曹妃甸科技路雨水管道设计

曹妃甸科技路雨水管道设计

根据规范要求、现场资料并结合实际工程设计经验，对曹妃甸科技路雨水管道进行设计，本文仅从雨水管道流量、水力计算及管材选择方面进行阐述。

标签：暴雨重现期；雨水流量；管道管材

1、项目背景及现场资料

曹妃甸科技路位于生态城西区，华北理工大学校区西侧商业配套区内，科技路为东西向道路，道路红线宽17。本项目所在地块为商业配套区，商业区西侧为规划河道，该区域内周边道路雨水管道均已设计或施工。

2、雨水流量计算及水力计算

2.1设计参数

根据《唐山市曹妃甸国际生态城北区控制性详细规划》及甲方提供资料，设计参数选取如下：

本次雨水按如下公式计算：Q=q·F·y 式中：Q——雨水量（L/S）； q——暴雨强度（L/S·ha）； y——径流系数； F——汇水面积

曹妃甸生态城与天津塘沽地区地理位置接近，气候环境非常近似，雨水管网设计采用天津塘沽地区暴雨强度公式计算：[q=3841×1+0.85×lgPt+170.85]

式中：P——设计重现期，采用2年； t——降雨历时（分钟）t=t1+mt2

t1——地面集水时间，取15min、 t2——管内雨水流行时间（min）

m——管渠延缓系数，m=1

根据项目所造区域地块的用地性质，综合考虑，取0.65

規划河道河底高程0m，常水位高程2m，防洪水位高程3.5m。

2.2雨水流量计算

本区域街区长度为250-300m，拟在街区中间设置预留管道以收集地块雨水。因规划河道位于本研究区域的西侧，雨水自东向西排入规划河道。以3-4管段为例，采用面积叠加法计算本管段流量：3-4雨水管道负责收集①、②、⑤、⑥地块的雨水，汇水面积F=2.23+1.72+2.23+2.06=8.24hm2.。暴雨强度[q=3841×（1+0.85lg2）（15+4+17）0.85]=229.7[L/（s.hm2）] （其中P=2年、t1=15min、

t2=4min）。综合径流系数ψ=0.65。3-4雨水管道管段流量Q=Fqψ=229.7×8.24×0.65=1230.3（L/s）。其它管段流量计算同3-4 管段，不再重复。

2.3雨水管道水力计算

本区域地形平坦，为减少管道埋深，管道坡度选择较小坡度为宜，并需保证流速流量要求，通过查《给水排水设计手册（常用资料）》水力计算表可得本段管径d1200，坡度1‰。其它管段计算同3-4管段，这里不再重复，结果见图1。

本区域地面标高4.0m左右，考虑地块雨水的接入及管道覆土要求，起点管底标高为2.100m，管道采取管顶平接方式衔接，根据管道坡度、管径计算各个节点的管底标高，见图一。雨水排出口处管底标高0.483m大于河底标高，满足排放要求，为防止雨水倒灌，排出口需设置拍门。

3、雨水管道管材比选

管材选择应从管材供应情况、经济上、技术方面的要求等技术经济分析，并从下面几个方面评定：（1）、为承受外界荷载和内水压力，排水管渠道应该有足够大的强度，并能抵抗排水中所含杂质冲刷作用。（2）、为防止污水和地下水的侵蚀，排水管渠还应具有抗蚀的作用。（3）、排水管渠内壁应光滑，以使水的流动阻力减小，以利排水。（4）、排水管渠应尽量做到从当地取材以节省建设工程费用。

常用排水管材有：钢筋混凝土管、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管和高密度聚乙烯缠绕结构壁管。

（1）、钢筋混凝土管

该管材属于刚性管材，强度大，抵抗外荷载能力强，采用橡胶圈接口，安装方便，可提高施工速度，由于管道全是柔性接口，加上橡胶圈防水性好，可增强适应不均匀沉降性能，而且混凝土管材造价相对较低。但管内壁粗糙，输送阻力较大。

（2）、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管

以高密度聚乙烯为基体，用表面涂敷粘接树脂的钢带成型为波形作为主要支撑结构，并与聚乙烯材料缠绕复合成整体的双壁螺旋波纹管。该管材属于柔性化学管材，它将钢材的高强度、高弹性模量与聚乙烯材料的耐腐蚀、耐磨损有机地结合起来，是众多塑料结构管材中刚性最高的管材，具有耐腐蚀，管壁光滑、过流能力大，使用寿命长、运输安装方便和施工速度快等特点。

（3）、高密度聚乙烯缠绕结构壁管

以高密度聚乙烯树脂为主要原料的高密度聚乙烯缠绕结构壁管B型管，采用热态挤塑缠绕成型工艺，以聚丙烯单壁波纹管为支撑结构制成的具有较高抗外压能力的特殊结构壁管材，该管材具有如下特点：承插口电熔连接，连接质量好，可以实现全管道系统零渗漏；重量轻、施工方便、可焊接好整体下槽；内壁光滑摩阻小、流速快；抗腐蚀、耐老化、耐酸碱；抗冲击性好，柔性好。满足了社会上对节省能源、减少污染、保护环境的客观要求。

设计时主要根据排水水质、管道管径、土质、地下水位、地下水腐蚀、管外荷载及内水压力、现场条件、施工方法等因素选用合适的排水管材，尽量从当地选材。从管材造价上比较，同等规格的管材，高密度聚乙烯缠绕结构壁管价格>钢带增强聚乙烯螺旋波纹管价格比>钢筋混凝土管材价格。

综合各方面因素考虑，雨水管道管径较大，水质较好，d<1500管道采用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，d1500管道采用钢筋混凝土管。

4、总结

随着气候的变化，城市化的快速发展，暴雨径流的危害日益严重，为保障城市人民的生命安全和生活生产的正常秩序，设计人员应高度重视雨水管道的设计。做到深入现场进行调查研究、踏勘地形，了解排水走向，收集当地设计基础资料，准确进行流量及水力计算，选择合适管材，从而设计出安全、实用的排水工程。

参考文献：

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[2]李红雁. 农村污水处理中管网设计问题[J]. 企业科技与发展， 2010（4）：61-63.

[3] 牛建英 刘志芬 王玲 张向杰. 热态缠绕成型高密度聚乙烯缠绕结构壁管（克拉管）简介及其应用. 特种结构， 2007.