城市道路排水设计

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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雨水管渠设计流置计算教学内容: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?9.1.1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。9.1概述(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。9.1.2城市排水设计的一般要求1.设计规范及原则(1)城区道路排水设计重现期见表9.1.1,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9.1.1规定选用适当的重现期。9.1.2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9.1.2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9.1.1,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9.1.1规定选用适当的重现期。2.道路排水设计标准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。9.1.2城市排水设计的一般要求3.雨水口的设置(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90m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。9.1.2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(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hg=18~20cm;在分水点处hw=9~12cm。雨水口处与分水点处的缘石高差hg-hw宜控制在6~9cm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。9.1.2城市排水设计的一般要求6.设计锯齿形偏沟的规定9.1.3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。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。9.1.3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。9.2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。9.2.1雨水管的布置(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。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。(3)管道纵坡(4)管道的埋设深度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。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。9.2.2雨水口和检查井的布置1.雨水口2)双幅式:布置两排或四排雨水口9.2.2雨水口和检查井的布置1.雨水口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。3)三幅式:布置两排至六排雨水口9.2.2雨水口和检查井的布置1.雨水口2)双幅式:布置两排或四排雨水口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。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,m3/s;ω——雨水口进水面积,m2;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。ghkcQ2•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。2)立式雨水口: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。立孔式立蓖式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。(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。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。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9.3雨水管渠设计流量计算9.3.1雨水管渠的设计流量计算FqQ式中:Q——雨水设计流量,L/s;q——设计暴雨强度,L/s/9000m2);ψ——径流系数;F——流域汇水面积,9000m2。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ψ9.3雨水管渠设计流量计算9.3.1雨水管渠的设计流量计算FqQ(2)汇水面积F(1)径流系数ψ9.3雨水管渠设计流量计算9.3.1雨水管渠的设计流量计算FqQ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。设计暴雨强度q:指94m2地面每秒钟的降雨量,(L/s/94m2)。(3)设计暴雨强度qnbtTCAq)()lg1(1671式中:q——设计暴雨强度,L/s/94m2;t——降雨历时,min;T——设计重现期,年;A1、C、n、b——参数,根据统计方法计算确定,决定于当地的气象。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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:地面汇流时间管渠内流行时间②设计降雨历时t式中:t1——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t1=5~15min;t2——雨水在管渠内流行时间(min),t2=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。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Tt=t1+mt29.3雨水管渠设计流量计算vQ式中:Q——流量,m2/s;ω——水流有效面积,m2;v——流速,m/s。9.3.2雨水管渠的水力计算RiCvR——水力半径,m;C——流速系数,611RnCxR9.3雨水管渠设计流量计算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9.3.3雨水管渠的设计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。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。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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