居住小區(qū)雨水管設(shè)計(jì).doc

解析小區(qū)雨水管道管徑計(jì)算方法 摘要：依據(jù)現(xiàn)行的室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范，雨水管道采用極限強(qiáng)度法和均勻流公式來計(jì)算，本文根據(jù)雨水排水管道的一些特點(diǎn)，詳細(xì)解析了居民小區(qū)雨水管道管徑計(jì)算方法。 關(guān)鍵詞：雨水排水；管道管徑；管徑設(shè)計(jì) 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居民小區(qū)對(duì)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的性能要求越來越高。作為設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要指標(biāo)雨水管管徑，過大則無謂增加投資；過小則暴雨時(shí)易發(fā)生短澇。筆者在長期的工作中，常發(fā)現(xiàn)下述現(xiàn)象：小區(qū)雨水排水管道管徑?jīng)]有經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算，僅憑設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)判斷確定。通過與設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范中最小管徑要求確定，然后遇干管接入井或若干個(gè)管段后，綜合考慮匯水面積增加和地形特征，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷將管徑適當(dāng)增大一級(jí),，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(jù)此方法確定完成。不難想象，據(jù)此確定的管徑難免出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致管徑大小不當(dāng)。 一、雨水設(shè)計(jì)流量 小區(qū)雨水管道管徑選擇，一般依據(jù)建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范，居住小區(qū)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范中等相關(guān)內(nèi)容確定。在計(jì)算過程中要注意區(qū)分最大小時(shí)流量與設(shè)計(jì)秒流量的運(yùn)用范圍。雨水管道計(jì)算應(yīng)滿足管徑、流速、埋深等方面的約束條件。 小區(qū)雨水設(shè)計(jì)流量Q按下式計(jì)算：Q=Fq其中： F匯水面積，其劃分應(yīng)結(jié)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(shí)，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(shí)，可按地面雨水徑流方向劃分匯水面積。 徑流系數(shù)。按室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定計(jì)取。 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度。按下列公式計(jì)算： 式中：t降雨歷時(shí)（min）。為地面集水時(shí)間，一般取515min；m為折減系數(shù)，暗管取2，明渠取1.2，為為管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間。在排水管道水力計(jì)算時(shí)應(yīng)注意如下問題： 雨水管道的水力計(jì)算應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的最大允許流速、最小設(shè)計(jì)流速和最小設(shè)計(jì)流速控制的最小設(shè)計(jì)坡度要求。 雨水管道管段的設(shè)計(jì)流量如果小于最小管徑在最小坡度時(shí)通過的流量，該管段為不計(jì)算管段。不計(jì)算管段應(yīng)采用最小管徑，按最小設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行設(shè)計(jì)。 水力計(jì)算從上游管段向下游管道依次進(jìn)行，隨著管段中設(shè)計(jì)流量的增加，設(shè)計(jì)流速也應(yīng)相應(yīng)增加。只有當(dāng)下游管段流速已經(jīng)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(shí)，設(shè)計(jì)流速才允許減少。 計(jì)算時(shí)設(shè)計(jì)流量逐段增加，設(shè)計(jì)管徑也應(yīng)相應(yīng)增加，但在管道坡度突然變陡處，其管徑可根據(jù)水力計(jì)算確定由大變小，但一般減少一級(jí)，不得超過兩級(jí)，并不得小于最小管徑。 當(dāng)?shù)孛嫫露忍蠡蚨钙峦蝗蛔兙彆r(shí)，可設(shè)置跌水井。一般管道跌水高度超過1m，宜設(shè)跌水井；跌水高度超過2m，必須設(shè)跌水井。跌水井不宜布置在管道轉(zhuǎn)角處。 管道轉(zhuǎn)彎或交接處，其水流轉(zhuǎn)角不應(yīng)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(jìn)水管管底不得高于出水管管底。 小區(qū)內(nèi)接戶管接入小區(qū)排水支管時(shí)，最好有1020cm落差。 二、管徑設(shè)計(jì) 小區(qū)雨水管道常規(guī)設(shè)計(jì)方法是根據(jù)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)坡度進(jìn)行計(jì)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(yīng)管道的鋪設(shè)坡度也將失去實(shí)際意義。在此情況下，任意增設(shè)雨水提升泵站是不經(jīng)濟(jì)的，也是不可行的。探討新的、有針對(duì)性的設(shè)計(jì)思想和計(jì)算方法是十分必要的。雨水管道按照滿流進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)水力學(xué)觀點(diǎn)，應(yīng)該屬于有壓管道計(jì)算，而有壓管道的水力計(jì)算與管道本身的安裝坡度是沒有關(guān)系的，設(shè)計(jì)時(shí)完全可以先根據(jù)計(jì)算管道的上、下游水位差和相應(yīng)流量確定管徑，爾后再單獨(dú)考慮管道的坡度和埋深。假定在排除設(shè)計(jì)強(qiáng)度暴雨時(shí),管道全線所有檢查井均有大小于其中最大管徑一定數(shù)值的涌水水深，取定某一高程系數(shù)，采用相對(duì)壓強(qiáng)值，則計(jì)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(jì)算管段上、下游檢查井的涌水水位(m)；表示計(jì)算管段的長度(m)。 根據(jù)謝才公式和曼寧公式可導(dǎo)出計(jì)算管段的管徑計(jì)算公式: (3) 或者(4) 其中表示計(jì)算管段的計(jì)算管徑(m)；，分別表示計(jì)算管段的設(shè)計(jì)流量和粗糙度。設(shè)計(jì)時(shí)，值依選用管材而定，例如采用混凝土管道,；值依設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度和匯水面積而定,對(duì)于確定管徑而言,均為已知數(shù)值,唯有計(jì)算管段的水力坡降值,理論上是根據(jù)式(3)和式(4)計(jì)算的。 三、雨水管道埋設(shè) （一）管道基礎(chǔ) 小區(qū)雨水管道基礎(chǔ)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)，基礎(chǔ)采用砂石墊層，墊層厚度應(yīng)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(chǔ)的接口部位，應(yīng)預(yù)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(shí)。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(shí)可根據(jù)流水底高，直接砌入，省時(shí)省力。施工時(shí)要求井底流槽與管內(nèi)壁接合平順，管口與井內(nèi)壁齊平。 由于管徑的確定與管道安裝坡度無關(guān),所以管道坡度、埋深以及連接方式等設(shè)計(jì)，只需考慮管材強(qiáng)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(duì)下面幾點(diǎn)提出強(qiáng)調(diào)說明。 (1)為了便于泥沙運(yùn)動(dòng)，管道的敷設(shè)坡度應(yīng)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(shè)計(jì)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(shè)坡度i小于管道平均水力坡度J。(2)常規(guī)雨水管道設(shè)計(jì)提倡管頂平接,這里則提倡管底平接。因?yàn)楣艿灼浇硬挥绊懪藕樵O(shè)計(jì)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(shí)檢查井上游的涌水現(xiàn)象,筆者則認(rèn)為無關(guān)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(jìn)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(xiàn)管頂覆土深度不夠的情況,此時(shí)可考慮下列措施解決問題管頂覆蓋加固管兩側(cè)回填土夯實(shí)處理選用高強(qiáng)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(duì)接等。 (4)雨量較小時(shí)，管道流速低于最小不淤流速,此時(shí)泥沙沉積再所難免,但只是暫時(shí)的,等到雨量較大時(shí)，已沉積的泥沙會(huì)再度被沖走。試驗(yàn)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(xiàn)一點(diǎn)沉積泥沙無需擔(dān)憂,只要管底順坡通暢,沉積和沖刷總會(huì)交替進(jìn)行,以維持雨水管道的正常運(yùn)行。然而,設(shè)計(jì)一定數(shù)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(jī)械掏挖。 （二）溝槽回填 從管底基礎(chǔ)至管頂以上0.7m范圍內(nèi)，必須用人工回填，嚴(yán)禁用機(jī)械推土回填。回填先從管底與基礎(chǔ)結(jié)合部位開始，沿管腔兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱分層回填并夯實(shí)，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(nèi)，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(jī)械回填，但必須從管線兩側(cè)同時(shí)回填并夯實(shí)，可使用機(jī)械碾壓。 參考文獻(xiàn) 1曹相生,姜安璽,依學(xué)農(nóng).枚舉管徑法優(yōu)化設(shè)計(jì)雨水管道J中國給水排水,2000,(10). 2桑魯青.多斗屋面雨