排水沟渠在道路排水系统中的计算分析与应用.pdf

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1、2012年3月第3期城市道桥与防洪防洪排水85排水沟渠在道路排水系统中的计算分析与应用石鑫。，李志勇，李彦伟，(1．长安大学公路学院，陕西西安710064；2．重庆交通大学土木建筑学院，重庆40~74；3．石家庄市交通运输局，河北石家庄05~51)摘要：排水沟渠的成功应用可使排水系统水流顺畅、工作有效。该文采用实地调查及理论分析的方法，分析了排水沟渠的分类，给出了三角形边沟、带低洼区三角形边沟、矩形及梯形边沟、半圆形边沟及皿型边沟等排水沟渠的流量计算公式，讨论了其在曲线段的流态，提出了不同形式排水沟渠的适用条件，可对排

2、水沟渠的设计起到较好的指导作用。关键词：排水沟渠；流量公式；曲线段流动；应用条件中图分类号：TU992．23文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)03一oo85一o4两种情况。有拦水带，道路铺面和拦水带构成浅三0引言角形边沟，为减小过水断面宽度，可在拦水带附近排水沟渠是道路排水系统的重要组成部分，采用连续或局部低洼区。由于施工的原因，前者常应用于路表集中式排水(边沟及排水沟)及坡面排用于公路排水，后者则用于城市道路排水。公路常水(截水沟)，主要起汇聚、收集、输送水流的作用。采用图2所示的带浅槽的三角形边

3、沟以减少过水如排水沟渠应用不合理，会造成水流蔓延至路面，断面的宽度。导致路面结构的损坏，且会影响行车安全【3J，因此(3)对于路堤路段，本文推荐设置两种边沟形排水沟渠的设计正确与否至关重要。式：一是设置拦水带，由此形成浅三角形边沟；二是采用梯形或炬形边沟。由于车辆一旦向道路边1排水沟渠的形式缘偏离，冲人边沟，会形成较大的交通事故。因排水沟渠的形式可分为传统型及浅薄型。传此，本文建议矩形或梯形边沟使用时要加装盖板，统型包括矩形、梯形、三角形等；浅薄型有v字在盖板上开孔或留缝隙。对图1所示的皿型或半型、皿型及半圆形等(见图

4、1)。圆形边沟，不推荐在道路边缘使用，因水流量较大三角形边沟及抛物线型边沟是由拦水带及道或流速较快时，水流会越出边沟，直接冲刷土路肩路铺面构成的，两者在形式上非常类似，此类沟或边坡。渠应注意控制道路的过水断面宽度，这主要取决(4)挖方路段既有路表水，又有坡面水，如采于水流量及道路横坡大小；三角形边沟还有一种用加装盖板的矩形或梯形边沟，坡面水流速较快是带有低洼区的，但在公路排水中应用较少；矩时会直接流至路面，因此本文推荐在路堑路段使形和梯形也是常用的边沟形式，对此两类，主要用如图3所示的边沟形式。控制参数为沟底尺寸及沟内

5、水流深度。(5)如图3所示排水沟，当半径R过大，即边图1中，图a)的V字型常应用于道路边缘排沟较浅时，可在边沟内设置如图4的排水口，将水水的边沟；图c)V字型常用于中间分隔带排水。图流引入排水口，以避免水流宽度过宽时漫流至路b)皿型和图d)半圆形因水深较小，因此同样的排面。采用此类排水口的最大问题是排水管的堵塞水量条件下，其过水断面宽度较矩形及梯形要问题，究其原因有三个：a．运土方、煤、砂石料卡车大，因此不太适合应用于道路硬路肩处的边沟。超载严重，沿路撒落现象普遍，随雨水进入边沟而造成淤积．b．纵坡偏小而造成流速不足(

6、10em内2边沟的布置形式径管，要满足0．75m／s的防淤要求，沟底纵坡至(1)边沟布置总体原则应根据不同路段分别设少要达到1．3％)Ic．清淤困难。本文建议采用此类计，避免整齐划一，一刀切。排水口时，可采用高压水流解决沟底的冲淤问题。(2)边沟的布置形式分为有拦水带和无拦水带(6)如图5所采用的皿型边沟，属道路两侧的用地高于路表的路段，且距离较长，因此需要在边收稿日期：2012—01—09沟内设置排水口，以便将水引入，降低边沟内的水作者简介：石鑫(1975一)，女，河北石家庄人，高级工程师，研究方向：道路结构与材料、

7、道路建设管理。流宽度，防止其漫流至路表。86防洪排水城市道桥与防洪2012年3月第3期’‘，2r¨口LI——吾—十]IBa1b1a)V字型；b)皿型；c)V字型；d)半圆形图1浅薄型边沟示意图(7)设置边沟时，除了考虑其适用性以外，还坡面需考虑施工难度、经济性等因素，选择合理的边沟布置形式。3沟渠流量计算图2带浅槽的三角形边沟示意图沟渠流量均可以通过曼宁公式进行计算，其表达式如下【】'【2】：Q=vA(1)式中：A——过水断面面积，m2；——边沟内的平均流速，mls。边沟内平均流速按谢才公式计算：v=C~ir，、式中：

8、——水力半径，m，R=A／o；p——过水断面湿周，m；一一——水力坡度，mlm，对于沟渠，可按和沟渠底部纵坡．s相等进行计算；≥10m≥10C——流速系数，n∞，s。可按曼宁公式计算确定：a1b)C：R(3)图4边沟内设置排水口示意图n由公式(2)可知，只要已知沟渠的过水断面面积、湿周、沟渠材料、沟渠纵坡所对应的曼宁系数，则其流量