第三章排水设计计算说明书3.1 气候与地质条件介绍项目工程区属亚热带湿润季风气候区，整体气温变化幅度小，年均温13-14C, 1月均温3.0-6.3 C, 7月均温19.8-22.0 C。

极端最高气温为32.8 C, 最低气温为-12 C o多年平均降水量达到1350毫米/年。

蒸发量最大的月份为2〜5 月份,无霜期230-300 天。

冬暖夏凉,气候宜人。

地形起伏较大,局部地区气候差异明显。

全市总水量约142.18亿立方米，其中地表水体平均年流量64亿立方米。

项目工程区地处长江水系和珠江水系的分水岭地区。

长江水系以乌江上游三岔河为干流, 展布于市境北部；珠江水系以北盘江为干流, 由西向东横贯市境中部；南盘江支流分布于市境南部边缘。

受岩溶地貌影响，地表河网与地下河网均有发育，互有衔接，且反复出现。

境内10公里以上河流43条，多呈现河谷深切，河床狭，水流急，落差大，水利资源丰富。

工程区年降水量具明显的季候性特征，5〜10月为雨季，多暴雨，降水量占全年总量的三分之二，暴雨常造成洪水灾害，并诱使崩塌、滑坡等地质灾害发生。

项目工程区所属境内岩溶地貌类型齐全，发育典型。

山峦众多，延绵起伏；沟壑纵横，深履险峻。

地势西北高，东南低。

地面最高点为乌蒙山脉的韭菜坪，海拔在2900.3 米，人称“贵州屋脊”；最低点在六枝特区毛口乡北盘江河谷，海拔586米。

境内平均海拔在1400-1900米之间。

沿线地质情况为覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2m左右，稻田中种植土厚0.6m左右。

下伏基岩为硅化板岩。

3.2 边沟设计验算在K10+983.396 至K11+020 之间的左侧挖方段为挖方最大汇水面积段，本次设计以沥青混凝土路面为例。

硅化板岩路堑（坡度为1: 0.5,坡面流长度为7.5m），路基宽度21.5m,取单侧路面和路肩横向排水宽度为12m,路拱横坡为2%在纵断面方面，此处属于竖曲线上，采用平均纵坡i=（1518.14-1516.70）/36.604=0.03%,边沟坡脚和路肩边缘间设置矩形形边沟。

计算简图如图 4.2-1.1.1.1 计算汇水面积和径流系数：由图一计算汇水区域在路堑一侧（由平台沟到边坡平台）的面积A1=7.5 X 36.604=274.53m2。

由于坡面上采用拱式护面墙防护，则由《公路排水设计规范》得坡面径流系数取C1=0.78。

汇水区域在边沟平台上的面积A2=1 X36.604=36.604m2,取坡面径流系数（浆植草护面）C2=0.53 ，汇水区域在路面一侧（公路路中线到边沟）的面积为A3=36.604 X2=439.248m2，由表查得沥青路面径流系数为C3=0.95。

由此，总的汇水面积为F=274.53+36.604+439.248=750.382m 2，汇水区的径流纱53 °78 36.604 °53 439・248 °950.87图0-1边沟计算示意图1.1.2计算汇流历时:1.445*（m^L s）0.467计算坡面汇流历时, J i s其中：L s――坡面流长度;i s——坡面流坡度;m 1地表粗糙系数;由表查得拱式护面墙防护路堑边坡的粗度系数m1=0.4,且路堑坡度为1：0.5，得路堑坡面汇流历时 J 1.445 (0.4 7.5)0.4672.05mn。

V1/0.5由表查得边沟平台（植草护面）的粗度系数m1=0.4,横向坡度为4% ,则t1 1.445*(0.4 A)0"73.816m nV0.04查表得沥青混凝土路面粗糙系数为，横坡4%，坡面流长度为12m，所以历时时间为t1 1.445 (0.013 12)0.467 1.287min。

v 0.04C=750.382由克毕公式t1因此取坡面汇流历时t i =3.816min （取最大值）。

设边沟底宽为 0.6m ，高0.65m ，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数n=0.025。

设计水深为0.5m 。

求得 过水断面段面积为 A= 0.620.5 0.3m ， 水力半径为bhn —0.6 0.5 0.188m 。

R= b 2h0.6 2 0.5按曼宁公式，得沟内平均流速为:1.1.3计算降雨强度:据设计手册，高速公路路界内坡面排水设计降雨重现期为15年。

求设计重现期和降雨历时内的降雨强度（mm/min ），由于公路在贵州六盘水境内，据《公 路排水设计手册》，可取公式42.25 62.60 IgP 42.25 62.60 Ig15） I3.170mm/min 。

t 351.557 351.1.4计算设计径流量:可按降雨强度由推理公式确定： Q 16.67 C I F ，式中Q---设计径流量; C---径流系数； F---汇水面积（Km 2）所以 Q 16.67 0.87 3.170 750.382 10 60.0345m 3/s 。

1.1.5检验径流：设定边沟的截面形式为矩形，底宽0.6m,过水断面为底宽0.6m ，水深0.5m ，断面积为 0.3m 2,则泄水能力 Q c =0.3 忽.3=0.69m /s 。

V 1£.1-R 3i 2 n1 2 10.1883 0.0320.025 L 36.604上2 s 0.27min 。

2 V 2.30由上可得汇流历时为t t 1 t 2 1.2872.30m/s ，因此沟内汇流历时为0.27 1.557mi n3 3因为设计径流量Q=0.0345m /s＜泄水能力Q c=0.69m /s,所以假定的边沟尺寸符合要求。

1.1.6冲淤检验：边沟的平均流速应使水流在设计流量条件下不产生冲刷和淤泥。

为此，应保证设计流速在最大和最小允许流速范围内。

对于浆砌片石边沟，最大允许速度为3.0m/s，由于水深不大于0.5m，则修正系数为0.85,故修正最大允许流速为 2.55m/s，而最小允许速度为0.4m/s。

对于平均流速V=2.3m/s在最大与最小范围内，故满足冲淤检验。

综上所述，边沟尺寸符合要求。

拦水带设计验算：本次设计以沥青路面设计为例，单侧路面和路肩横向排水的宽度为12m,出水口的间距初拟为50m，以K10+983.396〜K11+020段为设计段，纵坡坡度为0.03%,路拱横坡度为4%。

计算图见图4.3-1 :出水口路肩边缘图0-1拦水带设计示意图1.1.7设计径流量计算(1) 设计重现期按公路重要程度(高速公路)，对路面和路肩表面排水取设计重现期为5年。

(2) 汇水面积和径流系数设出水口间距为50米，则两个出水口之间的汇水面积为F=50 X12 XW-6=600 X10-6km2,对于沥青混凝土路面取径流系数C=0.95。

(3) 汇流历时数m i=o.oi3,路面横坡为i s=4%,坡面流长度L s=12m,可计算得到坡面汇流历时t i 1.445* (°.°13 12)0.467=1.287minV0.04由沟底(即路线)纵坡i g=0.03%,则由齐哈近似估算：v 20i g"=20 0.0003°.6=0.154m/s,所以沟内汇流历时为:t s=50/(60 (X154)=5.411min由此，可得到汇流历时为t=t1+t2=6.698min(4) 降雨强度贵州六盘水的降雨强度公式为：I 4225 62.60 lgP)3.170mm/mi n,t 35由此得到设计径流量为：Q 16.67 C I F =16.67 &95 & 170 800 >1 0-6=0.030m3/s1.1.8确定路缘带内的水深与水面宽度硬路肩宽为3m,外侧边缘设沥青路缘带，近路缘带60cm宽度范围内路肩横坡采用5%，由以上求得设计径流量Q=0.03m3/s。

折线型底边的过水断面图见图 4.3-2。

查表得，光滑沥青表面的粗糙系数为n=0.013,对于浅三角形沟的水力计算采用修正的曼宁公式来计算泄水能力，由1 8 1Q C= 0.377 h3i2，带入Q=0.03m3/s, i h=0.04,i=0.0003,来反算h a=0.104m。

则离路缘带60cm 处的水深h b=h a-B w i a=0.104-0.6 0.04=0.08m。

水深为0.08、横坡为0.04的过水断面的泄水量按修正的曼宁公式来计算。

由克毕公式t1 1.445* 计算坡面汇流历时t i,由表查得地表粗度系Q10.3770.04 0.0138 10.0430.00032=0.00211 m 3/s图0-2路缘带内60cm 宽度范围内的泄水量为Q a Q Q 1 0.03 0.00211 0.028m 3/s 。

路缘带内60cm 宽度范围外的泄水量为总泄水量 Q a +Q b =0.0308m 3/s >Q=0.03m 3/s 改水深h a =0.06m,按上述方法知： h b =h a -B w i a =0.06-0.6 0>04=0.036口Q a =0.028-0.0016=0.0264m 3/s总泄水量 Q a +Q b ==0.0264+0.0021=0.0285m 3/s,接近于设计流量 Q=0.03m 3/s ,因而, 拦水带边沟水深为 6cm,沟内水面宽度到达离硬路肩边缘0.6+0.02/0.03=1.27m 。

1.1.9确定拦水带尺寸水力计算主要关心边沟排泄设计流量时的水深和水面宽度，前者影响到路缘带或缘石的 高度，后者用于检验沟内水面是否超过设计规定的限值（硬路肩内侧边缘）。

根据拦水带边沟水深为6cm,以及水面宽度为 1.27m （硬路肩宽度为3m ）,选择拦水带的形式为水泥混凝土 拦水带，拦水带堤高 12cm,正面边坡1： 1,背面边坡直立。

具体尺寸见下图。

本节设计的公Q b80.377 30.043 0.03 0.01310.00032=Q.QQ28m 3/soQ i0.377 0.04 0.0130.036 10.0003" 0.0016 m 3/s .0.377 0.03 0.01380.036' 10.0003' 0.0021 m 3/s式均来自于公路排水设计手册。

拦水带尺寸图（单位：cm）4水泥混凝土路面设计4.1交通量计算立德高速K10+000~K12+250段，在自然区划上属于V3区。

拟建一条高速公路，双向四车道，交通量年平均增长率为8.5%，路基土为低液限粘土。

表4-1计算设计年限通过的标准轴载作用次数车型车轴车轴车轮型P i(KN) N i16M (豆)100小客车前轴1-111.52700 2.52656E-12后轴1-1232700「 1.6558E-07中客车SH130前轴1-116.5800 2.41453E-10后轴1-223800 4.90609E-08大客车CA50前轴1-128.7500「 1.05945E-06后轴1-268.2500 1.095267小货车BJ130前轴1-113.551700 2.19522E-11后轴1-227.21700 1.52599E-06中货车前轴1-128.7600 1.27134E-06CA50后轴1-268.2600 1.314320388N s=ADTT X （k p,k X p k）k=2352X0.5 X.8=941 （次）4.2交通参数分析1、累计标准轴次设计使用年限为30年，车轮轮迹横向分布系数为n =0.20 （《公路水泥混凝土路面设计规范》中表A.2.4查得）使用年限内的累计标准轴次：=山〔（1 r）t-1〕X365XN e941 30= 1 0.085 -1 365 0.200.085=8532682三2000X104（次）使用年限内标准轴载作用次数（100,2000）,属于重交通等级。