给排水雨水管道设计计算

1、3 雨水管道设计计算31 雨水排水区域划分及管网布置3.1.1 排水区域划分该区域最北端有京杭大运河，中部有明显分水线。因此以明远路为分界线，明远路以北雨水排入大运河，以南地区雨水排入中部水体。这样划分有利于减小雨水管线长度和管道，并且可以缩小管径，提高经济效益。3.1.2 管线布置根据该地区水体及地势特点，雨水管道为正交式布置，沿水体不设主干管，雨水通过干管直接排入水体。一些距水体较近的街区的雨水直接以地表径流的方式直接流入水体。明远路以北区域雨水干管的走向为自南向北；以南地区部分干管走向为自南向北，部分为自北向南，个别自南北汇入中间，具体流向根据水体所在位置确定。具体如图3所示。32 雨水

2、流量计算图3 雨水管道平面布置（初步设计）3.2.1 雨量分析要素a) 降雨量 指一定时段降落在某一点或某一面积上的水层深度，其计量单位以mm计。也可用单位面积上的具体及（L/ha）表示9。b) 降雨历时 指一次连续降雨所经历的时间，可以指全部降雨时间，也可以指其中某个个别的连续时段，其计量以min或h计，可从自记雨量记录纸上读取。c) 暴雨强度 指某一连续降雨时段内的平均降雨量，用i表示 (3-1)式中，i暴雨强度(mm/min)； 某一段时间内的降雨总量（mm）； 降雨时间(min)。在工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体积q表示。d) 降雨面积 指降雨所笼罩的面积。单位为公顷(ha)雨

3、水管渠的收集并不是整个降雨面积上的雨水，雨水管渠汇集雨水的地面面积称为汇水面积。每根管段的汇水面积如下表所示：表7 汇水面积计算表：管道编号管道长度（m）本段汇水面积编号本段汇水面积(ha)传输汇水面积(ha)总汇水面积(ha)54230.76566.6706.6743153.845786.6714.6732230.7658、5918.6814.6733.3521153.8466、691233.3545.3567192.36511.86011.8698230.76538.1508.1587153.84549.788.1517.931610230.7660（3）、61（3）8.1508.1510

4、11115.3861（4）5.938.1514.081112153.8460（4）、6222.9714.0837.051213192.350(2)、52(2)10.6237.0547.671314230.7650(1)、50（2）10.6247.6758.291415230.7646(2)21.3458.2979.631718115.3861（1）、（2）11.86011.861819269.2260（1）、（2）4.4411.8616.31920230.76475.1916.321.492021230.7648、4914.2321.4935.722122230.7645(2)10.2335.

5、7245.952324192.331(2)、329.4909.492425153.8429、3011.129.4920.612526153.8426、2719.3420.6139.952627153.846(2.2)、7（2.2)9.6739.9549.622728173.076(2.1)、7(2.1)9.6749.6259.292829173.076（1.2)、7(1.2)9.6759.2968.963031192.324(2)、31（1）13.34013.343132230.7624（1）、2814.8213.3428.163233153.8422、2517.0428.1645.23334

6、153.844（4.2)、5（4）12.0645.257.263435153.844（4.1)、5(3)12.0657.2669.323536153.844（2.2）、5（2）12.0669.3281.383738230.7620、2331.42031.423839153.8418（2）、2128.2331.4259.653940153.843（2）、4（3.2)13.6459.6573.294041153.843(1)、4（3.1)13.6473.2986.934142153.842(2)、4（1.2)12.5386.9399.464344153.8418(1)12.45012.454445

7、153.841(3)8.8612.4521.31454230.761(2)8.8621.3130.174748269.22371.4801.484849192.335、3611.121.4812.64950153.8433、347.4212.620.025051153.849（1.2)、9（2.2)5.9320.0225.955152192.39(1.1)2.9725.9528.925253134.619(2.1)2.9728.9231.895354134.618(2）4.6731.8936.565556153.8438、3948.91048.915657153.8411（2）、13（2)11

8、.7848.9160.695758134.6111(1)、13（1）11.7860.6972.475859134.6110（2）、12（2）12.6772.4785.146061230.764022.23022.236162203.83841、4231.1322.2353.366263203.83815（3）6.7253.3660.086364203.83815（2）6.7260.0866.86566203.83843、4449.06049.066667203.83816(3)、17（3）16.8549.0665.916768203.83816（2）、17（2）16.8565.9182.76e

9、) 暴雨强度频率和重现期 指定暴雨强度出现的可能性一般不是预知的。但它出现的次数服从一定的统计规律，可以通过对以往大量观测资料的统计分析，计算某个特定的降雨历时的暴雨强度发生频率。暴雨强度频率是指等于或超过某指定暴雨强度值出现的次数m与观测资料总项数n之比，即： (3-2)3.2.2 雨量基本公式雨水设计流量按下式计算： (3-3)式中Q雨水设计流量（L/s）；径流系数，其数值小于1；F汇水面积（ha）； q设计暴雨强度。暴雨强度公式： (3-4)式中： q设计暴雨强度（）； P设计重现期（a）； t降雨历时（min）；A1,c,b,n地方参数，根据统计方法计算确定，本设计中暴雨强度公式为：

10、(3-5)雨水流量主要参数及其确定依据a) 径流系数降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的洼地截流，一部分渗入土壤，余下的一部分沿地面流入雨水灌渠，这部分进入雨水灌渠的雨水量称作径流量。径流量与降雨量的比值称径流系数，其值常小于1。径流系数的值与汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌等情况相关。由于影响因素很多，精确求它的值是相当困难的，因此我们采用经验数值确定。该区域大部分地区为沥青路面，有部分地区为公园及绿地，综合径流系数为0.6。b) 重现期P暴雨强度随着重现期的不同而不同。在雨水管渠设计中，若选用较高的设计重现期，计算所得设计暴雨强度大，相应的雨水设计流量大

11、，管渠的断面相应大。这对防止地面积水是有利的，安全性高，但经济上则因管渠设计断面的增大而增加了工程造价；若选用较低的设计重现期，管渠断面的相应减小，这样虽然可以降低工程造价，但可能会经常发生排水不畅、地面积水而影响交通，甚至给城市人民的生活及工业生产造成危害。雨水管渠设计重现期的选用，应根据回水面积的地区建设性质（广场、干道、厂区、居住区）、地形特点、汇水面积和气象特点等因素确定，一般选用0.53a，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的地区，宜采用较高的设计重现期，一般选用25a，并应和道路设计协调9。对于特别重要的地区可酌情增加，而且在同一排水系统中也可采用同

12、一设计重现期或不同的设计重现期。雨水管渠设计重现期规定的选用范围，是根据我国各地目前实际采用的数据，经归纳综合后确定的。在选用雨水管渠的设计重现期是，必须根据当地的气候、地形等条件确定。我国南部地区主要城市的重现期间下表：选择该地区选择暴雨重现期为0.7a。c) 集水时间t对管道的某一设计断面来说，集水时间t有地面集水时间t1和管内雨水流行时间t2部分组成3。地面集水时间t1的确定地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流到第1个雨水口的时间。影响t1的因素众多，如地形坡度、地面铺砌、地面种植、水流路程等，因此一般对t1不进行计算，而采用经验数值。根据室外排水设计规范规定：地面积水时间视距离长短

13、和地形坡度及地面覆盖情况而定，一般采用t1=515min。根据经验，在建筑密度大、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，可取58min；而在建筑密度小，汇水面积较大、地形平坦、雨水口布置较稀疏的地区，取1015min9。管渠内雨水流行时间t2的确定t2的计算公式为： (3-6)式中： L各管段的长度（m）； 各管段满流时的水流速度（m/s）；60单位换算系数，1min=60s。33 雨水管水力计算3.3.1 水力计算参数确定a) 设计充满度雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同污水的性质，加以暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历史一般不会很长。故管道设计充满度按满流

14、考虑，即h/D=1。明渠则应由等于或大于0.20m的超高。街道边沟应有等于或大于0.03m的超高3。b) 设计流速雨水中挟带泥砂等无机物质，为避免这些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大于污水管道。具体雨水管道的最小及最大设计流速如下表所示：表8 最小及最大设计流速管渠明渠金属非金属最小设计流速m/s075075040最大设计流速m/s105根据类别而定c) 最小管径与最小设计坡度：雨水管道的最小管径为300mm，相应的最小坡度为0.003m，雨水口连接管最小管径为200mm，最小坡度为0.01。d) 最小埋深与最大埋深具体规定同污水管道。e) 雨水管径的断面形式雨水管道

15、中常用的断面形式大多为圆形，但尺寸较大时，宜采用矩形、马蹄形或其它形式。f) 雨水管渠的衔接方式雨水管道是按满流进行设计的，因此雨水管道的衔接一般采用管顶平接。3.3.2 雨水管道的设计这是雨水管道设计的重点部分。雨水管道的设计管段不宜过长，也不宜有过多的弯道，因此易于用较短的雨水管道。本区域的最北部地区是京杭大运河，区域内部也有少量水体，这些水体附近的雨水可以就近排放，以减小管道的长度。具体的管道布置见图所示，管道水力计算图表所示。表9 雨水干管1水力计算表管道编号管道长度(mm)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间单位面积径流量q0(L/(sha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=

16、L/vt2=L/v12345678954230.766.670.003.85120.86806.1510000.001143153.8414.673.852.33110.611622.6413000.000932230.7633.356.182.96105.313512.1518000.0008521153.8445.359.141.9099.374506.5820000.0008流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点10111213141516171818100.25420.220.217.90017.6462.30

17、2.551.116300.13820.220.217.34617.2082.852.991.335200.19620.220.216.70816.5123.493.691.3545100.12320.220.216.31216.1883.894.01管道编号管道长度（m）总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(s·ha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v12345678967192.311.860.003.11120.861433.4312500.0008598230.768.150.003.92120.86985.03110

18、00.000987153.8417.933.922.21110.421979.8514500.0011流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点1011121314151617181.0314500.16320.220.217.90017.7372.302.460.989900.20820.220.217.90017.6922.302.511.1619900.16920.220.217.34217.1732.863.03管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(s·

19、;ha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567891610230.768.150.003.53120.86985.0310500.00121011115.3814.083.531.67111.381568.2212500.001051112153.8437.055.202.18107.463981.3016500.00171213192.347.677.381.79102.794900.2018000.00161314230.7658.299.171.9199.305788.3320000.00181415230.7679.6311.091.6495.86

20、7633.4120000.0024流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降（m）设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点1011121314151617181.0910000.27720.220.217.90017.6232.302.581.1515700.12120.220.217.42317.3022.782.901.17540000.26220.220.216.90216.6403.303.561.7949500.30820.220.216.49016.1833.714.022.0158000.41520.220.215.98315.5674.224.632.

21、3576400.55420.220.215.56715.0144.635.19管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(s·ha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567891718115.3811.860.001.48120.861433.4311000.00161819269.2216.301.483.45116.671901.6713000.00131920230.7621.494.932.85108.072322.4014500.00132021230.7635.727.782.81102.

22、003643.2918000.00162122230.7645.9510.592.3796.734444.8818000.0014流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降（m）设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点1011121314151617181.314500.18520.220.217.90017.7152.302.481.319100.35020.220.217.51517.1652.683.031.3523300.30020.220.217.01516.7153.183.481.3736400.36920.220.216.36515.9963.834.

23、201.6244500.32320.220.215.99615.6734.204.53管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(s·ha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567892324192.39.490.002.91120.861146.9911000.00132425153.8420.612.911.97112.912327.0114500.0012526153.8439.954.891.53108.174321.4318000.00162627153.8449.626.411.35104

24、.815200.6418000.00182728173.0759.297.761.31102.036049.4618000.00242829173.0768.969.071.1599.496860.9018000.0031流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降（m）设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点1011121314151617181.111500.25020.220.217.90017.6502.302.551.323300.15420.220.217.30017.1462.903.051.6843300.24620.220.216.79616.5503

25、.403.651.952100.27720.220.216.55016.2733.653.932.260600.41520.220.216.27315.8583.934.342.568700.57320.220.215.85815.3214.344.88管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(sha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567893031192.313.340.002.67120.861612.3112500.00123132230.7628.162.672.67113.523196.8216

26、500.00123233153.8445.205.341.53107.144842.7918000.00163334153.8457.266.871.51103.855946.5620000.00143435153.8469.328.381.25100.826989.0220000.00183536153.8481.389.631.0798.468012.7420000.002流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降（m）设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点1011121314151617181.216200.23120.220.217.90017.6692.3

27、02.531.4432000.27720.220.217.26916.9922.933.211.6848500.24620.220.216.84216.5963.363.601.759500.21520.220.216.39616.1813.804.022.0570000.27720.220.216.18115.9044.024.302.480200.30820.220.215.90415.5964.304.60管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(sha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v12345678937

28、38230.7631.420.002.26120.863797.5018000.00163839153.8459.654.521.29109.006502.0820000.00173940153.8473.295.821.09106.097774.9920000.00244041153.8486.936.910.93103.769020.1120000.00334142153.8499.467.840.79101.8710131.9420000.0044流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降（m）设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点10111213141516

29、17181.738000.36920.220.217.90017.5312.302.671.9865100.26220.220.217.33117.0692.873.132.3577800.36920.220.217.06916.7003.133.502.7590300.50820.220.216.70016.1922.503.013.25101400.67720.220.216.19215.5153.013.68管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(sha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567894

30、344153.8412.450.002.25120.861504.7410500.001354445153.8421.312.251.56114.612442.4113500.00194546230.7630.173.812.16110.693339.5215000.0019流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降（m）设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点1011121314151617181.1415100.20820.220.217.90017.6922.302.511.6424500.29220.220.217.39217.1002.813.101.783

31、3500.43820.220.216.95016.5123.253.69管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(sha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567894748269.221.480.005.10120.86178.885000.00214849192.312.605.102.39107.691356.8611000.00174950153.8420.027.491.86102.582053.5713500.00145051153.8425.959.351.8698.982568.4015000

32、.00125152192.328.9211.212.2695.652766.3315000.00145253134.6131.8913.461.3891.952932.3115000.00165354134.6136.5614.851.2789.843284.4715000.0019流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降（m）设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点1011121314151617180.881900.56520.220.217.90017.3352.302.871.3413600.32720.220.216.73516.4083.473.791.

33、3820600.21520.220.216.15815.9424.044.261.3825800.18520.220.215.79215.6084.414.591.4227700.26920.220.215.60815.3394.594.861.6229400.21520.220.215.33915.1234.865.081.7732900.25620.220.215.12314.8675.085.33管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(sha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567895556153

34、.8448.910.001.19120.865911.3918000.00235657153.8460.691.191.18117.457128.2420000.0025758134.6172.472.370.89114.298282.4220000.00275859134.6185.143.270.85112.029537.4522000.0026流速v(m/s)管道输水能力Q (L/s)坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点1011121314151617182.1559200.35420.220.217.90017.5462.302.652.17714

35、00.30820.220.217.34617.0382.853.162.5182900.36320.220.217.03816.6753.163.522.6595500.35020.220.216.47516.1253.724.07管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(min)单位面积径流量q0(L/(sha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567896061230.7622.230.002.56120.862686.7714500.00156162203.83853.362.561.53113.806072.2218000.002496263203.83860.084.091.40110.026609.7418000.00296364203.83866.805.501.31106.797133.7718000.0029流速v(m/s)管道输水能力Q(L/s)坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)起点终点起点终点起点终点1011121314151617181.526900.34620