杭州市城乡建设设计院股份有限公司
【摘 要】本文以某设计项目为实例，对雨水口的形式、设置原则、概况等进行分析，提出了计算雨水口设计中相关理论的方法，根据雨水径流路径，城市道路排水设计理论计算被划分为雨水口泄水量、雨水口汇水流量、以及道路边沟流量这三个部分。另外，本文还对雨水口设计的关健步骤，以及合理间距范围进行了分析。
【关键词】雨水口；泄水量；流量计算
一、雨水口概述
在车行道或慢车道的路缘石边缘处，通常都会建有雨水口，其作用是为城市道路排水。路面的雨水再流进雨水口以后径流入雨水管道，而地下排水系统的泄水能力主要取决于雨水口的形式及泄流能力。道路的使用寿命、管道的排水效果、以及路面结构性能都与雨水口的布置情况有密切的关系，因此道路交通的安全性以及通行能力也与其有间接的关系。
二、雨水口的形式
雨水口的形式主要有两类，一种是立篦式，该形式的雨水口比较通畅，但在维修城市道路罩面时，还增高路面，这样会缩小立篦断面，使其收水能力下降；另一种是平篦式，该形式的雨水口水流通畅，但遇到暴雨天气时，由于杂物较多，容易堵塞雨水口，使收水能力降低。
三、雨水口的布置原则
1雨水口的泄水能力
平箅式雨水口约为20l/s，联合式雨水口约为30l/s。大雨时易被杂物堵塞的雨水口泄水能力应乘以0.5—0.7的系数。多箅式雨水口、立式雨水口的泄水能力经计算确定。
2雨水口连接管管径宜根据下表选用
雨水口间距宜为25—50 m，连接管串联雨水口个数不宜超过3个。雨水口连接管长度不宜超过25 m。
雨水口深度不宜大于1 m。在交通繁忙人口稠密的地区，最好设置沉泥槽。
雨水口和雨水连接管流量应为雨水管渠设计重现期计算流量的1.5—3倍。
四、雨水口流量理论计算
1各水量间关系
由图1可见，雨水在沿地面流行时，一部分会截留在了地面土壤、植物中，另一部分流入了道路两侧的雨水口进，然后流入雨水管道，以下3个阶段是其主要路径。
图1各水量间关系
路径1：考虑雨水经植被、土壤等截留、下渗的因素，根据综合径流系数计算雨水汇水流量Q1。
路径2：汇集至路面上的雨水，因道路横坡的影响，以道路铺面、平石、路肩和路缘石为界形成边沟浅流，其作用是将路面上的雨水引向雨水口，因此，边沟流量Q2数值视为与雨水汇水流量Q1等值。
在道路纵坡的影响下，边沟内的雨水 经沿途雨水口分部截流至雨水干管内。指下泄流量/进水日处流量等于雨水口截流率。通过分析得出，道路纵坡影响着雨水口径流的截流率
如果道路纵坡在20%以上时，雨水口截流率则小于75%；如果道路纵坡在0.3%以下时，雨水口截流率大概是90%—100%；如果道路纵坡在0.3%—2.0%之间，雨水口截流率是75%—90%。
路径3：受道路设计纵坡的影响，雨水口泄水量Q3：一般小于边沟流量Q2，且考虑到塑料袋、杂草等垃圾物不同程度的堵塞等因素，设计时应考虑一定的折减系数，即选取的雨水口理论泄水量数值应大于实际下泄水量。
2雨水汇水流量Q1
雨水口流域汇水面积小，且周围地面覆盖状况不复杂，计算时，常采用推理公式法来计算。其计算见下式：
城市汇水地区的地面种类及地面覆盖状况，是影响径流系数的主要因素，随着地面覆盖状况的改变，径流系数也在变化，所以雨水口所服务的汇水面积上的平均径流系数值可按各种地面的面积加权平均计算。
3道路边沟流量Q2
在城市道路中，边沟是由道路铺面、平石、路肩和路缘石组成的一种浅梯形沟渠。边沟宽度通常为0.3—1.0m，其作用是将路面上的雨水引向雨水口。在水力学上，常规边沟水流属于浅水明渠流的形式，则边沟流量Q2的计算公式：
式中A为过水断面面积，m2；ν为边沟内的平均流速，m/s；a为边沟底宽，m；ι为道路横坡坡度；h0边沟内过水断面的水深，m；J为道路纵坡坡度，m/m；R为水力半径，m；ρ为过水断面湿周，m。
4雨水口泄水量Q3
雨水口的泄水能力能否承受其服务范围内的径流量是道路积水与否的关键因素。影响雨水口泄水能力的因素较多，如道路坡度、道路允许淹没深度、蓖子形式、雨水口数量、位置及高程等。雨水口泄水量Q3可参照如下公式计算：
进水部分的宽度。h为铁盖最边缘两条缝隙的间距；L为缝隙的有效进水长度；h0为雨水口盖上缘水深，hc = 0.67 h0。
5雨水口连接管
在《室外排水设计规范》内明确指出，雨水口连接管管径通常控制在DN 200—300之间，雨水口井的深度最好不超过1m。设计时，在规范中雨水口连接管串联的雨水口数量应小于或等于3个，因此，为满足这一要求，需根据设计经验设置雨水口串联数量。
五、工程实例分析
1工程项目介绍
本工程为人民路道路雨水口改造。人民路是开发区的一条南北向城市主干路。现状人民路机动车道路路表坑槽、车辙、龟裂、局部沉陷等严重，路面在雨季有积水现象，给市民出行带来很大不便，影响交通。为恢复道路正常使用功能，对道路进行改造提升，同时更换所有雨水口。本文以其中一段道路的设计断面为例单侧车行道宽度7 m，人行道宽度2 m，中央分隔带宽度2 m，道路横坡1.500，纵坡1‰，道路按双侧布管。
2雨水口设置的确定
步骤一：假设雨水口布设间距，计算收水范围内雨水汇水流量Q1。
采用暴雨强度公式进行径流量计算，车行道径流系数0.9，人行道径流系数0.8，中央分隔带径流系数按Q2，则综合径流系数为0.805，考虑沿街纵深10 m街坊范围的排水，经计算纵坡方向道路单位长度的汇集流量为0 77 L/s。假设雨水口布设间距为25 m，则雨水口服务范围内汇水量为19.25L/s。
步骤二：假设形成的汇水流量均由边沟引向雨水口，边沟流量Q2数值视为与雨水汇水流量Q1等值，由此计算出边沟内过水断面的水深ho。同时根据道路纵坡确定雨水口截流率，计算出雨水口下泄水量需求值。
当边沟流量为19.25L/s时，计算出边沟内过水断面水深为4.2 mm。道路纵坡1‰雨水口截流率取80%，边沟流量为19.25L/s时，雨水口需下泄水量为15.4L/s。
步骤三：根据经验选取雨水口形式，根据h。计算出所选取雨水口的理论及实际泄水量，并对步骤二中计算出的雨水口下泄水量需求值相比较。
步骤四：根据雨水口的实际下泄水量计算出雨水口布设的最大间距，验证步骤一中假设的间距是否合理。
根据选用的雨水口形式，其雨水口实际泄水量16.09L/s，可计算出雨水口布设最大间距为26.1 m。
因此，本设计雨水口布设间距宜取25m，雨水口选用350 mm X 500 mm球墨铸铁雨水口。当雨水日连接管选用DN 225管径时，一根连接管仅可最多连接2个。
六、总结
道路形式、泄水能力、雨水口的形式、汇水面积所产生的流量等因素，都会影响到市政道路雨水口的布置形式以及数量，因此，在设置雨水口不仅只单纯的按照道路长度计算，而应综合考虑以上因素，从而保证城市排水通畅，同时减少不必要的投资浪费。
论文作者:胡双杰
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第8期
论文发表时间:2016/9/2
标签：雨水论文; 边沟论文; 道路论文; 汇水论文; 径流论文; 流量论文; 间距论文; 《低碳地产》2016年第8期论文;