張艷霞1 王國輝2 摘 要：本文根據(jù)水力學(xué)原理與現(xiàn)行相關(guān)排水設(shè)計規(guī)范，就城市道路路面雨水量計算方法與雨水口設(shè)置進(jìn)行論述，同時根據(jù)工程設(shè)計實(shí)踐就上述方法進(jìn)行驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：城市道路 集水時間 雨水量 雨水口型式 Preliminary Investigation on the Algorithmic Method about the Amount of Rainfall of Urban Road and the Setting of the Gully Zhang Yanxia[1] Wang Guohui[2] Abstract：According to the principles of hydraulics and the correlative drainage design specifications，the article discusses the algorithmic method of the amount of rainfall and the setting of the gully, and applies the method to the engineering.
Keywords：urban road collection time amount of rainfall styles of the gully 一、前言 當(dāng)路面水不能迅速排泄時，路面會形成水膜而影響行車安全，因此須在道路匯水點(diǎn)、人行橫道上游、沿街單位出入口上游、靠地面徑流的街坊或庭院的出水口等處設(shè)置雨水口（道路低洼和易積水地段應(yīng)根據(jù)需要適當(dāng)增加雨水口），以及時排除路面雨水，確保在設(shè)計重現(xiàn)期內(nèi)排水暢通、不積水；確保在超過設(shè)計重現(xiàn)期時，退水快、積水時間短。[1] 二、逕流理論 2.1逕流產(chǎn)生過程[2]
一般而言，地面點(diǎn)在受雨過程中，首先被植物截留。在地面開始受雨時因地面干燥，滲水率較大，而降雨的起始雨率還小于入滲率，這時降雨被地面全部吸收。隨著歷時的增長，雨率大于入滲率后地面開始產(chǎn)生余水，當(dāng)余水量積滿洼地后，開始地面逕流，這時部分余水產(chǎn)生積水深度，部分余水產(chǎn)生逕流，在雨率增至最大時相應(yīng)產(chǎn)生最大余水率，之后雨率逐漸遞減，余水率亦漸減小，當(dāng)雨率降至入滲率時，余水現(xiàn)象停止，但這時有地面積水存在，故仍然產(chǎn)生逕流，入滲率仍按地面入滲能力滲漏，直至地面積水消失，逕流才告終止，而后洼地積水逐漸滲完。滲完積水后，地面實(shí)際滲水率將按雨率滲漏，直至雨終。見下圖一。
對于道路路面而言，無植物截留，且逕流系數(shù)較一般地面大得多，因此余水歷時、逕流歷時、降雨總歷時三者的起始點(diǎn)基本相同，累積入滲量極小，其曲線h可看成與x軸平行、接近x軸的一條曲線；再者由于路面相對平坦，死水曲線與累積入滲量曲線h可近似看作重疊。
2.2流域匯流過程
圖二中各條曲線t1，t2，……，tn為等流時線，每條等流時線上各點(diǎn)的雨水流至集水口a的時間是相等的，集流時間（t）是流域邊緣線上的雨水流達(dá)a點(diǎn)的時間。
在地面逕流開始后不久，a點(diǎn)所匯集的流量僅來自靠近a點(diǎn)的小塊面積上的雨水，這時較遠(yuǎn)處的雨水僅流至中途，隨著產(chǎn)生逕流和降雨時間的增長，在a點(diǎn)匯集的流量中的匯流面積不斷增加，當(dāng)流域邊緣上的雨水也流達(dá)a點(diǎn)時，這時全面積匯流，a點(diǎn)的流量達(dá)最大。因此，相應(yīng)于流域集流時間的全面積逕流產(chǎn)生最大逕流量，又稱極限強(qiáng)度法。
全流域逕流在集流口出現(xiàn)的流量來自t時段內(nèi)的降雨量。 
三、雨水口泄水能力與布置 3.1雨水口泄水能力
雨水口的泄水能力與雨水口的型式、箅前水深等因素有關(guān)。由《給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集》（合訂本）S2（下）（國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計）中的“雨水口（一） 鑄鐵井圈”章節(jié)可知，經(jīng)過1：1的水工模型的水力實(shí)驗(yàn)（道路縱坡3‰～3.5%，橫坡1.5%,箅前水深40mm），各類雨水口的設(shè)計泄水能力如下[3]： 表一 雨水口泄水能力表 | 雨水口型式 | 雨水口泄水能力（升/秒） | | 平箅式單箅雨水口 | 20 | | 平箅式雙箅雨水口 | 35 | | 平箅式多箅雨水口 | 15（每箅） | | 偏溝式單箅雨水口 | 20 | | 偏溝式雙箅雨水口 | 35 | | 偏溝式多箅雨水口 | 15（每箅） | | 聯(lián)合式單箅雨水口 | 30 | | 聯(lián)合式雙箅雨水口 | 50 | | 聯(lián)合式多箅雨水口 | 20（每箅） |
由于雜物的阻塞作用，雨水口實(shí)際泄水能力應(yīng)乘以0.5～0.7的系數(shù)，在后面的算例中，系數(shù)選0.7。
3.2雨水口布置
根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》[4]（GBJ 14-87）第3.7.1至3.7.3條規(guī)定：“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。” “雨水口的間距宜為25～50米。 注：低洼和易積水地段，應(yīng)根據(jù)需要適當(dāng)增加雨水口?！?“當(dāng)?shù)缆房v坡大于0.02時，雨水口間距可大于50m，其型式、數(shù)量和布置應(yīng)根據(jù)具體情況和計算確定。坡段較短時可在最低點(diǎn)處集中收水，其雨水口的數(shù)量或面積應(yīng)適當(dāng)增加。”
根據(jù)雨水逕流理論，當(dāng)?shù)缆菲露却髸r，水流速度變快，匯流時間t1變短，坡上的雨水口對雨水截留作用減小，雨水流往下游，同一坡度的道路越長，下游匯流的水量越多。但是，從暴雨強(qiáng)度公式還可以看出，道路越長，則徑流時間越長，暴雨強(qiáng)度越小，對下游雨水口的影響程度不易確定。因此，設(shè)在道路低洼處的雨水口數(shù)量與類型須計算確定。 四、雨水量計算方法 4.1路面逕流系數(shù)
逕流系數(shù)的大小與覆蓋面類型有關(guān)，根據(jù)《公路排水設(shè)計規(guī)范》[5]（1997）規(guī)定，混凝土或?yàn)r青路面的逕流系數(shù)ψ見表二。 表二 路面逕流系數(shù) | 路面類別 | 逕流系數(shù)ψ | | 瀝青混凝土路面 | 0.95 | | 水泥混凝土路面 | 0.90 | | 透水性瀝青路面 | 0.60～0.80 | | 粗料路面 | 0.40～0.60 | | 粗粒土坡面和路肩 | 0.10～0.30 | | 細(xì)粒土坡面和路肩 | 0.40～0.65 |
4.2 重現(xiàn)期
根據(jù)《城市道路設(shè)計規(guī)范》[6]（CJJ 37-90）第12.1.2條規(guī)定：“城區(qū)道路排水設(shè)計重現(xiàn)期見表三，重現(xiàn)期高于地區(qū)排水標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)增設(shè)必要的排水設(shè)施?！?“當(dāng)郊區(qū)道路所在地區(qū)有城市排水管網(wǎng)設(shè)施或排水規(guī)劃時，應(yīng)按表三規(guī)定選用適當(dāng)?shù)闹噩F(xiàn)期。”
城市道路路面雨水設(shè)計重現(xiàn)期與道路類別、城市級別有關(guān)。道路類別越高，城市級別越高，其重現(xiàn)期越大。 表三 城市道路排水設(shè)計重現(xiàn)期 道路類別 城市級別 | 快速路 | 主干路 | 次干路 | 支路 | 廣場
停車場 | 立體交叉 | | 大城市設(shè)計重現(xiàn)期（a） | 2～5 | 1～3 | 0.5～2 | 0.5～1 | 1～3 | 2～5 | | 中、小城市設(shè)計重現(xiàn)期（a） | 0.5～2 | 0.5～1 | 0.33～0.5 | 1～3 |
4.3雨水量計算
1）路面集水時間
路面集水時間tl應(yīng)在綜合考慮地面集水距離、匯水面積、地面覆蓋、地面坡度和降雨強(qiáng)度等因素的基礎(chǔ)上確定。
根據(jù)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)?shù)孛婕嚯x大于50m時，t1＝5+1.25(L一50)／V平均×60)(min)，其中L為地面集水距離(m)，V平均為累計平均流速(m/s)，當(dāng)?shù)孛婕嚯x不足50m時，t1取為5～l0min[7]。
雨水口間的集水距離一般不超過50米，因此，路面集水時間t1可以直接取5～10min。慎重起見，t宜取小值5min。
2） 設(shè)計雨水量 Q=166.7×F×φ×i (L/s) (4) 與雨水管渠的設(shè)計相類似，路面雨水量Q計算公式如下[8]：  其中：F=雨水匯流面積（m2）；
φ=徑流系數(shù)，見表二；
i=暴雨強(qiáng)度；
P=重現(xiàn)期，見表三；
t1=路面集流時間，5min。 五、實(shí)例 
由于道路型式復(fù)雜，下面僅就其中一種最常見的情況進(jìn)行分析。
例如：上海市某城市道路，級別為次干道，重現(xiàn)期取1.0年；為瀝青路面，粗糙度系數(shù)取0.013；綜合逕流系數(shù)取0.90；道路縱坡平均0.003；道路橫坡0.015；道路紅線寬度30米，其中人行機(jī)動車首道寬24米。截取120米計算。如圖四所示。其中三角形為挑水點(diǎn)。
按規(guī)范，雨水口間距設(shè)為30米，以一個雨水口為計算單元。
方法一：
匯水面積F=450m2
坡面流長度L=12米
路面集流時間t1=5min
比流量i=2.09mm/min
路面雨水設(shè)計流量Q=14.1L/s
考慮雜物阻塞，最終設(shè)計流量為14.1/0.7=20.2L/s。
由表一可知，平箅式單箅雨水口或偏溝式單箅雨水口的泄水能力為20L/s, 本例中每隔30m于道路兩側(cè)各設(shè)一平箅式單箅雨水口或偏溝式單箅雨水口即可滿足要求。 六、總結(jié) 總之，雨水口布置的原則是既要滿足道路路面積水排放的要求，退水快,不積水；又要不造成浪費(fèi)，因此須采用一定的計算方法，根據(jù)計算合理確定雨水口間距和型式。 參考文獻(xiàn)： 1. 上海市水務(wù)局主編 上海市城鎮(zhèn)雨水排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃（2020年） 2002.12. P1～2.
2. 高廷耀主編 水污染控制工程（上冊）.高等教育出版社.1996. P110～113.
3. 北京市市政設(shè)計研究院主編 給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集（合訂本） S2（下）（國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計）.中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究所. 2002. P221～227.
4. 上海市建設(shè)委員會主編 室外排水設(shè)計規(guī)范（GBJ 14-87）（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)）. 中國建筑工業(yè)出版社. 1998. P1-12.
5. 同濟(jì)大學(xué)主編 公路排水設(shè)計規(guī)范（JTJ 018—97）（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)）. 1997. P5～7.
6. 北京市市政設(shè)計研究院主編 城市道路設(shè)計規(guī)范（CJJ 37-90）（中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）. 中國建筑工業(yè)出版社. 2001. P7-93.
7. 方增強(qiáng) 城市暴雨公式統(tǒng)制和應(yīng)用中的幾個問題 安徽水利水電 1998年第1期 P22.
8. 北京市市政設(shè)計研究院主編 簡明排水設(shè)計手冊. 中國建筑工業(yè)出版社. 1994. P174～175.
作者簡介：
1: 張艷霞 上海同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，碩士研究生 聯(lián)系地址：上海四平路621弄86號53室（郵編200092）E-mail:zhyanxia@163.com
2:王國輝 E-mail: ghwang@microportmedical.com Resume：
1:Zhang Yanxia, master’s degree, College of Environmental Science and Engineering of Tongji University
Addresse: 53Room, NO.86, 621 Lane, Siping Road,Shanghai Postalcode:200092 E-mail:zhyanxia@163.com
2 :Wang Guohui E-mail: ghwang@microportmedical.com | 
