边沟流量及尺寸计算(智能)
边沟计算
以k21+900~k22+000挖方最大汇水面积段为例进行边沟设计计算。
边沟坡度为1:0.5；坡流面长度为8.31m ；路拱横坡为2％；该段纵断面平均纵坡I 取0.7％；设计段路基宽34.5m ，可取单侧路面和路肩的横向排水宽度为18m 。
在边坡坡脚和路肩的边缘设置矩形边沟，具体如图5-1。
图5-1边沟计算示意图（1）汇水面积与径流系数平台沟与边沟平台间面积2183110031.8m A =⨯=；坡面采用拱式护面墙防护，查公路排水设计规范（JTG/T D33-2012)，径流系数ψ取0.75；边沟平台面积221001001m A =⨯=，50.0=ψ；路面一侧面积23180010018m A =⨯=，95.0=ψ；汇水面积23-32110731.21800100831km A A A F ⨯=++=++=径流系数87.02731/95.0180050.010075.0831=⨯+⨯+⨯=）（ψ （2）汇流历时 坡面汇流历时可按公式467.01)/(445.1p p i L s t ⨯=计算，式中：1t ——坡面汇流历时（min)；s ——地表粗度系数；p L ——坡面流长度（m)；p i ——坡面流的坡度；查表可得拱式护面墙防护路堑边坡的粗度系数为0.4，路堑坡度为1：0.5，坡面汇流历时 2.154min )1/0.58.314.0(445.1t 467.01=⨯⨯= 查表可得边沟平台（为植草护面）粗度系数0.4，横向坡度为2%，则3.816m in )0.0440.4(445.1t 467.01=⨯⨯= 查表可得沥青混凝土路面粗糙系数为0.013，横坡2%，坡面流长度为18m ，则 1.828min )0.02180.013(445.1t 467.01=⨯⨯= 综合以上，坡面汇流历时取最小值min 828.11=t设边沟底宽为0.6m ，高为0.8m ，沟壁粗糙系数为0.025，设计水深为0.5m 。
排水沟排水能力计算
一、降雨强度计算已知：上海；设计重现期P＝2年；设计降雨历时t＝5分钟；径流系数=0.9 计算：设计降雨强度q＝((17.812+14.668×Lg(2))/((5+10.472)0.796))×1000/6＝418.66升/秒•公顷。
二、FX100排水沟水力计算1、已知：水深＝0.12米；沟宽＝0.1米；粗糙系数n＝0.001 ；2、计算：计算时将U形排水沟分为上部矩形和下部半圆形计算。
矩形部分：水深70mm ，底宽:100mm；计算过程：湿周＝2×0.07+0.1＝0.24m ；过流面积＝0.1×0.07＝0.007平米；水力半径＝0.007/0.24＝0.0292m ；流速v＝((0.02922/3)×(0.0010.5))/0.001＝3m/s ；矩形天沟排水量Q＝3×0.007×1000＝21L/s。
半圆形部分：半径为50mm；计算过程：湿周＝3.14×0.05＝0.157m ；过流面积＝0.5×3.14×0.05×0.05＝0.0039平米；水力半径＝0.0039/0.157＝0.0248m ；流速v＝((0.02482/3)×(0.0010.5))/0.001＝2.69m/s ；半圆形天沟排水量Q＝2.69×0.0039×1000＝10.49L/s 。
3、FX100排水沟排水能力=21+10.49=31.49L/s4、FX100排水沟基本资料：三、FX150排水沟水力计算1、已知：水深＝0.21米；沟宽＝0.15米；粗糙系数n＝0.001 ；2、计算：计算时将U形排水沟分为上部矩形和下部半圆形计算。
矩形部分：水深135mm ，底宽:150mm；计算过程：湿周＝2×0.135+0.15＝0.42m ；过流面积＝0.15×0.135＝0.0203平米；水力半径＝0.0203/0.42＝0.0483m ；流速v＝((0.04832/3)×(0.0010.5))/0.001＝4.19m/s ；矩形天沟排水量Q＝4.19×0.0203×1000＝85.06L/s 。
公路工程汇水流量与边沟排水能力计算
7.600
边沟泄水能力Qc m3/s
Q5，10 查图9.7.1-1
2.100
设计径流量Q=
7、计算边沟泄水能力 0.853
Cp 查表9.1.7-1
1.270
8、计算设计降雨强度 C60
图9.1.7-2 0.400
Ct 表9.1.7-2插值法
1.180
9、计算设计径流量Q （m3/s） 0.536
Qpt mm/min 3.147
说明： 依据《公路排水设计规范》JTG D33-2012 计算排水系统流量、边沟排水能力；
路基长度 320.000
半幅宽度 10.000
碎落台/平 台 宽度
2.000
边坡高度 20.000
1、确定汇水面积
平均坡率
边坡汇水 面积
0.750
8000.000
碎落台/平 台
面积 1280.000
路面汇水 面积
3200.000
合计汇水面积（m2） 12480.000
沥青混凝土
加权径流 系数
0.950
水泥混凝土
0.900
2、径流系数ψ
陡峻山地
0.750
0.818
0.900
起伏山地
0.600
0.800
边坡粗糙度
0.400
边坡汇流历 时
3、计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ坡和路面汇流历时 t1
3.960
路面粗糙度
0.013
路面汇流历 时
10、边沟泄水能力是否满足设计流量
边沟泄水能力Qc
>
设计径流量Q
，
说明： 依据《公路排水设计规范》JTG D33-2012 计算；
边沟尺寸满足泄水要求
排水(边沟排水沟尺寸确定)
粗糙系数n： 0.008
设计流量QS： 1m³/s
假定沟底宽度b =0.6m
b/h: α：
h：
0.60
水流断面积w：
0.36
断面系数K:
2.00
湿周X:
1.80
水力半径R:
0.20
指数y：
0.10
流速系数C:
106.91
水流断面流速v：
2.62
断面流量Q:
最大最容小许容设许计流流速速Vmin： （m/s）:
1.5
1.56
1.24
1
0.830Biblioteka 70.6123
0.47
0.32
沟渠类型 粗砂
黏土质砂 高限黏土
石灰岩
最大容许设计流速（m/s） 0.8 1 1.2 4
沟渠类型 草皮护面 干砌片石 浆砌片石 混凝土
最大容许设计流速 （m/s） 1.6
2
3
4
0.94 0.22
3
计算流量Q与设计流量Q流S之速符合要求
比：
5.7
符合设计要求
最终断面尺寸：
底宽B: 安全高度Δh：
沟深H：
0.60 0.10 0.70
边坡率m b/h
0 2
沟渠类型 粗砂
黏土质砂 高限黏土 石灰岩
1 0.5 假设水中主要含土类为中细沙
水力最佳断面宽深比
0.25
0.5
0.75
1
1.25
注：本表为手算计算书文档对应的计算表，包含公式、计算过程在 内，可供老师教学，可供学生学习。下载本表后请在作者个人中心 中下载对应的WORD计算过程文档。（若还需要相关cad图纸或者有相 关意见及建议，请私信作者！）团队成果，侵权必究！
公路边沟尺寸计算
边沟尺寸计算书一：项目基本情况白河水库-黄石垭公路改建工程，水泥混凝土路面结构，路基宽度24.5m，汇水段边坡平均高度10m，填方路段护坡道宽度1.5m，挖方路段碎落台宽度2m，汇水段落长度取1000m，边沟纵坡2%，其他参数选用《公路排水设计规范推荐值》（JTG/D33-2012）。
二：汇水设计径流量1：汇水面积：坡面汇水：A1=15000m2路面汇水：A2=12250m22：径流系数：查表9.1.8取径流系数ψ1=0.5，ψ2=0.9。
总汇水面积：F=A1+A2=27250m2加权平均径流系数：ψ=(ψ1*A1+ψ2*A2)/F=0.683:汇流历时：取坡面粗度系数mi=0.1，由降雨历时计算式t1=1.445*（m i*L s/√i s）0.467计算得：t1= 2.09min取路面粗度系数mi=0.013，由降雨历时计算式t1=1.445*（m i*L s/√i s）0.467计算得：t2=11.93min加权平均汇流历时：t=11.76min4：降雨强度：根据公路等级，按表9.1.2，取设计降雨重现期10年。
根据表9.1.7-1、9.1.7-2、图9.1.7-1、9.1.7-2：则降雨强度：q=C p*C t*q5.10= 2.44径流量：Q=16.67*q*F*ψ=0.75m3/s5:排水沟尺寸拟定：拟定排水沟形式为倒梯形边沟，净尺寸为沟深0.5米,底宽0.4米。
过水断面面积：0.45m2水力半径：0.25m排水沟内平均流速：V=1/n*R2/3*I1/2V= 2.53m/s排水沟内汇水的汇流时间：t=L/vt=394.89s=t/60= 6.58min汇流时间t=18.52min6：排水沟断面面积验证：需要断面面积：A=Q/V=0.30m2过水断面面积：0.45m2验算结果：边沟尺寸拟定合适，满足降雨强度及汇流要求。
路基排水沟、边沟水力计算书1
排水沟泄水能力必须大于其设计径流量，即 Qc>Q 0.341>16.67×0.84×3.556×l×31.25×10-6 那么，当沟底纵坡为 3‰时，矩形排水沟最长排水距离 l（出水口最大间距） 为 l＝0.341/（16.67×0.84×3.556×31.25×10-6）＝219m
7）检验汇流历时假设 由于路面水是通过拦水缘石汇集，经过急流槽而排入排水沟，而路堤坡面
10min 降雨历时的降雨强度为 q5,10＝2.8mm/min，5 年设计重现期时的重现期转 换系数为 cp=1.0,60min 降雨强度转换系数为 c60=0.5，3min 降雨历时转换系数为 c5=1.40。于是，暴雨强度为
q=1.0×1.40×2.8=3.92mm/min
5）设计径流量 根据《公路排水设计规范》JTJ018-97，设计径流量为 Q=16.67ΨqF=16.67×0.95×3.92×l×19.75×10-6m3/s
tp
1.445
m1 Ls is
0.467
=1.445 0.4013.62 =3.51min>2.48 0.667
PSG－1 型的过水能力按水深达到 48cm 计算（留 20％安全高度），过水断 面面积 A 为 0.288m2，过水断面湿周 ρ 为 1.56m，水力半径 R＝A/ρ=0.185m， 当排水沟纵坡为 0.3%时，那么
v=n-1R2/3I1/2= 0.015-10.1852/30.0031/2=1.18m/s
7）检验汇流历时假设
由表查得地表粗度系数为 m1=0.013,路面横坡为 is=0.02,坡面流长度为 Ls=19.75m，可计算得到坡面汇流历时
t1
1.445
排水沟计算工具
第32页
流量参数Ka值
汇水区类别 石山区 丘陵区 黄土丘陵区 平原坡水区 地面坡度（‰） ＞15 ＞5 ＞5 ＞1 Ka 0.60～0.55 0.50～0.40 0.47～0.37 0.40～0.30
山丘区的Kb和n值
地区 华北 东北 东南沿海 西南 华中 不同设计暴雨频率的Kb值 20% 10% 13.0 16.5 11.5 13.5 15.0 18.0 12.0 14.0 14.0 17.0 4% 19.0 15.8 22.0 16.0 19.6 n 0.75 0.85 0.75 0.75 0.75
山区排水（用于坡度较大的开发项目） 流量的确定
名称 排水沟1 排水沟2 排水沟3 排水沟4 排水沟5 流量 Q 238.752 203.212 275.669 529.297 292.125 控制面积 2 (10km 〈F〈 100km2) F 2.020 1.790 2.250 3.670 2.350 排水模数 设计暴雨量 流量参数 加大流量 qm 118.194 113.526 122.520 144.223 124.309 Ps 170.000 170.000 170.000 170.000 170.000 Ka 0.550 0.550 0.550 0.550 0.550
286.502 243.854 330.803 635.157 350.550
流量的确定
名称 整修排洪大沟 整修排水沟-1 整修排水沟-2 新修拦山沟-1 新修拦山沟-2 新修拦山沟-3 新修拦山沟-4 新修拦山沟-5 新修拦山沟-6 新修拦山沟-7 流量 Q 1.974 1.005 0.969 0.123 0.113 0.123 0.133 0.102 0.113 0.102 汇水面积 F 0.161 0.082 0.079 0.012 0.011 0.012 0.013 0.010 0.011 0.010 设计雨强 Sp 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 68.850 68.850 68.850 57.600 57.600 57.600 57.600 57.600 57.600 57.600 14.000 17.000 17.000 17.000 17.000 加大流量 Q加大 2.37 1.21 1.16 0.15 0.14
路基排水沟、边沟水力计算书1
大庆至广州高速公路粤境连平至从化段D1合同段路基排水设施水力计算书一、双向八车道大庆至广州高速公路粤境连平至从化段D1合同段，选用沥青砼路面，路面和路肩（半幅）横向排水的宽度为19.75m（双向八车道），路面和硬路肩横坡为2%，土路肩为4%，路线最小纵坡为5‰。
本项目拟设置排水沟、急流槽、边沟、平台截水沟和截水沟等排水设施来排除和拦截路界范围内外的雨水。
现按照《公路排水设计规范》JTJ 018-97的规定，通过计算设计径流量反算各种排水设施各型号的最大排水距离(即出水口距离)和面积，为确定各路段各种排水设施型号的选取提供参考。
1．拦水路缘石最大排水距离的计算1）降雨历时降雨历时取设计控制点的汇流历时，其值为汇水区最远点到排水设施（出水口）处的坡面汇流历时与沟内的沟管汇流历时之和。
设降雨历时为3min。
拦水路缘石与路肩铺面构成的浅三角型过水断面的泄水能力为：Qc＝0.377×h8/3×I1/2/（i h×n）＝0.377×0.058/3×I0.5/（0.02×0.013）注：水力坡度I取路线纵坡；水深h＝250×0.02＝5cm（即水深小于5cm时，浅三角型过水断面的水面入侵硬路肩小于2.5m，保证行车安全。
）2) 汇水面积和径流系数当出水口间距为l时，两个出水口之间的汇水面积为F=l×19.75×10-6km2取径流系数Ψ=0.95。
3) 设计重现期根据《公路排水设计规范》JTJ018-97的规定，高速公路路面和路肩表面排水设计重现期为5年。
4）降雨强度按公路所在地区，查《公路排水设计规范》JTJ018-97得5年设计重现期10min＝2.8mm/min，5年设计重现期时的重现期转换系数为降雨历时的降雨强度为q5,10c p=1.0,60min降雨强度转换系数为c60=0.5，3min降雨历时转换系数为c5=1.40。
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水力 半径：
排水 沟内平均 流速： V=1/n*R2/ 3*I1/2
2.44 0.75 m3/s
0.45 m2
0.25 m
V=
2.53 m/s
10年。
排水 沟内汇水 的汇流时 间： t=L/v
汇流 时间t= 6：排水 沟断面面 积验证：
需要 断面面 积： A=Q/V=
过水 断面面 积：
二：汇水 设计径流 量
1：汇水 面积：坡 面汇水： A1=
15000 m2
路面汇 水：A2=
12250 m2
2：径流 系数：查 表9.1.8 取径流系 数ψ 1=0.5， ψ2=0.9 。
总汇 水面积： F=A1+A2=
加权 平均径流 系数：ψ =(ψ 1*A1+ψ 2*A2)/F= 3:汇流历 时：
Q=16.67* qQ*：F*设ψ计 径q：流设量计 重ψ现：期径和流 系F：数汇水 面积
坡面汇流历时 t1=1.445*（mi*Ls） 0t.14：67/坡is面（径Ls流≤历时 （Lsm：in坡）面流长度 （m） is：坡面流坡度
mi：地表粗糙系数
边沟尺寸计算书
一：项目 基本情况
白河水库-黄石垭公路改建工程，水泥混凝土路面结构，路基宽度24.5m，汇水段边坡 平均高度10m，填方路段护坡道宽度1.5m，挖方路段碎落台宽度2m，汇水段落长度取 1000m，边沟纵坡2%，其他参数选用《公路排水设计规范推荐值》（JTG/D33-2012）。
取坡 面粗度系 数 mi=0.1，
取路 面粗度系 数 mi=0.013 ，
加权 平均汇流 历时：
27250 m2
由降雨 历时计 算式 t1=1.44 5* （mi*Ls /√is） 0.467计 算得：
t1=
2.09 min
由降雨
历时计
算式
t1=1.44 5*
（mi*Ls /√is） 0.467计
算得：
t2=
11.93 min
t=
11.76 min
0.68
4：降雨 强度：根 据公路等 级，按表 9.1.2， 取设计降 雨重现期
根据 表9.1.71、 9.1.7-2 、图 9.1.7-1 、9.1.72：
则降 雨强度： q=Cp*Ct*q 5.10=
径流 量： Q=16.67* q*F*ψ= 5:排水沟 尺寸拟 定：拟定 排水沟形 式为倒梯 形边沟， 净尺寸为 沟深0.5 米,底宽 0.4米。
验算 结果：
t= 394.89 s=t/60 18.52 min
6.58 min
0.30 m2
边沟尺寸 拟定合
0.45 m2
输入参数
路基宽度 边坡平均高度 护坡道宽度
碎落台宽度
24.5 10.0 1.5
2.0
计算段落长度
1000.0
边沟纵坡
边坡坡率（1：n） 路拱形式
0.02
1.5 双面坡
中分带宽度 径流系数ψ1
1.8 0.022
项目名称 路面结构
白河水库-黄石垭公路改建工程
水泥混凝土路面
边坡汇水面积
径流系数ψ2
坡面粗度系数mi
0.0 0.5
0.90 0.10
坡面流坡度is(1:n) 路面粗度系数mi
1.50 0.013
路面横坡 公路等级
Cp Ct
0.02 二级及以下
1.22 1.00
q5.10
2.0
排水沟形式 排水沟沟深 排水沟底宽
倒梯形边沟 0.5 0.4
过水断面面积
湿周 管壁粗糙系数
0.45