考虑雨水径流路径的市政道路雨水口设计研究

考虑雨水径流路径的市政道路雨水口设计研究

宋伟

山东格瑞特公路工程有限公司  山东省烟台市  264043

摘要：本文主要研究了考虑雨水径流路径的市政道路雨水口设计，首先阐述了雨水口流量理论计算。其次描述了雨水口布设间距。最后对雨水径流的雨水口设计案例进行分析探讨。通过对雨水口流量理论计算，得出了雨水口的尺寸、数量和布设间距等设计参数，并结合具体案例进行分析。本文为市政道路雨水排放系统的设计提供了一定的参考和指导。

关键词：雨水口；径流路径；市政道路；设计；计算

随着城市建设和交通网络的不断完善，市政道路的建设和改造越来越重要。其中，雨水排放系统是市政道路建设中不可或缺的一部分。考虑雨水径流路径的市政道路雨水口设计是保证道路排水畅通和行人、车辆安全的重要措施。

一、雨水口流量理论计算

（一）各水量间关系

在市政道路雨水口设计中，需要考虑到不同降雨强度下的雨水径流量，以确保道路排水系统的正常运行和安全性。在进行雨水口流量理论计算时，需要考虑以下几个水量之间的关系，降雨强度、雨水径流量、设计流量。这些水量之间的关系可以用公式来表示，如下所示：

降雨强度 = 雨水径流量 ÷ 设计流量

雨水径流量 = 降雨强度 × 设计流量

设计流量 = 雨水径流量 ÷ 降雨强度

在进行市政道路雨水口设计时，需要根据当地的气象数据和降雨特征，选择适当的降雨强度进行计算，并根据设计标准和要求，确定相应的设计流量和雨水口尺寸。

（二）雨水汇水流量

雨水汇水流量指的是在一定时间内，某个区域内雨水径流流入某一点的总流量。计算雨水汇水流量需要考虑多种因素，包括降雨强度、道路坡度、路面材料、路面积、道路排水系统等，常用的计算方法有Rational公式和SCS Curve Number方法。

Rational公式是一种常用的计算雨水汇水流量的方法，其公式为：

Q = CIA

其中，Q为雨水汇水流量（m³/s），C为径流系数，通常为0.8-0.9，I为降雨强度（mm/h），A为汇水面积（m²）。

SCS Curve Number方法是美国农业部（USDA）开发的一种计算降雨径流的方法，其公式为：

Q = P × (A - 0.2S)² / (A + 0.8S)

其中，Q为雨水汇水流量（m³/s），P为有效降雨量（mm），A为汇水面积（ha），S为土壤保持能力（mm）。在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的计算方法和参数，并进行合理的校验和调整。

（三）道路边沟雨水流量

边沟是指道路两侧或其中一侧的水沟，通常用于收集路面雨水，将其引导到雨水口或其他排水系统中。计算道路边沟雨水流量也需要考虑多种因素，包括边沟尺寸、坡度、路面材料、降雨强度等。常用的计算方法有Manning公式和斯托克斯公式。

Manning公式是一种常用的计算开放渠道水流量的方法，其公式为：

Q = (1.49/n) × A × R²/³ × S½

其中，Q为边沟雨水流量（m³/s），n为Manning粗糙系数，A为边沟横截面积（m²），R为湿周长（m），S为边沟坡度（m/m）。

斯托克斯公式是一种计算封闭管道水流量的方法，可用于计算较小的边沟水流量，其公式为：

Q = πr² × v

其中，Q为边沟雨水流量（m³/s），r为边沟内径（m），v为边沟内平均流速（m/s）。在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的计算方法和参数，并进行合理的校验和调整。同时，还需考虑边沟与雨水口的联通情况和其他排水系统的影响。

（四）雨水口泄水量

雨水口泄水量指的是雨水口在一定时间内排出的雨水流量。计算雨水口泄水量需要考虑雨水口的结构形式、流量处理能力以及汇水区域的降雨情况等因素。

常用的计算方法有两种，一种是经验公式法，另一种是水力学计算法。一些常用的经验公式如下：

喷嘴式雨水口泄流量Q（m³/h）=C×D²（其中C为常数，D为喷嘴直径，单位为mm）

立式流量雨水口泄流量Q（m³/h）=C×H²（其中C为常数，H为液位高度，单位为mm）

路侧立式流量雨水口泄流量Q（m³/h）=C×(H-2R)²×R（其中C为常数，H为液位高度，R为雨水口半径，单位为mm）

水力学计算法是利用水力学原理进行计算，需要考虑较多的参数和因素，如雨水口口径、形式、液位、汇水区域面积、降雨强度、地形坡度等，需要进行复杂的计算和模拟。一般需要利用计算软件或模拟实验进行计算和验证。在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的计算方法和参数，并进行合理的校验和调整。同时，还需考虑雨水口的位置、数量、排水管道和其他排水系统的配合和协调。

（五）雨水口连接管

雨水口连接管是将雨水口与排水系统（如排水管道或收水井等）连接起来的管道。设计合理的雨水口连接管可以保证雨水从雨水口顺畅地排出，避免积水和洪涝等问题的发生。雨水口连接管的设计需要考虑多种因素，如管道材料、管径、坡度、连接方式等。常用的材料有混凝土、钢筋混凝土、砖、铸铁等，选择合适的材料需要考虑其耐久性、耐腐蚀性、承载能力等因素。管道的管径应根据雨水口的泄水能力和汇水区域的面积来确定。管道的坡度应根据排水系统的排水能力和雨水口的位置来确定，一般为0.5%~2%。连接方式有直接埋设、法兰连接、橡胶密封连接等，需要根据具体情况选择合适的连接方式。

二、雨水口布设间距

雨水口布设间距是指在市政道路等区域，为了保证雨水能够顺畅地排出，需要在道路两侧、交叉口和低洼处等位置设置雨水口，并确定它们的布设间距。布设间距的确定需要考虑多种因素，如道路等级、交通量、降雨强度、汇水面积等。一般来说，道路等级越高、交通量越大，雨水口的布设间距就应越小，以确保雨水能够及时排出，避免积水和安全问题的发生。而在低洼处，应增加雨水口的数量和布设间距，以保证雨水能够迅速排出。常用的雨水口布设间距计算方法有以下两种：

（一）经验公式法

雨水口布设间距可以根据经验公式计算。根据中国建筑标准设计规范，道路干流雨水口的布设间距应满足以下公式：

L = k × I × Q⁰·⁵

其中，L为雨水口布设间距，单位为m；k为系数，一般为0.8；I为设计雨量，单位为mm/h；Q为汇水面积，单位为m²。

（二）水力学计算法

水力学计算法是根据水力学原理进行计算的方法，可以更精确地确定雨水口的布设间距。具体计算需要考虑雨水口的形式、数量、位置、排水能力、汇水面积、降雨强度等因素，需要进行复杂的计算和模拟。一般需要利用计算软件或模拟实验进行计算和验证。在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的计算方法和参数，并进行合理的校验和调整。同时，还需考虑雨水口的位置、数量、排水管道和其他排水系统的配合和协调，以确保雨水能够顺畅地排出，避免积水和安全问题的发生。

三、考虑雨水径流的雨水口设计案例分析

（一）案例背景

某城市一条主要道路因为雨水无法顺利排放而导致道路积水，给车辆和行人带来了不便和危险。为了解决这个问题，市政府决定对该道路进行改造，其中包括对雨水排放系统进行重新设计和安装。

（二）设计方案

设计师考虑到该道路位于城市中心繁华地段，行人和车辆的通行量非常大，因此需要确保排放系统的效率和稳定性。经过勘察和测算，设计师制定了以下设计方案，雨水流量估算，根据当地气象数据和设计标准，估算出50年一遇的暴雨下的雨水流量为100m³/h，作为设计基准。排水管径计算，根据设计基准，计算出合适的排水管径为Φ200mm，以确保雨水能够快速排放，并避免管道堵塞。

雨水口数量和位置，为了收集和排放大量的雨水，设计师决定在该道路的两侧各设置一个雨水口。为了避免过于低洼的问题，雨水口的位置应该稍微高于道路中心线，并且要保证与路面相平。同时，雨水口也要与人行道、路缘石等其他构筑物相协调，以不影响行人和车辆的通行。雨水口的形状，根据需要收集的雨水流量和速度，设计师决定选择长方形的雨水口，尺寸为1.2m×0.6m，并在雨水口处设置倾斜的板块，以确保雨水能够快速流入排水管道。

（三）实施效果

设计方案经过论证和改进后，得到了市政府的批准，并在该道路进行了改造工程。改造后的排水系统效率大大提高，暴雨天气时，雨水能够快速排放，道路积水现象得到了有效解决，为行人和车辆提供了更安全、更便利的通行环境。

总结

综上所述，主要探讨了雨水口设计的理论计算、布设间距以及案例分析等内容。通过深入研究各种水量之间的关系，计算道路边沟雨水流量以及雨水口泄水量等参数，可以有效地规划和设计出适合市政道路的雨水口布局。在实际设计过程中，还需要考虑雨水径流的影响，以达到更加科学合理的设计方案。本研究旨在为市政道路雨水口的规划与设计提供参考和指导，为改善城市排水系统、减轻城市内涝等问题作出贡献。

参考文献：

[1]石战航. 西咸新区海绵城市道路设计研究[D]. 长安大学, 2017.

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[3]刘小蕊. 城市道路雨水口设计探讨[J]. 建筑建材装饰, 2015, 000(008):108-108,110.