浅谈露天公交场站雨水排水设计及简便计算方法

洪英强

（厦门公共交通场站有限公司，福建 厦门 361000）

一、工程概况

某综合性公交枢纽站总用地面积约1.9hm2，总建筑面积约1399m2，共分公交车停靠区、社会停车场、休闲广场和服务配套设施四个部分，其中，候车岛8座，可容纳10多条公交线路停靠；社会车辆停车位120个（大巴车位12个，小车位108个）；休闲广场和服务配套设施包括中心花园、步行街、2幢商业建筑、2幢公厕。

二、雨水系统的组成及平面布置

1 组成：雨水系统主要由雨水管、检查井和雨水口（含雨水口接入管）等组成。

2 平面布置：

雨水管：该枢纽站呈长条形、地势平坦、功能分区清晰，因此汇水面积宜以中心花园为界划分为左右两个区，并共用主干管排出，遵循就近排放的原则，接入会展南路绿化带市政雨水检查井SY12（接入管管底标高为4.48，管径800）。根据总平地面标高布置管道走向，排水管道沿场地内部道路路中布置，共设7条雨水支管：5条布置于图中5条车道路中、2条布置于1、2号商业楼背后；其中支3、支4、支5、支6汇合后排入干2，支1、支2汇合后排入干1，干1、干2与支7再经汇合后由汇出总管排入市政雨水检查井接口。

检查井：规范规定在管线交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处应设检查井，包括终端井、支管接入井、管径变化井、底标高突变井、转弯井（转角大于30度）、以及按间距要求布置的井。检查井在直线管段的最大间距应根据疏通方法等具体情况确定，300~400管径的雨水检查井最大间距不超过50 m。此外，检查井还和雨水口的位置有关，雨水口的连接管是一定要排入检查井连通排出的，因此，管道连接处及转弯处等都要加检查井。本工程主要就是根据雨水口支管接入要求，根据雨水口的位置及间距进行布置（详见表1）。

表1 检查井最大间距

雨水口：雨水口的型式、数量和布置，应按汇水面积所产生的流量、雨水口的泄水能力及道路型式确定。本工程沿道路两侧成对布置，有两种类型: 一种是按正常路线的间距，规范要求为25~50m，比较平的路面要多设间距要短些，一般按25~35米，坡度大的路面可以大些但不能超50米，本工程雨水口间距按不大于25 m进行布置；另一种是根据汇水面积划分及集水点进行布置，在单体建筑的雨水管接入处、候车岛的最低点、交叉口、凹形路口范围及附近的汇水面及集水点等处进行布置或适当加密。

三、雨水管线设计的简便计算方法

（一）汇水面积计算的简化

采用面积管长比法[1]计算各管段所服务的汇水面积。面积管长比法是指将汇水面积按管线长度分配的方法，其划分原理和形状与树相似—管线为树、汇水面积为树冠，因此也可以简称为“树分法”，其最佳适用条件是均匀布置的管网，本工程管网布置均匀，满足此条件。

本工程管线总长度为945m，总汇水面积为1.9hm2，则“面积管长比”=1.9/945=0.00201 hm2/m，相当于每m管线所服务的汇水面积为20.1m2。

（二）利用EXCEL具有的表格处理和计算能力，编制具有自动计算功能的电子表格

1 设计暴雨强度

P：设计重现期取2年。

t1：从汇水面积最远点流到第1个雨水口的地面集水时间，根据场地条件取10min

t2：雨水在管内流行时间

m：延缓系数，雨水管道取m=2.0

EXCEL计算式：

N8=D8/（S8*60）、

O8 ==1432.348*（1+0.582*LOG（L8））/POWER（（10+2*M8+4.56），0.633）。

2 雨水设计流量：Q=ψ.q厦门.F

ψ:径流系数，根据场地条件取0.60；F：管段所服务的面积（汇水面积），采用“面积管长比法”划分汇水面积。

EXCEL计算式：

J8= =G8*I8、K8=H8*H8。

3 管内流速v=1/n*R2/3i1/2

n：管壁粗糙系统（双壁波纹管取0.010）；R：水力半径，对满流圆管，R=D/4（D:管径）；i：水力坡度

EXCEL计算式：

S8 =POWER（（Q8/4），2/3）*SQRT（R8/1000）/0.01

4 计算管段流量Q=vA（A:过水断面积）= 1/0.010*（D/4）2/3i1/2*3.14*（D/2）2

[注：此公式是水力计算图或水力计算表编制的理论依据]

EXCEL计算式：

T 8=POW E R（Q 8/2，2）*3.14*S8*1000

5 坡降：管段长度与水力坡度的乘积

EXCEL计算式：

U8= D8*R8/1000

［注:使用EXCEL复制柄可自动将第8行公式复制到以下各行单元格中，不必每行依次输入公式，十分方便且不易出错］

（三）根据管网布置，按照各汇水面积进行逐段计算：

1 在填入径流系数等常数及管长后，只剩下三个未知数管径D、流速v、敷设坡度i。

2 从管线起点到终点，根据设计管段，逐段将参数输入计算表中，其中t2必须逐段累计。起点结合所在地坪标高的覆土要求确定控制管线高程，本工程由于管线位于车行道下，因此起点覆土深度为1m。

3 试算：管径、坡度、流速，只要假设三者之二，就能求出另外一个参数，试算结果根据《室外排水设计规范》相关规定（设计流速最小0.75m/s、最大4m/s，雨水管道最小管径为300mm，相应的最小坡度为0.003），以及计算表中设计流量与允许流量的差值进行判断是否合理可行。本工程起点管径按DN300代入计算。若设计流量与允许流量的差值为负值，则放大管径一级代入试算，直至满足条件为止，详见表2所示：

表2 Excel 雨水管线计算表

四、结论

1 露天公交场站建筑密度小、场地坡度变化较缓，管网布置均匀，最适宜采用这种简化计算方法。在本工程及其他数个公交场站中，此简化计算方法与正常计算方法计算结果相比较，结果基本相同，但发现个别设计单位不经计算，将管径定得太大，构成一定程度的浪费。

2 露天场站面积一般都在8千平左右（占厦门公交场站总量的80%以上），且管网布置均匀，在有足够排水坡度条件下场内支管管径用最小管径DN300即可满足流量要求，基本不用计算。这样就能把主要精力投入到优化露天场站管线优化布置上。

3 特别重要的露天场站，为提高管网的安全及可靠度，可将重现期适当提高。

[1]施建刚，蔡波妮.面积管长比法划分汇水面积的探讨[J].中国给水排水，2006（08）.

[2]张连东.利用Excel进行雨水管线和水力计算[J].当代建设，2003（06）.

[3]室外排水设计规范GB50014-2006，北京：中国计划出版社，2006，04.

[4]孙慧修等编，排水工程上册（第四版），北京：中国建筑工业出版社，1999.