论文部分内容阅读
摘要：雨水管道是市政排水管道系统的重要组成部分，本文将主要以雨水管道的设计与计算为切入点探讨一下这方面的一些工程知识。
关键词：市政;雨水管道;设计;计算
Abstract: Rainwater pipeline is an important component of municipal drainage pipeline system, this paper will be mainly to the design and calculation of rain water pipe as the breakthrough point to discuss some of the aspects of this project.
Key words: municipal rainwater pipe; design; calculation;
中图分类号:TU99 文献标识码:A 文章编号:
城市排水管道系统是现代化城市不可缺少的重要市政基础设施,也是城市水污染防治和城市排涝、防洪的骨干工程,它的任务是及时收集、输送城市产生的生活污水、工业废水和降水。因此，排水管道的设计是否科学，施工质量是否过硬对城市区域生活有着直接的关系。作为专业工程人员应该要重视排水管道的设计和施工以及质量管理工作。雨水管道是市政排水管道系统的重要组成部分。本文将主要以雨水管道的设计与计算为切入点探讨一下这方面的一些知识。
一、雨水管的布置
1.平面布置
城市道路雨水管线应平行于道路中心线或规划红线。干管设置在街道中间或一侧，并设在快车道外，当道路红线宽度超过50m时，宜在道路两侧布置排水管道[1]。发生平交时其它管线一般可用倒虹管的办法，分离相交管线。雨水沟道的平面布置，在平坦地区，干沟应设在流域的中部，以减少两侧支沟长度，免得干沟埋深过大，增加造价；在陡坡地区，为避免因沟道坡度太陡而设跌水窨井等特殊构筑物，使干沟与等高线斜交，以适当减少干沟坡度[2]。雨水沟系常沿道路铺设，设在道路中线的侧，与道路相平行，尽量在快车道以外。雨水口的设置位置，要配合道路边沟，在道路交叉口处，雨水不应漫过路面。
2.管道纵坡
管道纵坡尽可能与街道纵坡一致。雨水管道的最小纵坡不得太小，一般不小于0.3%。为防止或减少沉淀，雨水管设计流速常采用自清流速，一般为0.75米／秒。为了满足管中雨水流速不超过管壁受力安全的要求，对雨水管道的最大纵坡也要加以控制，通常道路纵坡大于4%时，需分段设置跌水井。
3.管道的埋设深度
一般在干燥土壤中，管道最大埋深不超过7～8m，地下水位较高，可能产生流沙的地区不超过4～5m。最小埋深等于管直径与管道上面的最小覆土深度之和，在车行道下，管顶最小覆土深度一般不小于0.7m。在管道保证不受外部荷载损坏时，最小覆土深度可适当减小。冰冻地区要依靠防冻要求来确定覆土深度。
二、雨水口和检查井布置
雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的构筑物。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。雨水口有平式、立式以及联合式等多种形式。平式又分为缘石平篦式和地面平篦式，缘石平篦式雨水口适用于有路缘石的道路，主要排除路面水；地面平篦式适用于无路缘石的路面、广场及地面低洼聚水处等。立式雨水口有立孔式和立篦式两种，适用于有路缘石的道路，其中立孔式适用于篦隙容易被杂物堵塞的地方[3]。联合式雨水口是指在水平和垂直方向上均有雨水篦子，宜用于径流集中且有杂物堵塞处。
雨水口一般根据道路纵横坡、街道宽度、周围建筑物，选择雨水口形式及布设方式。对于低洼积水点和交叉口竖向必须规划雨水口。要根据当地暴雨强度、雨水口泄洪能力，确定雨水口数量、位置与间距，交叉口要单独设计。立式雨水口进水孔底面要比附近地面略低，平篦式雨水口比附近路面要低3－5厘米。当管道将雨水排入池塘或小河时，水位变化小，出水口构造简单，宜采用分散出水口。就近排放管线短、管径小，造价低。当河流等水体的水位变化很大，管道的出水口离常水位较远时，出水口的构造就复杂，因而造价较高，此时宜采用集中出水口式布置形式。
检查井可连接沟管，相邻两个检查井之间的管道應在同一直线上，便于检查和疏通操作。检查井要设置在管道容易沉积及经常需要检查的地方。三、雨水管道设计
雨水管道的布置原则是根据城市总体规划、道路网规划和居民区详细规划，结合地形、地物等条件确定，力求做到工程经济合理，管网疏密恰当，避免埋深过大或过小，坡度过陡或过缓。规划雨水管道要着重考虑几个问题。
充分利用地形，分区就近排入水体
要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。当水体位置较远，且地形平坦或地形不利的情况下，要考虑设置水泵站；当天然水体的水位高于管道出口时，可以设置出口泵站。
雨水干管应沿排水地区低处布置
对于地形起伏较大地区，雨水干管应结合主要道路走向沿山谷低处布置，两侧斜坡地可借支管连接。具体布置时，应先根据地形划分地面水径流的分水岭线，然后在相邻分水线之间沿谷线低处布置。
合理选择和布置出水口
出水口要结合地形、水体具体情况采取分散或适当集中布置。当管道出水口的构造比较简单、造价不高时，宜考虑分散布置[4]；若河流水位变化很大，管道出水口离常水位很远时，出水口建筑费用大，此时不宜采用过多的出水口，宜集中布置并选择合适的位置。
此外，在道路路面上应尽可能利用道路边沟排除雨水，为此，在每条雨水干管的起端，通常利用道路边沟排除雨水，从而减少暗管长度约100～150 m，降低了整个管渠工程的造价。
四、雨水管道设计与计算实例
某城市建筑布局及排水管道主干管道设计平面图如图1，管渠粗糙率，暗管n=0.013，满管明渠n=0.025；边坡系数m=1.5；起点埋深1.5m；河道正常水位标高45.5m。
图1某城市建筑布局及排水管道主干管道设计平面图
设计过程
确定干管流向、汇水面积、管道布置。管道开始汇流时间，由于街坊内部有排水系统，估算取15min。
重现期采用P=1年。暴雨强度公式，地区P=1时为：；
该区平均径流系数：
；
水利和流量计算：
（1）1号井以上的汇水面积A1为街坊面积加上1号井以上的街道汇水面积，A1=2.37公顷。汇流时间：t=15 min；
设计重现期：P=1年；
计算暴雨强度：
；
平均径流系数=0.66；设计流量：
；
由1号井至2号井管底设计纵坡i=0.002，经计算得管径D=700mm，设计流速v=1.076m/s。管内底进口设计标高:46.56m，出口设计标高:46.44m。管内流行时间：；
（2）2号井以上的汇水面积A2= A1+2.0+0.42=4.79公顷（增加体育馆面积的一半再加上街道汇水面积）。汇流时间：t=15+2t2=16.86min。设计流量：
；
由2号井至3号井管底纵坡i=0.002，计算得设计管径D=900mm，设计流速v=1.273m/s。管内底进口设计标高:46.34m，出口设汁标高:46.22m。其余各分段的计算方法同上，依此类推。
(3)见图1由10号井至11号井，此段改为明渠排水，其累积汇水面积A=22.98公顷，聚积时间t=28.94min，降雨强度：；
平均径流系数：；
设计流量：
。
设明渠底宽b=1m，边坡系数m=1.5；i=0.002，糙率n=0.025，由式、式、式和式，计算得设计水深h=0.93m=930mm。设计流速：。
出口河道正常水位为45.50m，所以渠底设计标高进口为44.78m；出口为44.56m。
城市雨水管道工程是一个系统性工程，涉及到雨水排水体制，雨水管渠布置，雨水口的布置，检查井布置等，对相关工程设计和施工人员要求非常高，需要非常专业的系统性知识和能力，此外还需要从大量的实际工程中累积经验，不断完善城市市政给排水工程设计的水平和能力。
参考文献：
[1] 《室外排水设计规范》GB 50014-2006北京,中国计划出版社.
[2] 周青,杨华,周敏等.复杂环境下大口径市政排水管道的设计和施工[J].中国给水排水,2012,28(20):73-77.
[3] 龙文锦.近河涌道路的雨水排水管道设计[J].建材发展导向（下）,2012,10(2):278-279.
[4] 王博,吴彦成.市政道路雨水工程管道设计的浅析[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(10).
关键词：市政;雨水管道;设计;计算
Abstract: Rainwater pipeline is an important component of municipal drainage pipeline system, this paper will be mainly to the design and calculation of rain water pipe as the breakthrough point to discuss some of the aspects of this project.
Key words: municipal rainwater pipe; design; calculation;
中图分类号:TU99 文献标识码:A 文章编号:
城市排水管道系统是现代化城市不可缺少的重要市政基础设施,也是城市水污染防治和城市排涝、防洪的骨干工程,它的任务是及时收集、输送城市产生的生活污水、工业废水和降水。因此，排水管道的设计是否科学，施工质量是否过硬对城市区域生活有着直接的关系。作为专业工程人员应该要重视排水管道的设计和施工以及质量管理工作。雨水管道是市政排水管道系统的重要组成部分。本文将主要以雨水管道的设计与计算为切入点探讨一下这方面的一些知识。
一、雨水管的布置
1.平面布置
城市道路雨水管线应平行于道路中心线或规划红线。干管设置在街道中间或一侧，并设在快车道外，当道路红线宽度超过50m时，宜在道路两侧布置排水管道[1]。发生平交时其它管线一般可用倒虹管的办法，分离相交管线。雨水沟道的平面布置，在平坦地区，干沟应设在流域的中部，以减少两侧支沟长度，免得干沟埋深过大，增加造价；在陡坡地区，为避免因沟道坡度太陡而设跌水窨井等特殊构筑物，使干沟与等高线斜交，以适当减少干沟坡度[2]。雨水沟系常沿道路铺设，设在道路中线的侧，与道路相平行，尽量在快车道以外。雨水口的设置位置，要配合道路边沟，在道路交叉口处，雨水不应漫过路面。
2.管道纵坡
管道纵坡尽可能与街道纵坡一致。雨水管道的最小纵坡不得太小，一般不小于0.3%。为防止或减少沉淀，雨水管设计流速常采用自清流速，一般为0.75米／秒。为了满足管中雨水流速不超过管壁受力安全的要求，对雨水管道的最大纵坡也要加以控制，通常道路纵坡大于4%时，需分段设置跌水井。
3.管道的埋设深度
一般在干燥土壤中，管道最大埋深不超过7～8m，地下水位较高，可能产生流沙的地区不超过4～5m。最小埋深等于管直径与管道上面的最小覆土深度之和，在车行道下，管顶最小覆土深度一般不小于0.7m。在管道保证不受外部荷载损坏时，最小覆土深度可适当减小。冰冻地区要依靠防冻要求来确定覆土深度。
二、雨水口和检查井布置
雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的构筑物。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。雨水口有平式、立式以及联合式等多种形式。平式又分为缘石平篦式和地面平篦式，缘石平篦式雨水口适用于有路缘石的道路，主要排除路面水；地面平篦式适用于无路缘石的路面、广场及地面低洼聚水处等。立式雨水口有立孔式和立篦式两种，适用于有路缘石的道路，其中立孔式适用于篦隙容易被杂物堵塞的地方[3]。联合式雨水口是指在水平和垂直方向上均有雨水篦子，宜用于径流集中且有杂物堵塞处。
雨水口一般根据道路纵横坡、街道宽度、周围建筑物，选择雨水口形式及布设方式。对于低洼积水点和交叉口竖向必须规划雨水口。要根据当地暴雨强度、雨水口泄洪能力，确定雨水口数量、位置与间距，交叉口要单独设计。立式雨水口进水孔底面要比附近地面略低，平篦式雨水口比附近路面要低3－5厘米。当管道将雨水排入池塘或小河时，水位变化小，出水口构造简单，宜采用分散出水口。就近排放管线短、管径小，造价低。当河流等水体的水位变化很大，管道的出水口离常水位较远时，出水口的构造就复杂，因而造价较高，此时宜采用集中出水口式布置形式。
检查井可连接沟管，相邻两个检查井之间的管道應在同一直线上，便于检查和疏通操作。检查井要设置在管道容易沉积及经常需要检查的地方。三、雨水管道设计
雨水管道的布置原则是根据城市总体规划、道路网规划和居民区详细规划，结合地形、地物等条件确定，力求做到工程经济合理，管网疏密恰当，避免埋深过大或过小，坡度过陡或过缓。规划雨水管道要着重考虑几个问题。
充分利用地形，分区就近排入水体
要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。当水体位置较远，且地形平坦或地形不利的情况下，要考虑设置水泵站；当天然水体的水位高于管道出口时，可以设置出口泵站。
雨水干管应沿排水地区低处布置
对于地形起伏较大地区，雨水干管应结合主要道路走向沿山谷低处布置，两侧斜坡地可借支管连接。具体布置时，应先根据地形划分地面水径流的分水岭线，然后在相邻分水线之间沿谷线低处布置。
合理选择和布置出水口
出水口要结合地形、水体具体情况采取分散或适当集中布置。当管道出水口的构造比较简单、造价不高时，宜考虑分散布置[4]；若河流水位变化很大，管道出水口离常水位很远时，出水口建筑费用大，此时不宜采用过多的出水口，宜集中布置并选择合适的位置。
此外，在道路路面上应尽可能利用道路边沟排除雨水，为此，在每条雨水干管的起端，通常利用道路边沟排除雨水，从而减少暗管长度约100～150 m，降低了整个管渠工程的造价。
四、雨水管道设计与计算实例
某城市建筑布局及排水管道主干管道设计平面图如图1，管渠粗糙率，暗管n=0.013，满管明渠n=0.025；边坡系数m=1.5；起点埋深1.5m；河道正常水位标高45.5m。
图1某城市建筑布局及排水管道主干管道设计平面图
设计过程
确定干管流向、汇水面积、管道布置。管道开始汇流时间，由于街坊内部有排水系统，估算取15min。
重现期采用P=1年。暴雨强度公式，地区P=1时为：；
该区平均径流系数：
；
水利和流量计算：
（1）1号井以上的汇水面积A1为街坊面积加上1号井以上的街道汇水面积，A1=2.37公顷。汇流时间：t=15 min；
设计重现期：P=1年；
计算暴雨强度：
；
平均径流系数=0.66；设计流量：
；
由1号井至2号井管底设计纵坡i=0.002，经计算得管径D=700mm，设计流速v=1.076m/s。管内底进口设计标高:46.56m，出口设计标高:46.44m。管内流行时间：；
（2）2号井以上的汇水面积A2= A1+2.0+0.42=4.79公顷（增加体育馆面积的一半再加上街道汇水面积）。汇流时间：t=15+2t2=16.86min。设计流量：
；
由2号井至3号井管底纵坡i=0.002，计算得设计管径D=900mm，设计流速v=1.273m/s。管内底进口设计标高:46.34m，出口设汁标高:46.22m。其余各分段的计算方法同上，依此类推。
(3)见图1由10号井至11号井，此段改为明渠排水，其累积汇水面积A=22.98公顷，聚积时间t=28.94min，降雨强度：；
平均径流系数：；
设计流量：
。
设明渠底宽b=1m，边坡系数m=1.5；i=0.002，糙率n=0.025，由式、式、式和式，计算得设计水深h=0.93m=930mm。设计流速：。
出口河道正常水位为45.50m，所以渠底设计标高进口为44.78m；出口为44.56m。
城市雨水管道工程是一个系统性工程，涉及到雨水排水体制，雨水管渠布置，雨水口的布置，检查井布置等，对相关工程设计和施工人员要求非常高，需要非常专业的系统性知识和能力，此外还需要从大量的实际工程中累积经验，不断完善城市市政给排水工程设计的水平和能力。
参考文献：
[1] 《室外排水设计规范》GB 50014-2006北京,中国计划出版社.
[2] 周青,杨华,周敏等.复杂环境下大口径市政排水管道的设计和施工[J].中国给水排水,2012,28(20):73-77.
[3] 龙文锦.近河涌道路的雨水排水管道设计[J].建材发展导向（下）,2012,10(2):278-279.
[4] 王博,吴彦成.市政道路雨水工程管道设计的浅析[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(10).