第二节 园林排水工程
一、园林排水的特点
（1）主要排除雨水和少量的生活用水。
（2）园林中地形起伏多变，有利于地面水的排除。
（3）园林中大多有水体，雨水可就近排入水体。
（4）园林可采用多种方式排水，不同地段可根据其具体情况采用适当的排水方式。
（5）排水设施应尽量结合造景。
（6）排水的同时还要考虑土壤能吸收到足够的水分，以利植物生长，干旱地区尤应注意保水。
二、园林排水的形式
（1）地面排水：地面排水是公园排除雨水的主要方法。是利用地面坡度使雨水汇集，再通过沟、谷、涧等有组织地排除地面水的方法。在采用地面排水的方式时，要充分考虑地面的高低起伏情况，采取一定的工程措施，避免积水对地表造成过度的冲刷而造成水土流失，为防止冲刷，可以采取以下措施：
1）竖向设计：在竖向设计时，应该根据地面坡度将谷、涧、沟等顺其自然适当加以组织，划分排水区域，使雨水能沿着地形就近排入水体或附近的雨水管。但是降水如果在地面流动时的流速过大，会对地表冲蚀，因此设计时要控制坡度，使之不至过陡，同一坡度（即使坡度不太大）的坡面不宜延续过长，应该有起有伏，使地表径流不致一冲到底，形成大流速的径流。应利用盘山道、谷线等拦截和组织排水，减少水土流失。
园林中防止冲刷主要有以下几种措施：
①谷方：地表径流在谷线或者低洼处汇集，形成大流速径流，可以在汇水线地带散置一些山石，减缓水流的冲力，保护地表。这些山石称为“谷方”。作为谷方的山石体量要大些，并应深埋浅露，才能起到作用，（图2-12）。
图2-12 谷方
②挡水石和护土筋：利用山道边沟排水时，在坡度变化较大的地方，表层土层容易被冲蚀，甚至会损坏路基，在台阶两侧或陡坡处置石挡水，这种置石叫做“挡水石”。在沿山路两侧坡度较大或边沟沟底纵坡较陡的地段，将砖或其他块材像鱼骨一样沿水流方向成行的埋置于土中（与道路中线成一定角度），这种设施叫“护土筋”。挡水石和护土筋可以阻止径流过大对土壤的冲蚀，保护路面和地基，（图2-13、图2-14）。
图2-13 挡水石
图2-14 护土筋
③出水口：利用地面或明渠排水时，为了保护岸坡并结合造景，出水口应做适当处理，常见的工程措施是“水簸箕”，它是一种敞口的排水槽。如排水槽上下口高差较大，可以作一些处理，（图2-15）。
图2-15 出水口
雨水排水口应结合造景，用山石布置成峡谷、溪涧，落差大的地段还可以处理成跌水或小瀑布，丰富园林的地貌景观。
2）利用地被植物：种植植物是园林中防止水土流失的重要手段。一方面，植物的根系深入地表可以稳固表层土壤不被地表径流冲走，另一方面，植物本身也阻挡了雨水对地表的直接冲击，吸收了部分雨水并减缓了径流的流速。
（2）明沟排水：依靠在地面上和岩面上开设的各种断面形式的明沟进行排水的方法。沟内可以生长植物，也可以根据需要砌筑砖、石。明沟排水如能利用的好，可以创造带有动水因素的水景景观。
（3）管道排水：园林中的某些局部当不方便使用明沟排水时，可以敷设专用管道排水。管道排水封闭性好，尤其适用于有污染物的废水的排除，但造价较高。
（4）盲沟排水：盲沟又称暗沟，是一种地下排水渠道，用以排除地下水，降低地下水位。沟底纵坡坡度不得小于0.5%，要是有可能，纵坡坡度应尽可能取得大些，以利地下水的排除。
三、园林排水管道系统的组成
园林排水管道系统通常由雨水口、连接管、检查井、干管和出水口5部分组成。
（1）雨水口：雨水口是雨水管渠上收集雨水的构筑物。常设在道路边沟、汇水点和截水点上，间距一般为25～60m。当雨水口处于园路与铺装场地中，应使井蓖的花纹、色彩与周围景物相协调；当处于绿地中时，可作草坪井盖，也可用花点缀。
图2-16 雨水口结构图
图2-17 道路边沿的雨水口
图2-18 雨水口的平立面状态
（2）连接管：连接管是雨水口与检查井之间的连接管段，长度一般不超过25m，坡度不小于1%；
（3）检查井：设置检查井的目的是管段连接和管道清通，通常设在管渠转弯、交汇、管渠尺寸和坡度改变处。常用井口600～700mm。园林中有时地形较陡，为了保证管道有足够的覆土深度，管道有时需跌落若干高度，在这种跌落处设置的检查井便是跌水井。跌水井是设有消能设施的检查井。当管道直径等于或小于400mm时，一般采用竖管式，当管道直径大于400mm时，一般采用溢流堰式。如果上下游管底标高落差小于1m时，一般只将检查井底部做成斜坡，而不做专门的跌水措施。
图2-19 普通检查井构造图
图2-20 跌水井构造图
（图片摘自徐辉主编《园林工程设计》）
（4）出水口：出水口是排水管渠排入水体的构筑物，其形式和位置与水位和水流方向有关，出水口的管道标高要在常水位以上，以免倒灌、泥沙淤积。出水口与水体岸边连接处应采取防冲刷、加固措施。一般用浆砌块石作护墙和铺底，如果水流速度过快，要做防护措施。
四、雨水管渠设计
1．设计原则
（1）充分利用地形，就近排入水体。
（2）结合道路规划布局。
（3）结合竖向设计进行排水。
（4）雨水管渠在自然或者面积较大的公园绿地中多采用自然明沟形式，在城市广场、小游园等可用加盖明沟或管道排水。
（5）雨水口布置。不要设于游人不便的地方。一般25～60m范围内设一个雨水口。
2．设计的一般要求
（1）管道的最小覆土深度：要根据雨水井连接管的坡度、冰冻深度、外部荷载来决定。一般为0.5～0.7m。
（2）最小坡度：雨水管是无压自流管，必须有一定的坡度，雨水才能流动，且管径愈小，则坡度愈大。如管径200mm时最小纵坡坡度为0.4%,400mm时则为0.2%。此外，不同的材料对纵坡坡度要求也有影响，如土质明沟的最小纵坡坡度为0.2%，砌筑梯形明渠则为0.02%。
（3）最小容许流速：水流速度过小易发生水中杂质沉淀，所以各种管道在自流条件下的流速不得小于0.75m/s，各种明渠不小于0.4m/s。
（4）最大设计流速：流速过大，会对管壁造成冲蚀破坏，降低管道使用寿命。金属管的最大设计流速为10m/s，非金属管为5.0m/s。
（5）最小管径及沟槽尺寸：雨水管径最小为150mm，但绿地中则为300mm。梯形明渠的渠底宽最小为30mm，梯形明渠边坡用砖、石或混凝土为1∶0.75～1∶1，土质明沟则视土壤性质而定。
3．雨水管渠的计算
在排水管网中，雨水（或污水）是在重力作用下通过管渠自行流走的，又叫重力流。所以园林排水系统的布置和设计主要包括两方面，第一要保证有足够的过水断面，就是确定排水管的管径大小；第二要保证有合理的水力坡降，就是确定排水管的坡度坡降。
五、排水管管径的确定——计算设计流量
设计流量公式：
1．径流系数Φ
是指入管渠中的雨水量和落到地面上的雨水量的比值：
Φ=径流量÷降雨量
由于雨水降落到地面后，部分被土壤或其他地面物吸收，不可能全部流入管渠中，所以这一比值的大小取决于地表或地面物的性质。覆盖类型较多的汇水区应采用平均径流系数来计算雨水径流量，平均径流系数可采用加权平均法求得：
平均径流量：Φ平均=（Φ1F1+Φ2F2+…ΦnFn）÷∑F
式中：Φ1、Φ2.Φ3——相应于各类地面的径流系数；
F1、F2.F3——汇水区内各类地面所占面积（hm2）；
∑F——汇水区总面积（hm2）。
2．管段设计降雨强度
降雨强度是指单位时间内的降雨量。用q表示，单位是：L/（s*hm2）。在进行雨水管渠设计时，我们要知道的是单位时间流入设计管段的雨水量，而不是某一场雨的总降雨量。所以在排水工程中，雨水量是以单位时间的降雨量为单位的。计算降雨量的方法比较复杂，我国常用的降雨强度公式为：
q=167Ai（1+clgP）/（t+b）n
式中：q——降雨强度；
p——重现期；
t——降雨历时；
Ai, c, b, n——地方参数。
降雨强度公式中除地方参数外还有两个计算因子，即设计重现期P（有的公式用T），单位为年（a），和设计降雨历时t，单位为min。
（1）设计重现期P（T）：是指某一强度的降雨出现的频率，或说每隔若干年出现一次。一般来说强度越大的降雨出现的频率越小。园林中可在1～3年之间选择。怕水淹或重要的活动区域P值可选的大些。
（2）设计降雨历时t：是指连续降雨的时段。可以是整个降雨经历的时间，也可以指降雨过程中的某个连续时段。
t1常取5～15min，地形较陡、建筑密度较大或铺装较多，雨水口较密时取5～8min，反之取10～15min。
t2=∑（L÷60v）（min）
式中：L——各管段长度（m）；
V——各管段满流时的水流速度（m/s）。
表2-3 我国部分城市降雨强度公式
3．汇水区面积F
汇水区是根据地形和地物划分的，通常沿山脊线（分水岭）、沟谷（汇水线）或道路等进行划分，汇水区面积以公顷（hm2）为单位。
4．计算
如图2-21所示某公园局部需设置暗管排除雨水，雨水可直接排入附近水体，已知该市的降雨强度公式为：
设计重现期P=1；地面集水时间ti=10min; Φ平均=0.22。
试进行该公园的排水工程设计和工程施工。
图2-21
园林排水主要排除雨水和少量的生活污水，可以根据实际情况采用多种方式排走，根据本实例的实际情况和排水要求，采用地面和暗管相结合的排水方式。
第一步：划分汇水区，测量出汇水区面积。
表2-4 汇水区及面积
第二步：确定主管道和检查井位置，作出管道布置图，量出检查井之间管道的长度。（见图2-22）
图2-22 汇水区划分及排水管道布置
第三步：求单位面积径流量q。
已知该市的降雨强度公式为：
设计重现期P=1；地面集水时间t1=10min; Φ平均=0.22。因为本例为暗管排水，所以m值取2，代入公式中得q=1050（1+0.7lg1）/（10+2×t2+5）0.60=1050/（15+2t2）0.60
第四步：求a-b管段设计流量Q1根据设计流量公式Q=Φ×q×F则Q1=0.22×1050/（15+2t2）0.60×2.28因为a-b为第一段管段，雨水在上一段管渠内流行的时间t2=0
所以Q1=103.7（L/shm2）查表得d=350（mm）；i=6‰v=1.17（m/s）管底坡降ha-b=i×La-b=0.44（m）水在管段中流动的时间t2=La-b/（1.17×60）=1.05min
第五步：求b-c管段设计流量Q2，则Q2=0.22×1050/（15+2×t2）0.60×（2.28+1.33）t2为雨水在a-b管段中流动的时间t2=1.05得Q2=191.2（L/sh m2）查表得d=400mm; i=6‰v=1.28m/s管底坡降hb-c=i×Lb-c=0.28m水在管段中流动的时间t2=Lb-c/（1. 28×60）=0.60（min）用同样的方法求出其他管段管径等数值。填写雨水干管水力计算表。
将求出的数值填入雨水干管水力计算表（见表2-5）。
表2-5 雨水干管水力计算表
第六步：绘制雨水干管平面图。
根据求得的数值及测绘的资料绘制雨水干管平面图，图上应标出各检查井的井口标高，各管段的管底标高，管段的长度、管径、水力坡降及流速等。
第七步：绘制雨水干管纵剖面图。
图2-23 雨水干管平面图
图2-24 雨水干管纵剖面图
复习思考题
1．园林给水的特点是什么？
2．园林给水管网的基本布置形式有哪两种？比较它们的优缺点。
3．园林给水管网的布置要点是什么？
4．在实际计算时，一般怎样计算局部水头损失？
5．排水系统的布置和计算两个关键是什么？
6．为使地表径流不致一冲到底，形成大流速的径流。同一坡度的坡面不宜（），应该有起有伏。
7．园林中防止地表冲刷主要有几种措施？