第10章-雨水管网设计与计算3

雨水管渠设计主要内容1．确定当地暴雨强度公式2．划分排水流域，进行雨水管渠定线；3．划分设计管段，计算管段雨水设计流量；4．管渠水力计算，确定设计管段的管径、坡度、标高及埋深；5．绘制管渠平面图及纵剖面图。我国常用暴雨强度公式式中q——设计暴雨强度（L/s·ha）；

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。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雨水口的地面流行时间。地面集水时间通常不予计算，一般采用5～15min。一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口布置较密的地区，宜采用较小值，取t1＝5～8min。在建筑密度较小、地形较平坦、雨水口布置较疏的地区，宜采用较大值，取t1＝10～15min。管渠内雨水流行时间t2的确定t2是指雨水在管渠内的流行时间，即：

式中t2——管渠内雨水流行时间（min）；

L——各设计管段的长度（m）；

v——各设计管段满流时的流速（m/s）；60——单位换算系数。对于m取值规范规定：暗管m=2，明渠m=1.2，在陡坡地区的暗管m＝1.2～2。区域综合径流系数。一般市区的综合径流系数ψ＝0.5～0.8，郊区ψ＝0.4～0.6。径流系数ψ值（室外排水设计规范）地面种类ψ值各种屋面、混凝土和沥青路面0.90大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面0.60级配碎石路面0.45干砌砖石和碎石路面0.40非铺砌土路面0.30公园或绿地0.15

雨水管渠设计流量计算管段雨水设计流量等于该管段所承担的全部汇水面积与该管段设计暴雨强度的乘积。管段设计暴雨强度以管段设计断面集水时间作为降雨历时。t=t1+m(t2+t3+……+tN)=t1+Σt2各管段集水时间不同，设计暴雨强度也不同。单位面积径流量q0

暴雨强度q与径流系数ψ的乘积，称为单位面积径流量q0。即：（L/s·ha）式中Q——流量（m3/s）;

ω——过水断面积（m2）；

v——流速（m/s）；

R——水力半径（m）；

I——水力坡度；

n——粗糙系数。雨水管渠设计参数设计的准则设计充满度：按满流设计，h/D=1．设计流速：最小流速0.75m/s,最大流速10m/s（金属管），5m/s（非金属管）．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0.003；雨水口连接管最小管径为200mm，最小坡度为0.01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：一般不小于0.7m。设计步骤（1）收集、分析资料，划分排水流域、进行管道定线。（2）划分设计管段。（3）划分并计算汇水面积。汇水面积包括绿地、街道等。（4）计算平均径流系数ψ

。一般经验值为：城市0.5-0.8；郊区0.4-0.6。（5）确定重现期P、地面集水时间t1。（6）计算单位面积径流量q0。（7）计算各管段的设计流量，并求出Q、D、v、I及埋深等。（8）绘制图纸。包括平面图和剖面图北京市某小区面积共220000㎡（22ha）,其中屋面面积占该地区总面积的３０％，沥青道路面积占１６％。级配碎石路面的面积占１２％，非铺砌土路面占４％，绿地面积占３８％。试计算该区的平均径流系数。当采用设计重现期为P=5a、2a、1a及0.5a时，试计算：设计降雨历时t=20min时的雨水设计流量各是多少？设计流量例题计算降雨历时t=20min取不同的设计重现期时，暴雨强度计算如下表：设计重现期暴雨强度q５a293.33２a187.23１a187.21０.５a141.50设计降雨量计算如下表：t=20min；F=220000㎡；Ψ=0.537设计重现期暴雨强度q=设计降雨量Q=ΨqF（L/s）５a293.333465.4２a187.232211.94１a187.212211.70０.５a141.501671.68【雨水管渠系统设计计算举例】

已知某居住区平面图。地形西高东低，东面有一自南向北流的河流，河流常年洪水位14m，常水位12m。该市的暴雨强度公式要求布置雨水管道并进行干管的水力计算.河流泵站1532129101116171819地形平坦,排水流域按主要街道的汇水面积划分。洪水位高于地面平均标高,设置雨水泵站。每一设计管段所承担的汇水面积按就近排入附近的雨水管道的原则划分。采用统一的平均径流系数ψ=0.5。建筑密度较稀，地面集水时间采用t1=10min。设计重现期选用P=1a。管道起点埋深采用1.30m.河流泵站1532129101116171819河流泵站15321291011161718191.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，t2按上游各管段内雨水流行时间之和求得。2.求单位面积径流量3.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4.根据设计流量求管径、管道坡度和流速。水力计算说明（续）5.根据设计流速求本管段得管内雨水流行时间t2。6.起点埋深（1点）定为1.3m。1点地面标高－1点埋深＝1点管底标高。1点管底标高－降落量＝2点管底标高2点地面标高－2点管底标高＝2点埋深各设计管段在高程上采用管顶平接。7.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的设计流量。合流制排水管渠设计流量

1．溢流井上游管渠设计流量

溢流井上游管渠为完全合流制，设计流量按合流制计算：

由Q计算的管径、坡度和流速，应用旱流流量Qh校核，检查是否满足最小流速要求。Q=Qs+Qg+Qy

=Qh

+QyQy－由暴雨公式计算。143265n0=3～5，设计规范：1～5，建议n0=3溢流井下游截流管道----管段设计流量：Qj

=（n0＋1）Qh

+Qh

′

+Qy′式中Qh—从溢流井截流的上游日平均旱流污水量（L/s）；

Qh’—溢流井下游纳入的旱流污水量（L/s）；

Qy’—溢流井下游纳入的设计雨水量（L/s）2．溢流井下游管渠设计流量143265当溢流井上游管段设计流量超过溢流井下游管段截流能力后，混合污水从溢流井流入下游溢流管道。混合污水设计流量为：3．溢流管道设计流量

－－从溢流井溢出混合污水设计流量Q=（Qs+

Qg

+Qy

）－（n0+1）Qh143265234合流制排水管网水力计算要点

1.合流制排水管道水力计算：1）溢流井上游合流管道计算；2）截流干管和溢流管道计算；3）截流井水力计算；4）晴天旱流校核。2.合流管道水力设计原则：1）采用雨水管道设计参数；2）雨水设计重现期应比分流制提高10％一25％；3）设计方案需进行旱流校核：流速满足污水管渠最小流速。当不满足时，修改管径和坡度。截流式合流制排水管渠系统的设计计算实例[题意]某城市一个区的截流式合流管道平面布置如图1，设计原始数据如下：该市的暴雨强度公式为q=10020(1+0.56㏒P)/(t+36);1.设计重现期采用1a，地面集水时间t1=10min，该设计区域平均径流系数ψ=0.45。2.设计人口密度为300人/ha，生活污水定额采用100L/(人·d)。3.截流干管的截流倍数n0=3。4.管道起点埋深为1.70m。5.河流的平均洪水位为18.000m。6.各设计管段的管长、汇水面积和工业废水最大班的平均流量如表1所示。7.各检查井处的地面标高如表2所示。试进行管段1-6的水力计算。

图1截流式合流管道平面布置图表1

设计管段的管长、汇水面积和工业废水量

管段编号管长（m）汇水面积(ha)本段工业废水量(L/s)面积编号本段面积1~22~33~44~55~68512859138165.5ⅠⅡⅢⅣⅤ1.201.790.831.932.12201060035表2检查井处的地面标高

检查井编号地面标高（m）12345620.20020.00019.70019.55019.50019.450[解]合流管道的水力计算与雨水管道的计算基本相同，只是它的设计流量要包括雨水、生活污水和工业废水。计算时，先划分设计管段及其汇水面积，计算每块面积的大小；再计算设计流量，包括雨水量、生活污水量和工业废水量；然后根据设计流量查满流的水力计算图，得出设计管径和坡度；计算管内底标高和埋深；最后进行旱流流量校核。本例中采用的管道粗糙系数n=0.013，其水力计算结果如表3所示。表3截流式合流干管计算表

管段编号管长(m)汇水面积(104m2)管内流行时间(min)设计流量(L/s)设计管径(mm)设计坡度(‰)管道坡降(m)本段转输总计累计Σt2本段t2雨水生活污水工业废水溢流井转输水量总计1234567891011121314151-22-33-44-55-68512859138165.51.201.790.831.932.1201.202.993.8201.202.993.825.752.1201.894.565.5001.892.670.941.952.15117.6270.8312.5454.8207.81.02.43.04.61.72030909035378.4138.6303.1405.5550.3622.95007007008008001.61.21.91.72.30.1360.1540.1120.2350.381设计流速(m/s)设计管道输水能力(L/s)地面标高(m)管内底标高(m)埋深(m)旱流校核备注起点终点起点终点起点终点旱流流量(L/s)充满度流速(m/s)1617181920212223242526270.750.801.051.081.2215031041055063020.20020.00019.70019.55019.50020.00019.70019.55019.50019.45018.50018.16418.01017.19017.55018.36418.01017.89817.55017.1691.701.841.691.751.951.641.691.651.942.2821.032.493.094.6131.30.280.230.340.300.320.540.500.830.791.00应加强维护管理应加强维护管理满足要求满足要求5点设溢流井作

业设计节点标号标高（m）165.80265.40365.10465.6564.7