雨水系統水力計算的目的是確定一定設計重現期的雨水管渠管徑(斷面)、坡度、埋深和雨水泵站設計流量。在計算中,雨水管道和暗渠按滿流狀況考慮。具體的據算公式、參數可參考有關的專業書籍。水力計算中要注意下列重要設計參數或計算條件的選擇。
1.設計重現期
雨水系統設計重現期也叫設計標準。在雨水系統規劃設計中,設計重現期高,發生積水的概率就低,但工程投資相應增加。因此,設計重現期應當根據排水區域的重要性、地形和氣象特點等因素確定。《城市排水工程規劃規范》GB 50318-2000規定,重要干道、重要地區或短期積水能引起嚴重后果的地區,重現期宜采用3— 5年,其他地區重現期宜采用1-3年,特別重要地區和次要地區或排水條件好的地區重現期可酌情增減。
2.徑流系數
徑流系數是指徑流量與降雨量的比值,是影響雨水流量進而影響雨水工程工程量的重要因素,其值隨匯水區地面情況而變。建筑物屋面、混凝土和瀝青路面等不透水材料覆蓋的地面,徑流系數最大,一般為0.9;公園綠地等透水面積較多的地面,徑流系數最小,一般為0. 15;其他類型的地面徑流系數介于這兩者之間。由于影響徑流系數的因素很多,要精確地確定比較困難,在規劃設計中通常采用綜合徑流系數。不透水面積較多的地段,綜合徑流系數一般取0. 4-0.8,透水面積較多的地段,綜合徑流系數一般取0.3-0.6。通過增加透水面積,可以有效地降低徑流系數,在規劃中應當積極倡導,例如在人行道、停車場、廣場等處采用透水性良好的材料鋪裝。
3.雨水管渠斷面形式
雨水管渠包括管道、暗渠和明渠。這里所稱的明渠,是指專門排除城市雨水的排水渠道,不包括城市內的天然水系。。
管道都是施工前預制的,其優點是施工比較方便,進度也快,但在相同排水能力的情況下,工程投資高于暗渠,并且預制管徑一般小于2000mm。因此,在排水流量不大的路段多采用管道。由于管道預制基本都在當地進行,規格有限,水力計算前應了解當地管道規格,避免不切實際地選用一些當地沒有的管道。
暗渠都是現場建造,常用的建筑材料有磚、石、混凝土塊、鋼筋混凝土塊和鋼筋混凝土,常用的斷面形式有矩形和拱形。其優點是建造暗渠的材料多樣,可根據當地情況靈活選擇,工程投資一般低于相同排水能力的管道,并且斷面面積可根據需要在較大范圍內變化,缺點是施工不如管道方便,進度較慢。因此,通常只有在當地管徑最大的管道不能滿足排水要求的情況下采用。
明渠是工程投資最低的雨水管渠,但采用明渠將增加橋涵費用,管理不善還容易淤積,影響環境衛生,目前在有比較適宜的地面坡度、排水條件良好的城市已很少采用。而在地形非常平坦,天然水系又比較稀少的情況下,采用管道或暗渠,要保證一定的坡度,可能會使下游段埋深很深,甚至排水出口低于受納水體基底。在這種情況下,可適當布置一些明渠。為了形成良好的景觀,最好配套建設一些控制設施,使明渠內經常保持有一定水量。
4.其他設計參數或計算條件
在水力計算中,還需要考慮雨水管渠的連接方式、流速、坡度、埋深等設計參數或計算條件。
(1)管渠連接方式
不同管徑或斷面的雨水管渠,其連接方式有管頂平接和管底平接兩種。為了防止上游管段雍水,雨水管渠原則上應采用管頂平接方式。
(2)設計流速
設計流速既要考慮防止淤積,又要考慮防止沖刷,針對不同的管材,有最小流速和最大流速控制。雨水管道在滿流時的最小流速應大于或等于0. 75 m/s,最大流速應小于或等于5 m/s。
(3)埋深
雨水管渠埋深是指管渠內底至地面的深度,而管渠外頂至地面的深度成為覆土厚度。在水力計算中,針對不同情況有最小埋深(或覆土)、最大埋深的控制要求。
雨水管渠最小埋深需要綜合考慮地面荷載、上下游管道的銜接以及其他地下管線的建設等因素。為了防止地面荷載的破壞,在機動車道上,管渠覆土厚度一般不小于0.7m。考慮上下游管道的銜接,雨水管渠最小埋深應確保服務區內上游管段能自流接人。在與其他地下管線有交叉的管段,雨水管渠最小埋深(或覆土)應考慮到其他地下管線的建設空間。
管渠最大埋深,在自排方式下不要受河道底高程控制,管渠底標高不得低于河道基底標高。如果新建管渠要接入現狀管渠,新建管渠底標高不得低于現狀管渠底標高。采取強排的排水分區,為了減少工程投資,也應盡量降低管渠埋深。
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