第十一章城市道路排水設(shè)計

1、百度文庫第十一章城市道路排水設(shè)計 第一節(jié) 概述一、城市排水系統(tǒng)的制度為了保證車輛和行人的正常交通，改善城市衛(wèi)生條件，以及避 免路面的過早損壞，要求將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個重要組成部分。/ 城市道路排水也是城市排水系統(tǒng)的一部分。 城市中除需要排除雨 水和雪水外，尚有工業(yè)廢水和生活污水。由于廢污水和雨水的水質(zhì)不 同，可分別組織不同的管道系統(tǒng)來排除。排水系統(tǒng)的制度分為合流制與分流制。（一） 合流制將污水和雨水用同一管道排除的稱為合流制。過去我國很多舊 城市大都采用合流制，污水未經(jīng)處理直接排入天然水體。 這樣的合流 制對環(huán)境衛(wèi)生往往造成嚴重危害。 為了保護生態(tài)環(huán)境，

2、需要將混流的 污雨水處理后再行排放。（二）分流制將污水和雨水分別設(shè)置不同的管道系統(tǒng)排除的稱為分流制，如圖11-1所示。其中匯集和處理生活污水或工業(yè)廢水的系統(tǒng)稱為污水 排除系統(tǒng)；匯集和排泄雨水的系統(tǒng)稱為雨水排除系統(tǒng)。分流制排水系 統(tǒng)又可分為兩種情況：一種情況是分別設(shè)置污水和雨水管道系統(tǒng)； 另 一種情況是只有污水管道系統(tǒng)，不設(shè)雨水暗管，雨水沿著地面、街道 邊溝和明渠泄入天然水體。采用分流制有利于環(huán)境衛(wèi)生的保護，以利于污水的處理及綜合利 用，便于從廢水中回收有用物質(zhì)，可以做到清濁分流，降低需要處理 的廢水量。我國一些舊城市采用合流制，這是由于歷史原因造成的；新建的 排水系統(tǒng)一般采用分流制。另外，同一

3、城市的不同地區(qū)可以采用不同 的排水制度。/二、城市道路雨水排除系統(tǒng)的類型城市道路路面排水系統(tǒng)，根據(jù)構(gòu)造特點，可分為明式、暗式和 混合式三種。（一） 明式系統(tǒng)公路和一般鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路采用明溝排水，在街坊出入口、人行橫道 處增設(shè)一些蓋板、涵管等構(gòu)造物。明溝可設(shè)在路面的兩邊或一邊，也 可在行車道的中間。當?shù)缆诽幱谵r(nóng)田區(qū)時，邊溝要處理好與農(nóng)田排灌 的關(guān)系。明溝的排水斷面尺寸，可按照匯水面積經(jīng)水力計算確定， 也可根 據(jù)當?shù)貙嶋H經(jīng)驗來安排。明溝通常采用梯形斷面，底寬至少，邊坡視 土質(zhì)及護面材料而不同，用磚石鋪砌或混凝土塊護面時，一般用/ 1: 1:1的邊坡。有些城市石砌或磚砌和上面加蓋板的矩形明溝。（二）暗式系

4、統(tǒng)如圖11 2所示，暗式系統(tǒng)包括街溝、雨水口、連管、干管、 檢查井、出水口等主要組成部分。道路上及其相鄰地面的地面水依靠 縱橫坡度，流向行車道兩側(cè)的街溝，然后順街溝的縱坡流入沿街溝設(shè)置的雨水口，再由地下的連管通到干管，排入附近河流或其它水體中 去。（三）混合式系統(tǒng)這是明溝和暗溝相結(jié)合的一種形式。采用明溝可以降低造價，但在建筑物密度較高和交通頻繁的地區(qū)，采用明溝往往引起生產(chǎn)、生活和交通不便，占用土地較多，并影 響環(huán)境衛(wèi)生。因次，這些地區(qū)應采用暗式系統(tǒng)。而在城鎮(zhèn)的郊區(qū)或其 它建筑物密度較小、交通稀少的地區(qū)應首先考慮采用明溝， 以降低造 價。第二節(jié)雨水管道及其構(gòu)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線應平行于道路的中心線或規(guī)劃紅線。雨水干管一般設(shè)置在街道中間或一側(cè)， 并宜設(shè)在快車道以外；當?shù)缆芳t線 寬度大于，60m時，可考慮沿街道兩側(cè)作雙線布置。由于雨水管道施工及檢修對道路交通干擾很大，因次，雨水干管應盡可能不布置在主要交通干道的行車道下，而宜直接埋在綠帶或人 行道下，并注意與行道樹、桿柱、路緣石等保持一定的橫向距離。此 外，雨水管線還應盡可能避免或減少與河流、鐵路、以及其它城市地 下管線的交叉，避免造成施工困難；必須交叉時，應盡量正交，并保 證相互之間有一定的豎向間隙。雨水管道離開房屋及其他管道的最小 距離見表111。2雨水干管的縱坡度 /八、由于雨水在管道內(nèi)

6、是靠本身重力而流動的， 所以雨水管道應由上 游向下游傾斜。雨水管道的縱坡應盡可能與街道縱坡取得一致， 這樣, 不致使管道埋設(shè)過深，可節(jié)省土方量。因次，在城市道路縱斷面設(shè)計 時，應考慮雨水排除問題，為排除雨水創(chuàng)造條件。另外，路面上匯集 的雨水往往帶有塵土、沙、煤屑等物，易于在管道內(nèi)沉淀，因次要求 管道內(nèi)雨水宜有較高的流速，以防止或減少沉淀，具設(shè)計流速常采用 自清流速，一般為s。這就要求雨水管的最小縱坡不得太小，一般不 小于。為了保證管中雨水流速不超過管壁受力安全的要求，對雨水 管的最大縱坡也要加以控制，一般為 4%。對于山嶺重丘地區(qū)，為了不使雨水管縱坡過大，需分段設(shè)置跌水井。3雨水管道的埋深管道

7、的埋深深度，對整個管道系統(tǒng)的造價和施工影響很大，管 道越深則造價越高，施工越困難，所以管道埋深不宜過大。管道最大 允許埋深，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟指標及施工方法決定，一般在干燥土壤中， 管道最大埋深不超過78m,地下水位較高、可能產(chǎn)生流沙的地區(qū)不 超過4 5 m。雨水管的最小埋深等于管直徑與管道上面的最小覆土深度之和， 如圖11-4所示。最小覆土深度一般根據(jù)雨水管可能承受的外部荷 載、管材強度、當?shù)貎錾钜约芭R街建筑內(nèi)排水支管的連接要求坡度等 確定。在行車道下，管頂最小覆土深度一般不小于m。在管道保證 不受外部荷載損壞時，最小覆土深度可適當減少。在北方冰凍地區(qū)， 則要依靠防凍要求來確定最小覆土深度。不同直

8、徑的管子在檢查井內(nèi)銜接時，應使上下游管段的管頂?shù)?高，稱為管頂平接，如圖11-5所示。這樣可以避免在上游形成回水。二、雨水口和檢查井的位置(一) 雨水口/ 雨水口是收集雨水的構(gòu)造物。地面上、街道上的雨水首先進入 雨水口，再經(jīng)過連接管流入雨水管道。雨水口一般設(shè)在街區(qū)內(nèi)、廣場 上、街道交叉口和街道邊溝的一定距離處， 以防雨水漫過道路或低洼 處積水，防礙交通。雨水口的布設(shè)數(shù)量，應按匯水面積所產(chǎn)生的流量及雨水口的進水 能力確定。在縱斷面凹處，街道低洼處、匯水點及人行橫道上游，應 設(shè)置雨水口。雨水口應避免設(shè)在臨街建筑物的門口、停車站、分水點 及其它地下管道頂上。1雨水口的布設(shè)形式雨水口的布設(shè)形式，應根據(jù)

9、道路的橫斷面形式合理布置。目前 常用形式有：(1)單幅式 如圖11 6所示，布設(shè)兩排雨水口。(2)雙幅式如圖11 7所示，布置兩排或四排雨水口。(3)三幅式如圖11 8所示，布置兩排至六排雨水口，又分A型及B型兩種。/2雨水口的排泄能力雨水口的排泄能力按下式計算：Q c.,2ghk(11-1)式中：Q雨水口排泄的流量 (m3/s);3雨水口進水面積 (m2);C孔口系數(shù)，圓角孔用，方角孔用；g重力加速度，g= s2;、/h雨水口上允許儲存的水頭，一般取h=; k孔口阻塞系數(shù)，一般 k=2/3。由上式可知，當由降雨強度算出雨水口需要排泄的流量后，可計算出每個雨水口所需的進水面積，從而可確定進水甕

10、的數(shù)量。3雨水口的構(gòu)造形式及適用地點雨水口的構(gòu)造包括進水甕、井身和連接管三部分，如圖 11-9 所示。根據(jù)進水甕布置的不同，雨水口可分為平式、立式和聯(lián)合式三 種。 (1)平式雨水口緣石平甕式適用于有路緣石的道路，主要排除路面水；地面平甕式適用于無路緣石的路面、廣場及地面低洼聚水處等。(2) 立式雨水口有立孔式和立甕式兩種。適用于有路緣石的道路，其中立孔式 適用于甕隙容易被雜物堵塞的地方。(3) 聯(lián)合式雨水口在水平及垂直方向上均有雨水甕子。宜用于徑流集中且有雜物 堵塞處。4雨水口布設(shè)雨水口平面布置的方法與步驟如下：(1)確定街溝縱斷面上低洼積水點和交叉口豎向規(guī)劃上必須的 雨水口。如街道上雨水的匯

11、合點，凹形豎曲線的低洼處等，均勻設(shè)置 雨水口。(2)根據(jù)道路縱橫坡度、街道寬度、路面種類、周圍建筑物地 形及排水情況，選擇雨水口形式及布設(shè)方式。(3)根據(jù)當?shù)乇┯陱姸?、雨水口的排水能力等因素，確定雨水 口的數(shù)量、位置與間距，間距一般為 3080 m。(4)在交叉口處應根據(jù)路面雨水徑流情況及方向布置雨水口。(5)雨水口的連接，必要時可以串聯(lián)，一般不超過兩個。雨水 口連管最小管徑為。200 mm,坡度不小于1%,長度不超過25m,覆 土高度不小于.(6)雨水口的標高：對于立式和聯(lián)合式雨水口，應使雨水口圈 框低于兩側(cè)路面3cm,甕面比雨水口圈框再低1cm;對于平式雨水口， 應使雨水圈框低于附近路面

12、35cm,并使周圍地面坡向雨水口。雨 水口井的深度不宜大于1m,冰凍地區(qū)，應對雨水口及其基礎(chǔ)采取防 凍措施。在泥沙量較大的地區(qū)，可根據(jù)需要設(shè)置沉泥梢。(二)檢查井 /為了對管道進行檢查和疏通，管道系統(tǒng)上必須設(shè)置檢查井(如圖1110所示）；相鄰兩個檢查井之間的管道應在同一直線上，便于檢查和疏通操作。檢查井一般設(shè)置在管道容易沉積污物以及經(jīng)常需要 檢查的地方，如管道改變方向處、改變坡道處、跌水處、以及直線管 段上每隔一定距離，都應布設(shè)檢查井。檢查井在直線段上最大間距根 據(jù)城市排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定，按表 11 2采用入第三節(jié)雨水管渠設(shè)計流量計算(11-2)雨水管渠的設(shè)計流量一般按下式計算：Q q F式中：

13、Q雨水設(shè)計流量（L/s）;q設(shè)計暴雨強度（L/s/10000m2）;少徑流系數(shù)；F流域匯水面積（10000m2） o上式中三個參數(shù)q、少、F的確定：（一）徑流系數(shù)少某時段內(nèi)的徑流量（流入雨水管渠的雨水）與同一時段全部降 雨量的比值，稱為徑流系數(shù)。影響徑流系數(shù)的因素很多，主要包括排水地區(qū)的地面性質(zhì)及地面覆蓋。 在城市排水地區(qū)，經(jīng)常遇到不同種類的地面，所以排水地區(qū)的平均徑流系數(shù)應按加權(quán)平均法計算，其計算公式如下:FiiFi i 1n1(11-3)式中：少排水地區(qū)內(nèi)的加權(quán)平均徑流系數(shù);Fi排水地區(qū)內(nèi)各種地面面積 （104m2）;少i相應各種地面的徑流系數(shù),、可按表 11 3采用。（二）匯水面積F每條

14、管道都有它所服務的匯水面積，單位以 104m2 （1公頃）計。各設(shè)計管段的匯水面積的區(qū)界是根據(jù)地形地物決定的。計算匯水面積時，除街坊面積外還包括街道面積。當?shù)貏萜教?、街坊、四周的道路都有溝管時，可用各街角的分角 線劃分匯水面積，如圖11-11所示，各匯水面積內(nèi)的雨水分別流入' 相鄰的雨水溝管。當?shù)貏菹蛞贿厓A斜時，如圖11 12所示，街坊的雨水流入低側(cè) 街道下的管道內(nèi)。（三）設(shè)計暴雨強度q設(shè)計暴雨強度q 一般是根據(jù)長期（10年以上）的自動雨量記錄 資料進行計算的。降雨量的大小通常以暴雨強度 i表示，其單位為mm/min。把暴雨強度i的單位換算成設(shè)計暴雨強度q ,單位為L/s/104m2,

15、則(11-4)1 10000 100004 2、q i 167i（L/s/104m2 ）1000 60'/根據(jù)長期雨量記錄資料的統(tǒng)計分析，暴雨強度為A1 1 C lg T(mm/min)(11-5)則q=167i =i 167 A11 ?lgT(L/s/104m2 )(11-6)t b式中：i暴雨強度 (mm/min);、q設(shè)計暴雨強度 (L/s/104m2 ); t降雨歷時 (min);T設(shè)計重現(xiàn)期(年)；/ AC、n、b參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計方法計算確定，'決定于當?shù)氐臍庀?。我國幅員遼闊，各地氣候條件不一，暴雨強度計算公式不一。我 國部分城市的設(shè)計暴雨強度計算公式如表 11-4所示

16、，供設(shè)計時參 考。由上述公式可以看出，暴雨強度取決于設(shè)計重現(xiàn)期T和降雨歷時t ,下面對二者進行討論：1設(shè)計重現(xiàn)期 設(shè)計重現(xiàn)期是指在一個較長的統(tǒng)計期限內(nèi)，設(shè)計暴雨強度的降 雨重新出現(xiàn)一次的平均時間間隔，單位為年。設(shè)計重現(xiàn)期越大，設(shè)計 暴雨強度越大，所要求的雨水管管徑也要隨之增大；反之，則減少。 若設(shè)計重現(xiàn)期選得過大將造成雨水管管徑過大，造價高，雖使用安全，但長時間管道內(nèi)并不滿流，因而不經(jīng)濟；相反，若設(shè)計重現(xiàn)期選得過 小，則雨水管將經(jīng)常溢流，造成道路積水，影響正常交通。所以設(shè)計 時應恰當?shù)剡x擇設(shè)計重現(xiàn)期。城市道路雨水管道的設(shè)計重現(xiàn)期一般為年，重要地區(qū)或城市主 干道可適當提高設(shè)計重現(xiàn)期。在一個排水系

17、統(tǒng)內(nèi)，一般宜采用同一設(shè)計重現(xiàn)期；也可以采用不 同的設(shè)計重現(xiàn)期，此時可按表11 5選用。2設(shè)計降雨歷時設(shè)計暴雨所取的某一連續(xù)時段稱為設(shè)計降雨歷時，單位以分（min）計，一般可按下式計算：t t1 mt2（11-7）式中：t1地面匯流時間（min）,與流域面積大小、地面種類、坡度、覆蓋情況等有關(guān)，一般 i=515mint2雨水在管渠內(nèi)流動時間（min）, t2 L/60V。 L計算管段長度（m）;V設(shè)計管渠內(nèi)雨水的流速（m/s）;m延緩系數(shù)，明渠 m=;暗管m=2。第四節(jié) 雨水管渠的水力計算雨水管渠的水力計算，主要是根據(jù)已求得的設(shè)計流量，計算確定 雨水管的管徑和明渠的斷面尺寸，或校核管渠坡度和流速

18、，從而定出 各管道的管底標高和埋設(shè)深度，以便于施工。雨水管渠水力計算的基本公式如下：q v（m3/s）（11-8）式中：Q流量（m3/s）；3水流有效面積、（m2）;/V cJRi ；V流速（m/s）,i水力坡降或管渠底坡；R水力半徑(m) / R=3/x；x濕周，(m)；1C流速系數(shù)，C -R6；nn粗糙系數(shù)，見表116。在進行水力計算時，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)管道直徑(滿流)D. 4Q(m)V(11-13)(4)水流有效面積D 2管道滿流時：(11-14)4梯形斷面：

19、b mho ho(11-15)式中：b渠道底寬(m);m邊坡系數(shù)；ho正常水深 (m)。(5)水力半徑/管道滿流時：R D4(11-16)梯形斷面：R bmhoho(11-17)b 2ho % 1 m2第五節(jié)雨水管道的設(shè)計一、雨水管道布置的基本原則雨水管道的總體布置，要根據(jù)城市總體規(guī)劃、道路網(wǎng)規(guī)劃和居 民區(qū)的詳細規(guī)劃，并結(jié)合地形、地物等條件來確定，力求做到工程經(jīng) 濟合理，管網(wǎng)疏密恰當，并避免埋深過大或過小，坡度過陡或過緩， 一般應考慮以下問題：1充分利用地形，分區(qū)就近排入水體規(guī)劃雨水管道時，盡量利用自然地形坡度，以最短的距離排入 附近的池塘、河流、湖泊或郊區(qū)灌溉系統(tǒng)。只有當水體位置較遠，且 地形