路面排水计算

1、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+40L 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194C,最高气温398C海年雨季集中在39月，占全年降雨量的85 % 左右，多年平均降雨量 1628。 51785.4mm ,年蒸量1419mm;风向具明显的季节变化 风速 平均1。22m/s，较大风力相当于 7级风力。位于海拔高程 228。 21002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

2、。山区 ,特别是高寒山区，霜期长，冰冻及降雪现象年年都有,初霜期在十一月中旬，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

3、 ,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 3-1。3。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A1=0.5 X 14X （48+180）=1596吊。由于坡面上采用植草防护,则由公路排水设计 规范得坡面径流系数取G=0o5o汇水区域在边沟平台上的面积 A=2X180=360m, 取坡面径流系数（浆砌片石护面 ）C2=0。 4，汇水区域在路面一侧 （ 公路路中线到 边沟）的面积为A=180X 1

4、3=2340用由表查得沥青路面径流系数为 C3=0。95。由 此，总的汇水面积为F=1596+360+2340=4296rp汇水区的径流系数为C（ 1596X0。 5+360X0。 4+2340 X0.95）/4296 =0。 74.汇水区边缘边沟平台边沟浆砌片石护面HiinmimHiiiiiiii以沥青混凝土路面设计r.路面表面排水路面中线-草皮一级边坡排水图3 1边沟计算示意图3.2 。 2计算汇流历时：由克毕公式t.3 / 6其中：Ls为坡面流长度;S为坡面流坡度m ,地表粗糙系数;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: 0o 5，得0.467路堑坡面汇流历时t

5、 ,=1.4452.116 min。由表查得边沟平台（浆砌片石护面）的粗度系数耳=0。02,横向坡度为2%则 t11.4450.4670.02 20.020.801min查表得沥青混凝土路面粗糙系数为=0.013，横坡2% 坡面流长度为13m因此取坡面汇流历时t 1=20 116min （取最大值）设边沟底宽为0o 6m设计水深为0.4m.高0.6m,以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数 n=0。025。求得过水断面段面积为A2 2bh mh =0.40m所以历时时间为t11.4450.013 130.4671.570min。水力半径为 R = A = （0.6 X 0o 4+1X 0.4 2） /（

6、0.6 2 一1120.4）=0。23按曼宁公式，得沟内平均流速为：1 2 11 2 2V - D3i2-0.233 0.00662 1.221m/s,因此沟 内汇流历时为n0.025L _26°3.549min。=2.457V 1.221由上可得汇流历时为 t t1 t2 2.116 3.549 5.665min。=4。6733o 2o 3计算降雨强度：按照规范表3.0o 2,取设计降雨重现期为15年。查图3o 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=2o 0,由表3.0o 7-1可知该地区15年重现期转换系数 Cp=1。27o查图3。0.7

7、2 得该地区60min降雨强度转换系数Cs0=0.40,由表3。0.7-2查得10min降雨量得 转换系数Ct=1o 00。由此，按照式（3o 0o 7）, 15年重现期10min降雨历时得 降雨强度为：1=1.27 Xo 0X2.0=2.54mm/min3o 2.4计算设计径流量：可按降雨强度由推理公式确定：Q 16.67 C I F ,式中Q-设计径流量；C-径流系数；F-汇水面积（Kmf）;所以 Q 16.67 0.74 1.961 6200 10 60.150m3/s。=16.67-0。74-2 0 5442963o 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

8、.6m,水深0。4m 断面积为 0.24m2，则泄水能力 Q=0。24X 1.221=0.293m3/s.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 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

9、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+81LK34+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32:出水口路肩边缘一道路中线图3-2 拦水带设计示意图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 106=650X 106km2,对于沥青混凝土路面取径流系数C=0.95。(3) 汇流历时由克毕公式ti 1.445*(m1Ls)0.467计算

10、坡面汇流历时ti,由表查得地表粗度系数m=0。013,路面横坡为is=2%,坡面流长度L=13m可计算得到坡面汇0.467流历时 ti 1.4450.013 131.570min由沟底(即路线)纵坡ig=2.01%,则由齐哈近似公式估算：v 20i：6 = 20 0.00660.6 0.983m/s，所以沟内汇流历时为：12=50/(60 X 0.983 ) =0。848min由此，可得到汇流历时为t=t 1+t 2=2.418mi n(4) 降雨强度降雨强度公式为：q CpCtq5,101.0 1.25 2.252.8125m ,由此得到设计径流量为：Q 16.67 C I F=16。67X

11、 0.95 X2.8125 X 650X 106=0。0290riVs3。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=Q 0290riVs。折线型底边的过水 断面图见图33。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1 8 1Q=0.377h3i2，带入 Q=0b 0290nVs,i h=0。03,i=0。0066，来反算hnha=0.0515m.则离路缘带 60cm处的水深 hb=ha Bi a=0.0515-0.6 X 0。0

12、3=0。0335m.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来计算0.3770.03 0.01380.0335313H0.00662 =0。00916m/s图3 3路缘带内60cm宽度范围内的泄水量为：Qa Q Q 0.0290 0.009160.01984m3/s路缘带内60cm宽度范围外的泄水量为：8 1Qb03770.0335勺 0.0066" =0.013m3/s 00.02 0.013总泄水量Q+Q=0.03284m7s ,接近于设计流量 Q=0 0290riVs，因而，拦水 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 0 03/0.02=2。0m.3.3 o 3确定拦水带尺寸：水力计算主