余志鋒

(寧波大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,浙江 寧波 315021)

《室外給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50014—2006)》4.7.2條中規(guī)定,雨水口間距宜為25～50 m,在《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 018—97)》中雖然還補(bǔ)充了雨水口的間距計(jì)算,但所提供的計(jì)算方法僅僅是從雨水口的排水能力角度考慮,而沒有考慮道路本身路肩的縱向排水能力。在實(shí)際工程中,不同地區(qū)降雨強(qiáng)度相差有3倍以上,同時(shí),同一地區(qū)的道路單向既有一車道,也有二車道、三車道甚至更寬,也就是說匯水面積也相差3倍以上。如果在設(shè)計(jì)中均按照規(guī)范執(zhí)行,就會導(dǎo)致不同的雨水口前雨水徑流量相差9倍以上,從而增加了道路路面積水的風(fēng)險(xiǎn),導(dǎo)致事故發(fā)生率的增加。

1 道路雨水口的安全間距

下面就以寧波地區(qū)的二級公路為例探討不同寬度的道路雨水口間距及形式如何選擇。

圖1 路面雨水排水示意圖

如圖1,假設(shè)計(jì)算道路單向凈寬度為B0,路肩寬度為0.5 m,道路單向總寬度為B0+0.5 m。道路橫坡為2%,縱坡為0.5%。設(shè)置雨水口間距為L。路面雨水最大徑流量就是雨水口附近。在路面平整,雨水口排水通暢且沒有其他因素導(dǎo)致道路積水的情況下,路面最大徑流量為：

Q=ΨqF1

(1)

P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期,按5年考慮；

t為降雨歷時(shí),取t=10 min；

Ψ為徑流系數(shù),路面取0.95；

F1為計(jì)算區(qū)域徑流面積,雨水口單邊徑流的面積為：F1=B0×L/2。

道路雨水徑流剖面見圖2。

圖2 道路雨水徑流剖面圖

徑流斷面按照三角形管渠進(jìn)行水力計(jì)算：

(2)

式(2)中：Q為徑流斷面總流量,L/s；

n為粗糙系數(shù),路面取n=0.013；

h為路牙處水深,h=0.02B；

I為水力坡度及道路縱坡0.005；

Ih為道路及路肩橫坡,Ih=0.02。

即

Q=3.022B8/3

(3)

過水?dāng)嗝婷娣e見圖2,當(dāng)橫坡為2%時(shí),面積=1/2×0.02B×B=0.01B2。

根據(jù)式(1)、(3),可以計(jì)算出寧波地區(qū)不同寬度道路在不同雨水口間距的情況下,道路邊雨水過水?dāng)嗝娴膶挾燃八?見表1。

表1 過水?dāng)嗝鎸挾燃八钣?jì)算表

對一般城市道路來說,車速一般在60 km/h左右,當(dāng)車道上水深超過0.01 m時(shí),就會引起車輪飄滑[1]。結(jié)合表1的計(jì)算結(jié)果,可以得出在設(shè)置0.5 m排水路肩時(shí)對不同寬度道路需要的雨水口最大安全間距，見表2。在不設(shè)置排水路肩或排水路肩較小的情況下,路面排水能力還會進(jìn)一步惡化,雨水口間距應(yīng)該更小。

表2 不同單向?qū)挾鹊缆返挠晁谧畲蟀踩g距

2 雨水口泄流量

從表1的計(jì)算可以看出,在安全間距范圍內(nèi)布置雨水口時(shí),其單邊雨水流量最大為3.251 L/s,此時(shí),雨水口泄流量為6.502 L/s。雨水口泄流量與雨水口間距成正比,與道路寬度成正比。

3 結(jié) 語

由表2可以看出,如果按照規(guī)范規(guī)定的25～50 m間距布置雨水口,對寧波地區(qū)來說,當(dāng)?shù)缆穼挾却笥诨虻扔? m的時(shí)候,即使取最小值 25 m,車行道的積水也超過了安全限值0.01 m。如果是沒有路肩的道路,道路積水更是可以達(dá)到 0.021 m。

表2的結(jié)果是指在圖1假設(shè)的道路上計(jì)算的雨水口間距,從計(jì)算過程可以看出,道路的雨水口安全間距與路肩的橫向坡度、路肩的寬度以及道路的縱向坡度成正比。其中,對其影響最大的應(yīng)該是路肩寬度。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,應(yīng)該適當(dāng)增加排水路肩的寬度及路肩的橫坡,減小雨水口的間距,同時(shí)可以適當(dāng)減小雨水口尺寸。