PPTJTGTD33-2012公路排水设计规范宣贯培训（325）3

JTG/TD33-2012《《公路排水水设计规规范》2013.3第三部分分水文及水水力计算算9.1水文计算算9.2沟和管的的水力计计算9.3泄水口水水力计算算9.4地下排水水设施水水力计算算提纲9.1水文计算算9.1.1设计径流流量9.1.2设计降雨雨重现期期9.1.3降雨历时时9.1.4坡面汇流流历时9.1.5沟管内汇汇流历时时9.1.6有资料时时设计重重现期降降雨强度度9.1.7无资料时时降雨强强度9.1.8径流系数数9.1.9设计径流流计算流流程图9.1.1设计径流流量路界内各各项排水水设施所所需排泄泄的设计计径流量量应按下下式计算算确定：：Q——设计径流流量（m3/s）；qp,t——设计重现现期和降降雨历时时内的平平均降雨雨强度（（mm/min）；ψ——径流系数数；F——汇水面积积（km2）。9.1.2设计降雨雨重现期期设计降雨雨的重现现期应根根据公路路等级和和排水类类型，按按表9.1.2确定。表9.1.2设计降雨雨的重现现期（单单位：年年）公路等级路面和路肩表面排水路界内坡面排水公路等级路面和路肩表面排水路界内坡面排水高速公路和一级公路515二级及二级以下公路3109.1.3降雨历时时计算路面面表面排排水时，，单向三三车道及及以下的的路面汇汇流历时时可取5min；单向三三车道以以上的路路面汇流流历时可可按下式式（9.1.4）计算确确定，可可不计沟沟管内汇汇流历时时。9.1.4坡面汇流流历时坡面汇流流历时可可按下式式计算确确定：t1——坡面汇流流历时（（min）；Lp——坡面流的的长度（（m）；ip——坡面流的的坡度；；s——地表粗度度系数。。表9.1.4地表粗度度系数s地表状况粗度系数s地表状况粗度系数s沥青混凝土路面、水泥混凝土路面0.013牧草地、草地0.40光滑的不透水地面0.02落叶树林0.60光滑的压实土地面0.10针叶树林0.80稀疏草地、耕地0.209.1.5沟管内汇汇流历时时计算沟管管内汇流流历时时时，先在在断面尺尺寸、坡坡度变化化点或者者有支沟沟（支管管）汇入入处分段段，分别别计算各各段的汇汇流历时时后再叠叠加而得得，按式式（9.1.5-1）计算确确定。当当沿程有有旁侧入入流时，，第一段段沟管的的平均流流速可用用该段沟沟管的末末断面流流速乘折折减系数数0.75计算，其其余各段段可用上上、下端端断面流流速的平平均值计计算：t2——沟管内汇汇流历时时（min）；n和m——分段数和和分段序序号；lm——第m段的长度度（m）；vm——第m段的平均流速速（m/s）；im——第m段沟管的平均均坡度。9.1.6有资料时设计计重现期降雨雨强度当地气象站有有10年以上自记雨雨量计资料时时，可利用气气象站观测资资料，经统计计分析，确定定相关参数后后，按下式计计算设计重现现期的降雨强强度。t——降雨历时（min）；P——重现期（年））；b,n，c，d——回归系数。9.1.7无资料时设计计重现期降雨雨强度当地缺乏自记记雨量计资料料时，可利用用标准降雨强强度等值线图图和有关转换换系数，按下下式计算降雨雨强度：q5,10——5年重现期和10分钟降雨历时时的标准降雨雨强度（mm/min），按公路所所在地区，由由图9.1.7-1查取；cp——重现期转换系系数，为设计计重现期降雨雨强度qp同标准重现期期降雨强度q5的比值，按公公路所在地区区由表9.1.7-1查取；ct——降雨历时转换换系数，为降降雨历时t的降雨强度qt同10min降雨历历时的的降雨雨强度度q10的比值值，按按公路路所在在地区区的60min转换系系数c60，由表表9.1.7-2查取，，c60则可由由图9.1.7-2查取。。地区（年）351015海南、广东、广西、云南、贵州、四川东、湖南、湖北、福建、江西、安徽、江苏、浙江、上海、台湾0.861.001.171.27黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、四川西、西藏0.831.001.221.36内蒙古、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆（非干旱区）0.761.001.341.54内蒙古、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆（干旱区*）0.711.001.441.72表9.1.7-1重现期期转换换系数数cp降雨历时t（min）3510152030405060901200.301.401.251.000.770.640.500.400.340.300.220.180.351.401.251.000.800.680.550.450.390.350.260.210.401.401.251.000.820.720.590.500.440.400.300.250.451.401.251.000.840.760.630.550.500.450.340.290.501.401.251.000.870.800.680.600.550.500.390.33表9.1.7-2降雨历历时转转换系系数ct图9.1.7-1中国5年一遇遇10min降雨强强度q10等值线线图（（mm/min）图9.1.7-2中国60min降雨强强度转转换系系数c60等值线线图（（mm/min）9.1.8径流系系数径流系系数应应按汇汇水区区域内内的地地表种种类由由表9.1.8确定。。当汇汇水区区域内内有多多种类类型的的地表表时，，应分分别为为每种种类型型选取取径流流系数数后，，按相相应的的面积积大小小取加加权平平均值值。表9.1.8径流系系数ψ地表种类径流系数ψ地表种类径流系数ψ沥青混凝土路面0.95陡峻的山地0.75～0.90水泥混凝土路面0.90起伏的山地0.60～0.80透水性沥青路面0.60～0.80起伏的草地0.40～0.65粒料路面0.40～0.60平坦的耕地0.45～0.60粗粒土坡面和路肩0.10～0.30落叶林地0.35～0.60细粒土坡面和路肩0.40～0.65针叶林地0.25～0.50硬质岩石坡面0.70～0.85水田、水面0.70～0.80软质岩石坡面0.50～0.759.1.9设计径径流量量计算算流程程9.1.9设计径径流量量计算算流程程9.2沟和管管的水水力计计算9.2.1沟和管管水力力计算算要求求9.2.2沟或管管泄水水能力力计算算9.2.3沟或管管内平平均流流速计计算9.2.4浅形沟沟过水水断面面泄水水能力力计算算9.2.5沟和管管的允允许流流速9.2.1沟和管管的水水力计计算要要求沟和管管的水水力计计算：：应依据据设计计流量量确定定沟和和管所所需的的断面面尺寸寸。并检查查其流流速是是否在在允许许范围围内。。9.2.2沟或管管泄水水能力力计算算沟或管管的泄泄水能能力应应按下下式计计算：：Qc——沟或管管的泄泄水能能力（（m3/s）；v——沟或管管内的的平均均流速速（m/s）；A——过水断断面面面积（（m2），各各种沟沟或管管过水水断面面面积积计算算式可可参考考附录录B。9.2.3沟或管管内平平均流流速计计算沟或管管内的的平均均流速速应按按下式式计算算：n———沟壁壁或或管管壁壁的的粗粗糙糙系系数数；；R———水力力半半径径（（m），，R=A/ρ，各种种沟沟或或管管的的水水力力半半径径计计算算式式可可参参考考附附录录B；ρ———过水水断断面面湿湿周周（（m）；；I———水力力坡坡度度，，无无旁旁侧侧入入流流明明沟沟，，可可取取用用沟沟或或管管的的底底坡坡；；有有旁旁侧侧入入流流明明沟沟，，可可采采用用沟沟段段的的平平均均水水面面坡坡降降。。表9.2.3沟壁壁或或管管壁壁的的粗粗糙糙系系数数n沟或管类别n沟或管类别n塑料管（聚氯乙烯）0.010土质明沟0.022石棉水泥管0.012带杂草土质明沟0.027水泥混凝土管0.013砂砾质明沟0.025陶土管0.013岩石质明沟0.035铸铁管0.015植草皮明沟（流速0.6m/s）0.050～0.090波纹管0.027植草皮明沟（流速1.8m/s）0.035～0.050沥青路面（光滑）0.013浆砌片石明沟0.025沥青路面（粗糙）0.016干砌片石明沟0.032水泥混凝土路面（镘抹面）0.014水泥混凝土明沟（镘抹面）0.015水泥混凝土路面（拉毛）0.016水泥混凝土明沟（预制）0.0129.2.4浅形形沟沟过过水水断断面面泄泄水水能能力力计计算算浅形形沟沟过过水水断断面面的的泄泄水水能能力力根根据据沟沟的的不不同同型型式式应应分分别别计计算算。。1单一一横横坡坡的的浅浅三三角角形形沟沟泄泄水水能能力力应应按按下下式式计计算算：：ih———沟或或过过水水断断面面的的横横向向坡坡度度；；h———沟或或过过水水断断面面的的水水深深（（m）。。2复合合横横坡坡浅浅三三角角形形沟沟应应按按下下式式计计算算，，如如图图9.2.4所示示：：Q*———单一一横横坡坡的的浅浅三三角角形形沟沟的的水水流流量量，，可可单单一一横横坡坡浅浅三三角角形形沟沟泄泄水水能能力力计计算算式式计计算算得得出出；；α、β、γ——系数，α=i2/i3，β=b2/b3，γ=b1/(b1+b2+b3)。b1b2b3i1i2hi3图9.2.4双向开口口且有变变坡浅三三角形沟沟过水断断面计算算图3其他深宽宽浅沟的的泄水能能力按下下式计算算：9.2.5沟和管的的允许流流速沟和管的的允许流流速应符符合下列列规定：：1.明沟的最最小允许许流速为为0.4m/s，暗沟和和管的最最小允许许流速为为0.75m/s。2.管的最大大允许流流速为：：金属管管10m/s；非金属属管5m/s。3.明沟的最最大允许许流速，，在水深深为0.4～1.0m时，按表表9.2.5-1取用。其其他水深深的允许许流速，，应乘以以表9.2.5-2中相应的的修正系系数。表9.2.5-1明沟的最最大允许许流速（（m/s）明沟类别亚砂土亚粘土干砌片石浆砌片石粘土草皮护面水泥混凝土允许最大流速0.81.02.03.01.21.64.0表9.2.5-2最大允许许流速的的水深修修正系数数h（m）＜0.40.4<h≤1.01.0<h

＜2.0h≥2.0修正系数0.851.001.251.409.3泄水口水水力计算算9.3.1泄水口水水力计算算依据9.3.2纵坡坡段段上开口口式泄水水口泄水水量9.3.3凹形竖曲曲线底部部开口式式泄水口口泄水量量9.3.4纵坡坡段段上格栅栅式泄水水口泄水水量9.3.5凹形竖曲曲线底部部格栅式式泄水口口泄水量量9.3.6纵坡坡段段上泄水水口布置置9.3.7泄水口水水力计算算流程图图9.3.1泄水口水水力计算算依据泄水口的的水力计计算，应应依据设设计流量量和截流流要求：：确定泄水水口的尺尺寸和布布设间距距。9.3.2纵坡坡段段上开口口式泄水水口泄水水量在纵坡坡坡段段上的的开口口式泄泄水口口，其其泄水水量随随开口口长度度Li、低凹凹区的的宽度度Bw和下凹凹深度度ha以及过水断断面的纵向向坡度iz和横向坡度度ih而变化（图图9.3.2）。可利用用附录C中图C-1查取截流率率Q0/Qc后，按过水水断面泄水水能力Qc确定其泄水水量Q0。泄水口开开口长度、、下凹区深深度、宽度度取值应根根据喇叭口口的形状和和尺寸确定定。图9.3.2开口式泄水水口周围的的水流状况况1-拦水带或缘缘石；2-低凹区9.3.3凹形竖曲线线底部开口口式泄水口口泄水量在凹形竖曲曲线底部的的开口式泄泄水口，按按泄水口处处的水深和和泄水口的的尺寸确定定其泄水量量。1开口处设有有低凹区，，当开口处处的净高h0大于等于由由图9.3.3-1确定的满足足堰流要求求的最小高高度hm时，可利用用图9.3.3-2确定开口的的泄水量Q0或最大水深深hi。图9.3.3-1开口式泄水水口满足堰堰流要求的的最小开口口高度hm图9.3.3-2开口处净高高h0大于等于hm时开口的泄泄水量Q0或最大水深深hi2不设低凹区区，则按下下式确定其其泄水量Q0：3当开口处水水深hi超过净高h0的1.4倍时，按下下式确定其其泄水量Q0：9.3.4纵坡坡段上上格栅式泄泄水口泄水水量在纵坡坡段段上的格栅栅式泄水口口，其泄水水量为过水水断面中格格栅宽度Bg所截流的部部分（图9.3.4），可利用用式（9.2.4-1）确定。格格栅孔口所所需的最小小净长度Lg按下式确定定：Lg——格栅孔口的的最小净长长度（m）；vg——格栅宽度范范围内水流流的平均流流速（m/s）；tb——格栅栅条的的厚度（m）。图9.3.4格栅式泄水水口过水断断面1-格栅；2-水面9.3.5凹形竖曲线线底部格栅栅式泄水口口泄水量凹形竖曲线线底部格栅栅式泄水口口泄水量按按下述公式式计算。1当格栅上面面的水深hi小于0.12m时：Pg——格栅的有效效周边长，，为格栅进进水周边边边长之和的的一半（m）。2当格栅上面面的水深hi大于于0.43m时：：Si———格栅栅孔孔口口净净泄泄水水面面积积的的一一半半（（m2）。。3当格格栅栅上上的的水水深深处处于于0.12～0.43m之间间时时，，其其泄泄水水量量介介于于式式（（9.3.5-1）和和式式（（9.3.5-2）的的计计算算结结果果之之间间，，可可按按水水深深通通过过直直线线内内插插得得到到。。9.3.6纵坡坡坡坡段段上上泄泄水水口口布布置置在纵坡坡段上上，上方第一一个泄水口的的位置按过水水断面或沟内内的水面宽度度不超出4.2.1条第3款规定的允许许范围内设立立，随后各泄泄水口的间距距按该段长度度内所产生的的径流量与该该泄水口的泄泄水量相等计计算确定。坡坡段上最后一一个泄水口的的溢流量计入入进入凹形竖竖曲线底部的的泄水口的流流量。9.3.7泄水口水水力计算算流程图图9.4地下排水水设施水水力计算算9.4.1横向坡度度较小的的不透水水层流量量9.4.2不透水层层深时流流量9.4.3不透水层层的横向向坡度较较陡时流量9.4.4渗沟水力力计算9.4.5渗沟埋置置深度计计算9.4.6渗井计算算9.4.1横向坡度度较小的的不透水水层流量量渗沟沟底底部设在在不透水水层上或或不透水水层内，，且不透透水层的的横向坡坡度较小小时，可可采用地地下水自自然流动动速度近近于零的的假设，，按下列列公式计计算单位位长度渗渗沟由沟沟壁一侧侧流入沟沟内的流流量（图图9.4.1）。当水水由两侧侧流入渗渗沟内时时，上述述渗沟流流量应乘乘以2。图9.4.1-1沟底设在在不透水水层上图9.4.1-2沟底设在在不透水水层内图9.4.1不透水层层坡度平平缓时的的渗沟流流量计算算1-渗沟；2-地下水位位；3-地下水降降落曲线线Qs——每延米长长渗沟由由一侧沟沟壁渗入入的流量量（m3/s/m）；hc——含水层内内地下水水位的高高度（m）；hg——渗沟内的的水流深深度（m）；在渗渗沟底位位于不透透水层内内，且渗渗沟内水水面低于于不透水水层顶面面时，按按式（9.4.1-2）取用；；kh——含水层材材料的渗渗透系数数（m/s），见条条文说明明中表6.2.6；Ls——地下水位位受渗沟沟影响而而降落的的水平距距离（m），可按按式（9.4.1-3）确定；；I0——地下水位位降落曲曲线的平平均坡度度，可按按含水层层材料的的渗透系系数由近近似公式式（9.4.1-4）估算。。如水由两两侧流入入渗沟内内，则上上述渗沟沟流量需需乘以2。9.4.2不透水层层深时流流量不透水层层深时，，位于含含水层内内的单位位长度渗渗沟的流流量按下下式计算算确定（（图9.4.2）。Ll——两相邻渗渗沟间距距之半（（m）；hs——渗沟位置置处地下下水位的的下降幅幅度（m）。图9.4.2不透水层层深时渗渗沟流量量的计算算1-原地下水水位；2-降低后地地下水位位；3-渗沟9.4.3不透水层层的横向向坡度较较陡时流流量不透水层层的横向向坡度较较陡时，，按下式式计算单单位长度度渗沟由由沟壁一一侧流入入沟内的的流量（（图9.4.3）。ih——不透水层层横向坡坡度；kh——含水层的的渗透系系数（m/s）；hs——排水管埋埋设位置置处的地地下水位位降低量量（m）。图9.4.3不透水层层坡度较较陡时的的渗沟流流量计算算1-原地下水水位；2-不透水层层；3-坡面；4-设渗沟后后地下水水位；5-渗沟9.4.4渗沟水力力计算1盲沟（填填石渗沟沟）泄水水能力应应按下式式计算：：iz——沟底纵坡坡；ω——渗透面积积（m2）；km——紊流状态态时的渗渗流系数数（m/s），可按按表9.4.4取用，当当已知填填料粒径径d（cm）和孔隙隙率n（％）时时，按下下列经验验公式计计算：设每颗填填料为球球体，则则N颗填料的的平均粒粒径d（cm）可表示示为γs——填料固体体粒径的的容重（（KN/m3）；G——颗填料的的重力（（KN）。表9.4.4排水层填填料渗透透系数换算成球形的颗粒直径d（cm）排水层填料孔隙率（%）0.400.450.50渗透系数km（m/s）50.150.170.19100.230.260.29150.300.330.37200.350.390.43250.390.440.49300.430.480.532洞式（管管式）渗渗沟泄水水能力应应按下式式计算：：9.4.5渗沟埋置置