摘要：雨水箅子的开孔率是雨水口泄水能力的关键因素。本文通过现状道路上不同开孔率的雨水箅泄水能力试验，得出适用于某市雨水箅所需的开孔率。通过对试验数据的系统分析，综合考虑某市历年降水情况及市政排水系统现状，对该市的雨水口和雨水箅子提出相关建议。 关键词：雨水箅；雨水口；泄水能力；三角堰；开孔率 1 前言
某市属于亚热带季风气候，降水丰沛，年平均降水量在0.8m~1.6m。每年的7~9月份为雨季，这个时候往往会造成多地严重积水，特别是地势相对较低的城西区块，一遇台风季，道路内涝成河，甚至连建筑物里都有大量积水无法排出。雨水渗入路面将影响道路结构层的性能，直接降低了道路行车的安全性和通行能力。市政排水收集系统包括有雨水口、排水管道、雨水井等一连串的系统组成。排水系统的布置合理性直接影响了城市的排水能力。本文针对这套系统的源头——雨水口，来分析雨水口的泄水能力对雨水收集系统的影响。雨水口
是市政排水工程中的重要构筑物。一般设置在道路车行道或人行道边缘，路面的雨水通过雨水箅子汇入雨水口，再经过雨水支管排入到地下市政雨水收集系统。
雨水箅子的开孔率是雨水口泄水能力的关键因素。目前市场上雨水箅子的形式多样，材质、大小不一。现以正在运行的主干道为依托，将不同开孔率的雨水箅子进行泄水能力试验研究，并结合规范对雨水箅子的要求和试验结果进行了系统的分析和总结。
2 基本原理
雨水口的理论泄水量公式为Q=AW*C* *K，其中AW为箅子实际过水面积，AW=nk*lw*bk，（nk为宽度方向箅子开孔个数，lw为单个箅子开孔的长度，bk为箅子宽度），C为孔口系数，K为阻塞系数。由上述公式可以看出雨水箅子的泄水能力和开孔个数、箅子开孔的长度，箅子宽度、垃圾阻碍塞情况等综合因素有关。在雨水口尺寸相同时，雨水箅子的开孔个数、开孔的长度，宽度决定了雨水箅子的开孔率。
本次试验着重研究雨水箅子开孔率与泄水能力的相互关系，同时对以上提及的计算参数进行分析。
3 试验设备与方法
3.1 试验设备
为使试验设备和环境更接近雨天道路雨水口的实际使用情况，选址在现状市政道路上进行，直接利用道路上的雨水口进行试验。本次试验设于某市市区主干道，为双向六车道，试验雨水口位于道路侧石边。试验场地范围内的道路纵坡0.3%、横坡1.5%，雨水箅顶面标高比路面低1cm，道路横断面详见图1
图1 试验位置道路横断面图
雨水口平面尺寸为680mmx380mm，雨水口周边设置8m×1.5m的矩形围挡区域，并在上游设置6.51m×0.6m的矩形进水明渠和1m×0.6～1.5m的缓冲池。考虑上游水量大，计算后挡板高度设为60cm，下游设置1m×0.4m的矩形出水明渠，出水明渠挡板高度为20cm。上游进水量由室外消防栓调节，通过明渠、缓冲池后在围挡区域内形成地表径流。进出水流量由设置在进、出水明渠末端的90°超声波三角堰读取。并在雨水箅上、下缘设置钢尺测量箅子前、后水深，水流稳定8～10s后读取数据。
图2 试验模型平、剖面图
图3 试验模型三维效果图
雨水箅子开孔率。本次试验采用的雨水箅子规格为750mm×450mm，最大开孔率50.5
%。试验设定了30.4%、35.2%、39.8%、44.4%、50.5%五个开孔率，通过填缝胶封堵来实现同一外部条件下箅子的开孔率变化。
试验主要分为三个过程：1）搭建模型。采用填缝胶按最小开孔率30.4%对雨水箅子进行封堵，安装进水管、超声波流量计和钢尺；2）模型试水。校正超声波流量计。共进行了6次读数，并通过三角堰水深校核数据，完成试验装置调试；3）正式试验。分为5个工况，共测得7组数据，每组数据共包含7次读数，每次读数间隔10s。
3.2 试验方法
选用该市市政道路上已广泛使用且收水能力较好的球墨铸铁雨水箅子。在雨水口周边设置围挡区域模拟雨天降水工况，水流沿进水明渠通过缓冲池、出水明渠，流经雨水箅子后，进入雨水口排出。
Q1为雨水口试验模型上游明渠中测得的进水流量，Q2为模型末端的出水明渠中测得的出水流量。通过进、出水流量相减测得进入雨水口的泄水量Q，即Q= Q1－Q2。
4 雨水口进水情况
在试验过程中雨水口的进水情况随上游水量的大小而变化。1）当上游水量较小时，围挡区域内的水面宽度小于雨水箅的宽度，水流全部从雨水箅前缘进入。2）当水量加大时，
上游水面宽度大于雨水箅的宽度，水流从雨水箅前缘和侧边全部流入雨水口。3）当水量持续增大后，水面宽度远远大于雨水箅的宽度，部分水流流进雨水口，剩余水流越过雨水口，进入下游。水量不断增加后在雨水箅后缘形成回流，流入雨水口，加大了进入雨水口的流量。同时在整个模型的末端当水流遇到围挡后也形成了回流重新流入雨水口。4）水量加大后雨水箅面进水主要集中在外围，中间区域基本不进水。
图4 雨水箅进水情况
5 试验资料分析
雨水口泄水量与雨水箅子的型式、材料、开孔率、道路的纵横坡、上游来水的流量等因素有关。本次试验选在同一条道路上，道路纵横坡、雨水箅选型等条件相同。试验主要研究了雨水箅子开孔率与过水情况的关系。图5为本次试验统计出的雨水箅子的开孔率与过雨水箅子瞬时流量的关系，图6为相同开孔率下箅子前后缘所测量出来的水深。
图5 雨水箅子开孔率与过雨水箅瞬时流量关系
图6 相同开孔率下箅子前、后缘水深
（1）从上述统计数据可知，雨水箅子开孔率与过雨水箅的流量成正比。开孔率越大，过雨水箅子的瞬时流量也越大。
（2）城市道路纵坡一般为0.3%~3%，横坡为1.5%~2.0%。本次试验路段纵坡为0.3%，横坡为1.5%，横坡达纵坡的5倍，水流经过缓冲池后流速较小，邻近侧石处水深比雨水箅外侧高1～1.2cm，有利于收水。
（3）雨水箅面标高比路面低约1cm，具有明显漏斗形状，水流经过雨水口受漏斗状影响，迅速向雨水口汇集。
（4）进水流量较小时，水全部流入雨水口，模型末端挡板前基本无积水。当流量逐渐增大到时，挡板前水深局部增加，并形成回流，使雨水箅下游侧边进水加大。
6 结论和建议
（1）某市市政道路雨水箅子的开孔率设置按照国标规定的25%~30%。图5可以看出，当开孔率在30.4%时雨水箅子泄水量约27L/S，小于《雨水口》（06MS201-8）里单箅联合式雨水口的泄水量（30L/S）。由于本次试验场地道路纵坡较小，模型末端挡板的阻挡形成回流等原因均有利于雨水箅收水。经市场调查，目前市场上现有的球墨铸铁类雨水箅子开孔率可做到40~50%。综合考虑以上因素，同时为了加快雨水排放，避免道路积水，建
议某市的雨水箅开孔率比国标开孔率25～30%适当提高，建议调至40%以上。
（2）现市面上球墨铸铁雨水箅公称尺寸多为750mm×450mm（长×宽），而城市道路路缘带宽度一般为0.25m～0.5m，市政道路雨水箅面比路面低2cm～5cm，对行车的舒适性存在较大的影响，本次试验雨水箅面比路面仅低了1cm，试验证明，排水效果良好。建议新建雨水箅面标高比路面低1cm～2cm。
（3）调查表面，某市的雨水口尺寸多按浙标尺寸510mmx390mm（单箅）实施，国标雨水口尺寸为680mmx380mm（单箅）。雨水口储水能力间接影响雨水系统的泄水能力大小，建议将雨水口按国标尺寸加大至680mmx380mm设计实施。
（4）本次试验前对整个市区正在使用的雨水口情况进行了调查，钢纤维混凝土或复合材料的雨水箅破损率较大，且过水断面较小，一旦有垃圾拥堵极易积水，对道路及行人的安全造成很大的影响。尤其是在汛期，积水情况严重。故推荐雨水箅首选球墨铸铁材质。球墨铸铁雨水箅强度大，在相同尺寸下，可加大雨水箅的开孔率，从而加强了雨水口的泄水能力。
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