居住小區(qū)雨水管設計.doc

解析小區(qū)雨水管道管徑計算方法 摘要：依據現行的室外排水設計規(guī)范，雨水管道采用極限強度法和均勻流公式來計算，本文根據雨水排水管道的一些特點，詳細解析了居民小區(qū)雨水管道管徑計算方法。 關鍵詞：雨水排水；管道管徑；管徑設計 隨著經濟的發(fā)展，居民小區(qū)對雨水系統(tǒng)設計的性能要求越來越高。作為設計中的一個重要指標雨水管管徑，過大則無謂增加投資；過小則暴雨時易發(fā)生短澇。筆者在長期的工作中，常發(fā)現下述現象：小區(qū)雨水排水管道管徑沒有經過嚴格計算，僅憑設計人員經驗判斷確定。通過與設計人員溝通、交流，可將管徑確定過程簡單概括如下：初始幾段管徑按設計規(guī)范中最小管徑要求確定，然后遇干管接入井或若干個管段后，綜合考慮匯水面積增加和地形特征，根據經驗判斷將管徑適當增大一級,，依次類推，直至系統(tǒng)各管段(含接入市政管的小區(qū)排出管)管徑，據此方法確定完成。不難想象，據此確定的管徑難免出現偏差，導致管徑大小不當。 一、雨水設計流量 小區(qū)雨水管道管徑選擇，一般依據建筑給水排水設計規(guī)范，居住小區(qū)給水排水設計規(guī)范中等相關內容確定。在計算過程中要注意區(qū)分最大小時流量與設計秒流量的運用范圍。雨水管道計算應滿足管徑、流速、埋深等方面的約束條件。 小區(qū)雨水設計流量Q按下式計算：Q=Fq其中： F匯水面積，其劃分應結合地形坡度、匯水面積的大小及雨水管道布置等情況劃定。地形較平坦時，可按就近排入附近雨水管道的原則劃分匯水面積；地形坡度交大時，可按地面雨水徑流方向劃分匯水面積。 徑流系數。按室外排水設計規(guī)范有關規(guī)定計取。 設計暴雨強度。按下列公式計算： 式中：t降雨歷時（min）。為地面集水時間，一般取515min；m為折減系數，暗管取2，明渠取1.2，為為管渠內雨水流行時間。在排水管道水力計算時應注意如下問題： 雨水管道的水力計算應符合規(guī)范規(guī)定的最大允許流速、最小設計流速和最小設計流速控制的最小設計坡度要求。 雨水管道管段的設計流量如果小于最小管徑在最小坡度時通過的流量，該管段為不計算管段。不計算管段應采用最小管徑，按最小設計坡度進行設計。 水力計算從上游管段向下游管道依次進行，隨著管段中設計流量的增加，設計流速也應相應增加。只有當下游管段流速已經大于1.2m/s（混凝土管和鋼筋混凝土管）的情況下，坡度大的管道接到坡度小的管道時，設計流速才允許減少。 計算時設計流量逐段增加，設計管徑也應相應增加，但在管道坡度突然變陡處，其管徑可根據水力計算確定由大變小，但一般減少一級，不得超過兩級，并不得小于最小管徑。 當地面坡度太大或陡坡突然變緩時，可設置跌水井。一般管道跌水高度超過1m，宜設跌水井；跌水高度超過2m，必須設跌水井。跌水井不宜布置在管道轉角處。 管道轉彎或交接處，其水流轉角不應小于90。 各種不同管徑的管道在檢查井中連接宜采用管頂平接。相同管徑的管道，或在平坦地區(qū)不同管徑的管道也可采用平接，但任何情況下進水管管底不得高于出水管管底。 小區(qū)內接戶管接入小區(qū)排水支管時，最好有1020cm落差。 二、管徑設計 小區(qū)雨水管道常規(guī)設計方法是根據設計流量和管道坡度，按照滿流情況確定管徑的。在很多小區(qū)由于沒有自然地面坡度可以利用，即使采用規(guī)范規(guī)定的最小設計坡度進行計算，管道埋深仍然增加很快又因地下水位較高，埋深一般不超過，否則施工困難，一旦管道低于受納水體水位，相應管道的鋪設坡度也將失去實際意義。在此情況下，任意增設雨水提升泵站是不經濟的，也是不可行的。探討新的、有針對性的設計思想和計算方法是十分必要的。雨水管道按照滿流進行設計，根據水力學觀點，應該屬于有壓管道計算，而有壓管道的水力計算與管道本身的安裝坡度是沒有關系的，設計時完全可以先根據計算管道的上、下游水位差和相應流量確定管徑，爾后再單獨考慮管道的坡度和埋深。假定在排除設計強度暴雨時,管道全線所有檢查井均有大小于其中最大管徑一定數值的涌水水深，取定某一高程系數，采用相對壓強值，則計算管段兩端的水頭差和水力坡降可分別記為： (1) (2) 其中，分別表示計算管段上、下游檢查井的涌水水位(m)；表示計算管段的長度(m)。 根據謝才公式和曼寧公式可導出計算管段的管徑計算公式: (3) 或者(4) 其中表示計算管段的計算管徑(m)；，分別表示計算管段的設計流量和粗糙度。設計時，值依選用管材而定，例如采用混凝土管道,；值依設計暴雨強度和匯水面積而定,對于確定管徑而言,均為已知數值,唯有計算管段的水力坡降值,理論上是根據式(3)和式(4)計算的。 三、雨水管道埋設 （一）管道基礎 小區(qū)雨水管道基礎應按設計要求鋪設，基礎采用砂石墊層，墊層厚度應不小于以下規(guī)定：管徑300以下為100mm，管徑600以下為150mm，大管徑可采用200mm厚，管道基礎的接口部位，應預留凹槽以便接口操作。凹槽深約為0.050.10m，槽長約為管道直徑的1.1倍。凹槽在接口完成后，隨即用砂填實。管道與檢查井銜接采用防水翼環(huán)，防水翼環(huán)可與不同管徑的HDPE短管連接好后，直接用水泥砂漿澆注成砌塊，在砌塊檢查井時可根據流水底高，直接砌入，省時省力。施工時要求井底流槽與管內壁接合平順，管口與井內壁齊平。 由于管徑的確定與管道安裝坡度無關,所以管道坡度、埋深以及連接方式等設計，只需考慮管材強度、地面荷載、河道水位、施工條件以及市政管線綜合等因素即可。這里僅對下面幾點提出強調說明。 (1)為了便于泥沙運動，管道的敷設坡度應采用順坡，即，不宜采用平坡，避免采用反坡。順坡的大小不必按照常規(guī)設計方法依管徑的大小變化而變化，而是不論管徑大小均采用統(tǒng)一的坡度不變。通常情況下,管道的敷設坡度i小于管道平均水力坡度J。(2)常規(guī)雨水管道設計提倡管頂平接,這里則提倡管底平接。因為管底平接不影響排洪設計能力，有利于檢查井流槽制做，更能減緩管道埋深的增加。至于在不滿流時檢查井上游的涌水現象,筆者則認為無關緊要。 (3)管道的埋深可按起始管段管頂覆土深度等于最小覆土深度進行控制。需要注意的是,由于管底平接,管坡較小,很有可能在管線段下游段出現管頂覆土深度不夠的情況,此時可考慮下列措施解決問題管頂覆蓋加固管兩側回填土夯實處理選用高強度管材如有高程余量,可增大管坡如有水頭余量，可減小管徑，以及局部采用管頂平接或者管中對接等。 (4)雨量較小時，管道流速低于最小不淤流速,此時泥沙沉積再所難免,但只是暫時的,等到雨量較大時，已沉積的泥沙會再度被沖走。試驗表明,流速大于0.15可以沖刷粒徑為0.005mm的淤泥；流速大于0.55可以沖刷粒徑為1.0mm的淤泥；流速大于0.65可以沖走粒徑為2.50mm的礫石。所以出現一點沉積泥沙無需擔憂,只要管底順坡通暢,沉積和沖刷總會交替進行,以維持雨水管道的正常運行。然而,設計一定數量的清淤沉砂井仍然是必要的,且沉砂室深度不宜小于600mm,以便機械掏挖。 （二）溝槽回填 從管底基礎至管頂以上0.7m范圍內，必須用人工回填，嚴禁用機械推土回填?；靥钕葟墓艿着c基礎結合部位開始，沿管腔兩側同時對稱分層回填并夯實，每層回填高度宜為0.150.20m，管頂以下宜用粗砂回填，管頂以上0.5m范圍內，宜回填砂土或接近最佳含水率的素土。管頂0.7m以上部分回填土，可采用機械回填，但必須從管線兩側同時回填并夯實，可使用機械碾壓。 參考文獻 1曹相生,姜安璽,依學農.枚舉管徑法優(yōu)化設計雨水管道J中國給水排水,2000,(10). 2桑魯青.多斗屋面雨