道路路面雨水口设计计算方法

摘要：提出道路上雨水口间距的计算方法，使路面排水设计向科学化、规范化方向发展。

关键词：道路路面；雨水口；排水设计；计算方法

Abstract: The paper proposed an approach to calculate the spacing of street drains, pushing surface drainage system design towards a more scientific and standardized future.

Key words: road pavement；drain；drainage design；calculating method

中图分类号：[TU997]文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

前言

城市道路路面排水设计是城市道路工程设计中重要的组成部分。因为路面积水会妨碍车辆的通行，使车辆产生侧滑，影响行车安全；其二，路面长期的积水会降低道路路基的强度，造成路基及路面的整体破坏。因而雨水口是城市道路路面排水系统中常用的构筑物，一般布置于道路车行道两侧，路面雨水首先经过雨水口收集后才能进入雨水管道系统。科学合理地设置雨水口是城市道路路面排水设计的关键，同时也将对路面结构安全产生重要影响。

雨水口按布置方式区分，大致可分为两类：第一类是布置于汇水点（道路纵向低点或低洼区），雨水从两个或多个方向进入雨水口，如下左图所示；第二类是布置于截水点处，即位于道路的同一纵坡段上，雨水口只承受一个方向的水量，如下右图所示。

对于第一类雨水口的形式、数量，可根据该处雨水口所处的汇水面积范围所产生的雨水流量，以及所选择雨水口的泄水能力等，参考《给水排水标准图集合订本S2》进行设计，本文不做论述。对于第二类雨水口，在雨水口形式、道路纵向坡度和横向坡度明确的前提下，一般是根据经验确定雨水口设置间距，本文从理论角度提出该类雨水口设置间距的计算方法。

一、雨水口间距设计计算方法

1.1雨水口泄水能力确定

根据《给水排水标准图集合订本S2》可知，当雨水口前水深为4cm时，雨水口设计泄水能力为20升/秒。

1.2路面排水设计汇水量的计算方法

1）路面排水设计流量确定

路面降雨由地面径流至雨水口，经过设计道路路幅范围内漫流排水的过程，以及在由路边石及路面组成的街沟集流的过程。

由于汇集雨水径流的面积较小，雨水设计流量应按下列公式计算

Q=q•φ•F――（A）

公式中Q为雨水设计流量（L/s）；φ为径流系数，对于沥青路面和水泥混凝土路面φ=0.90；F为设计汇水面积（ha）,F=W•LS，W为设计路面排水宽度，LS为雨水口最大允许设计间距；q为设计暴雨强度（L/S••ha）

其中，我国采用的暴雨强度公式形式为

――（B）

公式中P为设计重现期（年）；t为设计降雨历时（min）；A1，C，b，n为地方参数，根据统计方法进行计算确定。

2）设计降雨历时的确定

设计降雨历时t是影响降雨流量Q的重要因素。由于设计降雨历时包括道路横向宽度B雨水流至街边的时间t1（min），和纵向街边最远点雨水径流至雨水口的时间t2（min）

t=t1+mt2――（C）

公式中t1与道路路面宽度和道路横向坡度i1有关，t2与结构断面尺寸和道路纵向坡度i2有关，m取值1.2为折减系数。

计算t1值。路面降雨横向漫流过程通常为面层流，径流流速与漫流水深、单位时间平均降雨深度、雨水运动粘滞系数等有关，在工程计算过程中要十分精确计算t1值存在很大的难度，一般采用经验估算方式。依据《城市道路设计手册》

t1=B/（60V1） ――（D）

公式中V1为径流流速（m/s），当地面坡度小于0.005时，V1取值范围为0.15~0.30，当地面坡度为0.005~0.02时，V1取值范围为0.30~0.60。

计算t2值。街沟集流速采用谢才―满宁公式计算。设排水路段中长度为X处计算流量为QX，流速为V2x，过流面积为Ax，水力半径为Rx，则有降雨平衡连续方程及街沟集流运动方程组成的方程组

QX=AX •V2X=Φ••（W •X）•q――（E）

――（F）

通过公式（E）（F）可求得街沟集流的平均流速V2，其中LS为雨水最大允许设计间距

――（G）

――（H）

3）雨水口间距LS的设计计算方法

通过以上分析，要确保雨水口能够完全排除设计间距范围内的路面雨水，则必须保证雨水口流量Q≤20L/S。因此雨水口间距设计计算步骤可采用如下：

取Q=20L/S，根据经验确定降雨历时t的初始试算值，取t=2~5分钟。

由公式（B）计算q值，由公式（A）计算F，进而求得LS。

由公式（D）计算t1值。

由公式（E）、（F）、（G）、（H）计算t2值。

由公式（C）计算t值。

重复上述②、④、⑤三个步骤，反复计算LS值，直至LS的计算值与上次计算值变化比较小为止。

二、雨水口间距设计示例

道路路面宽度为30m，设双向横坡排水，i1=1.5%，道路纵坡度i2=1.0%，计算单箅式雨水口的设计间距LS。

对于辽宁大连地区，根据常年经验总结，设计暴雨强度公式

当设计重现期P取值为1时，

设汇水街区范围内水深沿纵向呈线形变化，对于街区范围内任一长度X处：

BX= ，WX=66.67BX= ，AX= ，RX=

经过反复计算，雨水口最大设计间距为32.5米。

三、结束语

本计算方法只是自己的一些观点，愿本文能在设计同行间起到抛砖引玉的作用。因在工程实际应用中，雨水口泄水能力受到上游来水的水深、水面宽度、雨水口与路面间的高差等因素的制约，设计间距应在最大允许间距的基础上考虑相当定量的余富。同时为了计算方便，假定雨水口上游汇水街边水深是呈直线变化的，该假设是否会对计算间距精度产生影响应有待深入的研究。

参考文献

[1]《给水排水标准图集合订本S2》北京：中国建筑标准设计研究院。

[2]《城市道路设计手册》北京市市政设计院：中国建筑工业出版社。

[3]《工程水文学》刘光文等译：水利出版社。

[4]《道路路面排水设计计算方法》陈智强：厦门科技。