淺談露天公交場(chǎng)站雨水排水設(shè)計(jì)及簡便計(jì)算方法

洪英強(qiáng)

（廈門公共交通場(chǎng)站有限公司，福建 廈門 361000）

一、工程概況

某綜合性公交樞紐站總用地面積約1.9hm2，總建筑面積約1399m2，共分公交車?？繀^(qū)、社會(huì)停車場(chǎng)、休閑廣場(chǎng)和服務(wù)配套設(shè)施四個(gè)部分，其中，候車島8座，可容納10多條公交線路?？浚簧鐣?huì)車輛停車位120個(gè)（大巴車位12個(gè)，小車位108個(gè)）；休閑廣場(chǎng)和服務(wù)配套設(shè)施包括中心花園、步行街、2幢商業(yè)建筑、2幢公廁。

二、雨水系統(tǒng)的組成及平面布置

1 組成：雨水系統(tǒng)主要由雨水管、檢查井和雨水口（含雨水口接入管）等組成。

2 平面布置：

雨水管：該樞紐站呈長條形、地勢(shì)平坦、功能分區(qū)清晰，因此匯水面積宜以中心花園為界劃分為左右兩個(gè)區(qū)，并共用主干管排出，遵循就近排放的原則，接入會(huì)展南路綠化帶市政雨水檢查井SY12（接入管管底標(biāo)高為4.48，管徑800）。根據(jù)總平地面標(biāo)高布置管道走向，排水管道沿場(chǎng)地內(nèi)部道路路中布置，共設(shè)7條雨水支管：5條布置于圖中5條車道路中、2條布置于1、2號(hào)商業(yè)樓背后；其中支3、支4、支5、支6匯合后排入干2，支1、支2匯合后排入干1，干1、干2與支7再經(jīng)匯合后由匯出總管排入市政雨水檢查井接口。

檢查井：規(guī)范規(guī)定在管線交匯處、轉(zhuǎn)彎處、管徑或坡度改變處、跌水處以及直線管段上每隔一定距離處應(yīng)設(shè)檢查井，包括終端井、支管接入井、管徑變化井、底標(biāo)高突變井、轉(zhuǎn)彎井（轉(zhuǎn)角大于30度）、以及按間距要求布置的井。檢查井在直線管段的最大間距應(yīng)根據(jù)疏通方法等具體情況確定，300~400管徑的雨水檢查井最大間距不超過50 m。此外，檢查井還和雨水口的位置有關(guān)，雨水口的連接管是一定要排入檢查井連通排出的，因此，管道連接處及轉(zhuǎn)彎處等都要加檢查井。本工程主要就是根據(jù)雨水口支管接入要求，根據(jù)雨水口的位置及間距進(jìn)行布置（詳見表1）。

表1 檢查井最大間距

雨水口：雨水口的型式、數(shù)量和布置，應(yīng)按匯水面積所產(chǎn)生的流量、雨水口的泄水能力及道路型式確定。本工程沿道路兩側(cè)成對(duì)布置，有兩種類型: 一種是按正常路線的間距，規(guī)范要求為25~50m，比較平的路面要多設(shè)間距要短些，一般按25~35米，坡度大的路面可以大些但不能超50米，本工程雨水口間距按不大于25 m進(jìn)行布置；另一種是根據(jù)匯水面積劃分及集水點(diǎn)進(jìn)行布置，在單體建筑的雨水管接入處、候車島的最低點(diǎn)、交叉口、凹形路口范圍及附近的匯水面及集水點(diǎn)等處進(jìn)行布置或適當(dāng)加密。

三、雨水管線設(shè)計(jì)的簡便計(jì)算方法

（一）匯水面積計(jì)算的簡化

采用面積管長比法[1]計(jì)算各管段所服務(wù)的匯水面積。面積管長比法是指將匯水面積按管線長度分配的方法，其劃分原理和形狀與樹相似—管線為樹、匯水面積為樹冠，因此也可以簡稱為“樹分法”，其最佳適用條件是均勻布置的管網(wǎng)，本工程管網(wǎng)布置均勻，滿足此條件。

本工程管線總長度為945m，總匯水面積為1.9hm2，則“面積管長比”=1.9/945=0.00201 hm2/m，相當(dāng)于每m管線所服務(wù)的匯水面積為20.1m2。

（二）利用EXCEL具有的表格處理和計(jì)算能力，編制具有自動(dòng)計(jì)算功能的電子表格

1 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度

P：設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取2年。

t1：從匯水面積最遠(yuǎn)點(diǎn)流到第1個(gè)雨水口的地面集水時(shí)間，根據(jù)場(chǎng)地條件取10min

t2：雨水在管內(nèi)流行時(shí)間

m：延緩系數(shù)，雨水管道取m=2.0

EXCEL計(jì)算式：

N8=D8/（S8*60）、

O8 ==1432.348*（1+0.582*LOG（L8））/POWER（（10+2*M8+4.56），0.633）。

2 雨水設(shè)計(jì)流量：Q=ψ.q廈門.F

ψ:徑流系數(shù)，根據(jù)場(chǎng)地條件取0.60；F：管段所服務(wù)的面積（匯水面積），采用“面積管長比法”劃分匯水面積。

EXCEL計(jì)算式：

J8= =G8*I8、K8=H8*H8。

3 管內(nèi)流速v=1/n*R2/3i1/2

n：管壁粗糙系統(tǒng)（雙壁波紋管取0.010）；R：水力半徑，對(duì)滿流圓管，R=D/4（D:管徑）；i：水力坡度

EXCEL計(jì)算式：

S8 =POWER（（Q8/4），2/3）*SQRT（R8/1000）/0.01

4 計(jì)算管段流量Q=vA（A:過水?dāng)嗝娣e）= 1/0.010*（D/4）2/3i1/2*3.14*（D/2）2

[注：此公式是水力計(jì)算圖或水力計(jì)算表編制的理論依據(jù)]

EXCEL計(jì)算式：

T 8=POW E R（Q 8/2，2）*3.14*S8*1000

5 坡降：管段長度與水力坡度的乘積

EXCEL計(jì)算式：

U8= D8*R8/1000

［注:使用EXCEL復(fù)制柄可自動(dòng)將第8行公式復(fù)制到以下各行單元格中，不必每行依次輸入公式，十分方便且不易出錯(cuò)］

（三）根據(jù)管網(wǎng)布置，按照各匯水面積進(jìn)行逐段計(jì)算：

1 在填入徑流系數(shù)等常數(shù)及管長后，只剩下三個(gè)未知數(shù)管徑D、流速v、敷設(shè)坡度i。

2 從管線起點(diǎn)到終點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)管段，逐段將參數(shù)輸入計(jì)算表中，其中t2必須逐段累計(jì)。起點(diǎn)結(jié)合所在地坪標(biāo)高的覆土要求確定控制管線高程，本工程由于管線位于車行道下，因此起點(diǎn)覆土深度為1m。

3 試算：管徑、坡度、流速，只要假設(shè)三者之二，就能求出另外一個(gè)參數(shù)，試算結(jié)果根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定（設(shè)計(jì)流速最小0.75m/s、最大4m/s，雨水管道最小管徑為300mm，相應(yīng)的最小坡度為0.003），以及計(jì)算表中設(shè)計(jì)流量與允許流量的差值進(jìn)行判斷是否合理可行。本工程起點(diǎn)管徑按DN300代入計(jì)算。若設(shè)計(jì)流量與允許流量的差值為負(fù)值，則放大管徑一級(jí)代入試算，直至滿足條件為止，詳見表2所示：

表2 Excel 雨水管線計(jì)算表

四、結(jié)論

1 露天公交場(chǎng)站建筑密度小、場(chǎng)地坡度變化較緩，管網(wǎng)布置均勻，最適宜采用這種簡化計(jì)算方法。在本工程及其他數(shù)個(gè)公交場(chǎng)站中，此簡化計(jì)算方法與正常計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果相比較，結(jié)果基本相同，但發(fā)現(xiàn)個(gè)別設(shè)計(jì)單位不經(jīng)計(jì)算，將管徑定得太大，構(gòu)成一定程度的浪費(fèi)。

2 露天場(chǎng)站面積一般都在8千平左右（占廈門公交場(chǎng)站總量的80%以上），且管網(wǎng)布置均勻，在有足夠排水坡度條件下場(chǎng)內(nèi)支管管徑用最小管徑DN300即可滿足流量要求，基本不用計(jì)算。這樣就能把主要精力投入到優(yōu)化露天場(chǎng)站管線優(yōu)化布置上。

3 特別重要的露天場(chǎng)站，為提高管網(wǎng)的安全及可靠度，可將重現(xiàn)期適當(dāng)提高。

[1]施建剛，蔡波妮.面積管長比法劃分匯水面積的探討[J].中國給水排水，2006（08）.

[2]張連東.利用Excel進(jìn)行雨水管線和水力計(jì)算[J].當(dāng)代建設(shè)，2003（06）.

[3]室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范GB50014-2006，北京：中國計(jì)劃出版社，2006，04.

[4]孫慧修等編，排水工程上冊(cè)（第四版），北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.