第四章 城镇雨水管渠设计

1、l污水设计流量的确定污水设计流量的确定Q= Q1+Q2+ Q3+ Q4l污水管道系统的平面布置污水管道系统的平面布置平面布置步骤平面布置步骤管道定线原则、影响因素管道定线原则、影响因素l污水管道水力学设计污水管道水力学设计设计步骤及举例设计步骤及举例雨水径流量的估算雨水径流量的估算雨水径流量的调节雨水径流量的调节城镇雨水管渠的设计城镇雨水管渠的设计雨水泵站的设计雨水泵站的设计城镇防洪城镇防洪合流管道系统的设计合流管道系统的设计l降雨量降雨量l降雨历时降雨历时l暴雨强度暴雨强度l降雨面积和汇水面积降雨面积和汇水面积l降雨的频率和重现期降雨的频率和重现期l降雨量：降雨量：是指降雨的绝对量，一段时间

2、（日、月、年）是指降雨的绝对量，一段时间（日、月、年）内降落在某一面积上的总水量。用内降落在某一面积上的总水量。用H表示，单位：表示，单位：mm或或m3/ha。l年平均降雨量：年平均降雨量：指多年观测所得的各年降雨量的平均值。指多年观测所得的各年降雨量的平均值。l月平均降雨星：月平均降雨星：指多年观测所得的各月降雨量的平均值。指多年观测所得的各月降雨量的平均值。l年最大日降雨量：年最大日降雨量：指多年观测所得的一年中降雨量最大指多年观测所得的一年中降雨量最大一日的绝对量。一日的绝对量。 历史上出现的历史上出现的最大日或最大最大日或最大24小时小时降雨量对城镇雨水管降雨量对城镇雨水管渠设计有参考

3、价值。渠设计有参考价值。 l降雨历时降雨历时 是指连续降雨的时段，可是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部降雨的时以指一场雨全部降雨的时间，也可以指其中个别的间，也可以指其中个别的连续时段。用连续时段。用t表示，以表示，以min或或h计。计。 一场暴雨经历的整个时段一场暴雨经历的整个时段称为称为阵雨历时阵雨历时。l暴雨强度：暴雨强度：是指在某一连续降雨时段（如是指在某一连续降雨时段（如10min、 20min、 30min ）内的平均降雨量，即单位时间）内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度，用的平均降雨深度，用i表示。表示。l在一场暴雨中，暴雨强度是随降雨历时变化的。在一场暴雨中，暴雨强度是

4、随降雨历时变化的。如果所取历时长，则与这个历时对应的暴雨强度如果所取历时长，则与这个历时对应的暴雨强度将小于短历时对应的暴雨强度；将小于短历时对应的暴雨强度；l在推求暴雨强度公式时，降雨历时常采用在推求暴雨强度公式时，降雨历时常采用5、10、15、20、30、45、60、90、120min9个时段。个时段。暴雨强度公式暴雨强度公式1 1：暴雨强度公式暴雨强度公式2：换算系数换算系数K：l自记雨量曲线实际上是降雨量自记雨量曲线实际上是降雨量累积曲线。曲线上任一点的斜累积曲线。曲线上任一点的斜率表示降雨过程中任一瞬时的率表示降雨过程中任一瞬时的强度，称为强度，称为瞬时暴雨强度瞬时暴雨强度。l由于曲

5、线上各点的斜率是变化由于曲线上各点的斜率是变化的，表明的，表明暴雨强度是变化的暴雨强度是变化的。曲线愈陡、暴雨强度愈大。曲线愈陡、暴雨强度愈大。l在分析暴雨资料时，必须选用在分析暴雨资料时，必须选用对应各降雨历时的最陡那段曲对应各降雨历时的最陡那段曲线，即线，即最大降雨量最大降雨量。但由于在。但由于在各降雨历时内每个时刻的暴雨各降雨历时内每个时刻的暴雨强度也是不同的，因此计算出强度也是不同的，因此计算出的各历时的暴雨强度称为的各历时的暴雨强度称为最大最大平均暴雨强度平均暴雨强度。l降雨面积降雨面积是指降雨所笼罩的面积，是指降雨所笼罩的面积，汇水面积汇水面积是指雨水管是指雨水管渠汇集雨水的面积。

6、用渠汇集雨水的面积。用F F表示，以表示，以haha或或kmkm2 2为单位。为单位。l任一场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相等的，任一场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相等的，就也就是说，就也就是说，降雨是非均匀分布降雨是非均匀分布的。的。l城镇或工厂的雨水管渠或排洪沟汇水面积较小，一般小城镇或工厂的雨水管渠或排洪沟汇水面积较小，一般小于于100km100km2 2，最远点的集水时间不至超过，最远点的集水时间不至超过60min60min到到120min120min。在这种小汇水面积上降雨不均匀分布的影晌较小。因此，在这种小汇水面积上降雨不均匀分布的影晌较小。因此，可假定可假定降雨在整个

7、小汇水面积内是均匀分布降雨在整个小汇水面积内是均匀分布，即在降雨，即在降雨面积内各点的面积内各点的i i相等。从而可以认为，雨量计所测得的点相等。从而可以认为，雨量计所测得的点雨量资料可以代表整个小汇水面积的面雨量资料，即不雨量资料可以代表整个小汇水面积的面雨量资料，即不考虑降雨在面积上的不均匀性。考虑降雨在面积上的不均匀性。l暴雨强度的频率暴雨强度的频率某特定值暴雨强度的频率是指等于或大于该值的暴雨强某特定值暴雨强度的频率是指等于或大于该值的暴雨强度出现的次数度出现的次数m m与观测资料总项数与观测资料总项数n n之比的百分数，即之比的百分数，即P Pn nm/nm/n100100。其中观测

8、总项数其中观测总项数n n为降雨观测资料的年数为降雨观测资料的年数N N与每年选入的与每年选入的平均雨样数平均雨样数M M的乘积。的乘积。年频率式年频率式：若每年只选一个雨样，则：若每年只选一个雨样，则P Pn nm/Nm/N100100。次频率式次频率式：若每年选入：若每年选入M M个雨样，则个雨样，则P Pn nm/NMm/NM100100。l暴雨强度的频率暴雨强度的频率这一定义的基础是假定降雨观测资料年限非常长，这一定义的基础是假定降雨观测资料年限非常长，可代表降雨的整个历史过程。但实际上是不可能可代表降雨的整个历史过程。但实际上是不可能的，实际上只能取得一定年限内有限的暴雨强度的，实际

9、上只能取得一定年限内有限的暴雨强度值，因而值，因而n n是有限的。因此，按上面公式计算得是有限的。因此，按上面公式计算得出的暴雨强度的频率，只是出的暴雨强度的频率，只是经验频率经验频率。从公式看出，对最末项暴雨强度来说，其频率从公式看出，对最末项暴雨强度来说，其频率P Pn n=100=100，这显然是不合理的，因为无论所取资，这显然是不合理的，因为无论所取资料年限有多长，终不能代表整个降雨的历史过程，料年限有多长，终不能代表整个降雨的历史过程，现在观测资料中的极小值，就不见得是整个历史现在观测资料中的极小值，就不见得是整个历史过程的极小值。过程的极小值。l暴雨强度的频率暴雨强度的频率水文计算

10、常采用公式水文计算常采用公式P Pn nm/N+1m/N+1100100计算年频计算年频率，率，用公式用公式P Pn nm/NM+1m/NM+1100100计算次频率。计算次频率。观测资料的年限愈长，经验频率出现的误差也就观测资料的年限愈长，经验频率出现的误差也就愈小。愈小。l暴雨强度的频率暴雨强度的频率室外排水设计规范室外排水设计规范规定，在编制暴雨强度公规定，在编制暴雨强度公式时必须具有式时必须具有1010年以上年以上自记雨量记录。自记雨量记录。在自记雨量记录纸上，按降雨历时为在自记雨量记录纸上，按降雨历时为5 5、1010、1515、2020、3030、4545、6060、9090、12

11、0min120min，每年选择每年选择6-86-8场场最大暴雨记录，计算暴雨强度最大暴雨记录，计算暴雨强度i i值。将历年各历值。将历年各历时的时的暴雨强度按大小次序排列暴雨强度按大小次序排列，并不论年次，并不论年次选择选择年数的年数的3-43-4倍的最大值作为统计的基础资料倍的最大值作为统计的基础资料。l暴雨强度的重现期暴雨强度的重现期某特定值暴雨强度的重现期是指等于或大于该值某特定值暴雨强度的重现期是指等于或大于该值的暴雨强度可能出现一次的平均间隔时间，单位的暴雨强度可能出现一次的平均间隔时间，单位用年用年(a)(a)表示。表示。重现期重现期P P与频率互为倒数，即：与频率互为倒数，即：P

12、=1/PP=1/Pn n按年最大值法选样时，第按年最大值法选样时，第m m项暴雨强度组的重现期项暴雨强度组的重现期为其经验频率的倒数，即重现期为其经验频率的倒数，即重现期P=1/PP=1/Pn n=(N+1)/m=(N+1)/m按一年多次法选样时，第按一年多次法选样时，第m m项暴雨强度组的重现期项暴雨强度组的重现期P=(NM+1)/mMP=(NM+1)/mM 。l我国常用的暴雨强度公式形式为：我国常用的暴雨强度公式形式为：全国十大城市暴雨强度公式全国十大城市暴雨强度公式在确定暴雨强在确定暴雨强度时，首先要度时，首先要确定设计管段确定设计管段的集水时间，的集水时间，再确定出设计再确定出设计管段

13、的设计重管段的设计重现期，然后根现期，然后根据从表中查得据从表中查得的相应城市的的相应城市的雨量公式，计雨量公式，计算得到暴雨强算得到暴雨强度。度。l我国许多城市的暴雨强度公式均可以通过我国许多城市的暴雨强度公式均可以通过手册或规范查到，可供计算雨水管渠设计手册或规范查到，可供计算雨水管渠设计流量时选用。流量时选用。l目前我国尚有一些城镇无暴雨强度公式，目前我国尚有一些城镇无暴雨强度公式，当这些城镇需设计雨水管渠时，可选用附当这些城镇需设计雨水管渠时，可选用附近地区城市暴雨强度公式。近地区城市暴雨强度公式。l也可在当地气象台站收集自记雨量记录也可在当地气象台站收集自记雨量记录（一般不少于十年）

14、的基础上，整理出暴（一般不少于十年）的基础上，整理出暴雨强度曲线。雨强度曲线。l一个自记雨量计降雨记录的整理一个自记雨量计降雨记录的整理雨量曲线雨量曲线和雨量公式和雨量公式 1.分析每一年的记录分析每一年的记录 从一年中自记雨量计记录到的降雨从一年中自记雨量计记录到的降雨中，选择较大的几个降雨（丰水年多选几个，旱年少选中，选择较大的几个降雨（丰水年多选几个，旱年少选几个）进行分析并汇总，列某年几个）进行分析并汇总，列某年降雨分析汇总表降雨分析汇总表。 2.整理每一年的降雨分析汇总表整理每一年的降雨分析汇总表 将某年降雨分析汇总表中的降雨深度按大小顺序进行整将某年降雨分析汇总表中的降雨深度按大小

15、顺序进行整理，并取最大的理，并取最大的35组数据（丰水年多选几组，旱年少组数据（丰水年多选几组，旱年少选几组），列某年选几组），列某年降雨分析整理表降雨分析整理表。整理表中每一列数据即为降雨分析汇总表中每列数据从大到小排整理表中每一列数据即为降雨分析汇总表中每列数据从大到小排序，整理表中每一行的数据并不一定是同一次降雨的数据。序，整理表中每一行的数据并不一定是同一次降雨的数据。 3.编制降雨分析整理成果表和绘制雨量曲线编制降雨分析整理成果表和绘制雨量曲线 汇总各年降雨分析整理表，重新按大小排列降雨强度，选出汇总各年降雨分析整理表，重新按大小排列降雨强度，选出几组典型数据，列某城几组典型数据，列

16、某城降雨分析整理成果表降雨分析整理成果表。表中第一列中的序号表示同列表中第一列中的序号表示同列i值在值在10年中按大小讲所处的位置，最后年中按大小讲所处的位置，最后一列为某一一列为某一i值的重现期，即某一值的重现期，即某一i值多少年一遇。值多少年一遇。重现期重现期P10/序号序号 3.编制降雨分析整理成果表和绘制雨量曲线编制降雨分析整理成果表和绘制雨量曲线 根据降雨分析整理成果表中数据，绘制一组雨量曲线或整根据降雨分析整理成果表中数据，绘制一组雨量曲线或整理成一个雨量公式。理成一个雨量公式。在确定降雨强度时，首先在确定降雨强度时，首先要确定设计管段的集水时要确定设计管段的集水时间，也就是图中的

17、降雨历间，也就是图中的降雨历时，再确定出设计管段的时，再确定出设计管段的设计重现期，根据这两个设计重现期，根据这两个数据就可以从图中查得相数据就可以从图中查得相应的降雨强度。应的降雨强度。降雨分析整理成降雨分析整理成果表中每一行数果表中每一行数据对应一条曲线据对应一条曲线雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定l雨水管渠通常雨水管渠通常属于小汇水面积属于小汇水面积（t1 1 时，由于面积已不能再增加，时，由于面积已不能再增加，而暴雨强度则随着降雨时间的增加而降低，则管段所排出而暴雨强度则随着降雨时间的增加而降低，则管段所排出的流量会比的流量会比t=t=1 1时减少，管段时减少，管段1-21

18、-2的设计流量应为：的设计流量应为：的暴雨强度应于降雨历时的设计暴雨强度，即相管段式中1112121)/(tqsLqFQAl雨水管段的设计流量计算雨水管段的设计流量计算-管段管段23的雨水设计流量的雨水设计流量当当t=t=1 1 时，全部时，全部F FB B面积和部分面积和部分F FA A面积上的雨水流达面积上的雨水流达2 2断断面，管段面，管段2-32-3的雨水流量不是最大。只有当的雨水流量不是最大。只有当t=t=1 1+t+t1-21-2时，时，这时这时F FA A和和F FB B全部面积上的雨水均流到全部面积上的雨水均流到2 2断面，管段断面，管段2-32-3的的流量达最大值。流量达最大

19、值。.min21;32)/()(212112232）的管内雨水流行时间（管段的暴雨强度应于降雨历时的设计暴雨强度，即相管段式中tttqsLqFFQBAl雨水管段的设计流量计算雨水管段的设计流量计算-管段管段34的雨水设计的雨水设计流量流量;43)/()(322113343的暴雨强度应于降雨历时的设计暴雨强度，即相管段式中tttqsLqFFFQCBAl径流系数径流系数 ： 降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的洼地截留，一部分渗入土壤，余下的一部分沿洼地截留，一部分渗入土壤，余下的一部分沿地面流入雨水管渠，这部分进入雨水管渠的雨地面流入雨水管渠，这部分进

20、入雨水管渠的雨水量称做水量称做径流量径流量。径流量与降雨量的比值称径。径流量与降雨量的比值称径流系数流系数，其值常小于，其值常小于1 1。 径流系数径流系数径流量径流量/ /降雨量降雨量l影响径流系数影响径流系数 的因素：的因素：p径流系数的值因汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、径流系数的值因汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌、降雨历时、暴雨强地貌、建筑密度的分布、路面铺砌、降雨历时、暴雨强度等情况的不同而异。度等情况的不同而异。屋面为不透水材料覆盖，屋面为不透水材料覆盖，值大；值大；沥青路面的沥青路面的值也大；值也大；非铺砌的土路面非铺砌的土路面值就较小。值就较

21、小。地形坡度大，雨水流动较快，其地形坡度大，雨水流动较快，其值也大；值也大；种植植物的庭园，由于植物本身能截留一部分雨水，其种植植物的庭园，由于植物本身能截留一部分雨水，其值就小。值就小。降雨历时较长，由于地面渗透损失减少，降雨历时较长，由于地面渗透损失减少，就大些；就大些；暴雨强度大，其暴雨强度大，其值也大；值也大；最大强度发生在降雨前期的雨型，前期雨大的，最大强度发生在降雨前期的雨型，前期雨大的，值也大。值也大。l同一排水面积内常有数种不同类型的地面，其同一排水面积内常有数种不同类型的地面，其径流系数常采用面积内各类地面的径流系数的径流系数常采用面积内各类地面的径流系数的加权平均数。加权平

22、均数。l也可采用区域综合径流系数。也可采用区域综合径流系数。l一般市区的综合径流系数一般市区的综合径流系数0.5-0.80.5-0.8，郊，郊区的区的0.4-0.60.4-0.6。l我国各地区采用的综合径流系数我国各地区采用的综合径流系数值见表值见表3535。重现期越重现期越长长，相应的暴雨强度越，相应的暴雨强度越大大，所设计的管渠的尺寸越，所设计的管渠的尺寸越大大，越，越安全安全，但投资也越，但投资也越高高；重现期越重现期越短短，相应的暴雨强度越，相应的暴雨强度越小小，所设计的管渠的尺寸越，所设计的管渠的尺寸越小小，越，越不安全不安全，但投资也越，但投资也越省省；重现期的选用参考以下因素：重

23、现期的选用参考以下因素：1.1.管渠溢流、地区积水将造成的危害（经济损失）；管渠溢流、地区积水将造成的危害（经济损失）；2.2.施工费用。施工费用。l一般选用一般选用0.53a0.53a，l对于重要干道，立交道路的重要部分，重对于重要干道，立交道路的重要部分，重要地区或短期积水即能引起较严重损失的要地区或短期积水即能引起较严重损失的地区，宜采用较高的设计重现期，一般选地区，宜采用较高的设计重现期，一般选用用25a25a。l对管道的某一设计断面来说，集水时间对管道的某一设计断面来说，集水时间t t由地面集水时间由地面集水时间t t1 1和管内雨水流行时间和管内雨水流行时间t t2 2两部分组成，

24、可用公式表述如下：两部分组成，可用公式表述如下：lt=tt=t1 1+mt+mt2 2lm-m-折减系数，管道采用折减系数，管道采用2 2，明渠采用，明渠采用1.21.2，陡坡地区管道采用，陡坡地区管道采用1.22.1.22.l地面集水时间地面集水时间t t1 1的确定的确定地面集水时间是指雨水从汇水面地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流到第一个雨水口积上最远点流到第一个雨水口a a的时间。的时间。根据根据室外排水设计规范室外排水设计规范规定：规定：地面集水时间视距离长短和地形地面集水时间视距离长短和地形坡度及地面覆盖情况而定，一般坡度及地面覆盖情况而定，一般采用采用t t1 1515mi

25、n515min。l地面集水时间地面集水时间t t1 1的确定的确定l地面集水时间地面集水时间t t1 1的确定的确定l地面集水时间地面集水时间t t1 1的确定的确定按照经验，一般对在建筑密度较大、地形较陡、按照经验，一般对在建筑密度较大、地形较陡、雨水口分布较密的地区或街区内设置的雨水暗管，雨水口分布较密的地区或街区内设置的雨水暗管，宜采用较小的宜采用较小的t t1 1值，可取值，可取t t1 158min58min左右。左右。在建筑密度较小、汇水面积较大、地形较平坦、在建筑密度较小、汇水面积较大、地形较平坦、雨水口布置较稀疏的地区，宜采用较大值，一般雨水口布置较稀疏的地区，宜采用较大值，一

26、般可取可取t t1 11015min1015min 。起点井上游地面流行距离以不超过起点井上游地面流行距离以不超过120150m120150m为为宜。宜。l地面集水时间地面集水时间t t1 1的确定的确定在设计工作中，应结合具体条件恰当地选在设计工作中，应结合具体条件恰当地选定。定。t t1 1选用过大选用过大，将会造成排水不畅，以致使，将会造成排水不畅，以致使管道上游地面经常积水；管道上游地面经常积水；t t1 1选用过小选用过小，又特使雨水管渠尺寸加大而，又特使雨水管渠尺寸加大而增加工程造价。增加工程造价。l管渠内雨水流行时间管渠内雨水流行时间t t2 2的确定的确定 。单位换算系数，；度

27、各管段满流时的水流速；各管段的长度ssmvmLvLt60min160/min602l折减系数折减系数m m值的确定值的确定苏林系数苏林系数 雨水管道按满流进行设计，但计算雨水设计流量公式的雨水管道按满流进行设计，但计算雨水设计流量公式的极限强度法原理指出，极限强度法原理指出，当降雨历时等于集水时间时，设当降雨历时等于集水时间时，设计断面的雨水流量才达到最大值计断面的雨水流量才达到最大值。因此，雨水管渠中的。因此，雨水管渠中的水流并非一开始就达到设计状况，而是随着降雨历时的水流并非一开始就达到设计状况，而是随着降雨历时的增长才能逐渐形成满流，其流速也是逐渐增大到设计流增长才能逐渐形成满流，其流速

28、也是逐渐增大到设计流速的。这样就出现了速的。这样就出现了按满流时的设计流速计算所得的雨按满流时的设计流速计算所得的雨水流行时间小于管渠内实际的雨水流行时间水流行时间小于管渠内实际的雨水流行时间的情况。通的情况。通过对雨水管渠的观测资料进行分析，发现大多数雨水管过对雨水管渠的观测资料进行分析，发现大多数雨水管渠中雨水流行时间比按最大流量计算的流行时间大渠中雨水流行时间比按最大流量计算的流行时间大2020。建议用大于建议用大于1 1（1.21.2）的系数乘以用满流时的流速算出的）的系数乘以用满流时的流速算出的管内雨水流行时间管内雨水流行时间t t2 2。这一系数也称苏林系数。这一系数也称苏林系数。

29、min602vLtl折减系数折减系数m m值的确定值的确定空隙容量空隙容量 如图所示，管段如图所示，管段A-BA-B的最大流量是发生在的最大流量是发生在t tt t1 1时，其管径时，其管径按满流设计为按满流设计为D DA-BA-B。而管段。而管段B-CB-C的最大流量则是发生在的最大流量则是发生在t tt t1 1+t+tA-BA-B时，其管径按满流设计为时，其管径按满流设计为D DB-CB-C。当。当D DA-BA-B出现最大流量出现最大流量时，此时的时，此时的D DB-CB-C只是部分充满；当管段只是部分充满；当管段B-CB-C内达最大流量内达最大流量时，其上游管段时，其上游管段A-BA

30、-B的最大流量已过。由于暴雨强度的最大流量已过。由于暴雨强度q q一一般随历时增长而减少，此时（般随历时增长而减少，此时（t tt t1 1+t+tA-BA-B）管段）管段A-BA-B的流量的流量显然降低，而显然降低，而D DA-BA-B是不变的，所以在沿是不变的，所以在沿A-BA-B长度内的管道长度内的管道断面就出现了没有充满水的空隙面积断面就出现了没有充满水的空隙面积k k，在，在D DA-BA-B内形成一内形成一定的富裕空间，此即为管道内的定的富裕空间，此即为管道内的空隙容量空隙容量。l折减系数折减系数m m值的确定值的确定空隙容量空隙容量 当任一管段发生设计流量时，其他管段都不是满当任

31、一管段发生设计流量时，其他管段都不是满流（特别是上游管段），所以可设想利用此上游流（特别是上游管段），所以可设想利用此上游管段存在的空隙容积，使一部分水量暂时贮存在管段存在的空隙容积，使一部分水量暂时贮存在此空间内，而起到调蓄管段内最大流量的作用，此空间内，而起到调蓄管段内最大流量的作用，从而可以削减其高峰流量，减小管渠断面尺寸，从而可以削减其高峰流量，减小管渠断面尺寸，降低工程造价。降低工程造价。l折减系数折减系数m m值的确定值的确定管道调蓄利用系数管道调蓄利用系数 这种调蓄作用，只有在当该管段内水流处于压力流条件这种调蓄作用，只有在当该管段内水流处于压力流条件下，才可能实现。因为只有处于

32、压力流的管段的水位高下，才可能实现。因为只有处于压力流的管段的水位高于其上游管段未满流时的水位足够大时，才能在此水位于其上游管段未满流时的水位足够大时，才能在此水位差作用下形成回水，迫使水流逐渐向上游管段空隙处流差作用下形成回水，迫使水流逐渐向上游管段空隙处流动而充满其空隙。由于这种水流回水造成的滞流状态，动而充满其空隙。由于这种水流回水造成的滞流状态，使管道内实际流速低于设计流速，也就是使管内的实际使管道内实际流速低于设计流速，也就是使管内的实际水流时间水流时间t t2 2增大。为了利用这一因素产生的管道调蓄能增大。为了利用这一因素产生的管道调蓄能力，可用大于力，可用大于1 1的系数乘以用满

33、流时流速算得的管内流的系数乘以用满流时流速算得的管内流行时间行时间t t2 2。这一系数称为。这一系数称为管道调蓄利用系数，一般取管道调蓄利用系数，一般取1.71.7左右左右。min602vLtl折减系数折减系数m m值的确定值的确定m m值的含义值的含义 折减系数折减系数m m实际上是苏林系数与管道调蓄利用系数实际上是苏林系数与管道调蓄利用系数两者的乘积。两者的乘积。1.21.21.72.01.72.0 我国我国室外排水设计规范室外排水设计规范建议折减系数的采用建议折减系数的采用为：暗管为：暗管m=2m=2，明渠，明渠m=1.2(m=1.2(无管道调蓄利用系数无管道调蓄利用系数) )。在陡坡

34、地区，暗管的在陡坡地区，暗管的m=1.2-2m=1.2-2。l暴雨强度公式及流量公式可写成暴雨强度公式及流量公式可写成l利用管道本身的空隙容量调节最大流量是有限的。如果在利用管道本身的空隙容量调节最大流量是有限的。如果在雨水管道系统上设置较大容积的调节池，把雨水径流的洪雨水管道系统上设置较大容积的调节池，把雨水径流的洪峰流量暂存其内，待洪峰径流量下降至设计排泄流量后，峰流量暂存其内，待洪峰径流量下降至设计排泄流量后，再将贮存在池内的水慢慢排出。由于调节池暂时地调蓄了再将贮存在池内的水慢慢排出。由于调节池暂时地调蓄了洪峰径流量，削减了洪峰，这样就可以极大地降低下游雨洪峰径流量，削减了洪峰，这样就

35、可以极大地降低下游雨水干管的断面尺寸，如果调节池后设有泵站，则可减少装水干管的断面尺寸，如果调节池后设有泵站，则可减少装机容量。机容量。l如有可供设置雨水调节池的天然洼地、池塘、公园水池等如有可供设置雨水调节池的天然洼地、池塘、公园水池等地点，其位置取决于自然条件。若考虑需筑坝、挖掘等方地点，其位置取决于自然条件。若考虑需筑坝、挖掘等方式建造调节池时，则要选择合理的位置，一般可在雨水干式建造调节池时，则要选择合理的位置，一般可在雨水干管中游或有大流量管道的交汇处；正在进行大规模住宅建管中游或有大流量管道的交汇处；正在进行大规模住宅建设和新城开发的区域；在拟建雨水泵站前的适当位置，设设和新城开发

36、的区域；在拟建雨水泵站前的适当位置，设置人工的地面或地下调节池。置人工的地面或地下调节池。l调节池常用的形式有调节池常用的形式有溢流堰式溢流堰式和和底流槽式底流槽式。l在有池塘、河床可利用，或有洼地可建池的情况在有池塘、河床可利用，或有洼地可建池的情况下，往往可以调节径流量，以减小其下游的管道下，往往可以调节径流量，以减小其下游的管道口径。口径。上、下游管道用管槽连接（类似检查井底），池底为上、下游管道用管槽连接（类似检查井底），池底为斜面，池顶与地面相平，池中最高水位约低于地面斜面，池顶与地面相平，池中最高水位约低于地面0.3m。管道旁有一洼地，高程低于管道很多，有较大容量。下管道旁有一洼地

37、，高程低于管道很多，有较大容量。下游管道可作为起点管道设计。雨停后，用泵按需要情况游管道可作为起点管道设计。雨停后，用泵按需要情况恢复池的有效调节容积。恢复池的有效调节容积。l尽量利用池塘、河浜受纳地面径流，尽量利用池塘、河浜受纳地面径流，最大限度地减少雨水管道的设置。最大限度地减少雨水管道的设置。l利用地形，就近排入地面水体。利用地形，就近排入地面水体。l考虑采用明管。考虑采用明管。l尽量避免设置雨水泵站。尽量避免设置雨水泵站。l应根据城市规划和建设情况，考虑利用河湖水体与洼地应根据城市规划和建设情况，考虑利用河湖水体与洼地调蓄雨水，把地形条件、地下水位以及原有的和规划的调蓄雨水，把地形条件

38、、地下水位以及原有的和规划的地下设施、施工条件等因素综合考虑。地下设施、施工条件等因素综合考虑。l平坦地区，干管应设在流域中部；陡坡地区，使干管与平坦地区，干管应设在流域中部；陡坡地区，使干管与等高线斜交，以适当减少干管坡度。等高线斜交，以适当减少干管坡度。l管系定线还需注意设在地质良好地段。管系定线还需注意设在地质良好地段。l雨水管系常沿道路铺设，设在道路中线的一侧，尽量在雨水管系常沿道路铺设，设在道路中线的一侧，尽量在快车道以外。雨水口的设置位置，要配合道路边管，在快车道以外。雨水口的设置位置，要配合道路边管，在道路交叉口处，雨水不应漫过路面。道路交叉口处，雨水不应漫过路面。两条流线两条流

39、线相交处的相交处的街角设置街角设置雨水口雨水口雨水管道的水力学设计，可按雨水管道的水力学设计，可按规范规范进行进行l管道设计充满度管道设计充满度按满流考虑按满流考虑，即，即h/D=1h/D=1。l明渠则应有等于或大于明渠则应有等于或大于0.20m0.20m的超高。的超高。l街道边沟应有等于或大于街道边沟应有等于或大于0.03m0.03m的超高。的超高。l为避免雨水所挟带的泥砂等无机物质在管渠内沉为避免雨水所挟带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，雨水管渠的最小设计流速应淀下来而堵塞管道，雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道，大于污水管道，满流时管道内最小设计流速为满流时管道内最小设计流

40、速为0.75m/s0.75m/s；明渠内最小设计流速为；明渠内最小设计流速为0.40m/s0.40m/s。l为防止管壁受到冲刷而损坏，影响及时排水，对为防止管壁受到冲刷而损坏，影响及时排水，对雨水管渠的最大设计流速规定为：雨水管渠的最大设计流速规定为：金属管最大流金属管最大流速为速为10m/s10m/s；非金属管最大流速为；非金属管最大流速为5m/s5m/s。l明渠中水流深度为明渠中水流深度为0.41.0m时，最大设计流速宜按下表时，最大设计流速宜按下表采用。采用。n最小管径和最小设计坡度最小管径和最小设计坡度l雨水管道的最小管径为雨水管道的最小管径为300mm300mm，相应的最小坡度，相应

41、的最小坡度为为0.0030.003，雨水口连接管最小管径为，雨水口连接管最小管径为200mm200mm，最，最小坡度为小坡度为0.010.01。n最小埋深和最大埋深最小埋深和最大埋深l具体规定同污水管道。具体规定同污水管道。l雨水管渠水力计算雨水管渠水力计算仍按均匀流仍按均匀流考虑，其考虑，其水力计算水力计算公式与污水管道相同公式与污水管道相同。但按满流即。但按满流即h/Dh/D1 1计算。计算。l在实际计算中，通常采用根据公式制成的水力计在实际计算中，通常采用根据公式制成的水力计算图或水力计算表。算图或水力计算表。流量公式流量公式流速公式流速公式l在工程设计中，通常在选定管材之后，在工程设计

42、中，通常在选定管材之后，n n即为已即为已知数值。而设计流量知数值。而设计流量Q Q也是经计算后求得的已知也是经计算后求得的已知数，所以剩下的只有数，所以剩下的只有3 3个未知数个未知数D D、v v及及I I。l在实际应用中，就可以参照地面坡度在实际应用中，就可以参照地面坡度i i，假定管，假定管底坡度底坡度I I，从水力计算图或表中求得，从水力计算图或表中求得D D及及v v值，并值，并使所求得的使所求得的D D、v v、I I各值符合水力计算基本数据各值符合水力计算基本数据的技术规定。的技术规定。l已知：已知：n n0.0130.013，设计流量经计算为，设计流量经计算为Q Q200L/

43、s200L/s，该管段地面坡度为，该管段地面坡度为i i0.0040.004l求：求：该管段的管径该管段的管径D D、管底坡度、管底坡度I I及流速及流速v v。 v=1.17m/sD=400500mmD=400mm,v=1.6m/sI=0.0092I=0.0028v=1.02m/sl采用采用D D400mm400mm时，时，则则I=0.0092,v=1.60m/sI=0.0092,v=1.60m/s。v v符符合要求，而合要求，而I I与原地面坡度相差很大，势必增大与原地面坡度相差很大，势必增大管道的埋深，不宜采用。管道的埋深，不宜采用。l采用采用D D500mm500mm时，时，则则I=0

44、.0028,v=1.02m/sI=0.0028,v=1.02m/s。均符。均符合要求。合要求。l故本例最终答案为：故本例最终答案为： D=500mm D=500mm，I=0.0028,v=1.02m/sI=0.0028,v=1.02m/s。l收集和整理设计地区的各种原始资料收集和整理设计地区的各种原始资料l划分排水流域和管道定线划分排水流域和管道定线l划分设计管段划分设计管段l划分并计算各设计管段的汇水面积划分并计算各设计管段的汇水面积l确定各排水流域的平均径流系数确定各排水流域的平均径流系数l确定设计重现期确定设计重现期P、地面集水时间、地面集水时间t1l求单位面积径流量求单位面积径流量q0

45、l列表进行雨水干管的设计流量和水力计算列表进行雨水干管的设计流量和水力计算l绘制雨水管道平面图及纵剖面图绘制雨水管道平面图及纵剖面图l原始资料包括地形图，城市或工业区原始资料包括地形图，城市或工业区的总体规划，水文、地质、暴雨等资的总体规划，水文、地质、暴雨等资料作为基本的设计数据。料作为基本的设计数据。l应根据城市的总体规划图或工厂的总平面图，应根据城市的总体规划图或工厂的总平面图，按实际地形划分排水流域。按实际地形划分排水流域。l雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低一侧。地势较低一侧。l根据管道的具体位置，在管道转弯处、管径或根据管道的具

46、体位置，在管道转弯处、管径或坡度改变处，有支管接入处或两条以上管道交坡度改变处，有支管接入处或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井。检查井。l把两个检查井之间流量没有变化且预计管径和把两个检查井之间流量没有变化且预计管径和坡度也没有变化的管段定为设计管段。坡度也没有变化的管段定为设计管段。l从管段上游往下游按顺序进行检查井的编号。从管段上游往下游按顺序进行检查井的编号。l各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。的大小以及雨水管道布置等情况而

47、划定。l地形较平坦时地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原则划分，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积；汇水面积；l地形坡度较大时地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划分汇，应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积。水面积。l将每块面积进行编号，计算其面积的数值注明在图中。将每块面积进行编号，计算其面积的数值注明在图中。l汇水面积除街区外，还包括街道、绿地。汇水面积除街区外，还包括街道、绿地。l通常根据排水流域内各类地面的面积数或通常根据排水流域内各类地面的面积数或所占比例，计算出该排水流域的平均径流所占比例，计算出该排水流域的平均径流系数。系数。l也可根据规划的地区类别，采用区

48、域综合也可根据规划的地区类别，采用区域综合径流系数。径流系数。l设计时应结合该地区的地形特点、汇水面设计时应结合该地区的地形特点、汇水面积的地区建设性质和气象特点选择设计重积的地区建设性质和气象特点选择设计重现期。各个排水流域雨水管道的设计重现现期。各个排水流域雨水管道的设计重现期可选用同一值，也可选用不同的值。期可选用同一值，也可选用不同的值。l根据该地建筑密度情况，地形坡度和地面根据该地建筑密度情况，地形坡度和地面覆盖种类，街区内设置雨水暗管与否等，覆盖种类，街区内设置雨水暗管与否等，确定雨水管道的地面集水时间。确定雨水管道的地面集水时间。l求各管段的设计流量；求各管段的设计流量；l确定各

49、管段的管径、坡度、流速、管底标确定各管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深值等。高和管道埋深值等。l计算时需先定管道起点的埋深或是管底标计算时需先定管道起点的埋深或是管底标高。高。p平面图平面图l规划阶段规划阶段，在雨水管道系统平面布置图上加注，在雨水管道系统平面布置图上加注计算所得数据即可；计算所得数据即可；l施工图设计阶段施工图设计阶段，必须画出完整的雨水管道平，必须画出完整的雨水管道平面图。除反映初步设计所要求的外，还应标明面图。除反映初步设计所要求的外，还应标明引进的具体位置，可能与施工有关的地面建筑引进的具体位置，可能与施工有关的地面建筑物，其它地下管线及地下建筑物的位置，管线物

50、，其它地下管线及地下建筑物的位置，管线图例及施工说明等，施工图设计阶段平面图比图例及施工说明等，施工图设计阶段平面图比例尺为例尺为1：5001：2000。lP=1aP=1a；t t1 1=10min; =10min; =0.61=0.61li=14.6/(t+7.17)i=14.6/(t+7.17)0.7670.767 q q0 0=166.7=166.7i=1484.63/(10+2i=1484.63/(10+2t27.17)7.17)0.7670.767l1.1.从管道系统图中量得各管段的长度从管道系统图中量得各管段的长度L L列列入第入第2 2列中。列中。l2.2.根据排水面积的划分，将

51、各管段本段沿根据排水面积的划分，将各管段本段沿线面积列入第线面积列入第3 3列，各管段的设计排水面列，各管段的设计排水面积（本段沿线面积积（本段沿线面积+ +转输沿线面积）列入转输沿线面积）列入第第4 4列。列。l3.3.从管道系统图中量得各管段起点、终点从管道系统图中量得各管段起点、终点地面高程列入第地面高程列入第1414、1515列中。列中。l4.4.起端设计管段，其管底标高是由街坊出流管标起端设计管段，其管底标高是由街坊出流管标高所决定。其它旁侧管起端管底标高在可以衔接高所决定。其它旁侧管起端管底标高在可以衔接街坊内部接出的管道情况下，为降低造价，可以街坊内部接出的管道情况下，为降低造价

52、，可以用最小覆土厚度来控制。用最小覆土厚度来控制。l5.5.起始管段水力计算。起始管段无上游管内流行起始管段水力计算。起始管段无上游管内流行时间，即时间，即tt2 2=0=0，则其集流时间，则其集流时间t=tt=t1 1=10min=10min，从，从而得到起始管段设计流量。查水力学算图，根据而得到起始管段设计流量。查水力学算图，根据已知流量向上划线，与整数管径线交点应位于最已知流量向上划线，与整数管径线交点应位于最小流速线以上，此外控制坡度小流速线以上，此外控制坡度I I不宜过大，这样不宜过大，这样基本上只有一个合理的交点，从而得到一组合理基本上只有一个合理的交点，从而得到一组合理的水力学参

53、数的水力学参数D D、v v、I I。用管长。用管长L L除以流速除以流速v v即为即为起始管段内的流行时间起始管段内的流行时间t t2 2。l6.6.其它设计管段水力计算。设计管段其它设计管段水力计算。设计管段t t2 2值值应按上游各管段的管内雨水流行时间之和应按上游各管段的管内雨水流行时间之和tt2 2(L/v)(L/v)求得，由此可得设计流量。查求得，由此可得设计流量。查水力学算图方法同起始管段，从而得到各水力学算图方法同起始管段，从而得到各设计管段水力学参数设计管段水力学参数D D、v v、I I。l7.7.求各设计管段起、终点管底标高及埋深。求各设计管段起、终点管底标高及埋深。雨水

54、管道采用管顶平接。雨水管道采用管顶平接。l在划分各设计管段的汇水面积时，应尽可能使各设在划分各设计管段的汇水面积时，应尽可能使各设计管段的汇水面积均匀增加，否则会出现下游管段计管段的汇水面积均匀增加，否则会出现下游管段的设计流量小于上一管段设计流量的情况。的设计流量小于上一管段设计流量的情况。l如管段如管段32的设汁流量小于的设汁流量小于43的设计流量。这是因的设计流量。这是因为下游管段的集水时间大于上一管段的集水时间，为下游管段的集水时间大于上一管段的集水时间，故下游管段的设计暴雨强度小于上一管段的暴雨强故下游管段的设计暴雨强度小于上一管段的暴雨强度，而总汇水面积只有很小增加的缘故。度，而总

55、汇水面积只有很小增加的缘故。l若出现了这种情况，应取上一管段的设计流量作为若出现了这种情况，应取上一管段的设计流量作为下游管段的设计流量。下游管段的设计流量。l在支管和干管相接后，计算下一设计管段时，要注在支管和干管相接后，计算下一设计管段时，要注意意t2和管底高程的计算。和管底高程的计算。l上游各支管有不同的上游各支管有不同的t2值，在计算相交检查井之后的值，在计算相交检查井之后的设计管段时，其设计管段时，其t2值应采用最大的那个。只有采用值应采用最大的那个。只有采用最大的管道流行时间最大的管道流行时间t2值，才能满足各上游支管汇水值，才能满足各上游支管汇水面积内最远点的雨水都能流到设计断面

56、（相交处的面积内最远点的雨水都能流到设计断面（相交处的检查井）。检查井）。l上游各支管下端有不同的管底标高值，在计算相交上游各支管下端有不同的管底标高值，在计算相交检查井之后的设计管段起端管底标高时，其管底标检查井之后的设计管段起端管底标高时，其管底标高值应根据上游各支管下端管底标高值的最小值计高值应根据上游各支管下端管底标高值的最小值计算。只有采用各上游管段下端管底标高中的最小值，算。只有采用各上游管段下端管底标高中的最小值，才能保证上游的各个支管均能在检查井处接入。才能保证上游的各个支管均能在检查井处接入。l已知：已知：地形西高东低，东面有一自南地形西高东低，东面有一自南向北流的天然河流河

57、流常年洪水位向北流的天然河流河流常年洪水位为为14m14m，常水位，常水位12m12m。该城市的暴雨强。该城市的暴雨强度公式为度公式为q q500(1+1.38lgP)/t500(1+1.38lgP)/t0.650.65l求求: :布置雨水管道并进行干管的水力计布置雨水管道并进行干管的水力计算。算。l从居住区平面图和资料知该地区地形平坦，无明从居住区平面图和资料知该地区地形平坦，无明显分水线，故排水流域按城市主要街道的汇水面显分水线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分，流域分界线见图。积划分，流域分界线见图。l河流的位置确定了雨水出水口的位置，雨水出水河流的位置确定了雨水出水口的位置，雨水

58、出水口位于河岸边，故雨水干管的走向为自西向东。口位于河岸边，故雨水干管的走向为自西向东。l考虑到河流的洪水位高于该地区地面平均标高，考虑到河流的洪水位高于该地区地面平均标高，造成雨水在河流洪水位甚至常水位时不能靠重力造成雨水在河流洪水位甚至常水位时不能靠重力排入河流，因此在干管的终端设置雨水泵站。排入河流，因此在干管的终端设置雨水泵站。l根据管道的具体位置，划分设计管段，将设计管根据管道的具体位置，划分设计管段，将设计管段的检查井依次编上号码，各检查井的地面标高段的检查井依次编上号码，各检查井的地面标高见下表。见下表。l每一设计管段的长度在每一设计管段的长度在200m200m以内为宜，各设计管

59、以内为宜，各设计管段的长度见下表。段的长度见下表。l每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近雨水管每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近雨水管道的原则划分。道的原则划分。l将每块汇水面积的编号、面积数、雨水流向标注在图中。将每块汇水面积的编号、面积数、雨水流向标注在图中。l由于市区内建筑分布情况差异不大，可采由于市区内建筑分布情况差异不大，可采用统一的平均径流系数，经计算用统一的平均径流系数，经计算=0.50=0.50l地形平坦，建筑密度较稀，地面集水时间地形平坦，建筑密度较稀，地面集水时间采用采用t1=10min。l设计重现期选用设计重现期选用P=1a。l计算中假定管段的设计流量均

60、从管段的起点进入，计算中假定管段的设计流量均从管段的起点进入，即各管段的起点为设计断面。因此，即各管段的起点为设计断面。因此，各管段的设各管段的设计流量是按该管段起点，即上游管段终点的设计计流量是按该管段起点，即上游管段终点的设计降雨历时降雨历时( (集水时间集水时间) )进行计算的。也就是说在计进行计算的。也就是说在计算各设计管段的暴雨强度时，用的算各设计管段的暴雨强度时，用的t t2 2值应按上游值应按上游各管段的管内雨水流行时间之和各管段的管内雨水流行时间之和tt2 2(L/v)(L/v)求求得。得。l用各设计管段的单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积用各设计管段的单位面积径流量乘以该管