如何快速完成市政雨水管道的设计

如何快速完成市政雨水管道的设计

【摘要】随着我国排水工程的迅猛发展，为了保证市政排水系统的正常运行，加强对市政排水管道系统的规划、设计就显得尤为重要，作者根据自身多年的设计经验，浅谈市政雨水管道的快速设计，可为从事市政排水行业的设计人员提供一定的参考价值。

【关键词】雨水；管道；参数；快速；设计

雨水管道工程可及时地汇聚并排除暴雨形成的地面径流，防止洪涝灾害的发生，科学合理的市政管道设计可保证城市居民维持正常的生产和生活秩序。一般市政雨水管道的设计包括：确定雨水设计流量、计算雨水管道的水力、确定雨水管道的规划及方案和施工图的绘制，技术人员除了了解整个设计流程外，还需要准备的把握相关设计参数的选取。

1.雨水管道水力参数的确定

为了确定各项水力参数并且确定管道断面尺寸，使设计更加经济合理，需要进行雨水管道水力计算。进行雨水管道水力计算首先必须确定基本参数，这是为了使雨水管道避免发生淤积、冲刷等现象，能够正常的工作。

1.1设计充满度

雨水管道系统按满流设计，即h/D=1。这样设计的原因是因为雨水中主要含有泥沙等无机物质，其溢流时对环境的影响较小，另外，相对于较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般补偿，所以不会造成很大的影响。

1.2设计流速

雨水通常会把地面的泥砂夹带到雨水管道中，为了防止泥砂在管道中沉积，规定雨水管道的最小流速必须大于污水管道的最小流速，在满流时最小设计流速为0.75m/s。为了防止雨水管渠管壁被冲刷而损耗，对雨水管道最大的设计流速也做了相关规定：金属管最大设计流速为10m/s，而非金属管最大的设计流速为5m/s。

1.3最小设计坡度

雨水管的最小坡度相当于雨水管管内最小设计流速时的坡度，雨水管常用管径的最小值为200mm，最小设计坡度为0.01。其他管径对应的最小坡度可查设计手册确定。

2.雨水管道方案的快速设计

雨水管道规划及方案的快速设计步骤为：明确任务—搜集资料—现场踏勘—划分排水流域—雨水管道定位—雨水管道的埋深—雨水管网控制点的确定—雨水泵站的设置及规模确定—设计管段设计流量的确定—雨水管管径的确定—雨水管道的连接方式—标高系统的确定—投资估算—规划图绘制—文本编写。

2.1雨水管道的埋设深度

雨水管道的最大埋深，一般在干燥土壤中，最大埋深不超过8m；在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过5m。雨水管道的最小埋设深度应符合下列两个要求：

（1）满足荷载及冰冻的要求，管顶最小覆土人行道下为0.6m，车行道下0.7m。

（2）满足街区雨水接管排水的要求。

2.2设计管段设计流量的确定

首先应根据地形坡度、汇水面积的大小等情况划分汇水面积，再对其进行编号，计算其数值大小，接着就是对设计流量中一些基本参数的确定：

（1）重现期P的确定：一般地区取0.5～3，重要地区取3～5。

（2）径流系数ψ的确定：进入雨水管的雨水量称为径流量，其与降雨量的比值称为径流系数ψ，一般取值小于1。在雨水管道设计中，径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值，即单一覆盖径流系数，如表1所示：

表1 单一覆盖径流系数

（3）降雨历时t1的计算：

其中：地面集水时间t1一般采用5～15min，立体交叉道路地面采用5～10min；折减系数一般为暗管m=2，在陡坡地区，暗管m=1.2～2；管道内雨水流行时间为：

t=

其中：设计管段长度L根据图纸实际测量；雨水流速v一般在0.75～1.3m/s 之间。

2.3雨水管管径的确定

在设计管段及设计流量确定后，可查《给排水设计手册》确定雨水管管径。具体的步骤为：首先编制雨水流量计算和管径选用表格，将每一段设计管段的管

长L、汇水面积F分别填入表格，计算出t1、t、t，同样将其填入表格，然后利用软件计算可快速得出暴雨强度和雨水流量。最后查水力计算表来合理地确定设计管段的Q、D、v、I值。

3.雨水管道施工图的快速设计

雨水管道施工图是在道路施工图完成后进行设计的，一般设计步骤为：（1）设计准备工作；（2）管线设计；（3）附属构筑物设计；（4）绘制施工图；（5）工程概算。

3.1设计准备工作

雨水管道施工图设计由于为配合道路建设，故其设计的前期工作比污水管道简单，其内容包括：明确设计任务、搜集雨水管施工图所必需的资料（地质、降雨、现状管线及相关构筑物等资料）、现场踏勘等。

3.2管线设计

雨水管线设计的内容包括管线定位、雨水流量及管径的计算校核、雨水管管材确定、雨水管接口的确定、雨水管基础确定、回填要求确定、标高系数确定、施工方法确定等

3.3附属构筑物设计

雨水管道的附属构筑物包括雨水口、连接暗井、检查井、跌水井、出水口等。

3.3.1雨水口

雨水口是在雨水管渠或合流管渠上收集雨水的构筑物，由水箅、井筒和连接管三部分组成。雨水口的深度一般不宜大于1m，在有冻胀影响的地区可以适当加大，一般采用无沉泥井形式进行设计。雨水口的连接管与街道排水管渠的检查井相连，当排水管径大于800mm时，也可在连接管与排水管连接处不另设检查井，而设连接暗井。连接管管径应按箅数及泄水量通过计算确定，按表2选用。

表2 雨水口连接管径

雨水口宜设置在汇水点和截水点处，在十字路口交汇处也应根据雨水径流情况布置雨水口。雨水口间距规定：在道路上的雨水口间距一般为25～50m，当道路纵坡大于0.02时，间距可大于50m。

雨水口的数量主要依据雨水量来确定，在截水点和来水量较小的地方一般设单箅雨水口；汇水点和来水量较大的地方一般设双箅雨水口；汇水距离较长、汇水面积较大的易积水地段常设置三箅、四箅或联合式雨水口；立交桥下道路最低点一般要设置十箅左右，以上均按路拱中心线一侧的每一个布置点计算。

3.3.2检查井

为了清通和连接上下游管道，雨水管道系统必须设置检查井。检查井一般设置在雨水管道交汇、转弯、管道尺寸或坡度均匀、跌水等处，或者是间隔一定距离的直线管段上，雨水检查井在直线管段上的最大间距按表3执行。

表3 雨水管道检查井最大间距

污水管除了在倒虹管及泵站前设置沉泥井外，一般不设沉泥井，这与雨水管有所不同。雨水管由于雨水中夹带的泥砂等无机颗粒较多，故需设置相应的沉泥井来截流沙砾，大口径雨水主管设置沉泥井的距离可长一些，对管径小于600mm 的管道可适当缩短，一般按一隔一设置流漕井和沉泥井。

3.3.3出水口

由于雨水一般都排入河道，其出水口相对较多，一般采用非淹没出流，常设置在常水位以上。雨水出水口的形式一般由护坡式出水口、挡墙式出水口、一字式出水口、八字式出水口和门字式出水口。在边远的郊区或农村，雨水出水管直径小于600mm时，宜采用护坡式出水口；当管道与河道顺接时，可采用一字式出水口设置；当管道正交排入河道时，可采用八字式出水口或门子式出水口。

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