《给排水管道工程技术》课件-雨水管渠设计流量的确定

雨水管渠设计流量的确定1雨水管渠设计流量的确定1廖路花主讲教师课程导入：如何确保它们能够顺畅地流淌和排出呢？雨水管渠设计流量的确定1雨水管渠设计流量计算公式雨水管渠设计流量的确定1雨水管渠设计流量计算公式设计流量的主要影响因素降雨量降雨历时降雨重现期汇水面积地形地貌设计流量的计算方法推理公式法适用于汇水面积较小的情况，其计算公式为排水管渠的雨水设计流量应按下式计算：式中:Qs

——雨水设计流量(L/s)q

——设计暴雨强度[L/(s.hm2)]Ψ

——径流系数F

——汇水面积(hm2)Qs=ψqF注意:

当汇水面积大于2km2时，应考虑区域降雨和地面渗透性能的时空分布不均匀性和管网汇流过程等因素，采用数学模型法确定雨水设计流量。雨水管渠设计流量计算公式流域上的汇流过程雨水管渠设计流量的确定1流域上的汇流过程域上的汇流过程

雨水径流从流域的最远点流到出口(设计)断面所需要的时间称为流域的集流时间或集水时间(t)。汇水面积与降雨历时的关系：t=10min，F1全汇流t=15min，F1+F2全汇流t=20min，F1+F2+F3全汇流流域上的汇流过程域上的汇流过程

雨水径流从流域的最远点流到出口(设计)断面所需要的时间称为流域的集流时间或集水时间(t)。当在全流域产生径流之前，随着降雨历时增加，集流点的汇水面积随之增加，直至增加到全部面积时，产生全面积汇流，流量最大。注意:想要全面积汇流，降雨历时需要大于等于集水时间。

汇水面积F随降雨历时的增大而增大，当降雨历时=集水时间，形成全面汇流。汇水面积与降雨历时成正相关Qs=ψqF

流域上的汇流过程

汇水面积F随降雨历时的增大而增大，当降雨历时=集水时间，形成全面汇流。汇水面积与降雨历时成正相关Qs=ψqF

流域上的汇流过程q与降雨历时负相关极限强度理论承认：F↑＞q↓极限强度理论雨水管渠设计流量的确定1极限强度理论不考虑面积畸形增大情况Qq集水时间降雨历时不考虑面积畸形增大情况QFq集水时间降雨历时极限强度理论不考虑面积畸形增大情况QQs=q×FFq集水时间降雨历时极限强度理论不考虑面积畸形增大情况QQs=q×FFq集水时间降雨历时极限强度理论（一句话概括）：

承认面积增加的影响大于雨强减小的影响，即在汇水面积最大前提下降雨历时最短时，Qs最大。

即降雨历时=集流时间（最远点面积雨水刚到达设计断面时间）时，Q最大。极限强度理论极限强度理论结论雨水管渠设计流量的确定1极限强度理论结论

15min10min5min结论

降雨在整个汇水面积上是均匀分布的。降雨强度在选定的降雨时段内不变。雨水从计算管段的起端汇入管段。径流系数为确定值，为讨论方便假定其值等于1。假定条件汇水面积随雨水集流时间增长而增大的速度为常数。降雨历时等于或大于汇水面积最远点的雨水流到设计断面的集水时间。极限强度理论结论面积法叠加法雨水管渠设计流量的确定1面积法叠加法面积法叠加法原理把设计管段上游所有汇水面积看作一个整体，将面积叠加，设计管段的设计流量等于整体面积乘以该面积最远点达到设计断面所需集水时间对应的暴雨强度。(全面积汇流为前提)。由于各管段的集水时间不同，所以各管段的设计暴雨强度亦不同。

ki=1面积法叠加法t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452面积法叠加法面积法叠加法t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452面积法叠加法面积法叠加法t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452面积法叠加法面积法叠加法t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452面积法叠加法面积法叠加法

在集水时间为15min下的暴雨强度

集水时间面积法叠加法t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452面积法叠加法t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452管段2-3的服务服务面积FA+FB当集水时间为10min时FA还未流至2断面，FA流至2断面的集流时间为地面集水时间15min加1-2的管内流行时间10min。面积法叠加法面积法叠加法t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452

当集水时间为25min时FA、FB才全面积汇流，此时2-3管段的设计雨水量达到最大。面积法叠加法面积法叠加法t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452

同理面积法叠加法雨水管渠设计流量的确定1课程小结：雨水管渠设计流量的确定1课程小结：雨水管渠设计流量的确定1

面积直接加，雨强统一按最远点算。雨水管渠设计流量的确定2雨水管渠设计流量的确定2课程导入：廖路花主讲教师流量叠加法

各设计管段的雨水设计流量等于其上游管段转输流量加上本管段产生的流量之和。课程导入：流量叠加法

各管段的设计暴雨强度则是相应于该管段设计断面的集水时间的暴雨强度（全面积汇流为前提）。各管段的集水时间不同各管段的设计暴雨强度亦不同雨水管渠设计流量的确定2流量叠加法雨水管渠设计流量的确定2t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452流量叠加法流量叠加法

管段1-2设计流量对应的服务面积：FAt=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452流量叠加法管段2-3设计流量

=其本段流量（对应汇水面积为FB）+上游管道转输流量Q1-2管段2-3本段流量流量叠加法t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452流量叠加法管段2-3设计流量=其本段流量（对应汇水面积为FB）+上游管道转输流量Q1-2流量叠加法

t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452流量叠加法管段2-3设计流量=其本段流量（对应汇水面积为FB）+上游管道转输流量Q1-2流量叠加法

t=15mint=16mint=17min

t=10mint=12min123452流量叠加法管段2-3设计流量=其本段流量（对应汇水面积为FB）+上游管道转输流量Q1-2流量叠加法

流量叠加法管段2-3设计流量=其本段流量（对应汇水面积为FB）+上游管道转输流量Q1-2流量叠加法

面积法叠加法与流量叠加法对比雨水管渠设计流量的确定1面积法叠加法与流量叠加法对比t=15mint=16mint=17mint=10mint=12min123452面积叠加法

流量叠加法

Q流量法＞Q面积法面积法叠加法与流量叠加法对比面积叠加法流量叠加法

方法简便，但计算设计流量偏小，一般用于雨水管渠的规划设计。

过程较繁复，所得的设计流量通常比面积法大，偏于安全，一般用于雨水管渠的工程设计。VS面积法叠加法与流量叠加法对比径流系数的确定雨水管渠设计流量的确定2径流系数的确定径流系数一定汇水面积内地面径流水量与降水量的比值。影响因素铺砌路面，Ψ值大，非铺砌路面，Ψ值小，种植植物越多，Ψ值越小。地形坡度越大，Ψ值越大；降雨历时越长，Ψ值越大。暴雨强度越大，Ψ值越大；雨峰靠前的雨型，Ψ值越大。主要影响径流系数的因素：地面覆盖种类的透水性。综合径流系数应严格按规划确定的控制，并应符合下列规定:综合径流系数高于0.7的地区应采用渗透、调蓄等措施。综合径流系数可根据表4.1.8-1规定的径流系数，通过地面种类加权平均计算得到，也可按表4.1.8-2的规定取值，并应核实地面种类的组成和比例。地面种类𝛹各种屋面、混凝土或沥青路面0.85~0.95大块石铺砌路面或沥青表面处理的随时路面0.55~0.65级配碎石路面0.40~0.50干砌砖石或碎石路面0.35~0.40非铺砌土路面0.25~0.35公园或陆地0.10~0.20

在设计中，也可采用区域综合径流系数。一般市区的综合径流系数𝛹=0.5—0.8，郊区的𝛹=0.4—0.6。径流系数的确定

地面种类Fi(hm2)𝛹屋面1.20.9沥青道路及人行道0.60.9圆石路面0.60.4非铺砌路面0.80.3绿地0.80.15合计40.555径流系数的确定

加权平均法地面种类Fi(hm2)𝛹屋面1.20.9沥青道路及人行道0.60.9圆石路面0.60.4非铺砌路面0.80.3绿地0.80.15合计40.555

径流系数的确定集水时间的确定雨水管渠设计流量的确定2集水时间的确定2021版本《室外排水设计标准》雨水管渠的降雨历时应按下式计算:雨水管渠的降雨历时t=地面集水时间t1+管渠内雨水流行时间t2

式中:t——降雨历时(min);t1——地面集水时间(min），应根据汇水距离、地形坡度和地面种类计算确定，一般采用5min-15min;t2—管渠内雨水流行时间(min)。集水时间与降雨历时的关系

通常用汇水面积最远点的雨水流到设计断面的时间t最为设计降雨历时t，二者表示符号也相同。地面集水时间t1

受地形坡度、地面铺砌、地面种植情况、水流路程、道路纵坡和宽度、降雨强度等因素的影响，其中主要取决于集水距离和地面坡度。在其他相差不大的情况下

地面集水距离是决定集水时间长短的主要因素。地面集水距离的合理范围：50～150m。采用的集水时间：5～15min。集水时间的确定地面集水时间t1和管道流行时间t2雨水管渠设计流量的确定2地面集水时间t1和管道流行时间t2地面集水时间t1Qb1Qb2地面集水时间t1

起点井上游地面流行距离以不超过120～150m为宜。

管道流行时间t2式中:L——各管段的长度，m；V——各管段满流时的水流速度，m/