路面排水計(jì)算

1、第三章排水設(shè)計(jì)3.1 氣候與地質(zhì)條件介紹本路段連州至懷集 K34+40A K35+800段，路區(qū)屬中緯度亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣 候；夏季盛行東南風(fēng)，冬季盛行西北風(fēng)；全年日照時(shí)間長(zhǎng)，雨水充沛，有“三月低溫陰雨、 六月江河暴滿、十月寒風(fēng)”的氣候特征。多年平均氣溫19.4C,最高氣溫39.8C；每年雨季集中在 39月，占全年降雨量的85% 左右，多年平均降雨量 1628.51785.4mm,年蒸量1419mm；風(fēng)向具明顯的季節(jié)變化，風(fēng) 速平均1.22m/s,較大風(fēng)力相當(dāng)于 7級(jí)風(fēng)力。位于海拔高程228.21002米之間的路線段在冬季不同程度存在冰、雪、霧等影響行車 安全的不良?xì)庀笠蛩亍Ｉ絽^(qū)，特別是高寒山

2、區(qū)，霜期長(zhǎng)，冰凍及降雪現(xiàn)象年年都有，初霜期 在十一月中旬，終霜期在次年二月中旬，霜期一般三個(gè)月左右，平原區(qū)霜期較短。連州市河流屬北江支流之連江水系， 市內(nèi)主要河流有星子河、東陂河、三江河、九陂河， 四條河匯合市內(nèi)稱連江， 河流的共同特點(diǎn)是： 流程短，水流湍急，坡降較大，水位漲落迅速， 四季水位流量變化顯著。 水量受大氣降雨影響較大， 一般春夏季節(jié)降雨較多， 河流水量充沛， 遇暴雨常滿溢兩岸；秋冬旱季降雨量較少，河流水量銳減，河床多暴露。3.2 邊溝設(shè)計(jì)驗(yàn)算在K34+46CM K34+64記間的挖方段為挖方最大匯水面積段， 本次設(shè)計(jì)以瀝青 混凝土路面為例。路塹坡度為1: 0.5,坡面流長(zhǎng)度為14

3、m路基寬度26m,取單側(cè)路 面和路肩橫向排水寬度為13m,路拱橫坡為2%&縱斷面方面，在縱斷面方面，此處 縱坡i=-2.03% ,邊坡坡腳和路肩邊緣間設(shè)置矩形邊溝。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 3-1。3.2.1 計(jì)算匯水面積和徑流系數(shù)：由圖一計(jì)算匯水區(qū)域在路塹一側(cè)（由平臺(tái)溝到邊坡平臺(tái)）的面積 A=0.5X 14X（48+180）=1596n2。由于坡面上采用植草防護(hù)， 則由公路排水設(shè)計(jì) 規(guī)范得坡面徑流系數(shù)取G=0.5。匯水區(qū)域在邊溝平臺(tái)上的面積 A2=2X 180=360m, 取坡面徑流系數(shù)（漿砌片石護(hù)面）C2=0.4,匯水區(qū)域在路面一側(cè)（公路路中線到邊 溝）的面積為A3=180X 13=2340m

4、,由表查得瀝青路面徑流系數(shù)為 G=0.95。由此， 2總的匯水面積為 F=1596+360+2340=4296m,匯水區(qū)的徑流系數(shù)為C=(1596X0.5+360X0.4+2340X0.95)/4296 =0.74。匯水區(qū)邊緣邊溝平臺(tái)邊溝 +inniiHiiiniHinni路面表面排水,以瀝青混凝土路面設(shè)計(jì),（_路面中線漿砌片石護(hù)面草皮一級(jí)邊坡排水圖3-1 邊溝計(jì)算示意圖3.2.2 計(jì)算匯流歷時(shí)：由克畢公式3 =1.445*（mLs）0.467計(jì)算坡面匯流歷時(shí), Js其中：Ls為坡面流長(zhǎng)度；is為坡面流坡度；m1地表粗糙系數(shù);由表查得草皮防護(hù)路塹邊坡的粗度系數(shù)5=0.4,且路塹坡度為1: 0.

5、5,得路塹坡面匯流歷時(shí)t 1 = 1.4450.4670.4 8= 2.116 min。由表查得邊溝平臺(tái)（漿砌片石護(hù)面）的粗度系數(shù)曰二0.02,橫向坡度為2%.467=0.801min查表得瀝青混凝土路面粗糙系數(shù)為二0.013,橫坡2% 坡面流長(zhǎng)度為13m0 02 M 2 平 則 i =1.445 0.02=21.0.020.467叱 wm、i 0.013父13)=1.570min所以歷時(shí)時(shí)間為ti = 1.445m I V0.o2 )因此取坡面匯流歷時(shí)t 1=2.116min（取最大值）設(shè)邊溝底寬為0.6m,高0.6m,以漿砌片石砌筑，溝壁粗糙系數(shù)n=0.025。設(shè) 計(jì)水深為0.4m。求得過(guò)

6、水?dāng)嗝娑蚊娣e為 A = bh + mh2 =0.40m 2水力半徑為 R = A/ = =(0.6 X 0.4+1 X 0.4 2 )/(0.6 + 251 +12 x 0.4) = =0.23按曼寧公式，得溝內(nèi)平均流速為：2 1211 T 1二二一、 r 、一、 、_. 一、.V = _ R3i2 =X 0.233 X 0.00662 =1.221m/s ,因此溝 內(nèi)匯流歷時(shí)為n0.025L 260t2 = =3.549min 。 =2.457V 1.221由上可得匯流歷時(shí)為t =t+t2 =2.116+3.549 =5.665min 。 =4.6733.2.3 計(jì)算降雨強(qiáng)度：按照規(guī)范表3.

7、0.2,取設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期為15年。查圖3.0.7-1,廣東省5年重現(xiàn)期和10min降雨歷時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)降雨強(qiáng)度為q5, 10=2.0，由表3.0.7-1可知該地區(qū)15年重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)Cp=1.27.查圖3.0.7-2得該地 區(qū)60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)C60=0.40,由表3.0.7-2查得10min降雨量得轉(zhuǎn)換系 數(shù)Ct=1.00.由此，按照式（3.0.7）, 15年重現(xiàn)期10min降雨歷時(shí)得降雨強(qiáng)度為： I=1.27 K0 ：2.0=2.54mm/min3.2.4 計(jì)算設(shè)計(jì)徑流量：可按降雨強(qiáng)度由推理公式確定：Q=16.67MCMI MF,式中Q-設(shè)計(jì)徑流量；C-徑流系數(shù)；F-匯水面積（Knf）所

8、以Q =16.67父0.74父1.961M6200M10" =0.150m3/ s=16.67-0.74-2.54-4296-1063.2.5 檢驗(yàn)徑流：設(shè)定邊溝的截面形式為矩形，寬 0.6m,過(guò)水?dāng)嗝鏋閷?.6m,水深0.4m,斷面積為 0.24m2,則泄水能力 Q=0.24X 1.221=0.293m3/s因?yàn)樵O(shè)計(jì)徑流量Q=0.150n3/s泄水能力Q=0.293m3/s ,所以假定的邊溝尺 寸符合要求。3.2.6 沖淤檢驗(yàn)：邊溝的平均流速應(yīng)使水流在設(shè)計(jì)流量條件下不產(chǎn)生沖刷和淤泥。為此，應(yīng)保證設(shè)計(jì)流速在最大和最小允許流速范圍內(nèi)。對(duì)于漿砌片石邊溝，最大允許速度為 3.0m/s,由于

9、水深不大于0.4m,則修 正系數(shù)為0.85,故修正最大允許流速為 2.55m/s,而最小允許速度為0.4m/s。對(duì) 于平均流速V=1.221m/s在最大與最小范圍內(nèi)，故滿足沖淤檢驗(yàn)。綜上所述，邊 溝尺寸符合要求。3.3攔水帶設(shè)計(jì)驗(yàn)算：本次設(shè)計(jì)以瀝青路面設(shè)計(jì)為例，單側(cè)路面和路肩橫向排水的寬度為13m,出水口的間距初擬為50m以K34+810-K34+870段為設(shè)計(jì)段，縱坡坡度為 2.01%, 路拱橫坡度為2%計(jì)算圖見(jiàn)圖3-2 :出水口路肩邊緣 Ori道路中線圖3-2攔水帶設(shè)計(jì)示意圖3.3.1 設(shè)計(jì)徑流量計(jì)算(1)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按公路重要程度(高速公路)，對(duì)路面和路肩表面排水取設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為5(2)匯水

10、面積和徑流系數(shù)設(shè)出水口間距為50米，則兩個(gè)出水口之間的匯水面積為F=50X 13X 10-6=650X 10-6km2,對(duì)于瀝青混凝土路面取徑流系數(shù) C=0.95。(3)匯流歷時(shí)由克畢公式t1 =1.445口467計(jì)算坡面匯流歷時(shí)ti,由表查得地表粗度0.467系數(shù)m=0.013，路面橫坡為is=2%坡面流長(zhǎng)度Ls=13m,可計(jì)算得到坡面匯流缶”. “廠 10.013x13八.歷時(shí) t1=1.445M|,=1.570minI 70.02 )由溝底(即路線)縱坡ig=2.01%,則由齊哈近似公式估算：v =20i；6= 20 Mo.00660.6 = 0.983m/s,所以溝內(nèi)匯流歷時(shí)為：12=

11、50/(60 x 0.983)=0.848min由此，可得到匯流歷時(shí)為t=t 1+t2=2.418min(4)降雨強(qiáng)度降雨強(qiáng)度公式為：q =CpCtq5,10=1.0M1.25M 2.25 = 2.8125m ,由此得到設(shè)計(jì)徑流量為：Q =16.67mCmI 嚇=16.67 X 0.95 X2.8125 X650X 10-6=0.0290m3/s3.3.2 確定路緣帶內(nèi)的水深與水面寬度硬路肩寬為3m,外側(cè)邊緣設(shè)瀝青路緣帶，近路緣帶60cm寬度范圍內(nèi)路 肩橫坡采用3%由以上求得設(shè)計(jì)徑流量Q=0.0290m3/s。折線型底邊的過(guò)水 斷面圖見(jiàn)圖3-3。查表得，光滑瀝青表面的粗糙系數(shù)為n=0.013。

12、對(duì)于淺三角形溝的水力計(jì)算采用修正的曼寧公式來(lái)計(jì)算泄水能力，由QC= 0.377h3i 2 ,帶入 Q=0.0290由s , i h=0.03,i=0.0066,來(lái)反算ihnha=0.0515mb則離路緣帶 60cm處的水深 hb=h-Bwi a=0.0515-0.6 x 0.0 3=0.0335日水深為0.0166、橫坡為0.05的過(guò)水?dāng)嗝娴男顾堪葱拚穆鼘幑絹?lái)計(jì)算0.3773.Q1 = 0.03353 0.00662 =0.00916m/s0.03 0.013圖3 3路緣帶內(nèi)60cm寬度范圍內(nèi)的泄水量為：Qa =Q -Q =0.0290 -0.00916 =0.01984m3/s路緣帶內(nèi)60cm寬度范圍外的泄水量為：81Qb =-0377M 0.03350.00662 =0.013m3/s。 0.02 0.013總泄水量Q+Q=0.03284m7s ,接近于設(shè)計(jì)流量Q=0.0290m3/s ,因而，攔水 帶邊溝水深為5.15cm,溝內(nèi)水面寬度到達(dá)離硬路肩邊緣 0.6+0.03/0.02=2.0m 。3.3.