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熊海波:高尔夫球场主排水设计计算示例

时间:2015-08-10 01:23来源:高缘文摘 作者:高缘文摘 点击:
文熊海波排水工程对高尔夫球场来说是一项至关重要的工作。目前在国内施工的不少球场在竣工数年后,或多或少出现排水不畅的问题,除施工质量原因外,其主要原因是球场在施工前

                                        熊海波  高尔夫球场工程总监
排水工程对高尔夫球场来说是一项至关重要的工作。目前在国内施工的不少球场在竣工数年后,或多或少出现排水不畅的问题,除施工质量原因外,其主要原因是球场在施工前并未找专业排水工程师按规范进行计算和设计,使得部分区域管道不能达到排洪要求,造成后期排水不畅导致大量积水,给运营带来很大的困难。
笔者根据多家球场的施工经验并参考市政排水规范,以浙江莫干山观云球场排水管网系统设计为例,作出一个简单的设计计算书,希望能与同行进行交流,共同提高。

熊海波:高尔夫球场主排水设计计算示例
球场排水设计一般参照国家有关排水设计规范。设计要求尽量做到合理安全,经济适用。球场排水应尽量做到雨停之后球场上基本无积水、滞水现象;但在暴雨强度较大,地形坡度较缓和排水水力条件不很理想的情况,允许局部有暂时积水现象,采用延时排水,但时间不能很长,以免浸坏草坪。
球场排水系统管网设计原则:球场排水系统以设计单位所提供的球道平面造型图为设计依据,尽量采用最短的管道布置路,最经济的管径,并充分利用其自然的地形坡度进行管网定线。在满足排水要求的前提下,经济合理地设计管线与管径。为球场排水安全考虑,尽可能不让外部尤其是山水通过球场排水管道排水,如有外部水需要流经球场区,最好单独设计一条管道排水,或通过造型做出一条小溪来排水。
根据市政室外排水设计规范,在满足一定的充满度,排水坡度的前提下,其流速大于或等于最小流速便可,通常以下面几点为基础进行计算:
1.汇水面积
根据设计图量取或实地测量每个集水井的汇水线计算出来。
2.暴雨强度
暴雨强度即每小时降水量,一般从当地气象局查得,浙江湖州短历时暴雨强度计算公式为:
熊海波:高尔夫球场主排水设计计算示例
式中:
p——设计重现期(a),道路、地块采用1年,山体雨水采用15年;
t——设计降水历时(min),道路地面集水时间t1=8分钟,地块地面集水时间t1=15分钟,山体集水时间t1=6分钟;
根据球场的使用情况及地形情况,建议降水重现期取P=2(即2年可能有1次积水现象发生,一般居民区取P=1,较重要区取2);由于类似于高尔夫球场这种地面的集水时间尚无资料可考,参照城市排水设计手册,高尔夫球场植被甚好,但坡度一般大于城市小区的环境,故从较安全的角度着眼,此时间可取5~10分钟,暂在此设定:迳流长度50m时为5分钟,150m时为10分钟。
运用上式计算出湖州市t=5~10min的暴雨强度结果如下:
Q5=401(公升/秒/公顷)     Q6=386(公升/秒/公顷)
Q7=372(公升/秒/公顷)       Q8=359(公升/秒/公顷)
Q9=347(公升/秒/公顷)       Q10=336(公升/秒/公顷)
3.径流系数
高尔夫球场的径流系数根据工程开发可分为工程未大面积动土前、施工过程中、球场建成后三个时段来计算,排水管设计主要按球场建成后考虑。球场建成后整个场地都被草坪覆盖,径流相对较小,可参考公园绿地和草地的径流系数,并考虑球场的造型坡度。笔者按经验建设球场可取0.3~0.5。但如果有球场外部水需要通过球场排水,需要根据市政排水手册中数据另行计算。
4.球场管网
考虑到莫干山观云球场球场坐落山区,首先需要沿靠山球道的山坡侧布置截洪沟,引导外来洪水进入球场小溪,汇到人工湖中。并在最下游湖中设置泄洪口,通过溢水口和箱涵将洪水排出球场。此项计算需要根据整个项目区域汇水地形图和面积数据,并由专业市政设计院计算完成。
本计算书只计算球场内部球道区内的排水管网。采用Ф110有孔波纹管作盲排渗透管,以排放果岭、砂坑和球道坪床中的喷灌渗透水和积水。球场排水干管采用管径为Ф110~Ф600UPVC双壁波纹管,大于600mm管道采用钢筋混凝土管。球道内的主排水管网汇集球场内部雨水,分别流入各人工湖,最后均排入喷灌人工湖,供水源泵站抽取作喷灌使用。
5.雨水设计流量计算
Qs=qΨF     
式中:Qs-雨水设计流量(L/s);  q-设计暴雨强度(L/s. ha);
Ψ-径流系数, Ψ=0.4;    F-汇水面积(ha);
根据设计图中各汇水区域的流域面积求出各集水井的设计流量。
6.管径计算
球场内的排水管道布置按造型和排水需要而定。每一管段承担的汇水面积均较小,因此参照城市排水管道的计算方法来计算球场排水管的管径。
UPVC排水管流量计算式如下:
排水管流量公式:Q=Av     排水管流速公式:V=1/n*R2/3*I1/3
            式中:Q-设计流量(m3/s);
A-水流有效断面面积(m2);
v-流速(m/s); R—水力半径(m),
I—水力坡度;n—粗糙系数,波纹PVC管n=0.009;
  根据以上算式求出PVC管的管径、坡度和流量(L/s),参见下表:
外径(mm
φ160
φ200
φ250
φ315
φ400
φ500
φ600
内径(mm
φ145
φ183
φ228
φ286
φ361
φ440
φ543
坡度%
流量l/s
流量l/s
流量l/s
流量l/s
流量l/s
流量l/s
流量l/s
0.5
12.7
23.8
42.7
78.2
145.5
246.7
432.3
0.8
16.2
30.1
54.1
98.9
184.1
312.1
546.8
1
18.1
33.6
60.4
110.6
205.8
348.9
611.4
2
25.6
47.6
85.5
156.4
291.1
493.4
864.6
3
31.3
58.2
104.7
191.6
356.5
604.3
4
36.2
67.3
120.9
221.2
411.7
5
40.4
75.2
135.1
247.3
为简单计算,可以提前计算出本球场不同管径在1%坡度时可承受排水面积,列举如下:(不同地区因暴雨强度不同,计算结果有较大差异)
1000m2=Q5=qΨF=401×0.4×1000/10000≌16.0L/S         Ф160管
2000m2=Q5=qΨF=401×0.4×2000/10000≌32.1L/S         Ф200管
4000m2=Q6=qΨF=386×0.4×4000/10000≌61.8L/S         Ф250管
7500m2=Q7=qΨF=372×0.4×7500/10000≌111.6L/S         Ф315管
15000m2=Q9=qΨF=347×0.4×15000/10000≌208.2L/S       Ф400管
25000m2=Q10=qΨF=336×0.4×25000/10000≌268.8L/S       Ф500管
从以上计算可知,在莫干山球场,如以1%的坡度敷设管道,Ф200PVC波纹管最大可承受2000m2所产生的暴雨迳流;Ф315PVC波纹管最大可承受75000m2所产生的暴雨迳流;Ф400PVC波纹管最大可承受15000m2所产生的暴雨迳流;Ф500PVC波纹管最大可承受25000m2所产生的暴雨迳流;Ф600PVC波纹管最大可承受45000m2所产生的暴雨迳流。高尔夫球场的内部排水管系,所承担的汇水面积大多小于25000m2,因此Ф160~Ф500管道是采用得最多的管道规格。
当然,1%的坡度不是上限,非金属管道的允许流速最大为5m/s,因此,只要管内的流速不超过规定值,管道敷设坡度可以加大,因而其承受的汇水面积也将大于上述数字。不过,因受地形条件的限制,在某些情况下,敷设坡度达不到1%,则此时它所承受的汇水面积自然也要减小。考虑到部分球场相当一些管道是长期泡在水中的,这部分管道中水流速较低,一般建议适当增大管径。
球场内排水管网造价只占整个工程总预算的百分之几,但其是球场最重要、最关键工序之一,希望同行能在建球场前,能根据规范来设计并施工排水管网,提高球场施工品质。

作者简介:
熊海波,浙江德清莫干山观云球场球场部经理


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