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摘要：在现阶段的城市中，道路排水工作越来越受到重视。篦子在道路排水中发挥着重要的作用。为研究市政道路中雨水篦子的排水效果影响因素，通过制作雨水篦子试验模型，模拟了雨水篦子的实际排水过程，并针对不同纵坡和栅条角度对雨水篦子排水特性的影响展开对比分析，得出以下结论：当栅条角度为0°、横坡为1.5%时，增大纵坡坡度会导致雨水篦子排水能力下降，纵坡为3%时雨水篦子的排水效果相对较好；当纵坡为3%、横坡为1.5%时，增大栅条角度会导致雨水篦子排水效果下降，0°栅条角度的雨水篦子排水能力较好，其次是栅条角度为30°和45°的雨水篦子，90°栅条角度的雨水篦子排水能力较差。
关键词：市政道路；雨水篦子；排水效果；影响因素
引言
雨水充沛的地区，尤其是暴雨强度较大的城市硬化铺装区域，容易在短时间内形成地面径流。强行打开雨水口以便扩大排水，这导致路表出现无防护的窟窿。为了避免人或物等的陷落，在开启雨水口后一般同步立起突出路面的障碍物进行警示与防护。
1市政道路排水管道施工特点
（1）影响因素较复杂。市政工程中道路排水管道的基本作用就是排放城市污水和雨水，管道与城市周围地下管道相连通，施工区域范围十分广泛，这就加大了工程的难度。例如在城市中心的商业繁华地区进行施工时，因为其较大的车流量和人流量使得工程很难快速完成，在进行施工时施工方还要设置路障，制定应急方案，防止受到外界的影响，严重降低了施工的质量和效率。而且就城市本身的结构而言就呈现出比较复杂的格局，而管道建设往往需要在低下进行施工，所以施工方还要将城市地基、其它管网、居民出行等各种情况考虑进去，进一步加大了施工难度。（2）管道线路比较长。大多数市政工程的建设都是为了促进整个城市的协调发展，尽量消除城市边缘地区与中心地区的发展差距，因此管道网络的涉及范围一般都非常广泛，影响的区域面积也比较大。又由于城市的道路情况复杂，所以在设置管道线路时技术人员都会加长线路，保证排水管道的有效性。但是较长的管道线路就会增加建设的工程量，严重的可能引起工程延期，造成极大的经济损失。
2试验方案设计
市政道路雨水篦子是城市道路建设中的重要组成部分，在城市排污防涝和维护道路安全运营方面起到重要作用。雨水篦子是城市道路排水设施中常见的排水手段，其收水能力直接影响到路面积水排除效果。为研究雨水篦子的排水特性，以某市政道路雨水篦子为研究背景展开分析，该道路采用的排水篦子类型为0°栅条篦子，试验按照1∶1的比例制作了道路排水设施试验模型，以真实反映市政道路实际水流情况，具体模型尺寸及参数设计如下。模型设计：采用单个雨水篦子进行排水特性测试，排水设施模型中水库设计尺寸（长×宽）为5m×5m，高度为1m。水槽（长×宽）为6m×1m，高度为0.2m，水槽制作材料为有机玻璃，厚度为10mm。水槽支撑采用50mm×50mm角钢，回水槽采用普通砖砌成，槽尾设置矩形量水堰进行流量测试，尾水池长度为6m，宽度为0.5m。设定雨水篦子栅条与纵坡水流方向的交角为栅条角度。该试验参数设计为：雨水篦子以0°栅条的篦子作为基础模型，并设置30°、45°、90°的篦子作为对照模型；0°栅条的篦子采用规格为1m×0.5m的球墨铸铁实际模型，30°、45°、90°的篦子模型均采用规格为1m×0.5m的木制模型，开孔率均为0.48。由于单宽流量没有横坡的概念，试验模型不考虑1.5%横坡影响，纵坡考虑3%、3.5%、4%3种情况。试验采用不同流量组合对不同道路纵坡和不同类型雨水篦子的排水能力进行模型试验，以分析纵坡和栅条角度对市政道路雨水篦子排水特性的影响。
3纵坡对雨水篦子排水特性的影响
3.1研究内容、目的及参数
主要研究雨水篦子的水力特性，包括雨水篦子上水流爬行长度与篦前水深、流量、隧道纵坡的关系。具体内容如下：（1）不同栅条角度的水篦子收水效果，研究栅条角度对收水效果的影响；（2）不同纵坡水篦子的收水效果，研究隧道纵坡对收水效果的影响。结合该工程的道路设计和排水设计，为了对今后工程道路条件变化时有借鉴意义，确定以下实验参数：（1）雨水篦子的开孔与道路中心线迎水流方向夹角为0°，30°，45°，90°；（2）路面材料为沥青混凝土路面，粗糙系数为0.015；（3）雨水篦子材质为球墨铸铁，长×宽=1.0m×0.5m，开孔率为0.48。
3.2过篦流量
针对不同总流量下，栅条角度分别为0°、30°、45°、90°雨水篦子模型的过篦流量变化规律进行对比分析，当水流量小于58L/s•m时，不同栅条角度试验模型水流均由雨水篦子顺利排出，无过篦流量，说明水流量较小时栅条角度对雨水篦子的过篦流量无影响。当水流量超过58L/s•m后，随着水流量的增大，不同栅条角度的雨水篦子过篦流量均呈不断增大趋势。在不同水流量情况下，不同栅条角度的雨水篦子过篦流量均呈逐渐增大趋势，其中水流量由58L/s•m增至80L/s•m时，4种栅条角度的雨水篦子过篦流量相差不大，但水流量超过80L/s•m后，0°雨水篦子的过篦流量与其他雨水篦子的过篦流量值差距不断增大，0°雨水篦子的过篦流量值最小，90°雨水篦子的过篦流量值最大，说明在4种类型的雨水篦子中栅条角度为0°的雨水篦子排水能力较好。
3.3排水试验
不论双扇交叉型雨水篦子是否打开，恒定水量的排空时间都小于井田网格型篦子（简称井田型），同时流量都大于井田型篦子；由闭合到半开再到全开状态，双扇交叉型雨水篦子的流量是逐步增大的。所有雨水篦子的有效排水面积仅仅局限于所具备的镂空口。定义孔洞率为篦子被镂空的孔洞面积与雨水口上方篦子总覆盖面积的比值。有效孔洞率反映了雨水口实际被有效利用的程度，数值越大则雨水口排水受到篦子的阻挡作用就越小。经过采用游标卡尺多次测试市政道路上的井田型篦子，混凝土材质的孔洞率在0.24左右，铸铁材质的孔洞率在0.34左右。可见，双扇交叉型雨水篦子的孔洞率比井田网格型篦子有明显优势，打开状态的孔洞率明显比闭合状态有优势。孔洞率或镂空尺寸决定了有效的排水面积与排水效率。
结语
综上所述，栅条角度越大，对水流的阻力也越大，因而篦子的收水能力降低，因此，从收水能力的角度讲，0°栅条篦子较优。收水流量与篦前水深基本是线性关系，且随着纵坡的增大而减小，但变化幅度相对较小。增大纵坡坡度会导致雨水篦子的排水能力下降，纵坡为3%时雨水篦子的排水效果相对较好；当纵坡为3%、横坡为1.5%时，增大栅条角度会导致雨水篦子的过篦流量、篦前水深及水舌长度均增大，0°栅条角度的雨水篦子过篦流量、篦前水深和水舌长度均为最小值，排水能力较好；其次是30°、45°和90°栅条角度的雨水篦子排水能力较差。综上所述，若需保证雨水篦子良好的排水效果，建议纵坡不宜过大，对于水流量较大道路采用0°栅条雨水篦子，水流量较小区域可选择30°或45°栅条雨水篦子，实际工程中可根据水流量情况以及工程需要灵活选择。
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