1、河北省南水北调配套工程石津干渠右岸 307 国道路面排水流量分析摘要: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：A 1 工程概况 石津干渠工程是河北省南水北调配套工程跨
2、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
3、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JTJ 018
4、-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： Q=16.67*qF 式中：Q设计径流量（m/s） ； 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（km） 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
5、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： （370m） 式中：t1坡面汇流历时（min） ； Ls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
6、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)。 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，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
7、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：q5,105 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（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 同标准重现期降雨强度 q5 的比值（qp/q5） ，按公路所在地区由规范表 3.0.7-1(重现
8、期转换系数(cp)查取；307 国道设计降雨的重现期为 3 年，查得重现期转换系数 cp 为 0.83； ct降雨历时转换系数，为降雨历时 t 的降雨强度 qt 同 10min 降雨历时的降雨强度 q10 的比值（qt/q10） ；先由规范图 3.0.7-2（中国60min 降雨强度转换系数（C60）等值线图（mm/min） ）查得公路所在地区的 60min 降雨强度转换系数 C60， （本工程 C60（=0.4） ，再根据 C60 的值和前述计算的降雨历时 t（t=t1+t2 ） ，由规范表 3.0.7-2（降雨历时转换系数（Ct） ）查取 Ct。 2.5 径流系数 径流系数（）按汇水面域内
9、的地表种类由规范表 3.0.8（径流系数（） ）确定。当汇水面域内有多种地表时，应分别为每种类型选取径流系数后，按相应的面积大小取加权平均值。307 国道路面为沥青路面，径流系数取 0.95； 2.6 排水流量 （1）汇水面积 汇水面积 F 根据坡面长度和不同的横向沟间距计算。根据排水沟布置，当横向沟间距为 l 时，单侧排水沟汇水面积为 F=L/2* Ls （2）排水流量 排水流量计算公式为：Q=16.67*qF （3）排水沟断面拟定和修正 初拟排水沟断面尺寸，计算水力半径、排水沟流速和设计过流量，用此流速修正沟内汇流历时 t2 和降雨历时 t，重新由表 3.0.7-2 查取降雨历时转换系数
10、Cl，计算降雨强度和排水流量。反复试算，直至计算排水流量和排水沟过流能力基本吻合。 （4）不同横向导水管间距时路面排水流量及路边沟断面尺寸见表1。 表 1 路面排水流量计算表 3结语 石津干渠作为城市供水输水渠道，输水水质需要得到保证，右岸 307国道路面排水是必须处理的问题。根据工程设计的要求，通过路面排水流量的计算，为工程的设计提供了的依据。 根据计算结果，横向导水管间距小，路边排水沟断面尺寸小，减少占路宽度，但增加破路施工工程量，反之，横向导水管间距大，可减少破路施工的工程量，但路边排水沟断面尺寸会较大。视工程具体情况，本工程选取了 400m 横向导水管间距方案。 参考文献： 1 JTJ 018-97，公路排水设计规范S 2 JTG B01-2003，公路工程技术标准S 3 袁卫军，路面排水设计在道路工程中的作用J，山西建筑，2004 年第 10 期 4 河北省南水北调配套工程石津干渠工程可行性研究报告R，河北省水利水电勘测设计研究院，2011 5 河北省南水北调配套工程石津干渠工程初步设计报告R，河北省水利水电勘测设计研究院，2013 作者简介：姚丽华（1968 年-） ，女（汉族） ，河北石家庄人，现就职于河北省水利水电勘测设计研究院规划处,高级工程师，主要从事水文规划工作。
