淹没式出流雨水管道的设计探讨

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘要：以江苏常熟地区为例，通过对淹没式出流雨水管道排水工况的分析，提出了重力流雨水管道设计方法用于淹没式出流流雨水管道设计中存在的问题，并探讨了淹没式出流雨水管道设计的思路、方法及注意事项。

　　关键词：雨水管道、淹没式出流、压力流、局部水头损失、设计流速、延缓系数。

　　Abstract: the jiangsu changshu area as an example, through to drown out storm-water pipeline flow of drainage condition, puts forward the gravity flow rain pipeline design method is used to drown out storm-water pipeline flow of the problems existing in the design, and probes into the flooded the flow of drainage design train of thought, method and the matters needing attention.

　　Key words: the rain pipes, flooded the flow and pressure flow type, local head loss and design flow velocity and delay the coefficient.

　　中图分类号：TU823.6 文献标识码：A 文章编号：

　　对于地势低、河道水位较高的地区，大部分雨水管道及其出水口都位于常水位以下作淹没式出流。如常熟市区早期建成的地坪高程在黄海2.0m左右，近期建成的的地坪高程在黄海2.5m左右，而河道常水位达黄海1.1～1.3m，管道在排水过程中，管道内水体在河道水位顶托下须抬高其自由水位，以管内外水位差形成压力流排放，若延用雨水管道的无压重力流水力计算方法，不但会造成设计的雨水管道因过水能力偏小，不能及时排放设计重现期下的降雨径流量，导致管道服务范围内局部区域积水受淹，而且按管坡等于水力坡度的原则敷设管道，其埋深不断增大，既加大了施工难度，又增加了工程造价。为使淹没式出流雨水管道设计趋于安全可靠、经济合理，以下依据水力计算原理和设计工作中积累的经验作些探讨。

　　1-1、沿程水头损失计算

　　按照《建设部推广应用和限制禁止使用技术》要求，目前本地使用的雨水管管材主要有两种， DN≤500mm管道一般采用PVC-U双壁波纹管， DN≥600mm管道多采用钢筋混凝土管。现依据GB50013-2006规范中压力流管道的沿程水头损失计算规定，对用于淹没式出流雨水管道的PVC-U双壁波纹管和钢筋混凝土管的沿程水头损失计算作如下阐述。

　　(1)PVC-U双壁波纹管的沿程水头损失采用GB50013-2006规范中的塑料管沿程水头损失计算公式确定，即采用魏斯巴赫-达西公式及勃拉修斯公式计算。

　　水的运动粘滞度与其水流温度有关，设计中采用的设计重现期下的暴雨强度，在本地常发生在气温和地表温度较高的初夏与初秋之间，降雨经地面径流后汇集至管道内，其水温较高。故本文采用水温20℃的水流运动粘滞度

　　(2)钢筋混凝土管的沿程水头损失采用GB50013-2006规范中的混凝土管沿程水头损失计算公式确定，即采用舍齐公式及曼宁公式计算

　　1-2、局部水头损失计算

　　雨水管道必须设置满足收集雨水和维修养护要求的检查井，其间距以本地为例，一般在25m左右，即使部分采用检查井与雨水口一体设置的组合检查井，其间距也在50m左右。对于重力流雨水管道，管内水位与管内顶平齐，流经检查井时在其流槽的导流下所产生的局部水头损失甚微，在水力计算中一般忽略不计。而在淹没式出流的雨水管道中，管内水位高于管内顶，管道内水流进出检查井会发生过水断面扩大和缩小，其流速发生由大到小和由小变大的变化，从而产生一定的水头损失，再加上雨水管道检查井间距小，密度高，数量多，按本地已建工程运行工况观测分析，局部水头损失总计约达沿程水头损失的100%左右。如仍按重力流雨水管道水力计算中忽略不计检查井的局部水头损失，仍会发生不能及时排放设计重现期下的降雨径流量，导致管道服务范围内局部区域积水受淹的现象。

　　(3)淹没式出流雨水管道设计常以放大过水断面，降低设计流速，减小管道水头损失为手段，其设计流速一般均偏低于重力流雨水管道最小设计流速0.75m/s。设计时管道最小设计流速宜按不低于0.60m/s控制。对排水作用水头有限的管段，为确保雨天排水运行时不积淤，其最小设计流速应不小于不淤流速。

　　(4)对低于最小设计流速0.75m/s的管段应定期清淤疏通，特别是常水位以下的管段，水流静止不流动时水中颗粒下沉积集造成淤积。为方便管道清淤的清掏，直线管段上的检查井宜按流槽式和落底式间隔设置。

　　(5)对有收集道路雨水口功能的雨水管道宜结合雨水口布置将部分检查井设置为与雨水口一体的组合检查井，增大检查井的设置间距，减少检查井的数量，既可减小管道的局部水头损失，又可降低工程造价。

　　(6)管道布置时，应尽量避免四通交汇和三通的对流汇合，管道转弯时，宜采用扇形检查井，以减小局部水头损失，提高管道的排水能力。

　　(7)淹没式出流雨水管道排水仅与管道上下游水位差有关，管道坡降的大小不影响其排水能力。因此，管坡宜按方便施工和养护为原则设置，特别是常水位以下的管段，其管坡宜按室外排水设计规范条文说明中所列的常用管径最小设计坡度确定。

　　(8)淹没式出流雨水管道以上下游水位差压力排水，管内自由水位高于管内顶高程。因此，管道接口不必严格按照管顶平接设置，在管内顶不高于管内计算自由水位的条件下，可采用管中平接或管内底平接，以减小管道埋深，既方便施工和养护，又降低工程造价。