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摘要:雨水管渠系统由雨水口、雨水管渠、检查井、出水口等构筑物所组成的一整套工程设施,雨水管渠系统的任务就是及时地汇集并排除暴雨形成的地面径流,保障城市人民的生命安全和生活生产的正常秩序。雨水口位置设置不当,数量不足及堵塞是造成暴雨时道路路面积水的主要原因。而雨水口设计中往往凭经验确定布设距离等参数。对此,本文从道路雨水口的相关计算及设置,雨水口种类的选择等问题进行探讨,提供相应建议以供参考。
关键词:雨水口设置;城市道路排水;应用
雨水口是雨水管道或合流管道上收集地面雨水的管道系统附属构筑物。 汇集于街道路面上的雨水首先经过雨水箅 ,通过连接管进入排水管渠。雨水口设置位置不当、数量不足及堵塞等均可造成暴雨时路面积水。在实际设计中,排水设计人员根据道路宽度结合当地暴雨轻度公式计算雨水口间距,一般是等距设置或适当调整间距,忽视了道路设计中的一些要素。因此在道路特殊点,即道路纵坡较小、交叉口最低点、竖曲线最低点等容易积水的低点,需进行特殊设计,以保证其合理性、经济性。
1雨水口形式选择及其优缺点
雨水口形式主要有四种,分别为平箅式、立箅式、偏沟式和联合式,平箅式雨水口主要优点是水流通畅,但暴雨天易堵,影响其收水能力,适用于无路缘石道路。广场及低洼地面。偏沟式雨水口性能类似于平箅式,但其使用范围有所不同,其主要用于有道路路缘石的路面。立箅式雨水口不易被杂物堵塞,但是需要一定的水深,如果道路改造,需要加铺一层沥青,则其收水面积减小。而多箅式雨水口主要用于雨水径流量大且集中的道路低洼处。实际城市道路应用中偏沟式雨水口和多箅式雨水口应用最为广泛,因其可解决快速雨水收集与大流量雨水收集的需求。
2雨水口设置原则
雨水口的布置位置应综合考虑当地暴雨强度、道路宽度及种类、道路纵坡及横坡、周围地形及排水情况、雨水口的泄水能力等因素,为能保证迅速有效地收集地面雨水,雨水口宜设置在汇水点(包括集中来水电)和截水点,前者如道路上的汇水点,街坊中的低洼处,靠地面径流的街坊路口、沿街建筑物雨水管附近等;后者如道路每隔一定距离的地方,交叉口应根据雨水径流情况设置雨水口。
3雨水口的设置位置
3.1一般道路
路面上的雨水口首先设置在道路凹点(汇水点上);其次考虑设置在无障碍通道、人行道、公交港湾停靠站及沿街单位出入口上游;在未设置雨水收集系统,主要靠地面径流的街坊、庭院的出入口等处均应设置雨水口;最后再讲雨水口设置在道路适当间距上。
3.2环道雨水口的布置
为避免在环道内不产生积水,应环道中心岛周围设置雨水口或截水沟。
3.3道路交叉口雨水口设置
在道路交叉口内设置雨水口是,应保证地面雨水不流过人行横道,也不在交叉口内形成积水或流入其他道路,因此,交叉口内雨水口应设置于人行横道上游或低洼处。
3.3.1凸形交叉口
即所相交道路纵坡防线背离交叉口,则该交叉口内可以不设置雨水口。
3.3.2凹形交叉口
即相交道路纵坡方向均指向交叉口,为避免雨水汇集到交叉口中心,应适当改变交叉口道路竖向设计,太高交叉口中心标高,在转角位置布置雨水口。
3.3.3交叉口位于分水线地形上
即有三条道路纵坡方向均背离交叉口,而另外一条道路纵坡则指向交叉口,则应在纵坡方向指向交叉口的道路人行横道上游设置雨水口,避免雨水流入交叉口内。
3.3.4交叉口处于谷形地带上
与分水线地形相反,只有一条道路纵坡方向背离交叉口,而其余道路纵坡方向均指向交叉口,在纵坡方向指向交叉口的人行横道上游设置雨水口。
3.3.5交叉口处于斜坡地形上
相邻两条道路纵坡指向交叉口,另外两条道路纵坡背离交叉口,则应在纵坡指向交叉口人行横道上游设置雨水口。
3.3.6交叉口处于马鞭形地形上
即相对于两条道路纵坡指向交叉口,而另外两条纵坡背离,则应在纵坡指向交叉口道路两侧设置雨水口。
4雨水口的计算方法
4.1来水量计算
雨水口设计流量计算公式为 :
Q = Ψ· q · F (1)
式中 Ψ——径流系数。
q——设计降雨强度,L/(S · hm2 )。
F ——汇水面积,hm2。
式(1)是基于极限强度理论、采用等流时线法得到的雨水径流量计算公式,是城市雨水管渠计算的基本公式之一。
4.2设计暴雨强度
计算暴雨强度时,通常采用如下公式 :
Q=167A1(1 + C·lgP )/(t+b)n
式中P——设计重现期,a。
t——设计降雨历时,min。
A1 、C 、b——地方参数。
①P的选择
进行排水管渠计算时,重现期的选择主要考虑服务区域的地形和重要性,其值为2-5,乃至10、20。而在城市道路排水设计中,重现期的选择主要考虑城市的级别(规模)和道路的类别(等级),其值为3-5。
②t的计算
进行排水管渠计算时,设计降雨历时为:
t= t1+ t2 (3)
式中 t1—地面集水时问 ,指雨水由流域内最远点的屋脊经屋面、地面、道路偏沟至雨水口的流行时间。
t2—管内雨水流行时间。
5雨水口间距
5.1规范规定
《室外排水设计标准》(GB50014-2021)中规定,雨水口间距宜为25~50m。道路纵坡大于2%时,雨水口间距可大于50m,其形式、数量和布置应根据具体情况和计算确定。但是对于这25~50m又该如何控制,如果间距太小,雨水口设置过多,则不但造成浪费,同时还对道路的结构强度产生影响,若间距太大,雨水口设置过少,则无法及时排除路面积水。
5.2实际应用
实际工程中,根据道路路幅宽度、车行道宽度,计算出每个雨水口所承担的汇水面积,再根据公式(1)计算出每个整个汇水面积内的雨水,按每个雨水口所能排泄的最大流量布设雨水口。并按规范要求,雨水口和连接管流量应为雨水管渠设计重现期计算流量的1.5~3倍,布设雨水口。局部特殊地段按需设置,最低汇水点处加密布置。且雨水口的箅面标高应比周围路面低3~5cm。
6对雨水口设计的几点建议
基于以上分析,对雨水口的设计提出几点建议:
①重视各专业规划的协调
a.在排水专业规划中对各流域的雨水口设置提出总体要求和建议,作为道路排水设计的依据 。
b.道路设计中参考城市总体规划,特别是城市竖向规划,合理进行道路纵向设计。
c.结合排水专业规划,慎重划分雨水口流域,进行雨水口的计。
d.城市排水系统设计和道路排水设计中的设计参数应协调一致。
②根据计算结果布设雨水口
a.根据道路周边雨水收集的具体条件(实际现状或规划情况),确定雨水口设计来水量:若周边雨水收集效果好,则其区域面积可不计入雨水口的汇水面积;若周边雨水自然漫流或收集效果不好,则该区域面积应计入雨水口的汇水面积;若上游道路坡度较大,雨水收集效果差,而该段坡度较平缓则还应考虑上游泄流的雨水,适当增加雨水口。
b.结合道路的线路设计、横纵断面设计,确定雨水口的型式、位置。
c.根据当地实际使用的雨箅种类及道路偏沟情况,计算雨箅的实际泄水能力。
d.将道路排水分为区段,几个雨水口联合计算。
③采用经验数据时,应认真考虑其适用性,避免随意性。交叉口范围内的纵横坡设计不合理以及排水设施不完善,都将影响路面雨水排放的通畅性,使得车辆行人的通行舒适度大大降低。
参考文献:
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