城市道路排水设计

城市道路排水设计

道路勘测设计（ 第十 章 城市道路排水设计） 城市排水系统的制度、排水设计要求、排水系统分类 雨水管道及其构造物的布置 雨水管渠设计流量计算 教学内容： 重点解决的问题： 道路雨水排水系统有几种形式？ 城市道路为什么需要设计锯齿形偏沟？ 《 规范 》 有何规定？ 雨水管布置有哪些具体要求？ 雨水管设计应有完成哪些计算项目？ 第 10 章 城市 道路排水设计 本章主要内容 10.1.1 城市排水系统的制度 （ 1 ）合流制 将污水和雨水用同一管道排除的称为合流制排水系统。 （ 2 ）分流制 将雨水和污水分别设置管道系统排除，称为分流制排水系统。 （ 1 ）分别设置污水和雨水管道系统； （ 2 ）只设污水管道系统，不设雨水暗管，雨水沿着地面、街道边沟和明渠泄入天然水体。 10.1 概述 第 10 章 城市 道路排水设计 分流制 第 10 章 城市 道路排水设计 （ 1 ）城区道路排水设计应按城市排水规划进行，并应符合现行的 《 室外排水设计规范 》 规定。无排水规划时，应先作出排水规划，再进行设计。 （ 2 ）城区道路排水一般采用管道形式。城区道路排水设计包括偏沟、雨水口和连接管的布设，不包括排水干管设计。 （ 3 ）郊区道路排水设计包括边沟、排水沟与涵洞等。 （ 4 ）郊区道路排水设计应处理好与农田排灌的关系。 （ 5 ）快速路的路面水应排泄迅速，以防止路面形成水膜影响行车安全。 10.1.2 城市排水设计的一般要求 1 ．设计规范及原则 第 10 章 城市 道路排水设计 （ 1 ）城区道路排水设计重现期见表 10.1.1 ，重现期高于地区排水标准时，应增设必要的排水设施。 （ 2 ）当郊区道路所在地区有城市排水管网设施或排水规划时，应按表 10.1.1 规定选用适当的重现期。 10.1.2 城市排水设计的一般要求 （ 3 ）郊区道路为公路性质时，其排水标准可参照 《 公路工程技术标准 》 和 《 公路排水设计规范 》 的规定进行设计。 2 ．道路排水设计标准 第 10 章 城市 道路排水设计 10.1.2 城市排水设计的一般要求 （ 3 ）郊区道路为公路性质时，其排水标准可参照 《 公路工程技术标准 》 和 《 公路排水设计规范 》 的规定进行设计。 （ 4 ）道路路面雨水径流量应按现行的 《 室外排水设计规范 》 执行。 （ 5 ）计算道路雨水口流量时，偏沟水深不宜大于缘石高度的 2/3 。 （ 1 ）城区道路排水设计重现期见表 10.1.1 ，重现期高于地区排水标准时，应增设必要的排水设施。 （ 2 ）当郊区道路所在地区有城市排水管网设施或排水规划时，应按表 10.1.1 规定选用适当的重现期。 2 ．道路排水设计标准 第 10 章 城市 道路排水设计 道路汇水点、人行横道上游、沿街单位出入口上游、靠地面径流的街坊或庭院的出水口等处均应设置雨水口。道路低洼和易积水地段应根据需要适当增加雨水口。 4 ．立体交叉范围地面水排除的原则 （ 1 ）对立体交叉桥下的地面水，宜采用自流排除。当不能自流排除，有条件修建蓄水池时，可采用调蓄排水，无调蓄条件时，应设泵站排水。 （ 2 ）在下穿式立体交叉引道两端纵坡的起点处应设倒坡，并在道路两侧采取截水措施，以减少坡底聚水量。纵坡大于 2% 的坡段内，不宜设雨水口，应在最低点集中收水，两边应各设并联雨水口。 10.1.2 城市排水设计的一般要求 3 ．雨水口的设置 第 10 章 城市 道路排水设计 （ 1 ）排水方式：应根据铺装种类、场地面积和地形等因素确定。 集中排水： 分散排水：广场、停车场单向尺寸大于或等于 150m ，或地面纵坡度大于或等于 2% 且单向尺寸大于或等于 100m 时，宜采用划区分散排水方式。广场、停车场周围的地形较高时，应设截流设施。 （ 2 ）广场、停车场宜采用雨水管道排水，并避免将汇水线布置在车辆停靠或人流集散的地点。雨水口应设在场内分隔带、交通岛与通道出入口汇水处。 （ 3 ）停车场的修车、洗车污水应处理达到排放标准后排入城市污水管道，不得流入树池与绿地。 10.1.2 城市排水设计的一般要求 5 ．广场、停车场地面水排除的规定 第 10 章 城市 道路排水设计 （ 1 ） 道路中心线纵坡度小于 0.3% 时， 可在道路两侧车行道边缘 1 ～ 3m 宽度范围内设锯齿形偏沟，以保证路面排水。 锯齿形偏沟的缘石外露高度，在雨水口处 h g = 18 ～ 20cm ；在分水点处 h w = 10 ～ 12cm 。雨水口处与分水点处的缘石高差 h g － h w 宜控制在 6 ～ 10cm 范围内。 （ 2 ） 缘石顶面纵坡宜与道路中心线纵坡平行 。 锯齿形偏沟范围的道路横坡度，随分水点和雨水口的位置而变。条件困难时，可调整缘石顶面纵坡度。 10.1.2 城市排水设计的一般要求 6 ．设计锯齿形偏沟的规定 第 10 章 城市 道路排水设计 10.1.3 城市道路雨水排除系统的类型 按构造特点分类：明式、暗式和混合式。 1. 明式系统 公路和一般乡镇道路采用明沟排水，在街坊出入口、人行横道处增设一些盖板、涵管等构造物。 2. 暗式系统 包括街沟、雨水口、连管、干管、检查井、出水口等部分。 第 10 章 城市 道路排水设计 3. 混合式系统 明沟和暗管相结合的一种形式。 城市中排除雨水可用暗管，也可用明沟。 10.1.3 城市道路雨水排除系统的类型 按构造特点分类：明式、暗式和混合式。 1. 明式系统 公路和一般乡镇道路采用明沟排水，在街坊出入口、人行横道处增设一些盖板、涵管等构造物。 2. 暗式系统 包括街沟、雨水口、连管、干管、检查井、出水口等部分。 第 10 章 城市 道路排水设计 10.2 雨水管道及其构造物沿道路的布置 (1) 平面布置： 城市道路的雨水管线应平行于道路的中心线或规划红线。 雨水干管一般设置在街道中间或一侧，并宜设在快车道以外，当道路红线宽度大于 60m 时，可考虑沿街道两侧作双线布置。 10.2.1 雨水管的布置 第 10 章 城市 道路排水设计 (2) 雨水管与其它管线交叉 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。 第 10 章 城市 道路排水设计 (2) 雨水管与其它管线交叉 第 10 章 城市 道路排水设计 (3) 管道纵坡 管道纵坡尽可能与街道纵坡取得一致。 水管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。 第 10 章 城市 道路排水设计 最大允许埋深： 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 。 冰冻地区，则要依靠防冻要求来确定覆土深度。 (2) 管道的埋置深度 第 10 章 城市 道路排水设计 雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的构筑物。 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 。 （ 1 ）雨水口的布设形式 1 ）单幅式：布置两排雨水口 。 10.2.2 雨水口和检查井的布置 1. 雨水口 第 10 章 城市 道路排水设计 2 ）双幅式：布置两排或四排雨水口 10.2.2 雨水口和检查井的布置 1. 雨水口 （ 1 ）雨水口的布设形式 第 10 章 城市 道路排水设计 3 ）三幅式：布置两排至六排雨水口 10.2.2 雨水口和检查井的布置 1. 雨水口 （ 1 ）雨水口的布设形式 第 10 章 城市 道路排水设计 雨水口的泄水能力计算公式： （ 2 ）雨水口的泄水能力 式中： Q —— 雨水口排泄的流量， m 3 /s ； ω —— 雨水口进水面积， m 2 ； C —— 孔口系数，圆角孔用 0.8 ，方角孔用 0.6 ； g —— 重力加速度； h —— 雨水口上允许贮存的水头，一般认为街沟的水深不宜大于侧石高度的 2 ／ 3 ，一般采用 h=0.02 ～ 0.06m ； k—— 孔口阻塞系数，一般 k=2/3 。 第 10 章 城市 道路排水设计 雨水口的构造包括进水蓖、井身和连接管三部分。 （ 3 ）雨水口的构造形式及适用地点 第 10 章 城市 道路排水设计 雨水口的构造形式 ： 1 ）平式雨水口 缘石平蓖式雨水口：适用于有路缘石的道路，主要排除路面水； 地面平蓖式：适用于无路缘石的路面、广场及地面低洼聚水处等 。 3 ）联合式雨水口： 在水平和垂直方向上均有雨水蓖子。 宜用于径流集中且有杂物堵塞处。 2 ）立式雨水口： 立孔式和立蓖式 适用：有路缘石的道路 立孔式适用于蓖隙容易被杂物堵塞的地方 。 第 10 章 城市 道路排水设计 （ 4 ）雨水口布设 1 ）位置： 街沟纵断面上低洼积水点和交叉口凹竖曲线处应设雨水口。 2 ）形式： 根据道路纵横坡度、街道宽度、路面种类、周围建筑地形及排水情况，选择雨水口形式及布设方式 。 3 ） 间距： 一般为 30 ～ 80 米（暴雨强度、雨水口的排水能力） 4 ） 雨水口的连接： 连接干管或串联。一般不超过两个。雨水口连管最小管径为 Φ200mm ，坡度不小于 1% ，长度不超过 25m ，覆土高度不小于 0.7m 。 第 10 章 城市 道路排水设计 5 ）雨水口的标高布置： 立式雨水口： 应使雨水口圈框低于两侧路面 3cm ，箅面比雨水口圈框再低 1cm （联合式雨水口相同）； 平式雨水口： 应使雨水圈框低于附近路面 3 ～ 5cm ，并使周围地面坡向雨水口。 雨水口井深度： 不宜大于 1m 。冰冻地区，应对雨水口及其基础采取防冻胀措施 。 （ 4 ）雨水口布设 第 10 章 城市 道路排水设计 为了对管道进行检查和疏通，管道系统上必须设置检查井； 检查井还起连接沟管的作用，相邻两个检查井之间的管道应在同一直线上，便于检查和疏通操作。 检查井一般设置在管道容易沉积污物以及经常需要检查的地方。 2. 检查井 第 10 章 城市 道路排水设计 2. 检查井 第 10 章 城市 道路排水设计 10.3 雨水管渠设计流量计算 10.3.1 雨水管渠的设计流量计算 式中： Q —— 雨水设计流量， L ／ s ； q —— 设计暴雨强度， L ／ s/10000m 2 ）； ψ —— 径流系数； F —— 流域汇水面积， 10000m 2 。 第 10 章 城市 道路排水设计 定义： 某时段内的径流量（流入雨水管渠的雨水）与同一时段全部降雨量的比值，称为径流系数。 主要影响因素 : 包括排水地区的地面性质和地面覆盖。 在城市排水地区，经常遇到不同种类的地面，所以排水地区的平均径流系数应按加权平均法计算。 （ 1 ）径流系数 ψ 10.3.1 雨水管渠的设计流量计算 第 10 章 城市 道路排水设计 （ 2 ）汇水面积 F 10.3.1 雨水管渠的设计流量计算 第 10 章 城市 道路排水设计 设计暴雨强度 q ：指 10 4 m 2 地面每秒钟的降雨量，（ L ／ s ／ 10 4 m 2 ）。 （ 3 ）设计暴雨强度 q 式中： q —— 设计暴雨强度， L/s/10 4 m 2 ； t —— 降雨历时， min ； T —— 设计重现期，年； A 1 、 C 、 n 、 b —— 参数，根据统计方法计算确定，决定于当地的气象。 第 10 章 城市 道路排水设计 （ 3 ）设计暴雨强度 q 第 10 章 城市 道路排水设计 设计重现期是指在一个较长的统计期限内，设计暴雨强度的降雨重新出现一次的平均时间间隔，单位为年。 ①设计重现期 T 设计重现期 T 第 10 章 城市 道路排水设计 设计降雨所取的某一连续时段称为设计降雨历时，单位以分 min 计。 雨水管渠的设计降雨历时，应采用管渠中形成最大径流量所需的时间。 设计降雨历时包括：地面汇流时间和管渠内流行时间 ②设计降雨历时 t 式中： t 1 —— 地面汇流时间（ min ），与流域面积大小、地面种类、坡度、覆盖情况等有关，一般 t 1 = 5 ～ 15min ； t 2 —— 雨水在管渠内流行时间（ min ）， t 2 = L/v 。 L 为计算管段长度（ m ）， V 为设计管渠内雨水的流速（ m/s ）； m —— 延缓系数，明渠： m = 1.2 ；暗管： m = 2 。 t = t 1 + mt 2 第 10 章 城市 道路排水设计 式中：Q —— 流量， m 2 /s ； ω —— 水流有效面积， m 2 ； v —— 流速， m/s 。 10.3.2 雨水管渠的水力计算 R—— 水力半径， m ； C—— 流速系数， 第 10 章 城市 道路排水设计 1 ．雨水管道布置的基本原则 （ 1 ）充分利用地形，分区就近排入水体 （ 2 ）雨水干管应沿排水地区低处布置 （ 3 ）合理选择和布置出水口 2. 雨水管道设计与计算示例 10.3.3 雨水管渠的设计 第 10 章 城市 道路排水设计 计算实例 第 10 章 城市 道路排水设计 1. 道路雨水排水系统有几种形式？ 道路雨水排水系统分为明式、暗式和混合式等三种形式。公路和一般乡镇道路采用明沟排水，在街坊出入口、人行横道处增设一些盖板、涵管等构造物。 城市道路中排除雨水一般采用暗式，城乡结合处可采用混合式。 结 论 第 10 章 城市 道路排水设计 2. 城市道路为什么需要设计锯齿形偏沟？ 《 规范 》 有何规定？ 城市道路往往纵坡较小，为保证道路纵向排水，在路面边缘附近 1 - 3m 范围内通过逐段抬高或降低路面的方式设置需要的排水纵坡，并保证路面边缘高度的变化幅度不过大，一般不超过路缘石高度的 2/3 。这种形式成为锯齿形偏沟。 《 规范 》 规定，道路中心线纵坡度小于 0.3% 时，可在道路两侧车行道边缘 1 ～ 3m 宽度范围内设锯齿形偏沟，以保证路面排水。 结 论 第 10 章 城市 道路排水设计 3. 雨水管布置有哪些具体要求？ 雨水管布置应考虑平面位置、管道纵坡、埋置深度、与其他管线的交叉布设等问题。 4. 雨水管设计应有完成哪些计算项目？ 汇水区域的划分与面积计算、雨水灌渠的设计流量计算、雨水灌渠的水力计算、孔径计算等。 结 论 第 10 章 城市 道路排水设计