规划雨水管道时，尽量利用自然地形坡度，以最短的距离排入 附近的池塘、河流、湖泊或郊区灌溉系统。只有当水体位置较远，且 地形