公路工程汇水流量与边沟排水能力计算
边沟流量及尺寸计算(智能)
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：
公路排水计算
二、明渠的水力水文计算
4)急流槽 急流槽的构造按水力计算特点，亦由进口、槽身和
出口三部分组成。 急流槽可采用由浆砌片石铺砌或水泥混凝土浇筑的的矩形横断面
或梯形横断面。 浆砌片石急流槽的槽底厚度可为0.2～0.4米，槽壁厚度为0.3～
0.4米。混凝土急流槽的厚度可为0.2～0.3米。槽顶应与两侧斜坡 表面齐平。槽深不小于0.2米，槽底宽最小 0.25米。
➢ 边沟不宜过长，边沟出水口的间距，一般地区不宜超过500米， 多雨地区不宜超过300米，三角形和碟形边沟不宜超过200米。
➢ 边沟的纵坡尽可能与路线纵坡坡度保持一致，并不宜小于0.5% 的纵坡。边沟出水口附近以及排水困难路段，应进行特殊设计。
二、明渠的水力水文计算
➢ 边沟的横断面形式：有梯形、矩形、U形（或带盖板 矩形、U形）、三角形、碟形横断面。 ➢ 高速、一级公路边沟的底宽和深度不应小于0.6米，其他等级 公路不应小于0.4米。
1.确定汇水区域
路堑一侧边坡汇水面积A1=200（3+4.5+6+6）=3900m2 碎落台汇水面积A2=2×200×4=1600m2 沥青路面中线至边沟汇水面积A3=6×200=1200m2 总的汇水面积 A1+ A2+ A3=3900+1600+1200=6700 m2
2.计算径流系数
查《公路排水设计规范》（ D—2012）表9.1.8知：
按照规范，在断面尺寸、坡度变化初分段计算各段汇流历时，再叠加，因此， 坡面汇流历时：
2）按《公路排水设计规范》（ D—2012）式9.1.5-1计算管沟汇流历时
二、明渠的水力水文计算
设边沟底宽0.4m，高0.4m，浆砌片石砌筑，沟底粗糙系数0.025，设计水深为 0.2m（路基设计规范P28要求0.2m，排水设计规范P12要求0.1m），过水断面 面积0.5（0.4+0.8）x0.2=0.12m2，水力半径
陕西关中某高速公路排水构造物的水力计算与分析
取不 同沟底 纵坡 、 同挖方边 坡 高度进 行计算 ， 不 零填 挖路 段 、 深 １ 挖 ｍ路段 在典 型纵坡 下 的计算 结 １ 果如 表 １表 ２所示 ． 、 由表 １ ２中的数 据可 知 ， 于 ７ ｍ￣０ｃ 的 — 对 ０ｃ ７ ｍ
度地 减少 雨水 对路 基路 面 工程 质量 的影 响 ，减 少 因 边 坡 坡 率 １１ （ 草 防护 ）最 大挖 深 １ 黄土 挖 ：． 植 ５ ， １ ｍ，
：（ ． 路表水排水不畅或路表水的下渗对路面结构使用性 方 边坡 坡率 ｉ１植 草 防护 ） 能产 生 的损 害．目前 在高 速公 路 设 计 中一 般 都要 对
地 面排 水进 行 较详 细 的设计 ，其 中纵 坡设 计 是 高速 公 路排 水设 计 中最 为繁 琐 的一项 工作 ，往 往 花 费设
２ 设计 径流量及 汇流历时 的计算方法
２１ 设计 径 流量 的计 算 方法 ．
计人员相当多的精力． 但是 ， 在选择边沟、 排水沟等
排 水构 造物 断 面尺 寸和 选择 超高 路段 路 面排水 沟管
的排水 出 ［Ｊ 及横 向管涵 管径 时 ，设计 人 员往 往 ］ 司距
依据《 公路排水设计规范》ＪＪＯ ８ ７ 规定 ， （ １—９ ） Ｔ
路 界 内排水 设施 所需 的排泄 设计 径 流量公 式［ １ 为
Ｑ １ ． ￣ Ｆ ＝ ６６ ９ ． ７ｑ （） １
不 能很好 地 结合 现场 实 际情况 ，如 降雨量 、沟底 纵
第卷第期年月丁夏工程技术文章编号陕西关中某高速公路排水构造物的水力计算与分析谢娟工程概况设计径流量及汇流历时的计算方法西安公路研究院陕西西安摘要以陕西关中某高速公路为例进行边沟排水沟超高路段路面排水沟管的水力计算与分析得出不同断面尺寸不同填挖状况下边沟排水沟的排水能力与沟底纵坡的相关关系提出边沟排水沟以及超高路段路面排水沟管设计时的断面尺寸出水口间距的参考取值为高速速公路排水水力计算中图分类号文献标志码高速公路排水设计对路基稳定性及路面使用寿命具有显著的影响为此设计人员在进行公路设计时都较重视排水设计一方面要考虑如何减小地下水农田排灌水对路基稳定性及强度的影响另一方面要考虑如何将路表水迅速排出路基之外最大限度地减少雨水对路基路面工程质量的影响减少因路表水排水不畅或路表水的下渗对路面结构使用性能产生的损害目前在高速公路设计中一般都要对地面排水进行较详细的设计其中纵坡设计是高速公路排水设计中最为繁琐的一项工作往往花费设计人员相当多的精力但是在选择边沟排水沟等排水构造物断面尺寸和选择超高路段路面排水沟管的排水出口间距及横向管涵管径时设计人员往往不能很好地结合现场实际情况如降雨量沟底纵坡排水涵管间距等因素而是借助于经验或者以全线最大边沟排水沟长度所需的排水断面作为全线边沟排水沟设计的标准断面使排水设计存在着明显的不合理性导致了工程量的增加而且还影响了工程的美观及与周围环境的协调本文以陕西关中某高速公路为例进行边沟排水沟超高路段路面排水沟管的水力计算与分析得出不同断面尺寸不同填挖状况下边沟排水沟的排水能力与沟底纵坡的相关关系提出边沟排水沟以及超高路段路面排水沟管设计时的断面尺寸出水口间距的参考取值为高速公路排水设计人员进行科学合理的设计工作提供计算实例该高速公路位于陕西省关中地区沥青混凝土路面设计速度路基宽度中央分隔带宽度路拱横坡平均填土高度填方边坡坡率植草防护最大挖深黄土挖方边坡坡率植草防护设计径流量的计算方法依据公路排水设计规范规定路界内排水设施所需的排泄设计径流量公式
山洪流量计算道路排水边沟(采用广东省洪峰流量(小流域)经验公式)
垃圾场进场道路边沟水及涵管力计算1. 计算原则（1）山洪流量计算方法，采用广东省洪峰流量（小流域）经验公式。
（2）汇水面积：根据1：10000地形图，划分汇水区域，匡算汇水面积。
（3）采取50年一遇设计标准。
（4）截洪沟采用矩形断面的明渠，排水能力按照采用非满流箱涵条件进行计算，明渠安全超高取0.3~0.5m。
2. 水力计算（1）山洪流量计算公式：Qp = C2·H24P·F0.84式中：Qp——设计洪峰流量（m3/s）；C2——计算系数，按照50年一遇，取0.050。
H 24P ——计算系数，H24P=352.6F——汇流面积（km2）根据测量各截洪沟系统汇水面积，按照上式计算山洪流量，结果见下表：系统汇水面积(km2) 山洪流量（m3/s）AK0+148 0.016 0.55AK0+630 0.02 0.66AK0+897 0.022 0.72AK1+245 0.017 0.58AK1+400 0.02 0.66（2）截洪沟断面尺寸及流量校核截洪沟采用矩形断面的明渠，排水能力按照采用非满流箱涵条件进行计算，明渠安全超高取0.3~0.5m。
公式： Q=Av ，v=2132 1R i n式中：Q——设计流量（m3/s）；A——设计过水断面面积（m2）v——设计流速（m/s）n——粗糙系数，取0.013 R——水力半径（m）i——水力坡降系统山洪流量（m3/s）截洪沟尺寸BxH（m）设计坡度过流能力（m3/s）是否满足AK0+148 0.55 DN1500 0.0015 2.27 是AK0+630 0.66 DN1500 0.0015 2.27 是AK0+897 0.72 DN1200 0.0015 1.5 是AK1+245 0.58 DN1200 0.0015 1.5 是AK1+400 0.66 DN1200 0.0015 1.5 是。
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 。
排水沟计算
1、设计重现期根据公路的重要程度取设计重现期15 年（高速公路坡面排水）。
2、汇流面积和径流系数汇水区域横向宽度=14（从道路中心线－路肩边缘）＋10（从路肩－排水沟）＝24m 纵向1514m （沿线涵洞间的最大距离），汇水面积24×1514×10-6=0.03634Km 2根据公路排水设计规范查得沥青混凝土地表径流系数C 1=0.95，粗粒土坡面和路肩地表径流系数0.3汇水区的径流系数 6792.024103.01495.0=×+×=C 3、汇流历时由公路排水设计规范查得沥青混凝土路面的粗度系数m 1=0.013，沥青混凝土路面横坡为1.5%，坡面流长度为14m ，则沥青路面的汇流历时为：.min 7386.1015.014013.0445.1467.01=⎟⎠⎞⎜⎝⎛××=t查得土质护坡道地面的粗度系数可取为m 2=0.1，路基边坡0.25，护坡道横坡0.04，则综合坡度为208.010204.0825.0=×+×，坡面流长度为10m ，路基边坡和护坡道的汇流历时为： min 0849.2208.0101.0445.1467.02=⎟⎠⎞⎜⎝⎛××=t则坡面汇流时间min 8236.3211=+=t t t设碟型排水沟水深为0.2，底宽为0.4，边坡坡率1：4则过水断面的面积A 为0.24m 2 浆砌片石明沟的粗糙系数为0.025。
计算排水沟的水利半径为m R 1171.0)4141(2.04.024.022=++++=按满宁公式可计算排水沟内的平均流速为s m v /8564.0025.0008.01171.032=×= 因而沟内汇流历时min 4644.2960/8564.0/15144==t由此汇流历时min 2880.334644.298236.343=+=+=t t t取汇流历时为30min 。
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
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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
1.389
合计历时 （min）
5.349
边沟底宽
0.600
边沟深度
0.800
4、计算边沟水力半径R
水深
0.600
过水面积
0.360
水力半径 （m）
0.200
沟壁粗糙度 系数
0.025
5、计算边沟内平均流速
水力坡度
0.030
沟内平均流 速 m/s
2.369
沟内汇流历时 min
2.251
6、计算汇流总历时 汇流总历时 min