第十章 雨水管网设计及优化计算10-2 10-3

1、四、雨水管渠设计流量计算四、雨水管渠设计流量计算qFQ式中：式中：QQ雨水设计流量，雨水设计流量，L/sL/s； 径流系数，其数值小于径流系数，其数值小于1 1； FF汇水面积，汇水面积，haha； qq设计暴雨强度，设计暴雨强度，L/s.haL/s.ha。10.2 雨水管渠设计流量计算推理公式推理公式FbmttPcAQn.)()lg1 (167211Q雨水设计流量（雨水设计流量（L/s）径流系数，其数值小于径流系数，其数值小于1F汇水面积汇水面积（hm2） q设计暴雨强度（设计暴雨强度（L/shm2 ）P设计重现期（设计重现期（a）t1地面集水时间（地面集水时间（min）t2管渠内雨水流行时

2、间管渠内雨水流行时间m折减系数折减系数A1、c、b、n地方参数地方参数kikkniiFbtmtPcAQ.)()lg1 (167211Qi管段管段i雨水设计流量（雨水设计流量（L/s）Fk管段管段i上游各汇水面积上游各汇水面积（hm2）t2i上游各管段上游各管段i的计算流行时间的计算流行时间k管段管段i上游各汇水面积径流系数上游各汇水面积径流系数 从流域上最远一点的雨水流至出口断面的时间称为从流域上最远一点的雨水流至出口断面的时间称为流域的集流时间或集水时间流域的集流时间或集水时间 F集集流流时时间间集流点（如雨水口）集流点（如雨水口）流域上汇流过程极限强度法：即承认降雨强度随降雨历时的即承认降

3、雨强度随降雨历时的增长而减小的规律性，同时认为汇水面积的增增长而减小的规律性，同时认为汇水面积的增长与降雨历时呈正比，而且汇水面积的增长速长与降雨历时呈正比，而且汇水面积的增长速度更快，因此只有当降雨历时等于集流时间时，度更快，因此只有当降雨历时等于集流时间时，全部面积参与径流，产生最大径流量全部面积参与径流，产生最大径流量 。AF2F31234设雨水从最远点分别流入雨水口所需的集水时间均为设雨水从最远点分别流入雨水口所需的集水时间均为t 1 。F111121qFQ起始管段：起始管段：0)()lg1 (167q2111tbtPcAnq1 t=t1的暴雨强度的暴雨强度).(q2211232FFQ

4、第二管段：第二管段：112211260)()lg1 (167qvltbtmtPcAnq q2 2 t=t t=t1 1m mt t1 12 2的暴雨强度的暴雨强度).(q332211343FFFQ第三管段：第三管段：221126060vlvltq3 t=t1m( t12 t23)的暴雨强度的暴雨强度nbtmtPcA)()lg1 (167q2113结论：结论：各设计管段的雨水设计流量等于该管段承各设计管段的雨水设计流量等于该管段承担的全部汇水面积和设计暴雨强度的乘积。各设担的全部汇水面积和设计暴雨强度的乘积。各设计管段的设计暴雨强度是相应于该管段设计断面计管段的设计暴雨强度是相应于该管段设计断面

5、的集水时间的暴雨强度。的集水时间的暴雨强度。 从以上流量计算公式可以看出，在雨水管渠设从以上流量计算公式可以看出，在雨水管渠设计与计算中，各管段的流量计算与水力计算同时进计与计算中，各管段的流量计算与水力计算同时进行。行。 计算过程中因为汇水面积不断增加的同时，降计算过程中因为汇水面积不断增加的同时，降雨强度逐渐减小，有可能出现雨强度逐渐减小，有可能出现下游下游管段的管段的计算流量计算流量小于上游小于上游管段计算流量的情况，此时以管段计算流量的情况，此时以上游管段的上游管段的计算流量计算流量作为下游管段的作为下游管段的设计流量设计流量。一、雨水管渠平面布置的特点一、雨水管渠平面布置的特点10.

6、3 雨水管渠设计与计算详第二章详第二章P41二、雨水管渠系统设计步骤：二、雨水管渠系统设计步骤：1 1、收集、分析资料，划分排水流域、进行管道定线。、收集、分析资料，划分排水流域、进行管道定线。2 2、划分设计管段。、划分设计管段。 注意：注意：不宜划分过多；管径增长要连续；划分要从密到疏。不宜划分过多；管径增长要连续；划分要从密到疏。3 3、划分并计算汇水面积。、划分并计算汇水面积。 汇水面积包括绿地、街道等。汇水面积包括绿地、街道等。4 4、确定设计基本数据：、确定设计基本数据： 1 1）计算平均径流系数。一般经验值为：）计算平均径流系数。一般经验值为： 城市城市0.50.80.50.8；

7、郊区；郊区0.40.60.40.6。 2 2）确定重现期）确定重现期P P 3 3）地面集水时间）地面集水时间t t1 1。5 5、确定管渠最小埋深、确定管渠最小埋深6 6、计算单位面积径流量、计算单位面积径流量q q0 0。7 7、水力计算：、水力计算： 计算各管段的设计流量，并求出计算各管段的设计流量，并求出Q Q、D D、v v、I I及埋深等。及埋深等。8 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 9 9、管网构筑物选用和计算：、管网构筑物选用和计算：管道基础、雨水口、窨井、出水口等。管道基础、雨水口、窨井、出水口等。qFqFFQq0三、雨水管渠水力计算的设计参数

8、三、雨水管渠水力计算的设计参数1.设计充满度：按满流设计，设计充满度：按满流设计，h/D=12.设计流速：最小流速设计流速：最小流速0.75m/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）3.最小管径和最小设计坡度：雨水管最小管径为最小管径和最小设计坡度：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；雨水口 连接管最小管径为连接管最小管径为200mm，最小坡度为，最小坡度为0.01 4.最小埋深与最大埋深最小埋深与最大埋深 同污水管同污水管5.管段衔接：一般用管顶平接，当条件不利时也可用管段衔接：一般用管顶平接，

9、当条件不利时也可用管底平接。管底平接。四、雨水管渠断面设计四、雨水管渠断面设计 雨水管渠断面型式：雨水管渠断面型式：（1）大多为圆形，采用暗埋敷设。）大多为圆形，采用暗埋敷设。（2）矩形）矩形明渠或暗渠。明渠或暗渠。hmhm=ctg边坡系数边坡系数 边坡边坡=tg=h：mh（3）梯形（倒）梯形（倒）明渠或排洪沟，不同的土质条件明渠或排洪沟，不同的土质条件有不同的边坡要求有不同的边坡要求老教材老教材 P92 【例】【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,东面有东面有一自南向北流的河流一自南向北流的河流,河流常年洪水位河流常年洪水位14m,常常水位水位12m.该市的暴

10、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.五、雨水管渠系统的设计步骤和水力计算及举例五、雨水管渠系统的设计步骤和水力计算及举例设计步骤总体分三大步骤：前期准备、设计计算、绘图。设计步骤总体分三大步骤：前期准备、设计计算、绘图。（一）前期准备工作：设计资料的收集、整理（一）前期准备工作：设计资料的收集、整理 1、确定暴雨强度公式。、确定暴雨强度公式。2、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。 一般经验值为：城市一般经验值为：城市0.50.8；郊区；郊区0.40.6。3、确定重现期、确定重现期P、地面集水

11、时间、地面集水时间t1。4、了解排水受纳水体的水位。、了解排水受纳水体的水位。（二）设计计算：二）设计计算：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。2、划分设计管段。、划分设计管段。 注意：注意：划分既不宜过多；但也不宜太长划分既不宜过多；但也不宜太长(200m)； 管径增长要连续；划分要从密到疏。管径增长要连续；划分要从密到疏。3、划分并计算汇水面积。、划分并计算汇水面积。 汇水面积包括绿地、街道（道路）等。汇水面积包括绿地、街道（道路）等。4、计算单位面积径流量、计算单位面积径流量q0。qFqFFQq0河流泵站15321291011161718199a9b9c本段汇水

12、面积应为本段汇水面积应为11、12、19、201318为转输支管为转输支管9c9汇水面积汇水面积5、列表进行各管的水力计算、列表进行各管的水力计算 计算各管段的设计流量，并求出计算各管段的设计流量，并求出Q、D、v、I及埋深等。及埋深等。1.1.各管段的设计流量按该管段起点，及上游管段终点各管段的设计流量按该管段起点，及上游管段终点的设计降雨历时进行计算的，计算暴雨强度时，的设计降雨历时进行计算的，计算暴雨强度时，t t2 2按按上游各管段内雨水流行时间之和上游各管段内雨水流行时间之和 求得。求得。vLt22.2.求单位面积径流量求单位面积径流量65. 0265. 020)210(250)21

13、0()lg38. 11 (5005 . 0ttPqq3. 3. 单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得设计流量。单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得设计流量。水力计算说明水力计算说明4. 4. 根据设计流量求管径、管道坡度和流速。根据设计流量求管径、管道坡度和流速。5. 5. 根据设计流速求本管段得管内雨水流行时间根据设计流速求本管段得管内雨水流行时间t t2 2。6.6.起点埋深（起点埋深（1 1点）定为点）定为1.3m1.3m。1 1点地面标高点地面标高1 1点埋深点埋深1 1点管内底标高点管内底标高（1 1 2 2起端）起端）1 1点管内底标高降落量点管内底标高降落量2 2点管内底标高

14、点管内底标高（1 1 2 2终端）终端）2 2点地面标高点地面标高2 2点管内底标高点管内底标高2 2点埋深点埋深（1 1 2 2终端）终端）2 2点管内底标高点管内底标高+ +管径管径D D1 1 2 2= 2= 2点管顶标高点管顶标高（1 1 2 2终端，终端， 2 2 3 3起端）起端）各设计管段在高程上采用管顶平接。各设计管段在高程上采用管顶平接。2 2点管顶标高点管顶标高- -管径管径D D2 2 3 3 2 2点管内底标高点管内底标高（ 2 2 3 3起端）起端） 7.7.下游设计流量小于上游设计流量，则取上游设下游设计流量小于上游设计流量，则取上游设计流量作为下游管段得设计流量。

15、计流量作为下游管段得设计流量。8. 8. 实际工程设计中，干管和支管水力计算同时进实际工程设计中，干管和支管水力计算同时进行。在干管与支管连接点上游，有两个或多个行。在干管与支管连接点上游，有两个或多个tt2 2和管内底标高，计算连接点下游管段时，采和管内底标高，计算连接点下游管段时，采用最大的用最大的tt2 2和最低的管内底标高。和最低的管内底标高。（三）绘制雨水管渠系统平面图和纵剖面图（三）绘制雨水管渠系统平面图和纵剖面图 暴雨强度公式：暴雨强度公式：综合径流系数综合径流系数C=0.62C=0.62，河流常水位，河流常水位58m58m， P=50aP=50a最高洪最高洪水位水位61m61m

16、，设计重现期，设计重现期P=1aP=1a。1 1、水力计算，若在、水力计算，若在9 9点设提升泵站，计算提升水头。点设提升泵站，计算提升水头。2 2、泵站不运行时系统的排水能力核算。、泵站不运行时系统的排水能力核算。P249P249【例】【例】hml/s)77.11t ()lg0.951 (2928.3288. 021mtPq1、水力计算【略】、水力计算【略】注意：注意：若不设提升泵站，则：若不设提升泵站，则：管段管段910起点标高为起点标高为59.685管段管段910终点标高为终点标高为59.685坡降坡降0.68=59.005，在常水位，在常水位58m以上，但在洪水位以上，但在洪水位61m

17、以下。以下。若在若在9点设提升泵站，使得管道系统终端标高高于洪水位则：点设提升泵站，使得管道系统终端标高高于洪水位则：管段管段910终点标高为终点标高为61.000管段管段910起点标高为起点标高为61.000坡降坡降0.68=61.680，需提升高度为，需提升高度为61.68019终点标高为终点标高为59.685=1.995m2m。应同时计算干管应同时计算干管116、147、178、209，并比较其终，并比较其终端标高是否满足管顶平接接入条件。端标高是否满足管顶平接接入条件。2、泵站不运行时系统的排水能力核算、泵站不运行时系统的排水能力核算泵站不运行时，管道系统只能在压力流条件下越过泵站不运

18、行时，管道系统只能在压力流条件下越过910起端流出。起端流出。此时管道水力坡度与管底坡度无关，只与系统上下游水位差有关。此时管道水力坡度与管底坡度无关，只与系统上下游水位差有关。根据水力计算结果，重力流满流状态下管段根据水力计算结果，重力流满流状态下管段19水面落差为：水面落差为：管段管段19起端管顶标高为起端管顶标高为64.3+管径管径0.5=64.8，管段管段19终点管顶标高为终点管顶标高为59.685 +管径管径1.8=61.485 ，19水面落差水面落差=64.8 61.485=3.315m;若在提升泵站不运行时系统仍能排除若在提升泵站不运行时系统仍能排除P=1a流量，则流量，则910必须为必须为满流。此时满流。此时19起端管顶至起端管顶至910起端管顶高差为起端管顶高差为64.8（61.680+管径管径1.8） =64.863.48=1.3