给水排水工程设计第十一章.pptx

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1、第十一章第十一章 城市雨水管渠系统及城市雨水管渠系统及防洪工程的规划设计防洪工程的规划设计 11.1 雨水管渠系统的布置原则雨水管渠系统的布置原则 11.2 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定 11.3 雨水管渠水力计算雨水管渠水力计算 11.4 城市防洪工程规划城市防洪工程规划 11.1 雨水管渠系统的布置原则雨水管渠系统的布置原则 降落在地面上的雨水，只有一部分沿地面流入降落在地面上的雨水，只有一部分沿地面流入雨水管渠和水体，这部分雨水称为雨水管渠和水体，这部分雨水称为地面径流地面径流，在排，在排水工程中常简称径流量。雨水径流的总量并不大，水工程中常简称径流量。雨水径流的总量并不

2、大，在同一面积上，在同一面积上，全年的雨水总量全年的雨水总量和和全年的日常生活全年的日常生活污水量污水量相近，而径流量还不到雨水量的一半。但是，相近，而径流量还不到雨水量的一半。但是，全年雨水的绝大部分常在全年雨水的绝大部分常在极短的时间极短的时间内降下，形成内降下，形成数十倍、上百倍于生活污水流量的径流量，若不及数十倍、上百倍于生活污水流量的径流量，若不及时排除，将造成巨大的危害。时排除，将造成巨大的危害。 为防止暴雨径流的危害，保证城市居住区与工为防止暴雨径流的危害，保证城市居住区与工业企业不被洪水淹没，保障生产、生活和人民生命业企业不被洪水淹没，保障生产、生活和人民生命财产安全，需要修建

3、财产安全，需要修建雨水排除系统雨水排除系统，有组织地及时，有组织地及时将暴雨径流排入水体。将暴雨径流排入水体。 雨水管渠布置的主要任务，是要使雨水能顺利雨水管渠布置的主要任务，是要使雨水能顺利地从建筑物、车间、工厂区或居住区内排泄出去，地从建筑物、车间、工厂区或居住区内排泄出去，既不影响生产，又不影响人民生活，达到既合理又既不影响生产，又不影响人民生活，达到既合理又经济的要求。经济的要求。 11.1.1 充分利用地形，就近排入水体充分利用地形，就近排入水体 雨水径流的水质虽然和它流过的地面情况有关，雨水径流的水质虽然和它流过的地面情况有关，一般说来，除初期雨水外，是比较清洁的，直接排入一般说来

4、，除初期雨水外，是比较清洁的，直接排入水体时，不致破坏环境卫生，也不致降低水体的经济水体时，不致破坏环境卫生，也不致降低水体的经济价值。因此，规划雨水管线时，首先价值。因此，规划雨水管线时，首先按地形划分排水按地形划分排水区域区域，再进行，再进行管线布置管线布置。根据分散和直捷的原则，雨水管渠布置一般都采用根据分散和直捷的原则，雨水管渠布置一般都采用正正交式交式布置，保证雨水管渠以最短路线，较小的管径把布置，保证雨水管渠以最短路线，较小的管径把雨水就近排入水体。雨水就近排入水体。 某地区雨水管渠平面布置示意图某地区雨水管渠平面布置示意图11-1。这个地。这个地区西南高东北低，有河流贯穿，雨水管

5、渠结合地形，区西南高东北低，有河流贯穿，雨水管渠结合地形，河道位置和街区布置用最短路线分别排入水体。在河道位置和街区布置用最短路线分别排入水体。在北部开挖一条明渠，以汇集北部地区的雨水，泄入北部开挖一条明渠，以汇集北部地区的雨水，泄入东面的河道。从整个布置情况来看，东面的河道。从整个布置情况来看，雨水出口较多雨水出口较多，但雨水管渠接入明渠或河道的出水口构造比较简单。但雨水管渠接入明渠或河道的出水口构造比较简单。 由于就近排放，管线较短，管径比较小，在增加由于就近排放，管线较短，管径比较小，在增加出水口的情况下，不致大量增加出水口的基建费用，出水口的情况下，不致大量增加出水口的基建费用，总的造

6、价可以降低。但当河流的总的造价可以降低。但当河流的水位变化很大水位变化很大，管道，管道出口离河道很远出口离河道很远时，出水口的建筑费用就会较大，在时，出水口的建筑费用就会较大，在这种情况下，不宜采用过多的出水口。这种情况下，不宜采用过多的出水口。 11.1.2 尽量避免设置雨水泵站尽量避免设置雨水泵站 由于暴雨形成的径流量大，雨水泵站的投资也很由于暴雨形成的径流量大，雨水泵站的投资也很大，而且雨水泵站一年中运转时间短，利用率很低。大，而且雨水泵站一年中运转时间短，利用率很低。因此，应尽可能利用地形，使雨水靠因此，应尽可能利用地形，使雨水靠重力流重力流排入水排入水体，而不设置泵站。体，而不设置泵

7、站。 在某些地势平坦、区域较大或受潮汐影响的城在某些地势平坦、区域较大或受潮汐影响的城市，不得不设置雨水泵站的情况下，要把经过泵站市，不得不设置雨水泵站的情况下，要把经过泵站排泄的雨水径流量减少到最小限度。排泄的雨水径流量减少到最小限度。 11.1.3结合街区及道路规划布置雨水管渠结合街区及道路规划布置雨水管渠 街区内部的地形、道路布置和建筑物的布置是街区内部的地形、道路布置和建筑物的布置是确定街区内部雨水地面径流分配的主要因素。街区确定街区内部雨水地面径流分配的主要因素。街区内的地面径流可沿街、巷两侧的边沟排除。内的地面径流可沿街、巷两侧的边沟排除。 道路通常是街区内地面径流的集中地，应尽量

8、利道路通常是街区内地面径流的集中地，应尽量利用道路两侧边沟排除地面径流，在每一集水流域的起用道路两侧边沟排除地面径流，在每一集水流域的起端端100200米可以不设置雨水管渠。雨水管渠常常是米可以不设置雨水管渠。雨水管渠常常是沿街道铺设，但是干管沿街道铺设，但是干管(渠渠)不宜设在交通量大的干道下，不宜设在交通量大的干道下，以免积水时影响交通。雨水干管以免积水时影响交通。雨水干管(渠渠)应设在排水区的低应设在排水区的低处道路下。干管处道路下。干管(渠渠)在道路横断面上的位置最好位于人在道路横断面上的位置最好位于人行道下或慢车道下，以便检修。行道下或慢车道下，以便检修。 从排除地面径流的要求而言，

9、道路纵坡最好在从排除地面径流的要求而言，道路纵坡最好在0.36范围内。范围内。 11.1.4 结合城市竖向规划结合城市竖向规划 城市用地竖向规划的主要任务之一，就是研究在城市用地竖向规划的主要任务之一，就是研究在规划城市各部分高度时，如何合理地利用自然地形，规划城市各部分高度时，如何合理地利用自然地形，使整个流域内的地面径流能在最短时间内，沿最短距使整个流域内的地面径流能在最短时间内，沿最短距离流到街道，并沿街道边沟排入最近的雨水管渠或天离流到街道，并沿街道边沟排入最近的雨水管渠或天然水体。然水体。 11.1.5 合理开辟水体合理开辟水体 规划中应利用城市中的洼地和池塘，或有计划的规划中应利用

10、城市中的洼地和池塘，或有计划的开挖一些池塘，以便储存因暴雨量大时雨水管渠一时开挖一些池塘，以便储存因暴雨量大时雨水管渠一时排除不了的径流量，避免地面积水。这样，雨水管渠排除不了的径流量，避免地面积水。这样，雨水管渠可不按过高重现期设计，减小管渠断面，节约投资。可不按过高重现期设计，减小管渠断面，节约投资。同时，所开辟的水体同时，所开辟的水体(雨水调节池雨水调节池)可供游览、娱乐，可供游览、娱乐，在缺水地区，还可用于市郊农田灌溉。在缺水地区，还可用于市郊农田灌溉。 11.1.6 雨水口的设置雨水口的设置 在在街道两侧街道两侧设置雨水口，是为了使街道边沟的雨设置雨水口，是为了使街道边沟的雨水通畅地

11、排入雨水管渠，而不致漫过路面。街道两旁水通畅地排入雨水管渠，而不致漫过路面。街道两旁雨水口的间距，主要取决于街道纵坡、路面积水情况雨水口的间距，主要取决于街道纵坡、路面积水情况以及雨水口的进水量，一般为以及雨水口的进水量，一般为3080米。米。 街道交汇处雨水口设置的位置与路面的倾斜方向街道交汇处雨水口设置的位置与路面的倾斜方向有关。有关。 位于山坡上或山脚下的城市，应在市郊设置截位于山坡上或山脚下的城市，应在市郊设置截洪沟，以拦集坡上径流，保护市区。洪沟，以拦集坡上径流，保护市区。 11.2 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定 为了确定雨水管渠的断面尺寸和坡度为了确定雨水管渠的断面

12、尺寸和坡度，必须先确定，必须先确定管渠的设计流量。而雨水管渠的设计流量与地区降雨强管渠的设计流量。而雨水管渠的设计流量与地区降雨强度、地面情况、汇水面积等因素有关。度、地面情况、汇水面积等因素有关。 11.2.1 降雨强度降雨强度 降雨量是降雨的绝对量，用深度（毫米）表示。降雨量是降雨的绝对量，用深度（毫米）表示。某某场雨的降雨量是指这场雨降落在不场雨的降雨量是指这场雨降落在不透透水平面上的水层深水平面上的水层深度，可以用雨量计测定。单位时间内降落在不透水地面度，可以用雨量计测定。单位时间内降落在不透水地面（假设为水平面）上的雨水深度称为（假设为水平面）上的雨水深度称为降雨强度降雨强度，用公式

13、，用公式 表示表示为：为： i= h/ti= h/t 式中式中 ：i-降雨强度降雨强度(毫米毫米 / 分钟分钟)； t-降雨历时降雨历时，即连续降雨的时段，以分即连续降雨的时段，以分 钟钟计；计； h-相应于降雨历时相应于降雨历时t 的降雨量的降雨量(毫米毫米)。 降雨强度也可用单位时间内单位面积上的降雨体降雨强度也可用单位时间内单位面积上的降雨体积积 q (升升 / 秒秒公顷公顷)来表示。来表示。 q和和i之之间的关系如下间的关系如下： q= 11000 10000 i =166.7 i1000 60 降雨所笼罩的面积称为降雨面积，降雨面积上各降雨所笼罩的面积称为降雨面积，降雨面积上各点的降

14、雨强度是不相等的。但在城市和工业区的排水点的降雨强度是不相等的。但在城市和工业区的排水工程设计中，设计管渠的汇水面积一般大大小于降雨工程设计中，设计管渠的汇水面积一般大大小于降雨面积，可以假定在整个汇水面积上降雨是均匀的。面积，可以假定在整个汇水面积上降雨是均匀的。 这种较小的汇水面积，在工程上称为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。设计水汇水面积的雨水管渠，要选择降雨强度最大的设计水汇水面积的雨水管渠，要选择降雨强度最大的雨作为设计的根据。这种降雨的特点是降雨强度大，雨作为设计的根据。这种降雨的特点是降雨强度大，降雨历时短、降雨面积小降雨历时短、降雨面积小。 如果设计重现期

15、如果设计重现期P和设计降雨历时和设计降雨历时t已确定，就已确定，就可根据类似图可根据类似图11-3的降雨强度曲线或类似表的降雨强度曲线或类似表11-1所所列的降雨强度公式，求得设计降雨强度列的降雨强度公式，求得设计降雨强度i (q) 。 11.2.2 雨水径流的汇合雨水径流的汇合 连续降雨的时段称为连续降雨的时段称为降雨历时降雨历时，降雨历时可以，降雨历时可以指全部降雨的时间，也可以指其中任一时段。降雨指全部降雨的时间，也可以指其中任一时段。降雨历时以小时或分钟为计算单位。历时以小时或分钟为计算单位。 从图从图11-3与表与表11-1可以看出，降雨强度可以看出，降雨强度i(q)随历时随历时t而

16、而变化，变化，t越大越大，与这与这个个t t对应的降雨强度对应的降雨强度i(q)越小。越小。 集水时间集水时间t由两部分组成由两部分组成: :(1)地面集水时间地面集水时间t1；(2)在上游管道内的流行时间在上游管道内的流行时间t2。即即t=t1+t2。 室外排水设计规范建议室外排水设计规范建议：地面：地面集水时间集水时间tl一般一般用用515分钟。雨水在上游管段内的流行时分钟。雨水在上游管段内的流行时t2可用下式计可用下式计算算： t2 = L/（v*60） 式中式中 L -上游各管段的长度上游各管段的长度(米米) ; v -上游各管段的设计流速上游各管段的设计流速(米米 / 秒秒); t2

17、 -上游各管段中流行时间之和上游各管段中流行时间之和(分钟分钟)。 但是管渠中水流并不是一开始就达到设计流速但是管渠中水流并不是一开始就达到设计流速v，雨水在管渠中流行的时间按公式雨水在管渠中流行的时间按公式(11-3)算出来的数值偏算出来的数值偏小，同时在降雨时管渠中有一部分无水的空间（称为小，同时在降雨时管渠中有一部分无水的空间（称为管渠自由容积）可以利用。利用管渠自由容积暂时容管渠自由容积）可以利用。利用管渠自由容积暂时容纳一部分雨水，设计流量可以降低，也就是可以采用纳一部分雨水，设计流量可以降低，也就是可以采用较大的较大的t2。室外排水设计规范规定室外排水设计规范规定：设计暗管时，设计

18、暗管时，采用集水时间采用集水时间 t=t1+2t2； 设计明渠时，采用设计明渠时，采用 t=t1+1.2t2。显然各管段的集水时间是不同的显然各管段的集水时间是不同的，上游小，下游大。上游小，下游大。 11.2.3 重现期重现期 雨水管渠的任务是为了及时地排除地面雨水，最雨水管渠的任务是为了及时地排除地面雨水，最理想的情况是能排除当地的最大暴雨径流量。但这是理想的情况是能排除当地的最大暴雨径流量。但这是不现实的，因为用这种最大暴雨径流量作为管渠设计不现实的，因为用这种最大暴雨径流量作为管渠设计的依据，管渠断面尺寸就会很大，工程造价会相当高的依据，管渠断面尺寸就会很大，工程造价会相当高，而且平时

19、管渠又不能充分发挥作用。所以雨水管渠，而且平时管渠又不能充分发挥作用。所以雨水管渠的设计应该按若干年内出现一次的降雨量来进行。这的设计应该按若干年内出现一次的降雨量来进行。这个若干年出现一次的期限就称为个若干年出现一次的期限就称为重现期重现期。 降雨重现期降雨重现期 P 是指相等的或更大的降雨强度发是指相等的或更大的降雨强度发生的时间间隔的平均值生的时间间隔的平均值 , 一般以一般以年年为单位。为单位。 如果按重现期为如果按重现期为10年的降雨强度设计雨水管渠年的降雨强度设计雨水管渠 ，雨水管渠平均，雨水管渠平均10年满流或溢流一次年满流或溢流一次；按重现期为按重现期为1年的降雨强度设计，平均

20、每年满流或溢流一次。年的降雨强度设计，平均每年满流或溢流一次。 确定了设计重现期确定了设计重现期 P 和降雨历时和降雨历时t后后 , , 就可以就可以运用降雨强度曲线或降雨强度公式计算运用降雨强度曲线或降雨强度公式计算i(q)值。值。 11.2.4 径流系数径流系数 降落在地面上的雨水并不是全部流入雨水管渠降落在地面上的雨水并不是全部流入雨水管渠 , , 沿着地面流入管渠的部分称为径流量。径流系数沿着地面流入管渠的部分称为径流量。径流系数是是径流量与降雨量的比值径流量与降雨量的比值 ：= = 径流量径流量 降雨量降雨量 影响径流系数的因素很多影响径流系数的因素很多 , 最主要的是排水面积最主要

21、的是排水面积内的地面性质。地面上的植物生长和分布情况、建筑内的地面性质。地面上的植物生长和分布情况、建筑面积或道路路面的性质等对径流系数影响很大。地面面积或道路路面的性质等对径流系数影响很大。地面坡度愈陡坡度愈陡 , 流入雨水管渠的水量愈大流入雨水管渠的水量愈大 , 径流系数也大。径流系数也大。 径流系数也受降雨历时的影响，降雨历时愈长，径流系数也受降雨历时的影响，降雨历时愈长，地面下泥土的湿度愈大，地面下泥土的湿度愈大，渗渗入地下的水量愈小，流入入地下的水量愈小，流入雨水管渠的水量就愈多。径流系数还受降雨强度的影雨水管渠的水量就愈多。径流系数还受降雨强度的影响响，暴雨的径流系数小，小雨的径流

22、系数大暴雨的径流系数小，小雨的径流系数大 。表表 11-2 摘自室外排水设计规范，表中径流系数摘自室外排水设计规范，表中径流系数的取值的取值主要根据地面的种类。排水面积的平均径流系数按加主要根据地面的种类。排水面积的平均径流系数按加权平均法计算。权平均法计算。 地面种类地面种类值值地面种类地面种类值值各种屋面、混凝土各种屋面、混凝土和沥青路面和沥青路面0.900.90干砌砖石和碎石路干砌砖石和碎石路面面0.47沥青表面处治的碎沥青表面处治的碎石路面石路面0.600.60非铺砌土路面非铺砌土路面0.300.30级配碎石路面级配碎石路面0.450.45公园和草地公园和草地0.150.15径流系数值

23、径流系数值 在确定降雨强度在确定降雨强度 i(q) 及径流系数及径流系数后，只要知道后，只要知道设计管段所承担的排水面积，就能计算出设计管段的设计管段所承担的排水面积，就能计算出设计管段的设计流量：设计流量：Q=166.7 Fi= Fq 式中式中 Q -管段的设计流量管段的设计流量(升升 / 秒秒)； F -管段的设计排水面积管段的设计排水面积(公顷公顷) ； i -管段的设计降雨强度管段的设计降雨强度(毫米毫米 / 分分) ；11.2.5 雨水管渠设计流量公式雨水管渠设计流量公式 q -管段的设计降雨强度管段的设计降雨强度(升升 / 秒秒公顷公顷) ； -径流系数。径流系数。 从前面的讨论可

24、以看出，降雨历时从前面的讨论可以看出，降雨历时 t 、设计重设计重现期现期 P 以及径流系数以及径流系数等的确定等的确定 ，带有一定的经验带有一定的经验性。因此，计算雨水设计流量公式性。因此，计算雨水设计流量公式( 11-4 )，不是一，不是一个严格的理论公个严格的理论公 式，而是一个经验公式。式，而是一个经验公式。11.3 雨水管渠水力计算雨水管渠水力计算 11.3.1 雨水管渠水力计算的设计数据雨水管渠水力计算的设计数据 雨水管道雨水管道一一般采用圆形断面；但当直径超过般采用圆形断面；但当直径超过2米米时时 , , 也可采用矩形、半椭圆形也可采用矩形、半椭圆形或或马蹄形。明渠一般马蹄形。明

25、渠一般采用矩形或梯形。断面底宽一般不小于采用矩形或梯形。断面底宽一般不小于0.3米。边坡视米。边坡视土壤及护面材料而不同。用砖石或混凝土块铺砌的明土壤及护面材料而不同。用砖石或混凝土块铺砌的明渠渠 , , 一般采用一般采用l:0.751:1的边披。的边披。其主要其主要设计数据设计数据为：为： （1）设计充满度设计充满度：水力计算中水力计算中 , 雨水管渠按满流进雨水管渠按满流进行设计行设计 , 即即h/D=1。雨水明渠的超高不得小于雨水明渠的超高不得小于0.20 米。米。 （2）设计流速设计流速：为了防止沉淀，需要为了防止沉淀，需要较高的较高的流速。室外排水设计规范规定流速。室外排水设计规范规

26、定：雨水管渠雨水管渠（满流时）的最小设计流速为（满流时）的最小设计流速为 0.75 米米 / 秒。秒。 室外排水设计规范规定室外排水设计规范规定：明渠的最小设明渠的最小设计流速为计流速为 0.4 米米 / 秒。为了防止管壁和渠壁的冲刷秒。为了防止管壁和渠壁的冲刷损坏损坏 , 雨水管渠暗管最大允许流速为雨水管渠暗管最大允许流速为 5 米米 / 秒。明秒。明渠最大允许流速，当明渠水深渠最大允许流速，当明渠水深 h 为为0.41.0 米米时时, 根根据不同构造按表据不同构造按表 11-3 采用。采用。明渠构造明渠构造最大允许流速最大允许流速(米米/秒秒)粗砂及贫砂质粘土粗砂及贫砂质粘土0.80.8砂

27、质粘土砂质粘土1.01.0粘土粘土1.21.2石灰岩或中砂岩石灰岩或中砂岩4.04.0草皮护面草皮护面1.61.6干砌块石干砌块石2.02.0浆砌块石浆砌块石4.04.0浆砌砖浆砌砖3.03.0混凝土混凝土4.04.0h0.4 米0.85h1.0米1.25h2.0米1.40明渠最大允许流速明渠最大允许流速 表表11-3注:当水深小于0.4米或超过1.0米时,表中流速应乘以下列系数: （3）最小坡度最小坡度：为了保证管渠内不发生淤积为了保证管渠内不发生淤积 , 雨雨水管渠的最小坡度应按最小流速计算确定。室外排水水管渠的最小坡度应按最小流速计算确定。室外排水设计规范规定设计规范规定：在在 街坊和厂

28、区内，当管径为街坊和厂区内，当管径为200毫米毫米时，最小设计坡度为时，最小设计坡度为0.0045;在街道下，当管径为在街道下，当管径为250毫毫米时，最小设计坡度为米时，最小设计坡度为0.0035雨水口连接管的最小坡度雨水口连接管的最小坡度为为0.01 。明渠的最小坡度为。明渠的最小坡度为0.0005 。 （4 4）最小管径最小管径：室外排水设计规范规定街道：室外排水设计规范规定街道下的雨水管道的最小管径为下的雨水管道的最小管径为250毫米毫米 , , 街坊和厂区的雨街坊和厂区的雨水管道的最小管径为水管道的最小管径为200毫米。毫米。 混凝土和钢筋混凝土雨水管道的管壁粗糙系混凝土和钢筋混凝土

29、雨水管道的管壁粗糙系数数n一般采用一般采用 0.0130。可按有关。可按有关满流满流圆形圆形管道水力管道水力计算图进行圆形雨水管道的水力计算。对每一个计算图进行圆形雨水管道的水力计算。对每一个管段管段 , 通过水力计算主要确定五个水力因素通过水力计算主要确定五个水力因素：管径管径D 、粗糙系数粗糙系数n 、水力坡降水力坡降i 、流量流量Q 、流速流速u 。一般一般 n 是已知数是已知数 , 图表上有曲线表示图表上有曲线表示Q 、U 、i 、 D之间的关系。这四个因素中只要知道两个就可以之间的关系。这四个因素中只要知道两个就可以查出其它两个。附录查出其它两个。附录 1-16 图。图。11.3.2

30、 满流管道的水力计算图表满流管道的水力计算图表 (1)根据城市规划和排水区的地形，在规划图根据城市规划和排水区的地形，在规划图上布置管渠系统，划分干管汇水面积，确定水流方上布置管渠系统，划分干管汇水面积，确定水流方向。绘制水力计算简图。向。绘制水力计算简图。 (2)确定各段管渠的汇水面积和水流方向。将计确定各段管渠的汇水面积和水流方向。将计算面积及各段管长度填写在计算简图中。各支线汇算面积及各段管长度填写在计算简图中。各支线汇水面积之和应等于相应干管所服务的总汇水面积。水面积之和应等于相应干管所服务的总汇水面积。 (3)依据地形等高线，读出设计管依据地形等高线，读出设计管(渠渠)段起迄点段起迄

31、点的地面标高，准备进行水力计算。的地面标高，准备进行水力计算。11.3.3 雨水管渠的设计步骤雨水管渠的设计步骤 (4)按排水区域内的地面性质确定各类地面按排水区域内的地面性质确定各类地面(屋屋面面)径流系数，按加权平均方法求整个汇水区的平径流系数，按加权平均方法求整个汇水区的平均径流系数。均径流系数。 (5)根据街坊面积的大小，地面种类、坡度，根据街坊面积的大小，地面种类、坡度，覆盖情况以及街坊内部雨水管渠的完善情况，确覆盖情况以及街坊内部雨水管渠的完善情况，确定起点地面集水时间。定起点地面集水时间。 (6)根据区域性质、汇水面积、地形及管渠溢根据区域性质、汇水面积、地形及管渠溢流后的损失大

32、小等因素，确定设计重现期。流后的损失大小等因素，确定设计重现期。 (7)根据降雨强度公式，绘制单位径流量根据降雨强度公式，绘制单位径流量q与与设计降雨历时设计降雨历时t关系曲线。关系曲线。 (8)列表进行水力计算，确定管渠断面尺寸，列表进行水力计算，确定管渠断面尺寸，纵向坡度、管渠底标高等，并绘制纵剖面图。纵向坡度、管渠底标高等，并绘制纵剖面图。 11.4 城市防洪工程规划城市防洪工程规划 一般城市多临近江河、山溪、湖泊或海洋等修建。一般城市多临近江河、山溪、湖泊或海洋等修建。江河，山溪、湖泊或海洋，它们一方面为城市的发展江河，山溪、湖泊或海洋，它们一方面为城市的发展提供了必要的水源条件，但有

33、时也将给城市带来洪水提供了必要的水源条件，但有时也将给城市带来洪水灾害。因此，为解除或减轻洪水对城市的危害，保证灾害。因此，为解除或减轻洪水对城市的危害，保证城市安全，往往需要进行城市防洪工程规划。城市安全，往往需要进行城市防洪工程规划。 城市或城市中工业企业防洪规划的主要任务是防城市或城市中工业企业防洪规划的主要任务是防止由暴雨而形成巨大的地面径流所产生的严重危害。止由暴雨而形成巨大的地面径流所产生的严重危害。 11.4.1 城市防洪规划的原则城市防洪规划的原则 (1)城市防洪规划应符合城市和工业企业的总体城市防洪规划应符合城市和工业企业的总体规划要求，防洪工程规划设计的规模，范围和布局规划

34、要求，防洪工程规划设计的规模，范围和布局都必须根据城市和工业企业总体规划制定。都必须根据城市和工业企业总体规划制定。 (2)合理安排，远近期结合，由于防洪工程的合理安排，远近期结合，由于防洪工程的建设费用较大，建设期较长，所以要按轻重缓急建设费用较大，建设期较长，所以要按轻重缓急作出分期建设的安排。这样，既能节省初期投资，作出分期建设的安排。这样，既能节省初期投资，又能及早发挥工程设施的效益。又能及早发挥工程设施的效益。 (3)充分利用原有设施：充分利用原有防洪、泄洪、充分利用原有设施：充分利用原有防洪、泄洪、蓄洪设施，有计划、有步骤地加以改造，逐步完善。蓄洪设施，有计划、有步骤地加以改造，逐

35、步完善。 (4)尽量采用分洪、截洪、排洪相结合的防洪措施。尽量采用分洪、截洪、排洪相结合的防洪措施。 (5)不宜在城市上游修建水库。如果必须修建时，应不宜在城市上游修建水库。如果必须修建时，应严格按照有关规定进行规划设计。严格按照有关规定进行规划设计。 (6)尽可能与农业生产相结合：防洪措施应尽可能与尽可能与农业生产相结合：防洪措施应尽可能与农业上的水土保持、植树种草、农田灌溉等密切结合。农业上的水土保持、植树种草、农田灌溉等密切结合。 11.4.2 城市防洪标准城市防洪标准 防洪工程的规模是以所抗御洪水的大小为依据，防洪工程的规模是以所抗御洪水的大小为依据，洪水的大小在定量上通常以某一重现期

36、洪水的大小在定量上通常以某一重现期(或某一频率或某一频率)的洪水流量表示。的洪水流量表示。 防洪规划的设计标准，关系到城市的安危，也关防洪规划的设计标准，关系到城市的安危，也关系到工程造价和建设期限等问题。确定城市防洪标准系到工程造价和建设期限等问题。确定城市防洪标准的依据有：城市或工业区的规模；城市或工业区的地的依据有：城市或工业区的规模；城市或工业区的地理位置，地形、历次洪水灾害情况；当地当时的经济理位置，地形、历次洪水灾害情况；当地当时的经济技术条件等。对于上游有大中型水库的城市，防洪技术条件等。对于上游有大中型水库的城市，防洪标准应适当提高。标准应适当提高。 水力水水力水电工程水利动能

37、设计规范（试行）电工程水利动能设计规范（试行）的有关防护对象的防洪标准采用，见表的有关防护对象的防洪标准采用，见表 11-6。 11.4.3 设计洪水流量计算设计洪水流量计算 相应于相应于防洪设计标准的洪水流量防洪设计标准的洪水流量 , 称为称为设计洪设计洪水流量水流量 。 计算设计洪水流量的几种方计算设计洪水流量的几种方法法： 估算山洪时所用的推理公式，和计算雨水管道设估算山洪时所用的推理公式，和计算雨水管道设计流量公式相似。公式的形式基本一样，但所用单位计流量公式相似。公式的形式基本一样，但所用单位不同。下面是水利电力部水文科学研究所的推理公式：不同。下面是水利电力部水文科学研究所的推理公

38、式：Q=0.278S F/tn 式中式中 S -与设计重现期相应的最大的一小时降雨与设计重现期相应的最大的一小时降雨 量（毫米量（毫米 / 小时）；小时）； -洪峰径流系数洪峰径流系数 ； t -流域的集流时间（小时）流域的集流时间（小时） ； F-流域面积（公里流域面积（公里 2 ） ； Q-设计洪峰流量（米设计洪峰流量（米 3/ 秒）秒）； n-与当地气象有关的参数。与当地气象有关的参数。（一）推理公式（一）推理公式 （二）经验公式（二）经验公式 在缺乏水文直接观测资料的地区，可采用经验公在缺乏水文直接观测资料的地区，可采用经验公式。常见的经验公式以流域面积为参变数。式。常见的经验公式以流

39、域面积为参变数。“公路科公路科学研究所学研究所”的经验公式的经验公式 ：Q=C Fm 式中式中 Q -洪峰流量洪峰流量 ( 米米/ 秒秒) ； C -径流模数，是概括了流域特征、气候特径流模数，是概括了流域特征、气候特 征、河槽坡度和粗糙程度及降雨强度；征、河槽坡度和粗糙程度及降雨强度； 公式中的指数公式中的指数 n 等因素的综合系数，可等因素的综合系数，可 根据不同地区按表根据不同地区按表 11-7 采用采用 ； F -流域汇水面积流域汇水面积 ( 公里公里2 ； m-面积参数，当面积参数，当 1F10公里公里2时时按表按表11-7采用，采用， 当当 F 1 公里公里2 时时，m=1。 此经

40、验公式适用于流域面积小于此经验公式适用于流域面积小于 10 公里公里2。 经验公式的优点是，一经验公式的优点是，一旦旦在某地区制定出公式在某地区制定出公式后，使用极为方便，如果公式建立在资料较为丰富后，使用极为方便，如果公式建立在资料较为丰富且可靠的基础上，则由于使用时只需要决定流域面且可靠的基础上，则由于使用时只需要决定流域面积大小，所以因使用者的主观偏差而发生的误差不积大小，所以因使用者的主观偏差而发生的误差不会太大。但它的地区性较强，在采用现成公式到新会太大。但它的地区性较强，在采用现成公式到新区时，必须注意两地区条件是否基本相同。经验公区时，必须注意两地区条件是否基本相同。经验公式很多

41、，可参阅有关资料和各省水文手册。式很多，可参阅有关资料和各省水文手册。 （三）洪水调查法（三）洪水调查法 当城市或工业区附近的河流或沟道，没有实测资当城市或工业区附近的河流或沟道，没有实测资料或资料不足时，设计洪水流量一般采用洪水调查站料或资料不足时，设计洪水流量一般采用洪水调查站进行推算。有时采用推理公式或经验公式进行计算，进行推算。有时采用推理公式或经验公式进行计算，为了试证其准确性，也可以采用洪水调查法推算洪水为了试证其准确性，也可以采用洪水调查法推算洪水流量加以验证。流量加以验证。 洪水调查主要是指河流、山溪历史出现的特大洪洪水调查主要是指河流、山溪历史出现的特大洪水流量的调查和推算。

42、调查的主要内容是水流量的调查和推算。调查的主要内容是历史上洪历史上洪水的概况水的概况及及洪水痕迹标高洪水痕迹标高。 通过洪水调查，取得了洪痕标高洪水水位通过洪水调查，取得了洪痕标高洪水水位、调查、调查河河段的过水断面及段的过水断面及河河道的其他特征数值，根道的其他特征数值，根据这些数值，即可整理分析计算洪水流量。计算洪据这些数值，即可整理分析计算洪水流量。计算洪水流量的方水流量的方法法较多，用较多，用均匀流均匀流基本公式计算是常用基本公式计算是常用的方法之一。的方法之一。 Q=v 式中式中 Q-通过调查断面的洪水流量通过调查断面的洪水流量(米米3/ 秒秒); -调查断面的过水面积调查断面的过水

43、面积(米米2) ; v -相应调查断面的流速相应调查断面的流速(米米 / 秒秒)。按曼宁公式按曼宁公式 ：v=(1/n)*R2/3*i1/2得到计算洪水流量的常用公式得到计算洪水流量的常用公式 ： Q=(1/n)*R2/3*i1/2 式中式中 R-水力半径水力半径 ( 米米)； t -洪水水面纵坡，即上下游两个洪痕标高洪水水面纵坡，即上下游两个洪痕标高 高差高差 和距离之比和距离之比 ； n-河道粗糙系数，可查表河道粗糙系数，可查表 11-8 。 (四四) 实测流量法实测流量法 城市上游河流设有水文站，且具有二十年以上的流城市上游河流设有水文站，且具有二十年以上的流量等实测资料，利用这些多年实

44、测资料，采用量等实测资料，利用这些多年实测资料，采用数数理理统计方法，计算出相应于各重现期的洪水流量统计方法，计算出相应于各重现期的洪水流量。计算成果的准确性优于其他几种方法。在有条件。计算成果的准确性优于其他几种方法。在有条件的地区的地区 ，最好采用实测流量推算洪水流量。最好采用实测流量推算洪水流量。 11.4.4 防洪措施简述防洪措施简述 防治洪水防治洪水 , 目前一般采取目前一般采取以蓄为主以蓄为主或或以排为主以排为主两两种防洪措施。种防洪措施。 以蓄为主的防洪措施以蓄为主的防洪措施 : (一一)水土保持水土保持 修建谷坊、塘、捻，植树造林以及改造坡地为梯修建谷坊、塘、捻，植树造林以及改

45、造坡地为梯田等，在流域面积上控制径流和泥沙，不使其流失和大田等，在流域面积上控制径流和泥沙，不使其流失和大量进入河道，这是一种在大面积上保持水土的有效措施量进入河道，这是一种在大面积上保持水土的有效措施，既有利防洪，又有利农业。，既有利防洪，又有利农业。 （二）水库蓄洪调节洪峰流量二）水库蓄洪调节洪峰流量 在防泛区上游在防泛区上游河河道适当位置修建水库，拦蓄洪水道适当位置修建水库，拦蓄洪水或滞蓄洪水，削减下游或滞蓄洪水，削减下游河河道的洪峰流量，可以减轻或道的洪峰流量，可以减轻或消除洪水灾害。在缺水地区，可以调节枯水径流，增消除洪水灾害。在缺水地区，可以调节枯水径流，增加枯水流量，保证供水。这

46、是我国目前广泛采用的一加枯水流量，保证供水。这是我国目前广泛采用的一种防洪措施。种防洪措施。 以排为主的防洪措施以排为主的防洪措施 ： （一一）修筑堤坝）修筑堤坝：修筑堤坝在于增加河道两岸高修筑堤坝在于增加河道两岸高度，提高河槽泄洪能力，有时也可以起到束水攻沙的度，提高河槽泄洪能力，有时也可以起到束水攻沙的作用。平原地区河流多采用这种防洪措施。作用。平原地区河流多采用这种防洪措施。 （二二）整治河道）整治河道 : 主要对河道（或沟道）截弯取直或主要对河道（或沟道）截弯取直或加深加大河道过水断面，使水流通畅，水位降低、提高行加深加大河道过水断面，使水流通畅，水位降低、提高行洪能力。洪能力。 一般

47、处于河流一般处于河流上、中游上、中游的城市，可采用的城市，可采用以蓄为主以蓄为主的防的防洪措施。处于河流洪措施。处于河流下游下游的城市的城市 ，可采用可采用以排为主以排为主的防洪的防洪措施，或兼用其它措施。措施，或兼用其它措施。 11.4.5 排洪沟渠排洪沟渠 排洪沟渠是应用较为广泛的一种防洪工程设施排洪沟渠是应用较为广泛的一种防洪工程设施 , 特特别是山区城市和工业区应用更多。别是山区城市和工业区应用更多。 排洪沟渠按作用和设置的位置可分为截洪沟、分洪排洪沟渠按作用和设置的位置可分为截洪沟、分洪渠和排洪沟。渠和排洪沟。 排洪沟渠断面形式通常是梯形和矩形明渠。渠底宽排洪沟渠断面形式通常是梯形和矩形明渠。渠底宽一般为一般为 0.40.6 米米 。当必须采用暗沟渠时，断面尺寸应。当必须采用暗沟渠时，断面尺寸应考虑检修条件考虑检修条件 , 一般不小于一般不小于0.9米米(宽宽) 1.2米米(高高)。