市政道路雨水口设计探析

孙拴虎，张新蕾，王孟君，王玉华，苟 强，符惠萍

（1.陕西机电职业技术学院 铁道工程学院，陕西 宝鸡 721001；2.南京铁道职业技术学院，江苏 南京 210000）

在市政工程中，雨水口是市政道路雨水收集排放的主要途径，也是雨水管渠系统中收集雨水中极其重要附属的构筑物，主要包括进水箅、井筒以及连接管3 部分。雨水口设计的合理性，直接关系着城市道路路面径流雨水排除的快速性、及时性以及通畅性[1-3]。雨水口一般布置于道路车行道边缘上侧，在排水管道系统汇集地表水的过程中发挥着重要作用。路面雨水进入雨水管道系统之前，须先经过雨水口的汇流、收集、泄水等过程，雨水口的收水效率与泄水能力直接影响排水管道系统对道路径流的排放能力与效率，因此，雨水口的位置与泄水能力的设计便显得尤为关键。在设计时，须合理地确定雨水口间距，并提高雨水口的设计排水能力，保证雨水口的泄水效率[4-6]。

在实际工程中不免遇到因雨水口箅形设计不合理、缺少防堵塞和底部清淤措施，而严重制约排水管道系统发挥其自身能力。为此，在进行新城区雨水系统设计、部分旧城区雨水排放系统改造的过程中，务必规范雨水口的设计，严格把控施工质量，尽量避免因雨水口设置不当而引起城市内涝。特别是在进行老城区改造时，不只是增加雨水口的数量，其雨水口形式的选择和布置设计是关键因素。

1 雨水口布置原则及必要性

道路上设置雨水口的位置，应保证其在发生暴雨等极端天气时能及时地汇流、收集地面雨水并在第一时间排入雨水管道系统。市政道路工程的一些特殊位置如排水的汇合点、道路转弯半径切点附近、道路纵坡的汇水点处等均应设置一定数量的雨水口，且布设时应避开建筑物门口、地铁、公共汽车等车站等的出入口，且应将雨水口布设在上述建筑物的上游，以避免雨季时雨水口的汇流和收集雨水过程对正常的交通出行造成影响。由于道路高点及其对应的分水点位置靠地面坡度，发生降水时其周围无法有效收集雨水，因此，无需在该位置布设雨水口。而当道路纵坡大于2%时，雨水口布设的形式、数量及位置应结合实际工程的具体情况及当地的地质条件和水文环境，经过计算之后确定，且设置的间距可大于50 m。在道路交叉口处布设雨水口时，应结合交叉口位置的竖向设计经计算后进行。在部分整修道路的施工中，要求不改变既有的雨水口布设情况，为了保证雨水口在道路雨水收集与汇流过程中正常工作，则需根据现场情况和相关规范，在道路纵断调整施工过程中将道路的汇水点调至雨水口位置。在以往的雨水口设计及施工过程中，将雨水口作为管道的附属，沿雨水管道等分地设置雨水口，随意性较大，路面排水往往不畅，因此，需要针对这种情况进行分析和研究。

2 雨水口类型及泄水能力

实际工程中的雨水口按其自身的型式可分为平箅式、立箅式、联合式和线性雨水口4 种类型[7]。各自对应的优缺点及适用范围如表1所示。雨水口的泄水能力是否可以承受其对应工作范围内的径流量，是判断道路积水与否的关键指标。而雨水口的泄水能力与道路的坡度、雨水口的型式、箅前水深等因素有关。根据国标图集《雨水口》(06MS201)，依据室内1：1的水工模型的水力实验(道路纵坡3%～3.5%，横坡1.5%，箅前水深40 mm)的结果，各类雨水口的设计泄水能力可按表2 进行选用。

表2 各类型雨水口的设计泄水能力

3 雨水口的设计计算

以兰州新区某城市道路工程为依托进行设计计算。该道路设计断面为：单侧车行道宽度12 m，人行道宽度2 m，中央分隔带宽度2 m，道路横坡1.5%，纵坡3 %；双侧布管。道路中段有415 m 长的街区。

3.1 雨水口间距确定

雨水口位置设置不当、数量不足及阻塞等因素将会为暴雨时路面积水留下安全隐患[8]。雨水口工作范围内的收水量是确定雨水口布置数量的主要依据。通常道路两侧非汇水点的水量较小，一般设置单箅雨水口即可满足其工作范围内的集水与泄水要求。而在汇水点及道路工程来水量较大的位置则需设置双箅雨水口，汇水面积大、距离长且易积水地段，需根据实际情况设置多箅雨水口或联合式雨水口。

市政道路工程按汇水面积所产生的流量、雨水口自身的泄水能力等，对于雨水口数量的计算和布设情况的确定也至关重要。雨水口数量过多，会造成材料的浪费和施工成本的增加，也影响道路本身的美观性；雨水口数量过少，无法满足道路范围内的集水和排水要求，易导致较为严重的后果。实际工程中，雨水口的数量、设计间距、布设方式和雨水口形式选择等，应综合考虑道路等级与形式、当地的地质与土壤条件、气候与水文状况、绿化情况、降雨量、不同雨水口的泄水能力与工程要求的泄水能力等因素进行决定。选择雨水口位置时，为便于雨水口的连接工作，需要考虑与检查井的位置相对应，且根据以往的施工经验与设计要求，雨水连接管的长度应该小于25 m。设计时，也可按照式3.1 来计算雨水口的设置间距。

式中，L为雨水口的设计间距（m）;ψ为泄水能力折减系数，一般取0.5～0.7；lQ为理论泄水能力（L/S）；γ为下漏流量与进水口处流量的比值；Q指汇水流量（L/S）。

3.2 雨水流量计算

兰州新区暴雨强度计算采用新编兰州市暴雨强度公式进行计算，如公式2 所示。

式中，q为降雨强度[ L/（s · ha）]；P为设计重现期（a）。依据《室外排水设计规范》相关要求，设计时取P=2；t为地面汇流历时（min），与地表粗糙度、坡面流长度和路面坡度有关，本研究取其值为10 min。

本例所得计算结果为q=145.52 L/（s· ha）。

雨水流量按照式3.3 计算。

式中，Q为设计流量（L/S）；ψ为综合径流系数，文中取为0.9；q为降雨强度[ L/（s·ha）]；F为汇水面积（ha）。

按照工程经验，为避免道路两侧部分地面及屋面的雨会随着道路路面坡度而汇流至路面，在计算汇水面积时需考虑两侧路面及建筑汇流面积，本例按道路设计宽度加20 m 进行计算，可得汇水面积为:，则设计雨水流量Q=271.76L/S。

3.3 雨水口选型及布置

由表2 各类型雨水口的设计泄水能力可以看出，平箅式雨水口和偏沟式雨水口的理论泄水能力均相同，其单箅泄水能力均20 L/S；双箅泄水能力均为35 L/S。不考虑多箅雨水口的情形下，联合式双箅雨水口泄水能力最大为50 L/S，其次为联合式单箅雨水口，泄水能力最大为30 L/S。考虑泄水能力折减系数ψ，取其值为0.7。最后考虑到最大的雨水口间距为60 m，该道路中段有415 m 长的街区至少每侧应设置7 座雨水口。本设计最终选用了在道路路缘石下对称布置平箅式单箅雨水口，其实际泄水能力为14 L/S。该街区段段道路共需要设置单箅雨水口数量为20 座，左右两侧各10 座。雨水口设计间距为42 m，满足相关规范要求。

4 结语

雨水口设计的合理性关乎市政道路工程运营期间路面的积水深度以及雨水的排放等问题，因此、实际工程中雨水口的布设过程应综合考虑道路等级与形式、当地的地质与土壤条件、气候与水文状况、降雨量、雨水口的泄水能力要求等因素，并注意与相关设施、其他结构及其对应附属结构物的设计与施工保持协调，在满足相关规范要求的前提下，根据现场实际情况合理布置雨水口，充分发挥雨水口的作用，更快地排除路面集水。以兰州新区某城市道路的雨水口设计为例，对实际工程中雨水口的设计计算进行说明。在计算设计过程中，充分结合当地的地质与水文条件，考虑道路等级及形式，通过采取规范中对雨水口设计与计算的相关规定，确定雨水口的间距，并用新编兰州市暴雨强度公式对当地的雨水流量进行计算，最终完成雨水口的选型与布置。布置形式为：在道路路缘石下对称布置平箅式单箅雨水口，共设置单箅雨水口数量为20 座，左右两侧各10 座。雨水口设计间距为42 m。按照本文所设计的雨水口布设，满足相关规范要求，能够更快、更有效地排除路面积水，保持道路畅通，使工程建设发挥其最大的效益。