雨水管渠水力设计.pptx

雨水管渠雨水管渠系统的系统的平面布置平面布置 雨水口的设置位置，要雨水口的设置位置，要配合道路边沟，在道路交叉配合道路边沟，在道路交叉口处，雨水不应漫过路面。口处，雨水不应漫过路面。陡坡地区陡坡地区:为避免因管道坡度太陡，为避免因管道坡度太陡，设跌水窨井等特殊构筑物，使干管与设跌水窨井等特殊构筑物，使干管与等高线斜交，以适当减少干管坡度。等高线斜交，以适当减少干管坡度。受地形受地形影响影响 平坦地区平坦地区:为避免干管埋深过为避免干管埋深过大，增加造价，干管应设在流域大，增加造价，干管应设在流域的中部，以减少两侧支管长度。的中部，以减少两侧支管长度。根据城市规划和建设情况，考虑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，综合考虑，合理布置，分期建设，逐步完善。逐步完善。布置原则布置原则 管渠定线管渠定线 雨水管渠常沿道路铺设，雨水管渠常沿道路铺设，设在道路中线的一侧，与道路设在道路中线的一侧，与道路相平行，尽量在快车道以外。相平行，尽量在快车道以外。受道路交受道路交通影响通影响 第1页/共61页管道按管道按满流设计满流设计，明渠应留超高，不小于，明渠应留超高，不小于0.2m0.2m。最小设计流速为最小设计流速为0.75m/s0.75m/s，明渠为，明渠为0.4 m/s0.4 m/s。管道可不考虑最大流速，明渠的最大流速按下页表管道可不考虑最大流速，明渠的最大流速按下页表采用。采用。最小管径最小管径300mm300mm，最小坡度，最小坡度0.0030.003；雨水口连接管管；雨水口连接管管径径200mm200mm，最小坡度，最小坡度0.010.01。雨水沟道流速公式。雨水沟道流速公式。V=?V=?管段衔接一般用管顶平接，当条件不利时也可用管管段衔接一般用管顶平接，当条件不利时也可用管底平接。底平接。最小覆土厚度，在车行道下时，一般不小于最小覆土厚度，在车行道下时，一般不小于0.7m0.7m，基础应设在冰冻线以下。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。在直线管段上窨井的最大间距见下表。雨水管渠水力学设计的准则雨水管渠水力学设计的准则第2页/共61页沟壁材料沟壁材料最大设计流速最大设计流速/（m ms s-1-1）沟壁材料沟壁材料最大设计流速最大设计流速/（m ms s-1-1）粗沙或贫砂质粗沙或贫砂质黏土黏土0.80.8草皮护面草皮护面1.61.6砂质黏土砂质黏土1 1干砌块面干砌块面2 2黏土黏土1.21.2浆砌块石或浆浆砌块石或浆砌砖砌砖3 3石灰岩、砂岩石灰岩、砂岩4 4混凝土混凝土4 4明渠最大设计流速明渠最大设计流速第3页/共61页管径或暗渠净高管径或暗渠净高/mm/mm最大间距最大间距/m/m污水管道污水管道雨水（合流）管道雨水（合流）管道200400204050070050608001000708011001500901001500100120第4页/共61页雨水管渠水力学设计步骤雨水管渠水力学设计步骤步骤步骤1 1：划分流域与管渠定线，确定雨水流向：划分流域与管渠定线，确定雨水流向步骤步骤2 2：划分设计管段与沿线汇水面积：划分设计管段与沿线汇水面积 步骤步骤5 5：进行水力学计算：进行水力学计算步骤步骤4 4：确定管道的最小埋深：确定管道的最小埋深步骤步骤3 3：确定雨量参数的设计值：确定雨量参数的设计值 第5页/共61页雨水管渠水力计算示例雨水管渠水力计算示例原始规划图原始规划图第6页/共61页l 划分排水流域、管道定线和设计管段划分排水流域、管道定线和设计管段第7页/共61页l 划分并设计各管段的汇水面积划分并设计各管段的汇水面积第8页/共61页l 确定各排水流域的径流系数确定各排水流域的径流系数Ai(%)iAii建筑面积350.9031.5不透水路面250.9022.5绿 地330.154.95泥 地70.302.10第9页/共61页l 确定设计重现期确定设计重现期P P、地面集水时间、地面集水时间t t1 11.1.重现期采用重现期采用1 1年年2.2.相应降雨强度公式：相应降雨强度公式：3.3.地面集水时间地面集水时间t1t1：10 min10 min第10页/共61页t1一般在515min=q第11页/共61页 本例中地形比较平坦，所以各管段设计流速不能本例中地形比较平坦，所以各管段设计流速不能用得过大，以减少管道埋深。用得过大，以减少管道埋深。首先假定各设计管段流速，根据各管段的假定流首先假定各设计管段流速，根据各管段的假定流速，算出集流时间速，算出集流时间t t，比流量，比流量q q0 0(q(q0 0=166.7=166.7i)i)，设计流量设计流量QsQs。而后从水力学算图上选定管径而后从水力学算图上选定管径D D与坡度与坡度I I，并确定，并确定相应的流速相应的流速v v，当所确定的流速与假定流速有出入，当所确定的流速与假定流速有出入时，再调假定流速并作重新计算，最终使假定流时，再调假定流速并作重新计算，最终使假定流速与确定的流速一致。速与确定的流速一致。第12页/共61页l 水力计算见表水力计算见表第13页/共61页步骤步骤1 1：从管道系统图中量得各管段的长度：从管道系统图中量得各管段的长度L L列入第列入第2 2项项步骤步骤2 2：根据排水面积的划分，将各管段的：根据排水面积的划分，将各管段的沿线面积沿线面积列入第列入第3 3项项步骤步骤3 3：各管段的排水面积列入第：各管段的排水面积列入第4 4项项步骤步骤4 4：从图中读出数据列入第：从图中读出数据列入第1414、1515项项步骤步骤5 5：根据各管段的假定流速，算出集流时间：根据各管段的假定流速，算出集流时间t t，比流量，比流量q q0 0，设计流量设计流量q qv v，而后从水力学算图上选定管径，而后从水力学算图上选定管径D D与坡度与坡度I I，并确定相，并确定相应的流速应的流速v v，当所确定的流速，当所确定的流速v v与假定流速有出入时，再调假定与假定流速有出入时，再调假定流速并进行重新计算，最终使假定流速与确定的流速两者一致流速并进行重新计算，最终使假定流速与确定的流速两者一致步骤步骤6 6：计算各管底高程，并填入表格：计算各管底高程，并填入表格列表计算及步骤列表计算及步骤第14页/共61页第15页/共61页划分并设计各管段的汇水面积划分并设计各管段的汇水面积具体计算过程具体计算过程第16页/共61页6-56-5管段管段1 1、长度：、长度：167m167m2 2、排水面积：、排水面积：1.0ha1.0ha3 3、流速：、流速：【设计计算设计计算】计算部分计算部分水力半径：过水断面面积与湿周之比，m第17页/共61页3、流速：设计降雨历时t 降雨强度设计流量q0=167i第18页/共61页管径、管底坡度高程第19页/共61页3 3、流速：假定流速为最小流速、流速：假定流速为最小流速0.75m/s0.75m/s4 4、设计降雨历时：、设计降雨历时：式中，地面集水时间式中，地面集水时间t t1 1取取10min10min折减系数折减系数m m取取2 2 t=10+23.71=17.42 min第20页/共61页5 5、降降雨强度雨强度代入代入t=17.42min，i=1.252mm/min第21页/共61页7 7、本段雨水管段的设计流量、本段雨水管段的设计流量6 6、本段雨水管段的比流量、本段雨水管段的比流量q0=1670.611.252=127.5(L/sha)第22页/共61页8 8、查图查图 P P237237已知设计流量已知设计流量Q=127.5L/sQ=127.5L/s，最小流速，最小流速v=0.75m/sv=0.75m/s查图得查图得：管径：管径D=400mmD=400mm 流速流速v=0.92m/sv=0.92m/s 管底坡度管底坡度i=0.003i=0.003由图得流速由图得流速0.92m/s0.92m/s与设计流速与设计流速0.75m/s0.75m/s相差太多，相差太多，需进行调整需进行调整第23页/共61页第24页/共61页9 9、流速、流速v v取取0.92m/s0.92m/s计算降雨历时和设计流量计算降雨历时和设计流量t=10+23.025=16.05min降雨强度第25页/共61页本段雨水管段的比流量本段雨水管段的比流量q0=1670.611.3=133.0(L/sha)本段雨水管段的设计流量本段雨水管段的设计流量 再查图，验证再查图，验证第26页/共61页再查图，验证再查图，验证Q=133 L/sQ=133 L/s管径管径D=400 mmD=400 mm流速流速v=0.92 m/sv=0.92 m/s管底坡度管底坡度i=0.0031i=0.0031第27页/共61页第28页/共61页计算7-5段第29页/共61页3 3、流速：假定流速为最小流速、流速：假定流速为最小流速0.75 m/s0.75 m/s4 4、设计降雨历时：、设计降雨历时：式中，地面集水时间式中，地面集水时间t t1 1取取10min10min折减系数折减系数m m取取2 2t=10+23.22=16.44mint=10+23.22=16.44min第30页/共61页5 5、降雨强度、降雨强度代入t=16.44min，i=1.292mm/min第31页/共61页7 7、本段雨水管段的设计流量、本段雨水管段的设计流量6 6、本段雨水管段的比流量、本段雨水管段的比流量q0=1670.611.292=131.6(L/sha)第32页/共61页8 8、查图、查图 已知设计流量已知设计流量q qv v=78.96L/s=78.96L/s，最小流速，最小流速v=0.75m/sv=0.75m/s查图得：管径查图得：管径D=300mmD=300mm 流速流速v=0.90 m/sv=0.90 m/s 管底坡度管底坡度i=0.0032i=0.0032由图得流速由图得流速0.90 m/s0.90 m/s与设计流速与设计流速0.75m/s0.75m/s相差的相差的多，需进行调整多，需进行调整第33页/共61页9 9、流速、流速v v取取0.90 m/s0.90 m/s计算降雨历时和设计流量计算降雨历时和设计流量t2=145/(0.960)=3.22 mint=10+23.22=16.44 min降雨强度i=1.29 mm/min第34页/共61页本段雨水管段的比流量q0=1670.611.29=131.4(L/sha)本段雨水管段的设计流量 Q=131.40.6=78.9 L/s再查图，验证第35页/共61页再查图，验证管径D=300mm流速v=0.90 m/s管底坡度i=0.0032第36页/共61页计算85段第37页/共61页3 3、流速：假定流速为最小流速、流速：假定流速为最小流速0.75m/s0.75m/s4 4、设计降雨历时：、设计降雨历时：式中，地面集水时间式中，地面集水时间t t1 1取取10min10min折减系数折减系数m m取取2 2t=10+23.33=16.66mint=10+23.33=16.66min第38页/共61页5、降雨强度代入t=16.66min，i=1.283mm/min第39页/共61页7、本段雨水管段的设计流量6、本段雨水管段的比流量q0=1670.611.283=130.7(L/sha)第40页/共61页8 8、查图、查图 已知设计流量已知设计流量q qv v=130.7L/s=130.7L/s，最小流速，最小流速v=0.75m/sv=0.75m/s查图得：管径D=400mm 流速v=0.95m/s 管底坡度i=0.0032由图得流速由图得流速0.95m/s0.95m/s与设计流速与设计流速0.75m/s0.75m/s相差不是相差不是太多，但仍需进行调整。太多，但仍需进行调整。第41页/共61页9 9、流速、流速v v取取0.95m/s0.95m/s计算降雨历时和设计流量计算降雨历时和设计流量t=10+22.38=14.75min降雨强度第42页/共61页本段雨水管段的比流量本段雨水管段的比流量q0=1670.611.37=138.5(L/sha)本段雨水管段的设计流量本段雨水管段的设计流量再查图，验证再查图，验证第43页/共61页再查图，验证再查图，验证管径管径D=400mmD=400mm流速流速v=0.97m/sv=0.97m/s管底坡度管底坡度i=0.0033i=0.0033第44页/共61页5-45-4管段管段1、长度：200m (上游排水面积）2、排水面积：0.9(沿线排水面积)+1.0+0.6+1.0=3.53、流速：【设计计算】计算部分水力半径：过水断面面积与湿周之比，m第45页/共61页 流速：假定一个流速 设计降雨历时t 降雨强度设计流量第46页/共61页管径、管底坡度高程第47页/共61页3 3、流速：假定流速为最小流速、流速：假定流速为最小流速0.75m/s0.75m/s4 4、设计降雨历时：、设计降雨历时：式中，地面集水时间式中，地面集水时间t t1 1取取10min10min折减系数折减系数m m取取2 2t=10+14.93=24.93min本段雨水流行时间本段雨水流行时间总流行时间总流行时间第48页/共61页5、降雨强度代入t=24.93min，i=1.021mm/min第49页/共61页7、本段雨水管段的设计流量6、本段雨水管段的比流量q0=1670.611.021=104.0(L/sha)第50页/共61页8、查图 已知设计流量qv=364L/s查图得：管径D=700mm 流速v=0.95m/s i=0.0013 由图得流速0.95m/s与设计流速0.75m/s相差太多，需进行调整第51页/共61页9、流速v取0.95m/s计算降雨历时和设计流量t=10+13.07=23.07min降雨强度第52页/共61页本段雨水管段的比流量q0=1670.611.07=109.0(L/sha)本段雨水管段的设计流量再查图，验证qV=381.5时，管径D为700mm，流速0.95m/s，管道坡度为0.0016第53页/共61页比较管段比较管段4 43 3和和3 32 243段段32段段汇水面积汇水面积6.47.0降雨历时降雨历时26.7233.4降雨强度降雨强度0.980.85流量流量638.9606.1第54页/共61页为什么下游管段为什么下游管段3-23-2的设计流量的设计流量q qv v=607.2L/s)=607.2L/s)反而反而比上游管段比上游管段4-34-3的设计流量的设计流量q qv v=627.2L/s)=627.2L/s)小小?窨井窨井5 5处计算集水点处计算集水点t t2 2的集水时间时有的集水时间时有3 3个值个值,为什么选择最大的为什么选择最大的?第55页/共61页10、坡降（表格里13列）=iL=0.0016200=0.32m11、高程先确定起点埋深先确定起点埋深第56页/共61页6-55-42.98?5-4管段起端的管底高程：5-4管段终端的管底高程：第57页/共61页5-4管段起端的管底高程：2.980.40.72.68 m5-4管段终端的管底高程：2.68-iL=2.68-0.00165200=2.35 m65段 起点管底高程 3.50m iL=1670.0031=0.52 末端管管底高程3.500.522.9875段 起点管管底高程 3.40m iL=1450.0026=0.38 末端管管底高程3.400.383.0285段起点管管底高程 3.60m iL=1500.0030=0.45 末端管管底高程3.600.453.15采用管顶平接采用管顶平接 计算管段计算管段5-45-4的上端的管底高程时可得的上端的管底高程时可得3 3个数个数值值,为什么要采用最小的为什么要采用最小的?第58页/共61页4.602.68？5-4管段起端的覆土厚度：d5-4(起)=4.60-2.68-0.7=1.22 m5-4管段终端的覆土厚度：d5-4(终）4.502.350.71.45 m第59页/共61页作业1.P132 1.P132 第第1919题题2.2.预习合流管道系统：预习合流管道系统：合流系统适用场合及布置特点？合流系统适用场合及布置特点？合流系统溢流井上下游设计流量的计算有何不同？合流系统溢流井上下游设计流量的计算有何不同？第60页/共61页感谢您的观看！第61页/共61页