第三章_雨水管渠系统的设计

1、上课了啦！上课了啦！上课了啦！上课了啦！上课了啦！上课了啦！ 中国地域辽阔，降雨量、空分布不均。东南沿海年平均降雨1600mm，西北内陆200mm以上。据推算，长江以南全年降雨量在同一面积上和全年的生化污水总量相近，而沿地面流入雨水管渠的雨水径流量仅约为降雨量的一半。降雨多集中在夏季，时间短，若不及时排除，会造成危害。第三章 雨水管渠系统设计雨水系统:雨水口、雨水管渠、检查井、出水口。任务：及时地汇集并排除暴雨形成的地面径流。雨水管渠系统设计的主要内容。1、确定当地暴雨强度公式；2、划分排水流域，进行雨水管渠的定线，确定可能设置的调节池、泵站的位置；3、根据当地气象与地理条件，过程要求等确定设

2、计参数；4、计算设计流量和进行水力计算；5、确定每一个设计管段的断面尺寸、坡度、管底标高及埋深；6、绘制管渠平面图和纵剖面图。雨水管渠系统组成： 雨水口、雨水管渠、检查井、出水口雨水管渠系统设计步骤：资料收集，确定暴雨强度公式资料收集，确定暴雨强度公式划分排水流域，进行管道定线划分排水流域，进行管道定线水力计算水力计算绘制管渠平面图及剖面图绘制管渠平面图及剖面图雨水管渠系统的特点： 流量变化大、满流3-1 雨量分析与暴雨强度公式雨量分析与暴雨强度公式一、雨量分析的要素一、雨量分析的要素1 1、降雨量：、降雨量： 指单位地面面积上，在一定时间内降雨的雨水体积。又称在一指单位地面面积上，在一定时间

3、内降雨的雨水体积。又称在一定时间内的降雨深度。定时间内的降雨深度。 用用H（mm）表示，也可用单位面积的降雨体积表示，也可用单位面积的降雨体积（L/ha）表示。表示。常用的降雨量统计数据计量单位有以下几种：常用的降雨量统计数据计量单位有以下几种：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（mm/a）月平均降雨量：月平均降雨量：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（mm/月）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一日的指多年观测所得的一年中降雨量最大一日的 降雨量降雨量（mm/d）2

4、2、 降雨历时：降雨历时： 是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部降雨的时间，也可以是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部降雨的时间，也可以指其中个别的连续时段。用指其中个别的连续时段。用t t表示，单位为表示，单位为minmin或或h h 3 3、暴雨强度：、暴雨强度： 是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度，用雨深度，用i i（mm/minmm/min）表示）表示 ；i=H/t 在工程上，常用单位时间内单位面积上的降雨体积在工程上，常用单位时间内单位面积上的降雨体积q q（L/s.L/s.公顷）公顷）表示表示 q=16

5、7i i i与与q q两种表示方法的换算关系如下：两种表示方法的换算关系如下：1mm/min=10-3(m3 /m2)/ /min= 10-3(103L /m2)/min =1(L/ m2)/min=1(L/min)/m2=10000(L/min)/hm2=10000/60 （L/s.hm2） =167 （L/s.hm2） 决定雨水设计流量的主要因素暴雨强度和降雨历时的关系暴雨强度和降雨历时的关系 自动雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量和降雨时间之间自动雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量和降雨时间之间的对应关系。的对应关系。 以降雨时间为横坐标、以累积降雨量为纵坐标，绘制的曲线

6、称为以降雨时间为横坐标、以累积降雨量为纵坐标，绘制的曲线称为降雨降雨量累计曲线。量累计曲线。在城市暴雨的推球过程中，经常采用的降雨历时为：在城市暴雨的推球过程中，经常采用的降雨历时为： 5min 、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min，特大城市可以用到，特大城市可以用到180min最大平均暴雨强度最大平均暴雨强度（教材（教材P 65的表的表3-1）降雨历时t(min)降雨量H(mm)暴雨强度I(mm/min)所选时段起止561.219：0719：121010.21.0219：0419：141512.30.8219：0419：19201

7、5.50.7819：0419：243020.20.6719：0419：344524.80.5519：0419：496029.50.4919：0420：049034.80.3919：0420：3412037.90.3219：0421：044 4、降雨面积：、降雨面积： 指降雨所笼罩的面积指降雨所笼罩的面积 5 5、汇水面积：、汇水面积： 指雨水管渠汇集雨水的面积。指雨水管渠汇集雨水的面积。单位单位 常用常用hm2或或km2。 任意场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相等的，但是雨任意场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相等的，但是雨水管渠的汇水面积较小，因此可假设降雨在整个小汇水面积内的分水管渠

8、的汇水面积较小，因此可假设降雨在整个小汇水面积内的分布是均匀的。布是均匀的。这样，雨量计所测得的点雨量资料可以代表整个小汇这样，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。水面积的面雨量资料。6 6、暴雨强度的频率：、暴雨强度的频率： 是指在多次的观测中，等于或大于某值的暴雨强度出现的次数是指在多次的观测中，等于或大于某值的暴雨强度出现的次数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。之比的百分数。即：即：Pn=m / n 100% 式中：式中： P Pn= =某值暴雨强度出现的频率某值暴雨强度出现的频率 m m：将所有数据从大到小排序之后，某值暴雨强度所对应的序

9、号：将所有数据从大到小排序之后，某值暴雨强度所对应的序号 n n ：降雨量统计数据的总个数：降雨量统计数据的总个数 n=N, Pn=m/n100%=m/N100 %为年频率；为年频率； n=NM, Pn=m/n100% =m/NM100% 为次数频率。为次数频率。 因此，水文计算常采用的公式为：因此，水文计算常采用的公式为： Pn=m /（n+1） 100% 6 6、暴雨强度的频率：、暴雨强度的频率：n n 越大，参与统计的数据越多，根据上面公式计算来的经验频率就越大，参与统计的数据越多，根据上面公式计算来的经验频率就越能反映其真实的发生概率。越能反映其真实的发生概率。 故我国故我国室外排水设

10、计规范室外排水设计规范规定，在编制暴雨强度公式时，必规定，在编制暴雨强度公式时，必须具有须具有10年年以上的自计雨量记录，且每年选择以上的自计雨量记录，且每年选择68场最大暴雨记录，计场最大暴雨记录，计算各历时的暴雨强度值。算各历时的暴雨强度值。 将各历时的暴雨强度按照大小排列成数列，然后不论年次，按照由将各历时的暴雨强度按照大小排列成数列，然后不论年次，按照由大到小的方向选择年数的大到小的方向选择年数的34倍的个数作为统计的基础资料。倍的个数作为统计的基础资料。Pn=m /（n+1） 100% 某个暴雨强度的频率越小时，该暴雨强度的值就越大。某个暴雨强度的频率越小时，该暴雨强度的值就越大。7

11、 7、暴雨强度的重现期：、暴雨强度的重现期： 是指是指在多次的观测中，在多次的观测中，等于或大于某值的暴雨强度重复出现的平均时等于或大于某值的暴雨强度重复出现的平均时间间隔间间隔P。单位用年（。单位用年（a a）表示。）表示。 重现期与频率互为倒数，即重现期与频率互为倒数，即 P=1/Pn某一暴雨强度的重现期等于某一暴雨强度的重现期等于P，是指在相当长的一个时间序列中，是指在相当长的一个时间序列中，大于等于该暴雨强度的暴雨平均出现的可能性是大于等于该暴雨强度的暴雨平均出现的可能性是1/1/ P。重现期越大，降雨强度越大。重现期越大，降雨强度越大。 在排水管网的设计中，如果使用较高的设计重现期，

12、则计算的设在排水管网的设计中，如果使用较高的设计重现期，则计算的设计排水量就越大，排水管网系统的设计规模相应增大，排水通畅，但计排水量就越大，排水管网系统的设计规模相应增大，排水通畅，但排水系统的建设投资就比较高；反之，则投资较小，但安全性差。排水系统的建设投资就比较高；反之，则投资较小，但安全性差。确定设计重现期的因素有：确定设计重现期的因素有： 排水区域的重要性、功能、淹没后果严重性、地形特点和汇水面积排水区域的重要性、功能、淹没后果严重性、地形特点和汇水面积的大小等。的大小等。 一般情况下，低洼地段采用的设计重现期大于高地；干管采用的大于一般情况下，低洼地段采用的设计重现期大于高地；干管

13、采用的大于支管；工业区采用的大于居住区；市区采用的大于郊区。支管；工业区采用的大于居住区；市区采用的大于郊区。 重现期的最小值不宜低于重现期的最小值不宜低于0.330.33年，一般选用年，一般选用0.53年。重要的干道、年。重要的干道、区域，一般选用区域，一般选用25年。年。二、暴雨强度公式二、暴雨强度公式nbtPcAq)()lg1 (1671式中：式中： q设计暴雨强度，设计暴雨强度，L/s.公顷；公顷； P设计重现期，年；设计重现期，年； t降雨历时，降雨历时，min； A1,c,b,n地方参数，根据统计方法进行确定。地方参数，根据统计方法进行确定。 暴雨强度公式是反映暴雨强度暴雨强度公式

14、是反映暴雨强度q(i)q(i)、降雨历时、降雨历时t t、重现期、重现期P P三者三者之间的关系，是设计雨水管渠的依据。之间的关系，是设计雨水管渠的依据。 我国我国室外排水设计规范室外排水设计规范中规定，我国采用的暴雨强度公式中规定，我国采用的暴雨强度公式的形式为：的形式为： 教材附录教材附录3-2收录了我国若干城市的暴雨强度公式（或参见收录了我国若干城市的暴雨强度公式（或参见给水排给水排水设计手册水设计手册第五册），可供计算雨水管渠设计流量时采用。第五册），可供计算雨水管渠设计流量时采用。 目前，我国尚有一些城镇无暴雨强度公式，当这些城镇需要设计雨水目前，我国尚有一些城镇无暴雨强度公式，当这

15、些城镇需要设计雨水管渠时，可选用附近地区城市的暴雨强度公式。管渠时，可选用附近地区城市的暴雨强度公式。3-2 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定一、地面径流与径流系数一、地面径流与径流系数 1、 产流过程： 参见图示。时间余水量余水率时间地面渗水量入渗率1一、地面径流与径流系数一、地面径流与径流系数2、径流系数：、径流系数： 地面径流量与总降雨量的比值称为径流系数地面径流量与总降雨量的比值称为径流系数， 其值小于其值小于1。1径流量降雨量3、径流系数、径流系数的确定的确定 地面径流系数的值与以下几个因素有关：地面径流系数的值与以下几个因素有关： 汇水面积上的地面材料性质、地形地貌、植

16、被分汇水面积上的地面材料性质、地形地貌、植被分布、降雨历时、暴雨强度以及暴雨雨型有关。布、降雨历时、暴雨强度以及暴雨雨型有关。 目前，在雨水管渠的设计中，通常按照目前，在雨水管渠的设计中，通常按照地面材料地面材料性质性质确定径流系数的经验数值。确定径流系数的经验数值。 我国排水设计规范中有关径流系数取值的规定见我国排水设计规范中有关径流系数取值的规定见下表：下表：不同地面的径流系数不同地面的径流系数值值地面种类径流系数各种屋面、混凝土和沥青路面0.9大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面0.6级配碎石路面0.45干砌砖石和碎石路面0.40非铺砌土地面0.30公园或绿地0.15 如果汇水面积由不

17、同的地面组合而成，整个汇水面积上的平如果汇水面积由不同的地面组合而成，整个汇水面积上的平均径流系数可按以下公式来求：均径流系数可按以下公式来求： av=Fi i / F在工程设计中，经常采用在工程设计中，经常采用区域综合径流系数区域综合径流系数近似代替平均径流系数近似代替平均径流系数区域情况区域情况区域综合径流系数值区域综合径流系数值城市市区城市市区0.50.8城市郊区城市郊区0.40.6区域综合径流系数区域综合径流系数国内各地区采用的综合径流系数见教材国内各地区采用的综合径流系数见教材74页的表页的表3-5二、雨水管渠设计流量计算公式二、雨水管渠设计流量计算公式qFQ式中：Q雨水设计流量，L

18、/s； 径流系数，其数值小于1； F汇水面积，公顷； q设计暴雨强度，L/s.公顷。径流系数径流系数的确定的确定: :按照按照地面材料性质地面材料性质确定径流系数的经验数值。确定径流系数的经验数值。汇水面积汇水面积F: 与降雨历时与降雨历时t有关。随着降雨历时的延长，参与径流的面积在有关。随着降雨历时的延长，参与径流的面积在增加，当全部流域参与径流时，进入雨水管渠中的流量就最大。增加，当全部流域参与径流时，进入雨水管渠中的流量就最大。 暴雨强度暴雨强度 q： 与降雨历时与降雨历时t有关。随着降雨历时的延长，暴雨强度降低。有关。随着降雨历时的延长，暴雨强度降低。 关键在于采用降雨强度和汇水面积都

19、是尽量大的降雨关键在于采用降雨强度和汇水面积都是尽量大的降雨nbtPcAq)()lg1 (1671三、流域上的汇流过程三、流域上的汇流过程 当流域最边缘线上的雨水达到当流域最边缘线上的雨水达到集流点集流点A时，在时，在A点汇集的流量其点汇集的流量其汇水面积扩大到整个流域，即全部汇水面积扩大到整个流域，即全部流域面积参与径流，此时在流域面积参与径流，此时在A点产点产生最大流量。生最大流量。 从流域上最远一点的雨水从流域上最远一点的雨水流至出口断面的时间称为流域流至出口断面的时间称为流域的集流时间或集水时间的集流时间或集水时间0 At1t2t3BCDEFGbc0 当全流域参与径流时当全流域参与径流

20、时, , A点产生的最大流量来自点产生的最大流量来自0 0时时段内的降雨量段内的降雨量 在雨水管道的设计中,采用的降雨历时t=汇水面积最远点的雨水流达集流点的集流时间0,此时暴雨强度、汇水面积都是相应的极限值，根据公式确定的流量应是最大值。这便是雨水管道设计的极限强度理论。极限强度理论：极限强度理论： 极限强度理论承认：极限强度理论承认： 暴雨强度随降雨历时的延长而减小的规律性； 汇水面积随降雨历时的延长而增长的规律性； 汇水面积随降雨历时的延长而增长的速度比暴雨强度随降雨历 时的延长而减小的速度更快。 t 0时，只有一部分面积参与径流。与时，只有一部分面积参与径流。与t=0时时相比较，此时暴

21、雨强度大于相比较，此时暴雨强度大于t=0时的暴雨强度，但汇时的暴雨强度，但汇水面积小。水面积小。根据公式计算得来的雨水径流量小于根据公式计算得来的雨水径流量小于t=0时的径流量。时的径流量。 t 0时，全部流域面积参与径流。时，全部流域面积参与径流。与与t=0时相时相比较，此时汇水面积没有增加，而暴雨强度小于比较，此时汇水面积没有增加，而暴雨强度小于t=0时的暴雨强度。时的暴雨强度。根据公式计算得来的雨水径流量小根据公式计算得来的雨水径流量小于于t=0时的径流量。时的径流量。 极限强度理论包括两部分内容：极限强度理论包括两部分内容： 1、当汇水面积上最远点的雨水流达集流点时，全面积产生汇流，雨

22、水管道的设计流量最大。 2、当降雨历时等于汇水面积上最远点的雨水流达集流点的集流时间时，雨水管道需排除的雨水量最大。 在使用该式时在使用该式时,随着计算管段位置的不同随着计算管段位置的不同,管渠的管渠的值不同；值不同；汇水汇水面积不同面积不同;从汇水面积最远端到计算断面处的集流时间从汇水面积最远端到计算断面处的集流时间0是不同的是不同的,从而从而,相应于相应于0时的暴雨强度也是不同的。时的暴雨强度也是不同的。qFQ四、雨水管段的设计流量计算举例四、雨水管段的设计流量计算举例图中：图中：A、B、C为为3块互相毗邻的区域，设面积块互相毗邻的区域，设面积FA=FB=FC，雨水从各块，雨水从各块面积上

23、的最远点分别流入设计断面面积上的最远点分别流入设计断面1、2、3所需的集水时间均为所需的集水时间均为 1( min)，并设：，并设：（1）汇水面积随降雨历时的增加而均匀的增加；）汇水面积随降雨历时的增加而均匀的增加；（2）降雨历时）降雨历时t等于或大于汇水面积最远点的雨水流达设计断面的集水等于或大于汇水面积最远点的雨水流达设计断面的集水时间时间；（3）径流系数）径流系数为确定值，为讨论方便，假定其值等于为确定值，为讨论方便，假定其值等于1。求：图中各管段的设计流量求：图中各管段的设计流量解解：（1）管段）管段12的雨水设计流量的雨水设计流量 Q12= 1q1FA=q1FA其中，其中，q1为降雨

24、历时为降雨历时t= 1时对应的暴雨强度。时对应的暴雨强度。nbtPcAq)()lg1 (1671（2）管段）管段23的雨水设计流量的雨水设计流量 Q23= 2q2(FA+FB)= q2(FA+FB)其中，其中，q2为降雨历时为降雨历时t= 1+t12时对应的暴雨强度。时对应的暴雨强度。（3）管段）管段34的雨水设计流量的雨水设计流量 Q34= 3q3(FA+FB+FC)= q3(FA+FB+FC)其中，其中，q3为降雨历时为降雨历时t= 1+t12+t23时对应的暴雨强度。时对应的暴雨强度。习题 某雨水干管如图所示布置，各街区面积均为2.5ha，假定设计流量均从设计管段起点进入。已知当重现期为

25、p=1a时，该地区的暴雨强度公式为 ，若径流系数=0.65，地面集水时间t1=10min，折减系数m=2.0，各设计管段长度和管内水流平均速度均标注在图中，试求管段1-2、2-3、3-4雨水设计流量各为多少l/s？（计算结果保留至小数点后一位有效数字）。 t=t1+ mt2式中：t1地面集水时间；指雨水从汇水面积上最远点流到第 一个雨水口a的时间. m 折减系数； t2雨水在管道内流行时间。五、集水时间五、集水时间t(0)的确定的确定 集水时间由集水时间由地面集水时间地面集水时间t1和和管道内雨水流动的时间管道内雨水流动的时间t2两部分两部分之和组成之和组成1、地面集水时间t1的确定 一般在建

26、筑密度较大、地形较陡、雨水口分布较密的地区，一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口分布较密的地区，t t1 1可采用可采用5-8min5-8min; ; 在建筑密度小、地形平坦、雨水口稀疏的地区，在建筑密度小、地形平坦、雨水口稀疏的地区，t t1 1可取可取10-15min10-15min。 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为宜为宜 根据室外排水设计规范规定：地面集水时间t1视距离长短、地形坡度和地面覆盖情况而定，一般采用5-15min。 在设计过程中，应结合具体条件进行选定： 如果选用过大，将会造成排水不畅，使管道上游地面经常积水。 选用

27、过小，将会造成雨水管渠尺寸加大，使工程造价增加。2、雨水在管道内流行时间t2(min)602vLt式中：L上游各管段的管长，m； v各管段满流时的水流速度，m/s。3、折减系数m的确定雨水在管道内的实际流行时间与计算得出的流行时间不雨水在管道内的实际流行时间与计算得出的流行时间不符，需要采用一个系数进行修正，此系数叫折减系数符，需要采用一个系数进行修正，此系数叫折减系数引入折减系数的原因有二：引入折减系数的原因有二： 一是雨水管道内不总是满流，按满流计算的流行时间小于一是雨水管道内不总是满流，按满流计算的流行时间小于雨水实际的流行时间雨水实际的流行时间(苏林系数苏林系数)； 二是雨水管道的最大

28、流量不大可能在同一时间发生，上游二是雨水管道的最大流量不大可能在同一时间发生，上游管道存在调蓄容积管道存在调蓄容积(管道调蓄利用系数管道调蓄利用系数) 管段管段12的最大流量发生在的最大流量发生在1时刻时刻,根据最大流量确定出根据最大流量确定出D12;管管段段23的最大流量发生在的最大流量发生在1+t12时刻时刻.我国室外排水设计规范规定：折减系数的采用为我国室外排水设计规范规定：折减系数的采用为管管道采用道采用2, ,明渠采用明渠采用1.2; ;陡坡地区管道采用陡坡地区管道采用1.22。在确定了集水时间在确定了集水时间t t和重现期和重现期P P后，雨水管渠的设计暴雨后，雨水管渠的设计暴雨强

29、度公式流量公式可改写成强度公式流量公式可改写成: :nbtPcAq)()lg1(1671qFQ雨水管渠的设计流量公式可改写成雨水管渠的设计流量公式可改写成: :112167(1lg)()nAcPqtm tb112167(1lg)()nAcPqFtm tb六、雨水径流量的调节六、雨水径流量的调节1、雨水调节池的作用、雨水调节池的作用（1）有可能降低整个管系的造价；）有可能降低整个管系的造价；（2）能使雨水沟道的设计有较大的灵活性；）能使雨水沟道的设计有较大的灵活性；（3）能改善合流制管系暴雨时的溢流水水质。）能改善合流制管系暴雨时的溢流水水质。 2、雨水调节池的位置 若有天然洼地、池塘、公园水池

30、可用，则位置视自然条件而定； 若采用筑坝、挖掘等方式建造调节池时，则要合理选择位置： 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设和新城开发的区域； 在拟建雨水泵站前。3 3、调节池的布置形式、调节池的布置形式 六、雨水径流量的调节六、雨水径流量的调节溢流堰式溢流堰式底部流槽式底部流槽式4、调节池下游干管设计流量的计算、调节池下游干管设计流量的计算 若调节池下游干管无本段汇水面积的雨水进入时若调节池下游干管无本段汇水面积的雨水进入时:其设计流量为其设计流量为Q=QmaxQmax-调节池上游干管的设计流量调节池上游干管的设计流量-下游干管设计流量的降低系数下游干管设计流量的降低系

31、数六、雨水径流量的调节六、雨水径流量的调节若调节池下游干管有本段汇水面积的雨水进入时若调节池下游干管有本段汇水面积的雨水进入时:其设计流量为其设计流量为Q=Qmax+QQ-下游干管汇水面积上的雨水设计下游干管汇水面积上的雨水设计流量流量一、雨水管渠系统平面布置的特点一、雨水管渠系统平面布置的特点二、雨水管渠水力计算的设计参数二、雨水管渠水力计算的设计参数三、雨水管渠水力计算的方法三、雨水管渠水力计算的方法四、雨水管渠系统的设计步骤四、雨水管渠系统的设计步骤五、雨水管渠系统设计计算举例五、雨水管渠系统设计计算举例 3-3 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算1、充分利用地形，就近排入

32、水体、充分利用地形，就近排入水体一、雨水管渠系统平面布置的特点一、雨水管渠系统平面布置的特点地形坡度较大时，雨水干管宜布置在地形坡度较大时，雨水干管宜布置在地面标高较低处；地面标高较低处；地形平坦时，雨水干管宜布置在排水地形平坦时，雨水干管宜布置在排水流域的中间。流域的中间。当雨水管渠接入池塘或河道时，采用分散出水口式的管道布置当雨水管渠接入池塘或河道时，采用分散出水口式的管道布置一、雨水管渠系统平面布置的特点一、雨水管渠系统平面布置的特点1、充分利用地形，就近排入水体、充分利用地形，就近排入水体 当河流水位变化很大，或管道出口离水体较远时，采用集中出水当河流水位变化很大，或管道出口离水体较远

33、时，采用集中出水口式的管道布置口式的管道布置2、根据城市规划布置雨水管道、根据城市规划布置雨水管道一、雨水管渠系统平面布置的特点一、雨水管渠系统平面布置的特点 通常应根据建筑物的分布、道路布置、街区内部的地通常应根据建筑物的分布、道路布置、街区内部的地形等布置雨水管道。形等布置雨水管道。 雨水管道的平面布置与竖向布置应考虑与其它地下构雨水管道的平面布置与竖向布置应考虑与其它地下构筑物的协调配合筑物的协调配合(见附录见附录2-3)。3、合理设置雨水口，保证路面雨水排除畅通、合理设置雨水口，保证路面雨水排除畅通雨水口应根据地形以及汇水面积确定。雨水口应根据地形以及汇水面积确定。 一般来说，在一般来

34、说，在道路交叉口的汇水点道路交叉口的汇水点、低洼地段低洼地段、道路直道路直线段一定距离处（线段一定距离处（2550m）均应设置雨水口均应设置雨水口道路交叉口处雨水口的设置道路交叉口处雨水口的设置凡是箭头相对的一定要设置雨水口；凡是箭头相对的一定要设置雨水口；凡是箭头相背的不设雨水口；凡是箭头相背的不设雨水口；凡是箭头凡是箭头或或可设可不设雨水口可设可不设雨水口4、雨水管渠应采用明渠或暗管，应结合具体条件确定、雨水管渠应采用明渠或暗管，应结合具体条件确定 在城市市区或工厂内，雨水管道采用暗管；在城市市区或工厂内，雨水管道采用暗管； 在城郊，可考虑采用明渠；在城郊，可考虑采用明渠； 在每条雨水干管

35、的起端，应尽可能采用道路边沟排除路面雨水在每条雨水干管的起端，应尽可能采用道路边沟排除路面雨水一、雨水管渠系统平面布置的特点一、雨水管渠系统平面布置的特点5、设置排洪沟排除设计区外的雨水或洪水、设置排洪沟排除设计区外的雨水或洪水一、雨水管渠系统平面布置的特点一、雨水管渠系统平面布置的特点、最小管径和最小设计坡度：、最小管径和最小设计坡度：雨水管最小管径为雨水管最小管径为300mm，相应的最小坡度为，相应的最小坡度为0.003；雨水口连接管最小管径为雨水口连接管最小管径为200mm，最小坡度为，最小坡度为0.01 二、雨水管渠水力计算的设计参数二、雨水管渠水力计算的设计参数1、设计充满度：、设计

36、充满度： 管道按满流设计，管道按满流设计，h/D=1(明渠应有明渠应有 0.2m的超高，街道的超高，街道边沟应有边沟应有0.03m的超高的超高)、设计流速：、设计流速：最小流速最小流速0.75m/s,(明渠流最小流速为明渠流最小流速为0.40m/s)最大流速最大流速10m/s（金属管），（金属管），5m/s（非金属管）（非金属管）. (明渠流最大流速按照表明渠流最大流速按照表3-9选用选用)、最大埋深与最小埋深：、最大埋深与最小埋深：同污水管道的规定同污水管道的规定 在进行雨水管道水力计算时，各管段的设计流量为已知。在进行雨水管道水力计算时，各管段的设计流量为已知。雨水管网水力计算包括两方面内

37、容：雨水管网水力计算包括两方面内容：1、确定各管段的直径和坡度、确定各管段的直径和坡度 （流速）（流速）确定出的雨水管段直径和坡度，必须符合设计规范要求，确定出的雨水管段直径和坡度，必须符合设计规范要求，即：计算得来的一定管径在一定坡度的敷设下，通过设计流量即：计算得来的一定管径在一定坡度的敷设下，通过设计流量时，流速要满足最小流速、最大流速的要求。时，流速要满足最小流速、最大流速的要求。（与污水管道的水力计算有不同）（与污水管道的水力计算有不同）2、 确定各管段始点和终点的埋设深度（水面标高、管底标高）确定各管段始点和终点的埋设深度（水面标高、管底标高） 处理好各管段之间的衔接设计处理好各管

38、段之间的衔接设计同污水管道同污水管道三、雨水管渠水力计算的方法三、雨水管渠水力计算的方法三、雨水管渠水力计算的方法三、雨水管渠水力计算的方法 确定管段的直径和坡度，应从上游管段开始，依次向下游管段确定管段的直径和坡度，应从上游管段开始，依次向下游管段计算。计算。vQIRCv 在具体计算时，设计流量在具体计算时，设计流量Q和管道粗糙系数和管道粗糙系数n已知，已知， 还有还有管径管径D 、管道坡度、管道坡度I和流速和流速v是未知的，因此需要先假定个求是未知的，因此需要先假定个求其它两个，这样的数学计算非常复杂，而且经常要试算。为了其它两个，这样的数学计算非常复杂，而且经常要试算。为了简化计算，常采

39、用水力计算图见（附图简化计算，常采用水力计算图见（附图13）或水力计算表进行。）或水力计算表进行。（Q、v、D、 n 、I） 对水力计算图而言，粗糙系数对水力计算图而言，粗糙系数n是已知的，图上的曲线表示是已知的，图上的曲线表示的是的是Q、v、I、D之间的关系，这四个因素中，只要确定两个因素，之间的关系，这四个因素中，只要确定两个因素，就可以通过图查出其它两个因素。计算时，就可以通过图查出其它两个因素。计算时， Q为已知，只要再知为已知，只要再知道一个因素就可以查图计算了，道一个因素就可以查图计算了，通常情况下先假定坡度通常情况下先假定坡度I。管道坡。管道坡度度I近似等于地面坡度。近似等于地面

40、坡度。 由由Q和和I，就可查图得出，就可查图得出v、D 复核复核v的规定的规定若符合，则若符合，则该管段的该管段的D、I(v)即确定。若不符合，重新设定即确定。若不符合，重新设定I 或或D进行计算。进行计算。三、雨水管渠水力计算的方法三、雨水管渠水力计算的方法雨水管水力计算举例雨水管水力计算举例 已知已知n0.013，设计流量设计流量Q=200L/s，该管段地面坡度该管段地面坡度i=0.004，试计算试计算该管段的管径该管段的管径D、管道坡度管道坡度I、流速流速v。A点：点：v1.17m/sD400500mm设采用设采用D400mm的管道，的管道，与流量为与流量为200L/s的竖线相交的竖线相

41、交于于B点：点：I0.0092v1.60m/s不宜采用不宜采用设采用设采用D500mm的管道，的管道，与流量为与流量为200L/s的竖线相交的竖线相交于于C点：点：I0.0028v1.02m/s四、雨水管渠系统的设计步骤（1）划分排水流域、进行管道定线。）划分排水流域、进行管道定线。四、雨水管渠系统的设计步骤（2）划分设计管段。）划分设计管段。设置检查井设置检查井,确认设计节点并编号确认设计节点并编号（3）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。四、雨水管渠系统的设计步骤当地形平坦时当地形平坦时,根据就近排除的原则根据就近排除的原则,划分汇水面积划分汇水面积.等分角线

42、划分等分角线划分当地形有一定坡度时当地形有一定坡度时,根据雨水汇入低侧的原则根据雨水汇入低侧的原则,划分汇水面积划分汇水面积.即按照地面雨水径流的方向划分即按照地面雨水径流的方向划分.（5）确定重现期）确定重现期P、地面集水时间、地面集水时间t1qFqFFQq0（7）计算各管段的设计流量）计算各管段的设计流量Q，并求出，并求出D、v、I及埋深等。及埋深等。（8）绘制图纸。包括平面图和剖面图）绘制图纸。包括平面图和剖面图 四、雨水管渠系统的设计步骤（4）计算平均径流系数。）计算平均径流系数。 av=Fi i / F 也可采用区域综合径流系数也可采用区域综合径流系数,一般经验值为：城市一般经验值为

43、：城市0.50.8；郊；郊区区0.40.6。（6）计算单位面积径流量）计算单位面积径流量q0。 对一个具体的管段来说对一个具体的管段来说,只要求出该管段上游管段中雨只要求出该管段上游管段中雨水流行的时间水流行的时间,就可相应求出该管段的就可相应求出该管段的q0值值五、雨水管渠系统设计计算举例 已知某居住区平面图已知某居住区平面图.地形西高东低地形西高东低,东面有一自南向北流的河流东面有一自南向北流的河流,河流常年洪水位河流常年洪水位14m,常水位常水位12m.该市的暴雨强度公式给定该市的暴雨强度公式给定.要求布置雨水管道并进行干管的水力计算要求布置雨水管道并进行干管的水力计算.（2）划分设计管

44、段。）划分设计管段。设置检查井设置检查井,确认设计节点并编号确认设计节点并编号,计算各检查井的地面标高计算各检查井的地面标高计算各管段的长度计算各管段的长度,并将其填入表中并将其填入表中（3）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。按照就近排入附近管道的原则按照就近排入附近管道的原则,并兼顾汇水面积的大小来划分并兼顾汇水面积的大小来划分量测各汇水面积的大小量测各汇水面积的大小,并填入下表并填入下表（4）计算平均径流系数。）计算平均径流系数。参见教材参见教材P73的表的表3-3和公式和公式3-7计算计算通过计算得通过计算得 =0.5（5）确定重现期）确定重现期P、地面集

45、水时间、地面集水时间t1,以确定设计暴雨强度。以确定设计暴雨强度。 确定重现期确定重现期P,应根据地区建设性质确定应根据地区建设性质确定,一般选用一般选用0.53年年,对于重要的干道、立交道路的重要部分、重要地区或短期积水对于重要的干道、立交道路的重要部分、重要地区或短期积水即能引起严重损失的地区即能引起严重损失的地区,一般采用一般采用25年。年。 本设计采用重现期本设计采用重现期=1年年 地面集水时间地面集水时间t1,采用采用10分钟分钟（6）进行管段的水力计算）进行管段的水力计算设计管设计管段编号段编号管长管长L汇水汇水面积面积F管内雨水流行时间管内雨水流行时间单位面积单位面积径流量径流量

46、q0设计设计流量流量管径管径 D坡度坡度 It2t2流速流速v管道输管道输水能力水能力Q坡降坡降 IL设计地面标高设计地面标高设计管内底标高设计管内底标高埋深埋深起点起点终点终点起点起点终点终点起点起点终点终点121501.6914.030 14.060055.97?94.58?4002.10.7696.00?1.312.73012.4151.650.3153.29231004.073.2940.29163.985001.90.841650.19014.06014.06012.315 12.2151.751.94q0= q=0.5500(1+1.38lgP)/(10+2t2)0.65=250/

47、 (10+2t2)0.65水力计算中应注意的问题水力计算中应注意的问题、在计算中，碰到下游管段的设计流量小于上游管段的设计流量、在计算中，碰到下游管段的设计流量小于上游管段的设计流量时，下游管段的设计流量应取上游管段的设计流量。时，下游管段的设计流量应取上游管段的设计流量。2、支管与干管的计算是同时进行计算的，在支管与干管相交的检、支管与干管的计算是同时进行计算的，在支管与干管相交的检查井处，必然会有两个查井处，必然会有两个t2和两个管低标高值。相交后的下游管和两个管低标高值。相交后的下游管段水力计算时，应采用大的段水力计算时，应采用大的t2和小的管低标高值。和小的管低标高值。3、在水力计算中，管道坡度变化不大时，随着流量的增大，流速、在水力计算中，管道坡度变化不大时，随着流量的增大，流速应该是逐渐变大或不变。应该是逐渐变大或不变。（7）绘制雨水干管平面图和纵剖面图）绘制雨水干管平面图和纵剖面图本章复习思考题和习题本章复习思考题和习题P117：思考题思考题:2、3、4、5、6、7习题：习题：1、2、3、4一、防洪设计标准: 为了准确合理地拟定工程规模而选定的计算洪峰流量的标准,称为防洪设计标准. 洪水调查法洪水调查法3-4 排洪沟的设计与计算排洪沟的设计与计算二、设计洪峰流量的计算（自学） 洪水调查法洪水调查法 推理公式法推