城镇雨水管渠的设计T46

第四章城镇雨水管渠的设计

第一节雨水径流量的计算第二节雨水径流量的调节及利用第三节雨水管渠的设计

第五节城镇防洪第四节合流沟道系统黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章第一节雨水径流量的计算黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章阵雨历时：指一场暴雨经历的整个时段。降雨历时：指阵雨过程中任一连续的时段。雨水管渠和合流管渠的设计以降雨量为基础，其设计流量为雨水径流量。

雨量参数：黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章降雨强度：指在某一降雨历时内的平均降雨量。深度h（mm）表示方式1hm2面积上的降雨量（m3·h-1·hm-2）降雨量：一段时间内降落在某一面积上的总水量。

雨量参数：i=h/t（mm·min-1）q=Ki=166.7

i

（L·s-1·hm-2）表示方式黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章降雨强度频率：通常称单位时间内某种事件出现的次数（或比例）为频率，水文统计上，用频率反映水文事件出现的频繁情况。降雨强度的重现期。

雨量参数：洪水的大小50年一遇100年一遇洪水重现期50年100年频率2%（0.02）1%（0.01）黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章

推理公式：雨水管渠设计流量一般采用推理公式计算：式中：qv——雨水管渠的设计流量，L/s；

A——排水面积，hm2；

i

——降雨强度，mm/min；

q——降雨强度，L/（s·hm2）；

K——单位换算系数，等于167；

ψ

——径流系数，其值小于1，地面径流量与降雨量之比。黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章降雨分析一个自记雨量计降雨记录的整理—雨量曲线和雨量公式分析每一年的记录整理每一年的降雨分析汇总表全国十大城市雨量公式摘要表编制降雨分析整理成果表和绘制雨量曲线雨水管渠设计流量的估算——设计降雨强度的确定黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章t——设计降雨历时（排水面积的集水时间），min；t1——地面积水时间，min；t2——在管渠中流行的时间，min；l——集中点上游各沟段的长度，m；v——相应各沟段的设计流速，m/s。

设计降雨历时：以排水面积中最远的一点到集水点的雨水流行时间作为设计降雨历时。式中：雨水管渠设计流量的估算——设计降雨历时的确定黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章

设计雨水管渠，确定设计降雨强度时，常选用重现期较短的当地降雨强度。选用重现期，主要看：管渠溢流；地区集水将造成的危害；施工费用。

雨水管渠设计流量的估算——设计重现期的确定黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章

影响径流系数的因素：地面的透水性、地面坡度、降雨情况（久雨和暴雨）。径流系数常采用面积内各类地面的径流系数的加权平均值。0.15公园或绿地0.30非铺砌地面0.40干砌砖石和碎石路面0.45级配碎石路面0.60大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面0.90各种屋面、混凝土和沥青路面ψ地面种类

雨水管渠设计流量的估算——径流系数的确定黄石理工学院（环境学院）水污染控制工程（上）第四章

苏联：集水时间的修正、自由容积的利用和压力流的利用。我国：《规范》修订。雨水管渠设计计流量的估算算——降低设计流量量的尝试黄石理工学院院（环境学学院）水水污染控控制工程（上上）第四四章

应用推理公式确定雨水管渠的设计流量时：排水面积的值精度较高；径流系数的值很难精确，且随城市的建设而变动；降雨强度设计值的确定，随意性很大；重现期的选用富有随意性；地面集水时间富有随意性。

雨水管渠口径的决定同经济考虑有密切关系，不太可能避免溢流，如果溢流问题考虑周到，雨水管渠可以小些。讨论黄石理工学院院（环境学学院）水水污染控控制工程（上上）第四四章第二节雨水水径流量的调调节及利用黄石理工学院院（环境学学院）水水污染控控制工程（上上）第四四章有可能降低整整个沟系的造造价由于雨水流量量大，沟槽长长，下游管渠渠的雨水流量量尤其大，设设置调节池，，可使下游管管渠的设计流流量减小，降降低下游沟系系的造价，而而且做调节池池的造价要比比沟管省，故故有可能降低低整个沟系的的造价。能使雨水管渠渠的设计有较较大的灵活性性如今后在所在在的汇水区域域上大量造房房，会使不透透水面积增加加，从而使径径流量剧增，，一般很少有有可能再重新新排管，此时时若能设置一一个调节池，，将上游的流流量引入调节节池，洪峰过过后再排入下下游管道，则则可使下游管管渠仍能使用用，从而解决决该技术矛盾盾。能改善合流流制管系暴暴雨时的溢溢流水水质质由于合流制制沟管在遇遇到暴雨时时，会有大大量溢流水水产生，而而溢流的水水中含有相相当的生活活污水和工工业废水，，水质较差差，若能在在截流式合合流制的溢溢流井后面面设置调节节池，并对对进入调节节池的溢流流污水进行行处理后再再将其排入入水体，就就能使最终终排入水体体的溢流水水的水质得得到改善。。雨水径流调调节池的作作用黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章调节池的位位置选择很很重要，调调节池若设设置在排水水系统的开开始或末端端，可想而而知是意义义不大的，，故最佳位位置的选择择需要慎重重考虑。调节池的最最佳设计位位置选择尽可能利用用当地的地地形条件，，如水库、、池塘、河河流等。应专门建设设。一般位置：：汇流点。。黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章在有池塘、、河床可以以利用，或或有洼池可可以建池的的情况下，，往往可以以调节径流流量，以减减小其下游游的管渠口口径。调节池构造造

流槽式泵汲式

溢流堰式黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章第三节雨雨水管渠的的设计黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章因雨水泵站站投资、用电量量都很大，尽量量避免设置雨水水泵站。因明沟造价价低，考虑采用明明沟。在建筑物密密度较高、交通繁繁忙的地区，可采采用加盖明沟。利用地形，，就近排放地面水体，，降低造价。。尽量利用池池塘、河浜受纳地地面径流，最大限限度地减少雨水管管渠的设置。雨水管渠渠设计的的原则黄石理工工学院（（环境境学院））水水污染染控制工工程（上上）第第四章章雨水管渠渠系统的平平面布置

雨水口的设置位置，要配合道路边沟，在道路交叉口处，雨水不应漫过路面。

陡坡地区:为避免因管渠坡度太陡，设跌水窨井等特殊构筑物，使干沟与等高线斜交，以适当减少干沟坡度。

受地形影响

平坦地区:为避免干沟埋深过大，增加造价，干沟应设在流域的中部，以减少两侧支沟长度。

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地下设施、施工条件等因素综合考虑，合理布置，分期建设，逐步完善。

布置原则

沟系定线

雨水沟系常沿道路铺设，设在道路中线的一侧，与道路相平行，尽量在快车道以外。

受道路交通影响

管道按满流设计，明沟应留超高，不小于0.2m。最小设计流速为0.75m/s，明沟为0.4m/s。管道可不考虑最大流速，明沟的最大流速按下页表采用。最小管径300mm，最小坡度0.003；雨水口连接管管径200mm，最小坡度0.01。雨水管渠流速公式。管段衔接一般用管顶平接，当条件不利时也可用管底平接。最小覆土厚度，在车行道下时，一般不小于0.7m，基础应设在冰冻线以下。在直线管段上窨井的最大间距见下表。雨水管渠渠水力学学设计的的准则沟壁材料最大设计流速/（m·s-1）沟壁材料最大设计流速/（m·s-1）粗沙或贫砂质黏土0.8草皮护面1.6砂质黏土1干砌块面2黏土1.2浆砌块石或浆砌砖3石灰岩、砂岩4混凝土4黄石理工工学院（（环境境学院））水水污染染控制工工程（上上）第第四章章管径或暗渠净高/mm最大间距/m污水管道雨水（合流）管道200~4002040500~7005060800~100070801100~150090100>1500100120黄石理工工学院（（环境境学院））水水污染染控制工工程（上上）第第四章章雨水管渠渠水力学学设计步步骤步骤1：划分流流域与管管渠定线线，确定定雨水流流向步骤2：划分设计沟段与沿线汇水面积

步骤5：进行水力学计算步骤4：确定管渠的最小埋深步骤3：确定雨量参数的设计值

黄石理工工学院（（环境境学院））水水污染染控制工工程（上上）第第四章章黄石理工工学院（（环境境学院））水水污染染控制工工程（上上）第第四章章

雨量重现期采用一年，相应降雨强度公式：地面集水时间t用10min。径流系数及加权平均的计算：

水力学计计算示例例基本公式式和数据据：黄石理工工学院（（环境境学院））水水污染染控制工工程（上上）第第四章章步骤1：从管渠系系统图中中量得各各沟段的的长度L列入第2项步骤2：根据排排水面积积的划分分，将各各沟段的的沿线面面积列入入第3项步骤3：各沟段段的排水水面积列列入第4项步骤4：从图中中读出数数据列入入第14、15项步骤5：根据各各沟段的的假定流流速，算算出集流流时间t，比流量量q0，设计流量量qv，而后从从水力学学算图上上选定管管径D与坡度I，并确定定相应的流速速v，当所确确定的流流速v与假定流流速有出出入时，，再调假假定流速并进进行重新新计算，，最终使使假定流流速与确确定的流流速两者者一致步骤6：计算各各沟底高高程，并并填入表表格列表计算算及步骤骤黄石理工工学院（（环境境学院））水水污染染控制工工程（上上）第第四章章为什么下下游沟段段3-2的设计流流量(qv=607.2L/s)反而比上上游沟段段4-3的设计流流量(qv=627.2L/s)小?窨井5处计算集集水点t2的集水时时间时有有3个值,为什么选选择最大大的?计算沟段段5-4的上端的的沟底高高程时可可得3个数值,为什么要要采用最最小的?Questions黄石理工工学院（（环境境学院））水水污染染控制工工程（上上）第第四章章黄石理工工学院（（环境境学院））水水污染染控制工工程（上上）第第四章章雨水管渠平平面图的绘绘制

管渠系统平面布置图上，加注计算所得数据。规划阶段

完整的管渠平面图反映初步设计的要求标明窨井的具体位置可能有施工有关的地面建筑物其他地下管线及地下建筑物的位置管线图例及施工说明施工图设计计阶段比例尺1:500~1:2000黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章第四节合合流管渠系系统黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章合流管渠系统的的适用条件件与布置特特点合流沟道系统

具有截流管渠，在截流管渠上设溢流井，当水量超过截流能力时，超过的水量通过溢流井泄入水体，被截流的水予以适当处理。

全部污水不经处理直接排入水体，对水体污染大，在环境保护上已不容许采用。黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章截流式合流管渠在沟系造价上投资较省，沟系养护较简单。地下管线可减少，不存在雨水管与污水管的误接问题。合流制污水处理厂的造价比分流制污水厂高，处理养护也较复杂。截流式合流制在卫生上比分流制差，环境污染较大。截流式合流流管渠与分分流制系统统相比的优优缺点黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章

当溢流井离排放水体较近且溢流井不受高水位倒灌影响时，原则上宜多设溢流井。

当溢流井受高水位倒灌影响时，宜减少溢流井数量，并在溢流管上设潮门，必要时设泵站排水。应使雨水及早溢入水体，以降低下游干沟的设计流量截流式合流流沟系的布布置原则黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章合流污水水水质与截流流倍数合流制污水的水质特点

雨污混合水的BOD5与OC的平均浓度与晴天污水并无很大的差异（见左下表）雨污混合水的SS平均为晴天时的2倍雨污混合水水质的统计见右下表项目晴天雨天范围平均范围平均BOD550～195.9112.86.45～267.23119.67OC29.9～135.858.912.43～181.3474.26SS41.1～175.284.688.13～394.97209.91项目水样几率/%范围/（mg·L-1）平均/mg·L-1）BOD55033~243907058~29512190112~402189OC5027~174547042~213719063~244110SS5066~28913770144~48021590184~859376黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章晴天污水的的浓度，最最大值大多多在平均值值的2～3倍内，雨污污混合水浓浓度变化很很大，最大大值可超过过平均值的的10倍以上，这这是因管渠渠晴天时的的淤积在雨雨天时被冲冲刷所致。。一般雨天时时的加权平平均BOD5值约为晴天天时的70％，很少会会超过晴天天时的浓度度；雨天时时的加权平平均OC值约为晴天天时的80％，但因地地区不同，，也有可能能会超过晴晴天浓度的的；对于SS，雨天时的的加权平均均浓度约为为晴天时的的2倍，低于晴晴天浓度的的现象极为为少见。当截流雨水水量增大，，溢流污染染物将急剧剧减少，当当截流雨水水量到达2～3mm/h时，溢流污污染物将显显著减少；；当截流雨雨水量超过过2～3mm/h时，溢流污污染物的减减少就不明明显。研究认为采采用截流雨雨水量2mm/h比较适当，，按全国最最大小时污污水平均量量1mm/h计，则截流流雨水量为为最大小时时污水量的的2倍，截流管管按3倍最大小时时污水量设设计。流出负荷量量与溢流负负荷量黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章我国近年来来有部分管管渠系统改改造成截流流式合流管管渠系统，，但改造后的截截流式合流流管渠并不不理想，污污染仍极严严重，只是是污染程度有所减轻轻而已，原原因如下：：我国合流管管渠系统的的工作情况况与改造问问题规范规定截截流雨水量量倍数n0一般用1～5，实际上为为节省投资资，一般用用0.5～1.0，截流倍数数过小，致致使大量污污染物泄入入水体，远远远超过水水体的自净净能力。城市污水厂厂处理能力力不足。目目前城市污污水厂按晴晴天污水量量设计，甚甚至在晴天天污水量下下也已经超超负荷运行行，因雨天天处理能力力依旧，迫迫使大量雨雨污混合水水不经处理理直接流出出。目前大量工工业废水并并没有达到到进入城市市排水管渠渠的水质要要求，特别别是一些水水量大、浓浓度高或有有毒的废水水未经处理理直接排入入城市管渠渠。我国北方河河流的流量量较小，流流量的季节节性变化很很大。黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章将合流沟系系改造成分分流制一般般需具备三三个技术条条件（3）城市街道要有足够的地下空间，使有可能实现铺设雨水和污水两个沟系（2）工厂内部的雨水和冷却水等排水系统与工业、生活污水系统分开（1）所有街坊与庭院都需具有雨水与污水两个沟道系统，严格分流（1）、（2）两条件难以具备，并且要改建几乎所有的接户管,要破坏大量路面，改造工作量极大，需要很长时间才可能完成，因此合流制改造成分流制在实践中较难实现。从技术和经济两个角度看，污水不经处理直接排入水体的合流管渠，主要的改造方向是向截流式合流管渠过渡。黄石理工学学院（环环境学院））水水污染染控制工程程（上）第第四章章直接排放型型的合流管管渠改造为为截流式合合流管渠，，需规划设计计的几个方方面：截流流倍倍数数的的选选用用要要适适当当提提高高，，我我国国《规范范》建议议的的截截流流倍倍数数1～5较低低，，所所用用n0值宜宜根根据据不不同同地地区区的的水水体体稀稀释释能能力力和和自自净净能能力力作作不不同同程程度度的的提提高高。。合流流沟沟系系污污水水处处理理厂厂的的设设计计，，应应对对截截流流污污水水作作适适当当处处理理，，处处理理能能力力应应与与截截流流量量相相适适应应。。溢流流井井的的位位置置、、构构造造要要得得当当，，发发挥挥其其应应有有的的作作用用。。溢流流口口附附近近可可设设置置雨雨污污混混合合水水调调节节池池，，以以截截取取初初雨雨径径流流，，改改善善溢溢流流污污水水水水质质，，在在晴晴天天时时把把调调节节池池中中混混合合污污水水送送至至处处理理厂厂处处理理。。截流流干干沟沟的的布布置置应应与与市市内内河河道道的的整整治治和和城城市市防防洪洪排排涝涝规规划划相相结结合合。。黄石石理理工工学学院院（（环环境境学学院院））水水污污染染控控制制工工程程（（上上））第第四四章章截流流式式合合流流管管渠渠的的水水力力学学计计算算合流沟道的设计标准按设计流量计算按最大生产班内的设计流量计算溢流井上游的沟段：按最大径流量计算溢流井下游的沟段：按被截流的雨水量计算按设计流量满流计算0.75m/s，另需校核旱流时沟内流速应比同一情况下的雨水管渠设计适当提高生活污水量工业废水量

雨水量

设计流量

设计充满度设计最小流速设计重现期黄石石理理工工学学院院（（环环境境学学院院））水水污污染染控控制制工工程程（（上上））第第四四章章q’’v=(n0+1)qvh+q’’vh+q’’vyqv＝qvs＋qvg＋qvy＝qvh＋qvy第一一个个溢溢流流井井上上游游管管渠渠的的设设计计流流量量qv：溢流流井井下下游游管管渠渠的的设设计计流流量量q’v：截流流式式合合流流管管渠渠的的设设计计流流量量式中中:qvs———平均均生生活活污污水水量量，，L/s;qvg———工业业废废水水的的平平均均最最大大班班流流量量，，L/s;qvy———设计计雨雨水水径径流流量量，，L/s;qvh———qvh＝qvs+qvg，旱旱流流污污水水量量，，L/s。式中中:q’vh———溢流流井井以以后后的的污污水水设设计计流流量量，，L/s；q’vy———溢流流井井以以后后汇汇水水面面积积的的设设计计雨雨水水径径流流量量,L/s;n0———截流流倍倍数数。。黄石石理理工工学学院院（（环环境境学学院院））水水污污染染控控制制工工程程（（上上））第第四四章章溢流流井井水水力力学学设设计计截留留干干沟沟按按满满流流设设计计，，满满流流时时堰堰口口开开始始溢溢流流。。水力力学学设设计计上上，，溢溢流流开开始始时时，，二二条条入入流流管管和和一一条条截截流流出出水水管管的水水位位应应在在同同一一高高程程，，即即堰堰口口高高程程（（截截流流沟沟段段采采用用沟沟顶顶平平接接））。。溢流井构造二条入流管：上游合流干沟，上游截流干沟二条出流管：下游截流干沟，溢流管

上游合流污水流量上升时，溢流井中水位随着上升，溢流量逐渐加大。这时，截流干沟从重力流转入压力流，流量随着变动。截流干沟终端应设窨井控制流量，以免污水厂出现来水过多而泛滥溢流过程黄石石理理工工学学院院（（环环境境学学院院））水水污污染染控控制制工工程程（（上上））第第四四章章确定定堰堰口口高高程程：：以堰堰口口高高程程的的确确定定和和堰堰口