干旱区公路连续箱式水窖设计
2022-06-09
【摘 要】本文针对干旱区公路，以宁夏省道304线盐池至红井段高速公路连续箱式水窖为实例，在不新增占地的情况下，在路堤边坡坡脚平台处，结合原公路排水设施，设计连续箱式水窖+沉砂池，计算蓄水容积，得出应用路基长度适用的水窖容积，并结合该工程施工应用，展示了连续箱式水窖在干旱区公路雨水收集中的优势。
【关键词】干旱区公路雨水收集 连续箱式水窖
水是宝贵的，西部地区降水主要集中在6月至9月的夏季，占全年降水的50-70%，以8月最为集中，多以暴雨形式降下，而汛期却降水过量，在浪费水资源的同时，又造成水土流失。西部地区蓄水工程蓄集雨水主要用于人畜饮用及灌溉作物，公路上还没有相关应用，因此探索雨水蓄集工程在干旱区公路上的设计与应用成为本项目的研究方向。
1 设计理念、原则和工艺流程
为了解决西北地区公路界内降雨资源浪费，公路绿化灌溉用水取水困难的问题，本装置在保障公路路基安全，满足排水规范的要求的前提下，采用贮存、利用的理念，因地制宜，根据公路的特点，巧妙设计结构，有效利用公路集雨面积大集流效率高的特点收集降水。雨水集蓄系统在实现其功能时，不影响公路的安全运营，保障公路路域生态安全；连续箱式水窖设计的标准应同所设计的公路的重要性相适应，应根据公路等级、沿线地形、地址、水文、气象以及桥涵位置等因素综合考虑，结合原排水系统，因地制宜，提供功能完善和造价合理的最佳方案；雨水集蓄系统的断面形式、尺寸，除要满足集蓄雨水的要求外，还应符合在使用过程中便于检查和修理的要求，实用耐久。
本装置工艺流程为：降雨→路面排水→急流槽→排水沟→沉砂池→连续箱式水窖→绿化
↘坡面排水→→→→→→↑
2 主要设计思路
本装置采用钢筋混凝土现浇的方式建造，保证其使用寿命和公路使用寿命相当，根据公路边沟的长线型的结构特点，不新增占地，创新设计了一种矩形连续箱式的窖型。本装置可根据需要灵活布置于公路路堤两侧，中间窖壁既起支撑作用，设置通道又使窖体连通，方便维护。为了减少淤积防止堵塞，在沉砂池中的雨水进入水窖的窖壁入口处设计不锈钢滤网。本装置设计带盖板的封闭式整体结构，沉砂池和水窖顶部都是封闭的，仅在水窖顶部留有一个可以打开的取水口。这样不仅有效防止了水分的蒸散损失，还提高了边沟的安全性，防止冲入边沟的车辆侧翻。
3 连续箱式水窖容积计算
宁夏省道304线盐池至红井段公路位于宁夏吴忠市盐池县境内，路基宽度26m，选用沥青砼路面，路面横坡为1.5%。县境常年干旱少雨，风大沙多，属典型的大陆性季风气候，年降水量280mm左右。
公路连续箱式水窖在断面形式选择、尺寸确定时，应结合各种要求、影响因素及沿线条件进行综合考虑。通过计算设计蓄水容积反算适用路基长度，为水窖形式、尺寸的选取提供参考。下面为以设计容积V为30m3分析反算所适用路基长度的过程。
（1）供水保证率P：本项目路线全长20.1km，中分带及路侧绿化需水较大，供水保证率按雨水集蓄利用工程技术规范（GB/T50596 -2010）中表5.3.1-1的取值范围取大值90%。
（2）频率等于设计保证率的年降水量（mm）按下式计算：
PP=Kp·Po
式中PP——频率等于设计保证率的年降水量（mm）；
Po——多年平均降水量（mm）根据气象资料确定；
Kp——根据保证率及Cv值由相应地区的图表查得。
本项目P90=0.506×280=141.68mm（查得盐池地区Kp为 0.506，Po为280mm）
（3）单用途雨水集蓄利用工程的集流面面积按下式计算：
≥1000W/ PP
【关键词】干旱区公路雨水收集 连续箱式水窖
水是宝贵的，西部地区降水主要集中在6月至9月的夏季，占全年降水的50-70%，以8月最为集中，多以暴雨形式降下，而汛期却降水过量，在浪费水资源的同时，又造成水土流失。西部地区蓄水工程蓄集雨水主要用于人畜饮用及灌溉作物，公路上还没有相关应用，因此探索雨水蓄集工程在干旱区公路上的设计与应用成为本项目的研究方向。
1 设计理念、原则和工艺流程
为了解决西北地区公路界内降雨资源浪费，公路绿化灌溉用水取水困难的问题，本装置在保障公路路基安全，满足排水规范的要求的前提下，采用贮存、利用的理念，因地制宜，根据公路的特点，巧妙设计结构，有效利用公路集雨面积大集流效率高的特点收集降水。雨水集蓄系统在实现其功能时，不影响公路的安全运营，保障公路路域生态安全；连续箱式水窖设计的标准应同所设计的公路的重要性相适应，应根据公路等级、沿线地形、地址、水文、气象以及桥涵位置等因素综合考虑，结合原排水系统，因地制宜，提供功能完善和造价合理的最佳方案；雨水集蓄系统的断面形式、尺寸，除要满足集蓄雨水的要求外，还应符合在使用过程中便于检查和修理的要求，实用耐久。
本装置工艺流程为：降雨→路面排水→急流槽→排水沟→沉砂池→连续箱式水窖→绿化
↘坡面排水→→→→→→↑
2 主要设计思路
本装置采用钢筋混凝土现浇的方式建造，保证其使用寿命和公路使用寿命相当，根据公路边沟的长线型的结构特点，不新增占地，创新设计了一种矩形连续箱式的窖型。本装置可根据需要灵活布置于公路路堤两侧，中间窖壁既起支撑作用，设置通道又使窖体连通，方便维护。为了减少淤积防止堵塞，在沉砂池中的雨水进入水窖的窖壁入口处设计不锈钢滤网。本装置设计带盖板的封闭式整体结构，沉砂池和水窖顶部都是封闭的，仅在水窖顶部留有一个可以打开的取水口。这样不仅有效防止了水分的蒸散损失，还提高了边沟的安全性，防止冲入边沟的车辆侧翻。
3 连续箱式水窖容积计算
宁夏省道304线盐池至红井段公路位于宁夏吴忠市盐池县境内，路基宽度26m，选用沥青砼路面，路面横坡为1.5%。县境常年干旱少雨，风大沙多，属典型的大陆性季风气候，年降水量280mm左右。
公路连续箱式水窖在断面形式选择、尺寸确定时，应结合各种要求、影响因素及沿线条件进行综合考虑。通过计算设计蓄水容积反算适用路基长度，为水窖形式、尺寸的选取提供参考。下面为以设计容积V为30m3分析反算所适用路基长度的过程。
（1）供水保证率P：本项目路线全长20.1km，中分带及路侧绿化需水较大，供水保证率按雨水集蓄利用工程技术规范（GB/T50596 -2010）中表5.3.1-1的取值范围取大值90%。
（2）频率等于设计保证率的年降水量（mm）按下式计算：
PP=Kp·Po
式中PP——频率等于设计保证率的年降水量（mm）；
Po——多年平均降水量（mm）根据气象资料确定；
Kp——根据保证率及Cv值由相应地区的图表查得。
本项目P90=0.506×280=141.68mm（查得盐池地区Kp为 0.506，Po为280mm）
（3）单用途雨水集蓄利用工程的集流面面积按下式计算：
≥1000W/ PP