关于路面雨水排水口间距的探讨

余志锋

(宁波大学建筑设计研究院有限公司,浙江 宁波 315021)

《室外给水排水设计规范(GB 50014—2006)》4.7.2条中规定,雨水口间距宜为25～50 m,在《公路排水设计规范(JTJ 018—97)》中虽然还补充了雨水口的间距计算,但所提供的计算方法仅仅是从雨水口的排水能力角度考虑,而没有考虑道路本身路肩的纵向排水能力。在实际工程中,不同地区降雨强度相差有3倍以上,同时,同一地区的道路单向既有一车道,也有二车道、三车道甚至更宽,也就是说汇水面积也相差3倍以上。如果在设计中均按照规范执行,就会导致不同的雨水口前雨水径流量相差9倍以上,从而增加了道路路面积水的风险,导致事故发生率的增加。

1 道路雨水口的安全间距

下面就以宁波地区的二级公路为例探讨不同宽度的道路雨水口间距及形式如何选择。

图1 路面雨水排水示意图

如图1,假设计算道路单向净宽度为B0,路肩宽度为0.5 m,道路单向总宽度为B0+0.5 m。道路横坡为2%,纵坡为0.5%。设置雨水口间距为L。路面雨水最大径流量就是雨水口附近。在路面平整,雨水口排水通畅且没有其他因素导致道路积水的情况下,路面最大径流量为：

Q=ΨqF1

(1)

P为设计重现期,按5年考虑；

t为降雨历时,取t=10 min；

Ψ为径流系数,路面取0.95；

F1为计算区域径流面积,雨水口单边径流的面积为：F1=B0×L/2。

道路雨水径流剖面见图2。

图2 道路雨水径流剖面图

径流断面按照三角形管渠进行水力计算：

(2)

式(2)中：Q为径流断面总流量,L/s；

n为粗糙系数,路面取n=0.013；

h为路牙处水深,h=0.02B；

I为水力坡度及道路纵坡0.005；

Ih为道路及路肩横坡,Ih=0.02。

即

Q=3.022B8/3

(3)

过水断面面积见图2,当横坡为2%时,面积=1/2×0.02B×B=0.01B2。

根据式(1)、(3),可以计算出宁波地区不同宽度道路在不同雨水口间距的情况下,道路边雨水过水断面的宽度及水深,见表1。

表1 过水断面宽度及水深计算表

对一般城市道路来说,车速一般在60 km/h左右,当车道上水深超过0.01 m时,就会引起车轮飘滑[1]。结合表1的计算结果,可以得出在设置0.5 m排水路肩时对不同宽度道路需要的雨水口最大安全间距，见表2。在不设置排水路肩或排水路肩较小的情况下,路面排水能力还会进一步恶化,雨水口间距应该更小。

表2 不同单向宽度道路的雨水口最大安全间距

2 雨水口泄流量

从表1的计算可以看出,在安全间距范围内布置雨水口时,其单边雨水流量最大为3.251 L/s,此时,雨水口泄流量为6.502 L/s。雨水口泄流量与雨水口间距成正比,与道路宽度成正比。

3 结 语

由表2可以看出,如果按照规范规定的25～50 m间距布置雨水口,对宁波地区来说,当道路宽度大于或等于8 m的时候,即使取最小值 25 m,车行道的积水也超过了安全限值0.01 m。如果是没有路肩的道路,道路积水更是可以达到 0.021 m。

表2的结果是指在图1假设的道路上计算的雨水口间距,从计算过程可以看出,道路的雨水口安全间距与路肩的横向坡度、路肩的宽度以及道路的纵向坡度成正比。其中,对其影响最大的应该是路肩宽度。

在实际工程设计中,应该适当增加排水路肩的宽度及路肩的横坡,减小雨水口的间距,同时可以适当减小雨水口尺寸。