路面排水计算.docx

第三章排水设计3.1气候与地质条件介绍本路段连州至怀集K34+400〜K35+800段 路区属中纬度亚热带季风性湿润气候； 夏季盛行东南风，冬季盛行西北风；全年日照时间长，雨水充沛，有“三月低温阴雨、六月 江河暴满、十月寒风”的气候特征多年平均气温19.4°C,最高气温39.8°C；每年雨季集中在3〜9月，占全年降雨量的85% 左右，多年平均降雨量1628.5〜1785.4m m,年蒸量1419m m；风向具明显的季节变化，风 速平均1.2〜2m/s，较大风力相当于7级风力位于海拔高程228.2〜1002米之间的路线段在冬季不同程度存在冰、雪、雾等影响行车 安全的不良气象因素山区，特别是高寒山区，霜期长，冰冻及降雪现象年年都有，初霜期 在^一月中旬，终霜期在次年二月中旬，霜期一般三个月左右，平原区霜期较短连州市河流属北江支流之连江水系，市内主要河流有星子河、东陂河、三江河、九陂河， 四条河汇合市内称连江，河流的共同特点是：流程短，水流湍急，坡降较大，水位涨落迅速， 四季水位流量变化显著水量受大气降雨影响较大，一般春夏季节降雨较多，河流水量充沛， 遇暴雨常满溢两岸；秋冬旱季降雨量较少，河流水量锐减，河床多暴露。

3.2边沟设计验算在K34+460至K34+640之间的挖方段为挖方最大汇水面积段，本次设计以沥青 混凝土路面为例路堑坡度为1： 0.5，坡面流长度为14m,路基宽度26m，取单侧路 面和路肩横向排水宽度为13m,路拱横坡为2%在纵断面方面，在纵断面方面，此处 纵坡i=-2.03%，边坡坡脚和路肩边缘间设置矩形边沟计算简图如图3-13.2.1计算汇水面积和径流系数：由图一计算汇水区域在路堑一侧（由平台沟到边坡平台）的面积 A=0.5X14X（48+180）=1596m2由于坡面上采用植草防护，则由《公路排水设计1规范》得坡面径流系数取C =0.5汇水区域在边沟平台上的面积A =2X 180=360m2,1 2取坡面径流系数（浆砌片石护面）C=0.4，汇水区域在路面一侧（公路路中线到边2沟）的面积为A=180X13=2340m2，由表查得沥青路面径流系数为C =0.95由此，3 3总的汇水面积为F=1596+360+2340=4296m2，汇水区的径流系数为C=（1596x0.5+360x 0.4+2340x 0.95）/4296 =0.74K43+870175汇水区边缘草皮边沟边沟平台] 浆砌片石护面i 1丨：宀TL ■ 一—一一级边坡排水H H H H 1111111以沥青混凝土路面设计路面表面排水'■JjOi路面中线图3-1边沟计算示意图3.2.2计算汇流历时：由克毕公式\ = 1.445 * （巴二）0.467计算坡面汇流历时, 其中：L为坡面流长度;si为坡面流坡度;sm地表粗糙系数;1由表查得草皮防护路堑边坡的粗度系数m =0.4,且路堑坡度为1： 0.5，得路1堑坡面汇流历时t二1.445x1由表查得边沟平台（浆砌片石护面）的粗度系数m =0.02,横向坡度为2%,1则 t = 1.445 x1〔灼 丫467 = 0.801minJ V0.02 丿查表得沥青混凝土路面粗糙系数为m =0.013，横坡2%，坡面流长度为13m,1(0 013 乂13 >0.467所以历时时间为t = 1.445x ■ J = 1.570min。

1 ( V0.02 丿因此取坡面汇流历时t「2.116min(取最大值)设边沟底宽为0・6m，高0.6m，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数n=0.025设 计水深为0.4m求得过水断面段面积为A = bh + mh2=0.40m 2水力半径为 R = A； x =(0.6X0.4+1X0.4 2)/(0.6 + 2弋 1 +12 x 0.4) = =0.23按曼宁公式,得沟内平均流速为：V = 1R ； i 2 = - x 0.23； x 0.0066； = 1.221m/s ,因此沟内汇流历时为 n 3 0.025t = - = 2^° = 3.549min2.4572 V 1.221由上可得汇流历时为 t = t +1 = 2.116 + 3.549 = 5.665min4.6731 23.2.3计算降雨强度：按照规范表3.0.2，取设计降雨重现期为15年查图3.0.7-1，广东省5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度为q5，10=2.0,由表3.0.7-1可知该地区15年重现期转换系数Cp=1.27.查图3.0.7-2得该地 区60min降雨强度转换系数C60=0.40，由表3.0.7-2查得10min降雨量得转换系 数Ct=1.00.由此，按照式(3.0.7), 15年重现期10min降雨历时得降雨强度为：I=1.27x1.0x2.0=2.54mm/min3.2.4计算设计径流量：可按降雨强度由推理公式确定：Q = 16.67xCxIxF，式中Q设计径流量；c---径流系数；F―-汇水面积(Km2)；所 以 Q = 16.67 x 0.74 xl.961 x 6200 x10-6 = 0.150m3 / s 。

16.67-0.74-2.54-4296-1063.2.5检验径流：设定边沟的截面形式为矩形，宽0.6m,过水断面为宽0.6m，水深0.4m，断 面积为 0.24m2，则泄水能力 Q =0.24X1.221=0.293m3/sc因为设计径流量Q=0.150m3/s＜泄水能力Q =0.293m3/s,所以假定的边沟尺 c寸符合要求3.2.6冲淤检验：边沟的平均流速应使水流在设计流量条件下不产生冲刷和淤泥为此，应保 证设计流速在最大和最小允许流速范围内对于浆砌片石边沟，最大允许速度为3.0m/s，由于水深不大于0.4m,则修 正系数为0.85,故修正最大允许流速为2.55m/s,而最小允许速度为0.4m/s对 于平均流速V=1.221m/s在最大与最小范围内，故满足冲淤检验综上所述，边 沟尺寸符合要求3.3拦水带设计验算：本次设计以沥青路面设计为例，单侧路面和路肩横向排水的宽度为13m,出 水口的间距初拟为50m，以K34+810〜K34+870段为设计段，纵坡坡度为2.01%, 路拱横坡度为2%计算图见图3-2：出水口 路肩边缘图3-2拦水带设计示意图道路中线3.3.1设计径流量计算(1)设计重现期按公路重要程度(高速公路)，对路面和路肩表面排水取设计重现期为5 年。

2)汇水面积和径流系数设出水口间距为50米，则两个出水口之间的汇水面积为F=50X 13X 10-6=650X 10-6km2,对于沥青混凝土路面取径流系数C=0.95由克毕公式t = 1.4451(3)汇流历时0.467计算坡面汇流历时t ,由表查得地表粗度1系数m =0.013,路面横坡为i =2%,坡面流长度L =13m,可计算得到坡面汇流1 s S历时 t = 1.445 x1(0.013 x 13 平467 -I V0.02 丿——. _ = 1.570mm由沟底(即路线)纵坡i =2.01%，则由齐哈近似公式估算：gv = 20i 0.6 = 20 x 0.00660.6= 0.983m / s，所以沟内汇流历时为:gt =50/(60X 0.983)=0.848min2由此，可得到汇流历时为t二t+t =2.418min1 2(4)降雨强度降雨强度公式为：q = c cq = 1.0 x 1.25 x 2.25 = 2.8125 m ,p t 5,10由此得到设计径流量为：Q = 16.67 x C x I x F = 16.67X0.95X 2.8125 X 650 X 10-6=0.0290m3/s3.3.2确定路缘带内的水深与水面宽度硬路肩宽为3m,外侧边缘设沥青路缘带，近路缘带60cm宽度范围内路 肩横坡采用3%，由以上求得设计径流量Q=0.0290m3/s。

折线型底边的过水 断面图见图3-3查表得，光滑沥青表面的粗糙系数为n=0.013对于浅三角形沟的水力计算采用修正的曼宁公式来计算泄水能力，由i =0.03,i=0.0066,来反算h1 8 1Q= 0.377 h3i2，带入 Q=0.0290m3/s，C inhh =0.0515ma则离路缘带 60cm 处的水深 h =h -B i =0.0515-0.6X0.03=0.0335mb a w a水深为0.0166、横坡为0.05的过水断面的泄水量按修正的曼宁公式0.377来计算Qi 二 00^0013x°03353 x0・00662乜 00916从图3-3路缘带内60cm宽度范围内的泄水量为：Q = Q - Q = 0.0290 - 0.00916 二 0.01984m3 /sa 1路缘带内60cm宽度范围外的泄水量为：0 377 8 丄Q = x 0.03353 x 0.00662 =0.013m3/sb 0.02 x 0.013总泄水量Q +Q =0.03284m3/s，接近于设计流量Q=0.0290m3/s，因而，拦水 a b带边沟水深为5.15cm,沟内水面宽度到达离硬路肩边缘 0.6+0.03/0.02=2.0m。

3.3.3确定拦水带尺寸：水力计算主要关心边沟排泄设计流量时的水深和水面宽度，前者影响 到路缘带或缘石的高度，后者用于检验沟内水面是否超过设计规定的限值 （硬路肩内侧边缘）根据拦水带边沟水深为5.15cm，以及水面宽度为 2m（硬路肩宽度为3m）,选择拦水带的形式为沥青混凝土拦水带，拦水带堤 高10cm,正面边坡1： 0.5,背面边坡直立具体尺寸见中间带设计图本节 设计的公式均来自于公路排水设计手册。