河北省南水北调配套工程石津干渠右岸307国道路面排水流量研究

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1、河北省南水北调配套工程石津干渠右岸307国道路面排水流量研究　　摘要:石津干渠工程是河北省南水北调配套工程跨市干渠之一，石津干渠右岸土贤庄至和乐寺段紧邻307国道。为防止路面雨污水入渠污染输水水质，配套工程设计在干渠右侧坡顶处设置混凝土挡护墙，挡护墙旁设排水沟，将路面雨水汇集入沟，通过一定间距设置的横向导水管排入南侧路边沟。根据《公路排水设计规范》，选取不同横向导水管的间距对G307国道路面排水流量进行计算，为工程设计提供依据。关键词:南水北调；配套工程；307国道；路面排水；流量计算；排水沟中图分类号：S276文献标识码：A1工程概况7

2、石津干渠工程是河北省南水北调配套工程跨市干渠之一,主要供水对象为石家庄市、衡水市、沧州市以及干渠沿线和大浪淀水库、衡水湖周边县（市）。石津干渠从田庄分水口开始，经4km连接渠,进入现有的灌溉渠道--石津总干渠，利用石津总干渠输水到军齐后分为两支,一支为衡水支线：从军齐开始向南利用军齐干渠、七分干，并通过新建输水管道向衡水市相关目标供水；另一支为沧州支线：过军齐后继续利用石津渠下游总干渠、分干渠，并通过新建输水箱涵向线路沿线目标和沧州市目标供水。输水线路总长253.38km。石津干渠土贤庄（14+539）至和乐寺（93+785）段，307国

3、道紧邻石津干渠右岸。现状路面为从路中间向两侧坡，北半幅路面雨水直接排入石津干渠。石津干渠作为南水北调配套工程输水干渠后，将实行封闭式管理，为保证输水水质，防止沥水、路面油渍等进入渠道，设计在干渠右侧坡顶处设置混凝土挡护墙，挡护墙旁设排水沟，将路面雨水汇集入沟，通过一定间距设置的横向导水管排入南侧路边沟。因此需要对路面排水流量进行分析计算以合理布置排水沟断面和横向导水管的间距。307国道为二级公路，沥青路面，宽25m，从中间向两侧坡，路面横向坡度2%,。路边排水沟设计为混凝土排水槽，双侧汇入横向导水管，（布置见下图）。结合本工程实际情况介绍

4、路面排水流量的计算。图1纵向排水沟和横向导水管布置图2路面排水流量计算2.1依据根据《公路排水设计规范》JTJ018-97，路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量按下式计算确定：7Q=16.67*ψqF式中：Q—设计径流量（m³/s）；ψ—径流系数；q—设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度（mm/min)；F—汇水面积（km²）2.2设计重现期设计重现期根据公路等级和排水类型，按《规范》表3.0.2（设计降雨的重现期）确定。本工程排水流量分析为路面和路肩排水，307国道为二级公路，设计降雨的重现期取为3年。2.3降雨历

5、时降雨历时一般应取设计控制点的汇流时间，其值为由汇水区最远点到排水设施处的坡面汇流历时与在沟或管内的沟管汇流历时之和。在考虑路面表面排水时，可不计及沟管内汇流历时。本工程为分析路面集水的导排,沟管汇流历时相对坡面汇流历时占的比例较大,对排水流量影响较为明显,所以汇流历时包括沟管汇流历时。（1）坡面汇流历时坡面汇流历时按下式计算确定：（Ｌｓ≤370m）式中：t1—坡面汇流历时（min）；7Ls—坡面流的长度（m）；即为路面宽，307国道半幅路宽为12m；is—坡面流的坡度；307国道路面坡度取为2%；m1—地表粗度系数，近地表情况可查《规范

6、》表3.0.4（地表粗度系数）确定；307国道路面为沥青路面，地表粗度系数取0.013；计算得t1=1.51min；（2）沟管内汇流历时计算沟管内汇流历时时，先在断面尺寸，坡度变化点或者有支沟（支管）汇入处分段，分别计算各段的汇流历时后再叠加而得，即：式中：t2—沟管内汇流历时（min）；n和i—分段数和分段序号；本工程排水沟没有坡度变化，按两侧汇入横向导水管分别计算排水流量；li—第i段的长度；横向导水管间距为l时，单侧排水沟长度li为l/2；vi—第i段的平均流速(m/s)。7沟管内汇流历时需要在排水沟过水断面和出口确定后才能计算得到

7、，而本工程需要根据设计径流量确定排水沟过水断面。因此需要采用试算法，先按公式V=20ig0.6（ig为排水沟平均坡度）近似估算排水沟流速，计算沟内汇流历时和径流量，拟定排水沟断面尺寸后，根据满宁公式计算排水沟平均流速，再计算汇流历时，与估算的汇流历时进行比较，相差较大时，调整估算值，重新计算。2.4降雨强度因为缺乏自记雨量计资料，本工程利用标准降雨强度等值线图和有关转换系数，按下式计算降雨强度：q=cpctq5,10式中：q5,10—5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度（mm/min），按公路所在地区，由《规范》图3.0.7-1（

8、中国5年一遇10min降雨强度(q5,10)等值线图（mm/min））查取；本工程区位于石家庄附近，查得标准降雨强度q5,10=2；cp—重现期转换系数，为设计重现期降雨强度qp同标准重现期降