第三章 雨水管渠系统的设计PPT讲稿.ppt

《第三章 雨水管渠系统的设计PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 雨水管渠系统的设计PPT讲稿.ppt（98页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章 雨水管渠系统的设计第1页，共98页，编辑于2022年，星期二雨水管渠设计主要内容1确定当地暴雨强度公式或暴雨强度曲线；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。第2页，共98页，编辑于2022年，星期二3-1 雨量分析与暴雨强度公式雨量分析与暴雨强度公式一、雨量分析的要素一、雨量分析的要素1 1、降雨量：、降雨量：降雨量降雨量指单位地面面积上在一定时间内降雨的指单位地面面积上在一定时间内降雨的雨水体积雨水体积，其计，其计量单位为量单位为:（体积（体积/时间）时间）/面积。由于

2、体积除以面积等于面积。由于体积除以面积等于降雨的降雨的深度深度，所以降雨量的单位又可以采用，所以降雨量的单位又可以采用深度深度/时间时间。这时降雨量。这时降雨量又称为又称为单位时间内的降雨深度单位时间内的降雨深度 第3页，共98页，编辑于2022年，星期二 常用的降雨量单位有以下几种：常用的降雨量单位有以下几种：(1)年平均降雨量：年平均降雨量：指多年观测所得的各年指多年观测所得的各年降雨量的平均值降雨量的平均值（mm/a）(2)月平均降雨量：月平均降雨量：指多年观测所得的各月指多年观测所得的各月降雨量的平均值降雨量的平均值（mm/月）(3)年最大日降雨量：年最大日降雨量：指多年观测所得的一指

3、多年观测所得的一年中降雨量最大一日的降雨量年中降雨量最大一日的降雨量（mm/d）第4页，共98页，编辑于2022年，星期二2 2、降雨历时：、降雨历时：是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部降雨的时间，是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部降雨的时间，也可以指其中个别的连续时段。用也可以指其中个别的连续时段。用t t表示，单位为表示，单位为minmin或或h h 3 3、暴雨强度：、暴雨强度：是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度，用的平均降雨深度，用i i（mm/minmm/min）表示）表示:i=H/t (mm/min)所以有

4、所以有:q=167i i i与与q q两种表示方法的换算关系为：两种表示方法的换算关系为：由于由于1mm/minl（L/m2）/min10000（L/min）/ha，=10000/60（L/s.ha）=167（L/s.ha）在工程上，常用单位时间内单位面积上的降雨体积在工程上，常用单位时间内单位面积上的降雨体积q（L/s.公顷）表示公顷）表示.第5页，共98页，编辑于2022年，星期二 暴雨强度是描述暴雨特征的重要指标，是确定雨水设计流量的重要依据。在任一场暴雨中，暴雨强度随降雨历时的变化而变化。就雨水管渠设计而言，有意义的是找出降雨量最大的那个时段内的降雨量。因此，暴雨强度的数值与所取的连续

5、时间段t的跨度和位置有关。在城市暴雨强度公式推求中，经常采用的降雨历时为5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min等9个历时数值，特大城市可以用到180min。在分析暴雨资料时，必须选用对应各降雨历时的最大 降雨量。各历时的 暴雨强度暴雨强度为最大平均暴雨强度最大平均暴雨强度 。第6页，共98页，编辑于2022年，星期二暴雨强度和降雨历时的关系暴雨强度和降雨历时的关系 自动雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量和降雨时间之间的对应关系。以降雨时间为横坐标、以累积降雨量为纵坐标，绘制的曲线称为降雨量累计曲线。第7页，共98页，编

6、辑于2022年，星期二最大平均暴雨强度最大平均暴雨强度（教材（教材P 65的表的表3-1）降雨历时t(min)降雨量H(mm)暴雨强度I(mm/min)所选时段起止561.219：0719：121010.21.0219：0419：141512.30.8219：0419：192015.50.7819：0419：243020.20.6719：0419：344524.80.5519：0419：496029.50.4919：0420：049034.80.3919：0420：3412037.90.3219：0421：04第8页，共98页，编辑于2022年，星期二 4，降雨面积与汇水面积（1）降雨面积 是

7、指降雨所笼罩的面积，即降雨的范围。（2）汇水面积 是指雨水管渠汇集雨水的面积，用 F表示，以公顷或平方公里为单位（ha或km2）。在城镇雨水管渠系统设计中，设计管渠的汇水面积较小，一般小于 100 km2，其汇水面积上最远点的集 水时间不超过 60 min到120 min，这种较小的汇水面 积，在工程上称为小汇水面积小汇水面积。在小汇水面积上可 忽略降雨的非均匀分布，认为各点的暴雨强度都相等。这样，雨量计所测得的点雨量资料可以代这样，雨量计所测得的点雨量资料可以代表整个小汇水面积的面雨量资料。表整个小汇水面积的面雨量资料。第9页，共98页，编辑于2022年，星期二 5，暴雨强度的频率某一特定暴

8、雨强度的频率是指等于或大于该值的暴雨强度出现的次数m与观测资料总项数n之比的百分数，即：nPn=m100%若每年只选一个雨样，称为年频率n=N,用经验频率表示：N+1Pn=m100%N降雨观测资料的年数一般在水文计算中常采用以下公式计算n+1Pn=m100%第10页，共98页，编辑于2022年，星期二 若平均每年选入M个雨样数，称为次频率 n=NMM每年选入的平均雨样数，则：NM+1Pn=m100%n 越大，参与统计的数据越多，根据上面公式计算来的经验频率就越能反映其真实的发生概率。越大，参与统计的数据越多，根据上面公式计算来的经验频率就越能反映其真实的发生概率。故我国室外排水设计规范规定，在

9、编制暴雨强度公式时，必须具有故我国室外排水设计规范规定，在编制暴雨强度公式时，必须具有10年年以上的自计雨以上的自计雨量记录，且每年选择量记录，且每年选择68场最大暴雨记录，计算各历时的暴雨强度值。场最大暴雨记录，计算各历时的暴雨强度值。将各历时的暴雨强度按照大小排列成数列，然后不论年次，按照由大到小的方向选择年数的将各历时的暴雨强度按照大小排列成数列，然后不论年次，按照由大到小的方向选择年数的34倍的个数作为统计的基础资料。倍的个数作为统计的基础资料。某个暴雨强度的频率越小时，该暴雨强度的值就越大。某个暴雨强度的频率越小时，该暴雨强度的值就越大。第11页，共98页，编辑于2022年，星期二6

10、 6、暴雨强度的重现期：、暴雨强度的重现期：是指是指在多次的观测中，在多次的观测中，等于或大于某值的暴雨强度重等于或大于某值的暴雨强度重复出现的平均时间间隔复出现的平均时间间隔P。单位用年（。单位用年（a a）表示。）表示。重现期与重现期与频率互为倒数，即频率互为倒数，即某一暴雨强度的重现期等于某一暴雨强度的重现期等于P，是指在相当长的一个时是指在相当长的一个时间序列中，大于等于该暴雨强度的暴雨平均出现的可能性间序列中，大于等于该暴雨强度的暴雨平均出现的可能性是是1/1/P。P=1Pn第12页，共98页，编辑于2022年，星期二 重现期越大，降雨强度越重现期越大，降雨强度越大。大。降雨强度、降

11、雨历时、重降雨强度、降雨历时、重现期三者之间的关系如右现期三者之间的关系如右图所示。图所示。在排水管网的设计中，如在排水管网的设计中，如果使用较高的设计重现期，果使用较高的设计重现期，则计算的设计排水量就越则计算的设计排水量就越大，排水管网系统的设计大，排水管网系统的设计规模相应增大，排水通畅，规模相应增大，排水通畅，但排水系统的建设投资就但排水系统的建设投资就比较高；反之，则投资较比较高；反之，则投资较小，但安全性差小，但安全性差降雨历时（降雨历时（min)第13页，共98页，编辑于2022年，星期二二、暴雨强度公式二、暴雨强度公式式中：式中：q设计暴雨强度，设计暴雨强度，L/s.ha；P设

12、计重现期，年；设计重现期，年；t 降雨历时，降雨历时，min；A1,c,b,n地方参数，根据统计方法进行确定。地方参数，根据统计方法进行确定。暴雨强度公式是反映暴雨强度公式是反映暴雨强度暴雨强度q(i)q(i)、降雨历时、降雨历时t t、重现期、重现期P P三者三者之间的关系，是设计雨水管渠的之间的关系，是设计雨水管渠的依据。依据。我国室外排水设计规范我国室外排水设计规范中规定，我国采用的暴雨强度中规定，我国采用的暴雨强度公式的形式为：公式的形式为：降雨历时降雨历时（min)第14页，共98页，编辑于2022年，星期二 当b=0时，当n=1时，教材附录3-2收录了我国若干城市的暴雨强度公式（或

13、参见给水排水设计手册第五册），可供计算雨水管渠设计流量时采用。目前，我国尚有一些城镇无暴雨强度公式，当这些城镇需要设计雨水管渠时，可选用附近地区城市的暴雨强度公式。第15页，共98页，编辑于2022年，星期二一、雨水设计流量计算公式一、雨水设计流量计算公式雨水管渠的设计流量按下式计算：式中Q 雨水设计流量，L/s；径流系数，径流量和降雨量的比值，其值小于1；F 汇水面积，ha；q设计暴雨强度（L/sha）。公式为推理公式（半经验半理论）。3-2 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定 第16页，共98页，编辑于2022年，星期二1，产流过程：，产流过程：降雨被植被截留地面下渗超出下渗极限

14、产生地面余水地面洼地积满后产生径流随后降雨减小或停止地面积水减少直到消失径流终止 第17页，共98页，编辑于2022年，星期二 降雨过程与径流过程关系示意：径流的产生与终止都后于降雨发生与终止的时间，径流产生的快慢与多少与地面上的覆盖物的特性有关，与地面的地形有关，与地面土壤的渗水性有关、也与地面地形坡度等有关。降雨过程线径流过程线第18页，共98页，编辑于2022年，星期二2、流域上的汇流过程、流域上的汇流过程 当流域最边缘线上的雨水达到集流点当流域最边缘线上的雨水达到集流点A时，时，在在A点汇集的流量其汇水面积为整个流域，点汇集的流量其汇水面积为整个流域，即全部流域面积参与径流，此时在即全

15、部流域面积参与径流，此时在A点产生点产生最大流量。最大流量。从流域上最远一点的雨水流至出口断面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的时间称为流域的集流时间或集水时间0 t1t2t3BCDEFGAbc0 当全流域参与径流时当全流域参与径流时,A点产生的流量来自点产生的流量来自降雨历时为降雨历时为0 0时段内的降雨量时段内的降雨量,并认为此时并认为此时A A点的点的流量达到最大流量达到最大.集流点处的流量是流域上不同点在不同时间的降雨量汇集而形集流点处的流量是流域上不同点在不同时间的降雨量汇集而形成的成的.第19页，共98页，编辑于2022年，星期二 在雨水管道的设

16、计中,采用的降雨历时t=汇水面积最远点的雨水流达集流点的集流时间0,此时暴雨强度、汇水面积都是相应的极限值，根据公式确定的流量应是最大值。这便是雨水管道设计的极限强度理论。t 0时，只有一部分面积参与径流。与时，只有一部分面积参与径流。与t=0时相比较，此时暴雨强时相比较，此时暴雨强度大于度大于t=0时的暴雨强度，但汇水面积小时的暴雨强度，但汇水面积小。根据公式计算得来的雨水径流量根据公式计算得来的雨水径流量小于小于t=0时的径流量。时的径流量。极限强度理论极限强度理论 t 0时，全部流域面积参与径流。时，全部流域面积参与径流。与与t=0时相比较，此时汇水面积没时相比较，此时汇水面积没有增加，

17、而暴雨强度小于有增加，而暴雨强度小于t=0时的暴雨强度。时的暴雨强度。根据公式计算得来的雨水径流根据公式计算得来的雨水径流量小于量小于t=0时的径流量。时的径流量。极限强度理论：极限强度理论：承认承认 暴雨强度随降雨历时的延长而减小的规律性；暴雨强度随降雨历时的延长而减小的规律性；汇水面积随降雨历时的延长而增长的规律性；汇水面积随降雨历时的延长而增长的规律性；汇水面积随降雨历时的延长而增长的速度比暴雨强度随降雨历汇水面积随降雨历时的延长而增长的速度比暴雨强度随降雨历 时的延长而减小的速度更快。时的延长而减小的速度更快。第20页，共98页，编辑于2022年，星期二 3,关于公式的推导假定：（假定

18、：（1）暴雨强度在汇水面积上的分布是均）暴雨强度在汇水面积上的分布是均匀的；（匀的；（2）汇水面积随时间的增长速度为常数；）汇水面积随时间的增长速度为常数；（3）降雨强度在所选定的时间段内均匀不变；）降雨强度在所选定的时间段内均匀不变；（4）降雨历时不小于全流域集水时间。同时汇）降雨历时不小于全流域集水时间。同时汇水面积内地面坡度均匀，并为了方便分析，假定水面积内地面坡度均匀，并为了方便分析，假定地面为不透水性地面，即径流系数地面为不透水性地面，即径流系数=1。设降雨降雨过程程线如如图：ht第21页，共98页，编辑于2022年，星期二 汇水面积如图所示扇形面积abc：t1bca0F1htt1h

19、1当当t=0时时,降雨还没有开始降雨还没有开始,不发生径流不发生径流,即即h0=0;当当t=t1时时,降雨量为降雨量为h1=h1-h0=h1-0=h1;此时只有集流时间为此时只有集流时间为t1的的F1面积上产生的径流才能到达集流点面积上产生的径流才能到达集流点a,其到达的雨水量为其到达的雨水量为:W1=h1*F1第22页，共98页，编辑于2022年，星期二 当当t=t2时时,流到流到a点的雨水量为点的雨水量为(t2-t1)时段内时段内降到降到F1上的雨水量加上上的雨水量加上(t1-0)时段内降在时段内降在F2面积上的雨水量面积上的雨水量,集流时间为集流时间为t2:W2=h2*F1+h1*F2t

20、1t2abc0F1F2htt1t2h1h2第23页，共98页，编辑于2022年，星期二 当当t=t3时时,流到流到a点的雨水量为点的雨水量为(t3-t2)时段内时段内降到降到F1上的雨水量、上的雨水量、(t2-t1)时段内降到时段内降到F2上的雨水量、上的雨水量、(t1-0)时段内降在时段内降在F3面积上的面积上的雨水量雨水量,集流时间为集流时间为t3:W3=h3*F1+h2*F2+h1*F3t1t2t3ab0F1F2F3htt1t2t3h1h2h3c第24页，共98页，编辑于2022年，星期二 当当t=tn时时,流到流到a点的雨水量为点的雨水量为(tn-tn-1)时段内降到时段内降到F1上的

21、雨水量、上的雨水量、(tn-1-tn-2)时段内降到时段内降到F2上的雨水量上的雨水量(t1-0)时段内降在时段内降在Fn面积上的雨水量面积上的雨水量,集流时间为集流时间为tn:Wn=hn*F1+hn-1*F2+.+h1*Fn =hj*Fn-j+1t1t2t3abc0F1F2F3Fthtt1t2t3h1h2h3ht第25页，共98页，编辑于2022年，星期二 上式中的Wn表示的是在时段（tn-tn-1)内流到集流点a的雨水量，设(tn-tn-1)=t,则在t时段内，集流点a处的平均流量为：Qn=Wnt=hj*Fn-j+1t若tn为全流域集流时间0，而t无限小，即t0时，Qn即表示全流域参与径流

22、时的瞬时流量。Fn-j+1t表示的是表示的是t时段的面积增长率，而面积增长速度为常数时段的面积增长率，而面积增长速度为常数也即：也即：Fn-j+1t=ff为面各增长速度为面各增长速度第26页，共98页，编辑于2022年，星期二 而当t0时，h可以用dh表示，则流量Qn可表示为：Qn=lim f hj=t 00 0fdh而而dh/dt=i,所以所以dh=idt,则上式为：则上式为：Qn=0 0fidt其中：其中：0 0idt表示的是表示的是0时段内的总降雨量h所以：所以：Qn=fh=Fh0=Fi第27页，共98页，编辑于2022年，星期二 若流量的单位以L/s表示，则：Qn =167F i =F

23、q (L/S)第28页，共98页，编辑于2022年，星期二4、雨水管段的设计流量计算举例、雨水管段的设计流量计算举例图中：图中：A、B、C为为3块互相毗邻的区域，设面积块互相毗邻的区域，设面积FA=FB=FC，雨水从各块面积上的最远，雨水从各块面积上的最远点分别流入设计断面点分别流入设计断面1、2、3所需的集水时间均为所需的集水时间均为 1(min)，并设：，并设：（1）汇水面积随降雨历时的增加而均匀的增加；）汇水面积随降雨历时的增加而均匀的增加；（2）降雨历时）降雨历时t等于或大于汇水面积最远点的雨水流达设计断面的集水时间等于或大于汇水面积最远点的雨水流达设计断面的集水时间；（3）径流系数）

24、径流系数为确定值，为讨论方便，假定其值等于为确定值，为讨论方便，假定其值等于1。求：图中各管段的设计流量求：图中各管段的设计流量ABC1234第29页，共98页，编辑于2022年，星期二 解解：（1）管段）管段12的雨水设计流量的雨水设计流量 Q12=1q1FA=q1FA 其中，其中，q1为降雨历时为降雨历时t=1时对应的暴雨强度。时对应的暴雨强度。ABC1234PcAq1)lg1(1671+=(1 1+b)n1 1第30页，共98页，编辑于2022年，星期二（2）管段）管段23的雨水设计流量：的雨水设计流量：Q23=2q2(FA+FB)=q2(FA+FB)其中，其中，q2为降雨历时为降雨历时

25、t=1+t12时对应的暴雨强度。时对应的暴雨强度。ABC12341 1t12PcAq2)lg1(1671+=(1 1+t12+b)n第31页，共98页，编辑于2022年，星期二（3）管段）管段34的雨水设计流量的雨水设计流量:Q34=3q3(FA+FB+FC)=q3(FA+FB+FC)其中，其中，q3为降雨历时为降雨历时t=1+t12+t23时对应的暴雨强度。时对应的暴雨强度。ABC12341 1t12t23PcAq3)lg1(1671+=(1 1+t12+t23+b)n第32页，共98页，编辑于2022年，星期二 由上可知，各设计管段的雨水设计流量等于该管段所承担的全部汇水面积和设计暴雨强度

26、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的集水时间的暴雨强度，因为各设计管段的集水时间不同，所以各管段的设计暴雨强度亦不同。在使用计算公式时，应注意到随着排水管道计算断面位置不同，管道的计算汇水面积也不同，从汇水面积最远点到不同计算断面处的集水时间（其中也包括管道内雨水流行时间）也是不同的。因此，在计算平均暴雨强度时，应采用不同的降雨历时ti。根据上述分析，雨水管道的管段设计流量，是该管道上游起点雨水管道的管段设计流量，是该管道上游起点断面的最大流量断面的最大流量。在雨水管道设计中，应根据各集水断面节点上的集水时间ti正确计算各管段的设计流量。第33页，共98页，编辑于2022年

27、，星期二 二、径流系数二、径流系数的确定的确定径流系数：径流系数：地面径流量与总降雨量的比值称为径流系数地面径流量与总降雨量的比值称为径流系数，其值其值小于小于1。地面径流系数的值与以下几个因素有关：地面径流系数的值与以下几个因素有关：汇水面积上的地面材料性质、地形地貌、植被分布、降雨历时、汇水面积上的地面材料性质、地形地貌、植被分布、降雨历时、暴雨强度以及暴雨雨型有关。暴雨强度以及暴雨雨型有关。目前，在雨水管渠的设计中，通常按照目前，在雨水管渠的设计中，通常按照地面材料性质地面材料性质确定径流确定径流系数的经验数值。系数的经验数值。我国排水设计规范中有关径流系数取值的规定见下表我国排水设计规

28、范中有关径流系数取值的规定见下表 第34页，共98页，编辑于2022年，星期二不同地面的径流系数不同地面的径流系数值值地面种类径流系数各种屋面、混凝土和沥青路面0.9大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面0.6级配碎石路面0.45干砌砖石和碎石路面0.40非铺砌土地面0.30公园或绿地0.15 如果汇水面积由不同的地面组合而成，整个汇水面积上的平均如果汇水面积由不同的地面组合而成，整个汇水面积上的平均径流系数可按以下公式来求：径流系数可按以下公式来求：av=Fi iF第35页，共98页，编辑于2022年，星期二在工程设计中，经常采用在工程设计中，经常采用区域综合径流系数区域综合径流系数近似代替

29、平均径流系数近似代替平均径流系数区域情况区域综合径流系数值城市市区0.50.8城市郊区0.40.6区域综合径流系数区域综合径流系数国内各地区采用的综合径流系数见教材国内各地区采用的综合径流系数见教材74页的表页的表3-5第36页，共98页，编辑于2022年，星期二 例例 某小区各类地面Fi及i值见表，试求该小区平均径流系数值av。0.5775.0合 计0.900.900.400.300.151.60.80.80.90.9屋面沥青道路及人行道圆石路面非铺砌土路面绿地采用 值面积 （ha）地面种类解：解：由表可得：由表可得：F=Fi =5.0(ha),则：则：第37页，共98页，编辑于2022年，

30、星期二 三、设计重现期P的确定设计中，设计中，P选择高，计算出来的选择高，计算出来的q就大，设计流量就大，就大，设计流量就大，管渠的断面相应也大，投资大，但地面积水少；反之，管渠的断面相应也大，投资大，但地面积水少；反之，则则q小，小，Q也小，管渠断面尺寸小，投资小，但地面可能也小，管渠断面尺寸小，投资小，但地面可能有较多积水，影响正常生活甚至造成损失。有较多积水，影响正常生活甚至造成损失。确定设计重现期的影响因素有：确定设计重现期的影响因素有：排水区域的重要性、功能、淹没后果严重性、地形特排水区域的重要性、功能、淹没后果严重性、地形特点和汇水面积的大小等。点和汇水面积的大小等。一般情况下，低

31、洼地段采用的设计重现期大于高地；干一般情况下，低洼地段采用的设计重现期大于高地；干管采用的大于支管；工业区采用的大于居住区；市区采管采用的大于支管；工业区采用的大于居住区；市区采用的大于郊区。用的大于郊区。重现期的最小值不宜低于重现期的最小值不宜低于0.33年，一般选用年，一般选用0.53年。重要的干道、区域，一般选用年。重要的干道、区域，一般选用25年。年。第38页，共98页，编辑于2022年，星期二t=t1+mt2式中：t1地面集水时间；指雨水从汇水面积上最远点流到第 一个雨水口a的时间.m 折减系数；t2雨水在管道内的计算流行时间。四、集水时间四、集水时间t的确定的确定 集水时间由集水时

32、间由地面集水时间地面集水时间t1和和管道管道内雨水流动的时间内雨水流动的时间t2两部分之和组两部分之和组成成ABC1234a第39页，共98页，编辑于2022年，星期二1、地面集水时间t1的确定 根据室外排水设计规范规定：地面集水时间t1视距离长短、地形坡度和地面覆盖情况而定，一般采用5-15min。地面集水时间地面集水时间 是指雨水从汇水面积上最远点流到雨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。水口的地面流行时间。地面集水时间受地面集水时间受地形坡度、地面铺砌、地面植被情地形坡度、地面铺砌、地面植被情 况、距离长短况、距离长短等因素等因素的影响，的影响，主要主要取决于取决于水流

33、距离水流距离 的长短和地面坡度的长短和地面坡度。第40页，共98页，编辑于2022年，星期二 在设计过程中，应结合具体条件进行选定：在设计过程中，应结合具体条件进行选定：如果选用过大，将会造成排水不畅，使管道上游地面经常积水。如果选用过大，将会造成排水不畅，使管道上游地面经常积水。选用过小，将会造成雨水管渠尺寸加大，使工程造价增加。选用过小，将会造成雨水管渠尺寸加大，使工程造价增加。一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口分布较密的地区，一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口分布较密的地区，t t1 1可可采用采用5-8min5-8min;在建筑密度小、地形平坦、雨水口稀疏的地区，在建筑密度小、地形

34、平坦、雨水口稀疏的地区，t t1 1可取可取10-10-15min15min。起点井上游地面流行距离以不超过起点井上游地面流行距离以不超过120150m120150m为宜为宜第41页，共98页，编辑于2022年，星期二2、雨水在管道内流行时间t2式中：L上游各管段的管长，m；这实际上只能说是雨水在管内的计算流行时间，并不是雨水在管内的实际流行时间ABC1234v各管段满流时的水流速度，m/s。第42页，共98页，编辑于2022年，星期二3、折减系数m的确定雨水在管道内的实际流行时间与计算得出的流行时间不符，雨水在管道内的实际流行时间与计算得出的流行时间不符，需要采用一个系数进行修正，此系数叫需

35、要采用一个系数进行修正，此系数叫折减系数折减系数引入折减系数的原因有二：引入折减系数的原因有二：一是雨水管道内不总是满流，按满流计算的流行时间小于雨水实际的流一是雨水管道内不总是满流，按满流计算的流行时间小于雨水实际的流行时间行时间(苏林系数苏林系数)；二是雨水管道的最大流量不大可能在同一时间发生，上游管道存在调二是雨水管道的最大流量不大可能在同一时间发生，上游管道存在调蓄容积蓄容积(管道调蓄利用系数管道调蓄利用系数)管段管段12的最大流量发生在的最大流量发生在1时刻时刻,根据最大流量确定出根据最大流量确定出D12;管段管段23的最的最大流量发生在大流量发生在1+t12时刻时刻.我国室外排水设

36、计规范规定：折减系数的采用为我国室外排水设计规范规定：折减系数的采用为管道采管道采用用2,明渠采用明渠采用1.2;陡坡地区管道采用陡坡地区管道采用1.22。ABC1234第43页，共98页，编辑于2022年，星期二当设计重现期、设计降雨历时、折减系数确定后，计算雨水管渠的设计流当设计重现期、设计降雨历时、折减系数确定后，计算雨水管渠的设计流量所用的设计暴雨强度公式及流量公式可写成量所用的设计暴雨强度公式及流量公式可写成 雨水管渠雨水管渠中某一设计管段的中某一设计管段的设计流量公式可改写成设计流量公式可改写成:PcAq)lg1(1671+=(t1+mt2+b)nPcAQ)lg1(1671+=(t

37、1+mt2+b)nF现在回顾一下雨水设计流量的计算公式第44页，共98页，编辑于2022年，星期二五、特殊情况雨水设计流量的确定当汇水面积的轮廓形状很不规则，汇水面积畸形增长时，汇水面积上地形坡度变化较大、汇水面积上各部分的径流系数有显著差异等情况时，可能发现最大流量不是发生在全部面积参与径流的时候，而发生在部分面积参与径流时。如下例所示。例：有一条雨水干管承接两个独立的排水流域的雨水径流，如下图例：有一条雨水干管承接两个独立的排水流域的雨水径流，如下图所示。图中所示。图中FA为城市中心区汇水面积，为城市中心区汇水面积，FB为城市近郊工业区汇水为城市近郊工业区汇水面积。试求面积。试求B点的设计

38、流量是多少？点的设计流量是多少？FBABFAtAtA-BtB第45页，共98页，编辑于2022年，星期二（1）P=1a时的暴雨强度公式为q=（2）径流系数为=0.5；（3）FA=30ha；tA=25min；FB=15ha；tB=15min；雨水管A-B的流行时间为tA-B=10min。FBABFAtAtA-BtB1625(t+4)0.57L/Sha第46页，共98页，编辑于2022年，星期二 FBABFAtAtA-BtB解解:根据已知条件可以分别单独求出根据已知条件可以分别单独求出FA与与FB面积上产生的最大流量面积上产生的最大流量QA及及QB:QA=qFA=0.51625(t+4)0.57F

39、A=812.5(t+4)0.57FAQB=qFB=0.51625(t+4)0.57FB=812.5(t+4)0.57FBQA到达集流点到达集流点B的时间为的时间为tA+tA-B;QB到达集流点到达集流点B的时间为的时间为tB若若tA+tA-B=tB,则则B点的最大流量即为点的最大流量即为QA+QB.但题设两者不相等但题设两者不相等,故故B点点最大流量可能出现的时间点为最大流量可能出现的时间点为FA面积上的径流全部汇集到面积上的径流全部汇集到B点点,或者或者FB面积上的径流全部汇集到面积上的径流全部汇集到B点点第47页，共98页，编辑于2022年，星期二 FBABFAtAtA-BtB由于由于tA

40、+tA-BtB,B点的最大流量按以下两种情况分别计算点的最大流量按以下两种情况分别计算:1,第一种情况第一种情况:计算全部计算全部FB面积参与径流时的面积参与径流时的B的流量的流量,这时这时,FA面积上只有面积上只有到到A点的集流时间为点的集流时间为tB-tA-B的那部分面积的雨水能够到达的那部分面积的雨水能够到达B点参与径点参与径流流,B点的流量为点的流量为:Q=812.5(tB+4)0.57FB+812.5(tB-tA-B+4)0.57FAFA面积上面积上1min的汇水面积为的汇水面积为FA/tA，所以在，所以在tB-tA-B时间汇流到时间汇流到A点的面积点的面积FA为：为：FA=FAtA

41、(tB-tA-B)=6（ha）第48页，共98页，编辑于2022年，星期二 代入后计算可得：代入后计算可得：Q=812.5(15+4)0.57 15+812.5(5+4)0.576=2275.2+1393.3=3668.5(L/S)2,第二种情况第二种情况:当全部当全部FA面积参与径流时面积参与径流时.此时流到此时流到B的流量为的流量为FA面积上对应历面积上对应历时时tA的流量及的流量及FB面积上对应历时为面积上对应历时为tA+tA-B的流量的流量:Q=812.5(tA+4)0.57FA+812.5(tA+tA-B+4)0.57FB =812.5(25+4)0.5730+812.5(25+10

42、+4)0.5715=3575.8+1510.1=5085.9(L/S)选择两者中较大的一个作为选择两者中较大的一个作为B点的设计流量点的设计流量.第49页，共98页，编辑于2022年，星期二六、雨水径流量的调节六、雨水径流量的调节1、雨水调节池的作用、雨水调节池的作用:削峰削峰降流量，可以降流量，可以减小减小下游管渠的断面尺寸，下游管渠的断面尺寸，也可以也可以减少减少下游泵站的装机（按调节后的流量设计）下游泵站的装机（按调节后的流量设计）2、雨水调节池的位置、雨水调节池的位置若有天然洼地、池塘、公园水池可用，则位置视自然条件而定；若有天然洼地、池塘、公园水池可用，则位置视自然条件而定；若采用筑

43、坝、挖掘等方式建造调节池时，则要合理选择位置：若采用筑坝、挖掘等方式建造调节池时，则要合理选择位置：雨水干管中游或有大流量管道的交汇处；雨水干管中游或有大流量管道的交汇处；正在进行大规模住宅建设和新城开发的区域；正在进行大规模住宅建设和新城开发的区域；在拟建雨水泵站前。在拟建雨水泵站前。第50页，共98页，编辑于2022年，星期二3 3、调节池的布置形式、调节池的布置形式 溢流堰式溢流堰式底部流槽式底部流槽式第51页，共98页，编辑于2022年，星期二4、调节池下游干管设计流量的计算、调节池下游干管设计流量的计算 若调节池下游干管无本段汇水面积的雨水进入时若调节池下游干管无本段汇水面积的雨水进

44、入时:其设计流量为其设计流量为Q=QmaxQmax-调节池上游干管的设计流量调节池上游干管的设计流量-下游干管设计流量的降低系数下游干管设计流量的降低系数若调节池下游干管有本段汇水面积的雨水进入时若调节池下游干管有本段汇水面积的雨水进入时:其设计流量为其设计流量为Q=Qmax+QQ-下游干管汇水面积上的雨水设下游干管汇水面积上的雨水设计流量计流量第52页，共98页，编辑于2022年，星期二一、雨水管渠系统平面布置的特点一、雨水管渠系统平面布置的特点二、雨水管渠水力计算的设计参数二、雨水管渠水力计算的设计参数三、雨水管渠水力计算的方法三、雨水管渠水力计算的方法四、雨水管渠系统的设计步骤四、雨水管

45、渠系统的设计步骤五、雨水管渠系统设计计算举例五、雨水管渠系统设计计算举例 3-3 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算第53页，共98页，编辑于2022年，星期二1、充分利用地形，就近排入水体、充分利用地形，就近排入水体一、雨水管渠系统平面布置的特点一、雨水管渠系统平面布置的特点地形坡度较大时，雨水干管宜布置在地面标高地形坡度较大时，雨水干管宜布置在地面标高较低处；较低处；地形平坦时，雨水干管宜布置在排水流地形平坦时，雨水干管宜布置在排水流域的中间。域的中间。第54页，共98页，编辑于2022年，星期二当雨水管渠接入池塘或河道时，采用分散出水口式的管道布置当雨水管渠接入池塘或河道时

46、，采用分散出水口式的管道布置 当河流水位变化很大，或管道出口离水体较远时，采用集中出水当河流水位变化很大，或管道出口离水体较远时，采用集中出水口式的管道布置口式的管道布置第55页，共98页，编辑于2022年，星期二2、根据城市规划布置雨水管道、根据城市规划布置雨水管道 通常应根据建筑物的分布、道路布置、街区内部的地形等布通常应根据建筑物的分布、道路布置、街区内部的地形等布置雨水管道。布置要求同污水管道置雨水管道。布置要求同污水管道,如不宜布置在车行道下等如不宜布置在车行道下等 雨水管道的平面布置与竖向布置应考虑与其它地下构筑物的雨水管道的平面布置与竖向布置应考虑与其它地下构筑物的协调配合协调配

47、合(见附录见附录2-3)。3、合理设置雨水口，保证路面雨水排除畅通、合理设置雨水口，保证路面雨水排除畅通雨水口应根据地形以及汇水面积确定。雨水口应根据地形以及汇水面积确定。一般来说，在一般来说，在道路交叉口的汇水点道路交叉口的汇水点、低洼地段低洼地段、道路直线段一定道路直线段一定距离处（距离处（2550m）均应设置雨水口均应设置雨水口第56页，共98页，编辑于2022年，星期二道路交叉口处雨水口的设置道路交叉口处雨水口的设置凡是箭头相对的一定要设置雨水口；凡是箭头相对的一定要设置雨水口；凡是箭头相背的不设雨水口；凡是箭头相背的不设雨水口；凡是箭头凡是箭头或或可设可不设雨水口可设可不设雨水口第5

48、7页，共98页，编辑于2022年，星期二4、雨水管渠应采用明渠或暗管，应结合具体条件确定、雨水管渠应采用明渠或暗管，应结合具体条件确定 在城市市区或工厂内，雨水管道采用暗管；在城市市区或工厂内，雨水管道采用暗管；在城郊，可考虑采用明渠；在城郊，可考虑采用明渠；在每条雨水干管的起端，应尽可能采用道路边沟排除路面雨水在每条雨水干管的起端，应尽可能采用道路边沟排除路面雨水第58页，共98页，编辑于2022年，星期二5、设置排洪沟排除设计区外的雨水或洪水、设置排洪沟排除设计区外的雨水或洪水第59页，共98页，编辑于2022年，星期二二、雨水管渠水力计算的设计参数二、雨水管渠水力计算的设计参数1、设计充

49、满度：、设计充满度：管道按满流设计，管道按满流设计，h/D=1(明渠应有明渠应有 0.2m的超高，街道边沟应的超高，街道边沟应有有0.03m的超高的超高)、设计流速：、设计流速：最小流速最小流速0.75m/s,(明渠流最小流速为明渠流最小流速为0.40m/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）.(明渠流最大流速按照表明渠流最大流速按照表3-9选用选用)明 渠 类 别最大设计流速（m/s）明 渠 类 别最大设计流速（m/s）粗砂或低塑性粉质粘土粉质粘土粘土石灰岩或中砂岩0.81.01.24.0 草皮护面 干砌石块 浆砌石块或浆砌砖 混凝土1.62.

50、03.04.0第60页，共98页，编辑于2022年，星期二、最小管径和最小设计坡度：、最小管径和最小设计坡度：雨水管最小管径为雨水管最小管径为300mm，相应的最小坡度为，相应的最小坡度为0.003；雨水口连接管最小管径为雨水口连接管最小管径为200mm，最小坡度为，最小坡度为0.01、最大埋深与最小埋深：、最大埋深与最小埋深：同污水管道的规定同污水管道的规定管 道 类 别最小管径（mm）最小设计坡度雨水管道和合流管道雨水口连接管道3002000.0020.015.管渠的断面形式管渠的断面形式雨水管渠一般采用圆形断面，当直径超过雨水管渠一般采用圆形断面，当直径超过2000mm时采用矩形、半椭圆