广场排水沟的设计方法及带该方法得到的排水沟的广场与流程

本发明涉及广场建设领域，具体涉及一种广场排水沟的设计方法及带该方法得到的排水沟的广场。

背景技术：

在城市中修建广场，非常重要的一个因素是要考虑广场的排水能力。现有技术中，在设计广场时，需要在广场的表面上铺上透水铺装层，以保证广场的正常的平整性以及强度等特性。暴雨是一种常见的自然现象，由于广场是供人们行走等活动的场所，如果在暴雨时积水太多，会导致人们在广场上的行走受到阻碍，因此需要考虑广场的排水性能，以避免在暴雨发生时或后广场上积水过多，以使广场在暴雨后广场能够快速恢复在较干的状态，保证人们能够在广场上自由活动。

为了提高广场的排水的能力，现有则是仅在整个广场的周围设置排水沟，并在考虑铺装底面的材质的使用，以在保证有一定强度的同时，保证透水铺装层能够有一定的透水性，以使一部分水能够从透水铺装层流走。但是存在的缺点为：

在发生暴雨时，由于广场的面积过大，雨水到排水沟的距离较大，而雨水在平整的广场表面的流速非常慢，同时由于透水铺装层的透水能力有限，因此暴雨时雨水不能及时流走，导致广场积水过多，而导致发生雨洪灾害。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种广场排水沟的设计方法及带该方法得到的排水沟的广场，提高了广场的排水性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种广场排水沟的设计方法，包括：

步骤一、确定广场长度为x，广场的宽度为y，则广场的总面积s＝x*y；

步骤二、根据广场的铺装要求，确定广场中每10*10m²面积的两相对边上均需要建立

排水沟；

步骤三、根据广场的长度和宽度与广场中每10*10m²面积的两相对边上均需要建立排水沟，计算得到排水沟的条数N；

步骤四、根据每10*10m²面积两相对边上均需要建立排水沟，确定排水沟的长度l＝10m；

步骤五、根据广场中最大允许的缝隙宽度为小于等于50mm，并根据避免排水沟出现断流现象时需要排水沟的宽度大于等于50mm，确定排水沟的宽度w＝50mm；

步骤六、根据以下公式计算降雨强度q：

式中，t为降雨历时,P为设计重现期,A₁、C、n、b为已知的要素数据,根据广场所在城市降雨统计数据确定，q的单位为

步骤七，根据单位时间内排水沟内的流量应该大于等于单位时间的降雨量，计算排水沟的最小深度h_min为以下公式：

式中，h_minwv为单位时间内排水沟内的流量；ia(s-wlN)为除去排水沟后广场表面的径流的流量；iwlN为排水沟接收到的降雨量；a为最大径流系数，a的取值范围为0.5～0.8；v为雨水在排水沟内的流速，预设v＝v₁，v₁的的取值范围为0.4～4m/s，v的单位为m/s；i＝167q，i的单位为mm/min；w、l以及h_min的单位均为mm。

优选的是，步骤三具体包括：

A、将广场的长度x与广场的宽度y比较大小，max等于较大的x或y，min等于较小的y或x，当广场的长度x与广场的宽度y相等时max＝min，排水沟与广场的尺寸较小的边相平行；

B、计算当为不为整数时，n₁取大于的最小整数；当为为整数时，

C、计算当不为整数时，n₂取大于的最小整数；当为整数时，

D、通过以下公式得到排水沟的条数N：

N＝(n₁+1)*n₂

优选的是，设计排水沟的过高Δh＝0.2m，则排水沟的总高度h＝h_min+Δh。

本发明还提供一种广场，在广场的表面上开设有使用上述广场排水沟的设计方法得到的排水沟。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)通过确定广场的尺寸，为后面排水沟的布置条数提供了条件，同时也为计算广场暴雨时接收的降水量提供了条件；

2)为了保证广场的正常使用以及保证广场的安装方便，故设计每10*10平方米面积的相对的两侧均设置排水沟，这样最中心的位置到排水沟的距离也仅有5米，保证了雨水到排水沟的距离不会过长，保证了能够将广场表面上接收到的雨水及时排走，进而减小了发生雨洪灾害的可能性；

3)通过设置排水沟的宽度w＝50mm，由于广场雨水有泥土等杂质，为了保证雨水能够在排水沟内流动顺畅，排水沟的宽度需要大于等于50mm；同时，由于广场的缝隙不能大于50mm，大于50mm会导致崴脚等安全事故发生；综上，故设计排水沟的宽度w＝50mm；

4)通过计算排水沟的条数，且设计了排水沟的分布，实现了广场排水沟合理的布置，既防止了排水沟过密，又保证了排水工作的有序进行；

5)为了将暴雨时的降水全部及时排走，故单位时间内的排水沟的流量应该与单位时间内除掉排水沟后广场上产生的径流水量以及排水沟接收到的降水量相等，因此需要通过降雨强度，计算到当地的降雨强度，同时预设排水沟内水流速度v＝v₁，使得水流速度为一个定值，在国家标准规定明渠的水流速度不能低于0.4m/s，而本排水沟有采用的混凝土设置，混凝土设置的排水沟水流速度都是不能大于4m/s的，故v₁的的取值范围为0.4～4m/s；然而，由于式中，u为粗糙系数，I为排水沟的坡度，h_min为排水沟的最小深度(其中，表示水力半径，而水力半径则是水通过的界面积与水通过排水沟的周边长度的比值，计算排水沟的最小深度h_min，也就是恰好装满水的情况下，故水力半径为)，w为排水沟的宽度，因此预先设计好雨水在排水沟内的流速v，当计算出来h_min后，直接通过调节坡度I和粗糙系数u，就容易达到之前预设的v，进而实现对排水沟的全部设计，使得该排水沟的设计能过保证及时排水，防止发生雨洪灾害对广场的危害。

附图说明

图1为实施例1至实时例8中40*20m²的广场的布置图；

图2为实施例1至实时例8中30*30m²的广场的布置图；

图3为实施例1至实时例8中10*20m²的广场的布置图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述：

本发明首先提出一种广场排水沟的设计方法，包括：

步骤一、确定广场长度为x，广场的宽度为y，则广场的总面积s＝x*y；

步骤二、根据广场的铺装要求，确定广场中每10*10m²面积的两相对边上均需要建立排水沟；

步骤三、根据广场的长度和宽度与广场中每10*10m²面积的两相对边上均需要建立排水沟，计算得到排水沟的条数N；

步骤四、根据每10*10m²面积两相对边上均需要建立排水沟，确定排水沟的长度l＝10m；

步骤五、根据广场中最大允许的缝隙宽度为小于等于50mm，并根据避免排水沟出现断流现象时需要排水沟的宽度大于等于50mm，确定排水沟的宽度w＝50mm；

步骤六、根据以下公式计算降雨强度q：

式中，t为降雨历时,P为设计重现期,A₁、C、n、b为已知的要素数据,根据广场所在城市降雨统计数据确定；

步骤七，根据单位时间内排水沟内的流量应该大于等于单位时间的降雨量，计算排水沟的最小深度h_min为以下公式：

式中，h_minwv为单位时间内排水沟内的流量；ia(s-wlN)为除去排水沟后广场表面的径流的流量；iwlN为排水沟接收到的降雨量；a为最大径流系数，a的取值范围为0.5～0.8；v为雨水在排水沟内的流速，预设v＝v₁，v₁的的取值范围为0.4～4m/s，v的单位为m/s；i＝167q，i的单位为mm/min；w、l以及h_min的单位均为mm。

步骤三具体包括：

A、将广场的长度x与广场的宽度y比较大小，max等于较大的x或y，min等于较小的y或x，当广场的长度x与广场的宽度y相等时max＝min，排水沟与广场的尺寸较小的边相平行；

B、计算当为不为整数时，n₁取大于的最小整数；当为为整数时，

C、计算当不为整数时，n₂取大于的最小整数；当为整数时，

D、通过以下公式得到排水沟的条数N：

N＝(n₁+1)*n₂

设计排水沟的过高Δh＝0.2m，则排水沟的总高度h＝h_min+Δh。

本发明还提供一种广场，在广场的表面上开设有使用上述广场排水沟的设计方法得到的排水沟。

下面以实施例1至实施例8来举例说明，各个实施例中广场中的排水沟的设计情况见下表：

从表中可以看出，实施例1至实施例3的广场尺寸大小一致，为图1中所示的广场布局结构；实施例4至实施例6的广场尺寸大小一致，为图2中所示的广场布局结构；实施例7至实施例9的广场尺寸大小一致，为图3中所示的广场布局结构；图1、图2以及图3中，1为排水沟，2为广场表面。从表中可以看出广场排水沟的大多数深度均在10mm以后，方便清理，并且不会发生较大的安全事故；同时，降雨强度为1.2987mm/min，是世界顶级的暴雨强度，在此条件时均能使每分钟的降水量及时从排水沟中排水，排水沟的排水力度能满足暴雨时发生雨洪灾害；一般采用透水铺装作为广场的表面层，将在广场上产生的径流系数降低到a＝5.1，此时所需要的排水沟的深度是最浅的，能够满足使用，而没有采用透水铺装的会达到广场表面的径流系数a＝8，此时为较大的径流水量，通过设置深点的排水沟也能达到防止雨洪灾害的目的。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。