雨水設(shè)計(jì)計(jì)算.ppt

第二節(jié)城市雨水管渠系統(tǒng)規(guī)劃 一 雨水管渠系統(tǒng)布置二 雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 一 雨水管渠系統(tǒng)布置 1 充分利用地形 就近排入水體 1 基本原則 雨水管渠應(yīng)盡量利用自然地形坡度布置 要以最短的距離靠重力流將雨水排入附近的池塘 河流 湖泊等水體中 2 當(dāng)?shù)匦纹露容^大時(shí) 雨水干管布置在地形低處或溪谷線上 當(dāng)?shù)匦纹教箷r(shí) 雨水干管布置在排水流域的中間 以便于支管接入 盡量擴(kuò)大重力流排除雨水的范圍 2 盡量避免設(shè)置雨水泵站 當(dāng)?shù)匦纹教?且地面平均標(biāo)高低于河流的洪水位標(biāo)高時(shí) 需將管道適當(dāng)集中 在出水口前設(shè)雨水泵站 經(jīng)抽升后排入水體 盡可能使通過雨水泵站的流量減到最小 以節(jié)省泵站的工程造價(jià)和經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用 3 根據(jù)城市規(guī)劃布置雨水管道 通常應(yīng)根據(jù)建筑物的分布 道路布置及街坊或小區(qū)內(nèi)部的地形 出水口的位置等布置雨水管道 使街坊或小區(qū)內(nèi)大部分雨水以最短距離排入街道低側(cè)的雨水管道 雨水干管的平面和豎向布置應(yīng)考慮與其它地下管線和構(gòu)筑物在相交處相互協(xié)調(diào) 以滿足其最小凈距的要求 排水管道與其它管線 構(gòu)筑物 的最小凈距見規(guī)范 市區(qū)內(nèi)如有可利用的池塘 洼地等 可考慮雨水的調(diào)蓄 在有連接條件的地方 可考慮兩個(gè)管渠系統(tǒng)之間的連接 雨水管道應(yīng)平行道路敷設(shè) 宜布置在人行道或綠化帶下 不宜布置在快車道下 以免積水時(shí)影響交通或維修管道時(shí)破壞路面 當(dāng)?shù)缆反笥?0m時(shí) 應(yīng)考慮在道路兩側(cè)分別設(shè)置雨水管道 4 采用明渠或暗管的選擇 1 暗管 在城市市區(qū)或廠區(qū)內(nèi) 由于建筑密度高 交通量大 一般采用暗管排除雨水 特點(diǎn) 衛(wèi)生條件好 不影響交通 造價(jià)高 2 明渠 在城市郊區(qū) 建筑密度較低 交通量較小的地方 一般考慮采用明渠 特點(diǎn) 造價(jià)低 但明渠容易淤積 孳生蚊蠅 影響環(huán)境衛(wèi)生 且明渠占地大 使道路的豎向規(guī)劃?rùn)M斷面設(shè)計(jì)受限 橋涵費(fèi)用也增加 在地形平坦 埋設(shè)深度或出水口深度受限制的地區(qū) 可采用暗渠 蓋板渠 排除雨水 5 合理布置雨水口 保證路面雨水順暢排除 雨水口的布置應(yīng)根據(jù)地形和匯水面積確定 以使雨水不致漫過路口 一般在道路交叉口的匯水點(diǎn) 低洼地段均應(yīng)設(shè)置雨水口 此外 在道路上每隔25 50m也應(yīng)設(shè)置雨水口 此外 在道路路面上應(yīng)盡可能利用道路邊溝排除雨水 為此 在每條雨水干管的起端 通常利用道路邊溝排除雨水 從而減少暗管長(zhǎng)度約100 150m 降低了整個(gè)管渠工程的造價(jià) 6 雨水出水口的布置 1 分散出水口 當(dāng)管道將雨水排入池塘或小河時(shí) 水位變化小 出水口構(gòu)造簡(jiǎn)單 宜采用分散出水口 就近排放管線短 管徑小 造價(jià)低 2 集中出水口式 當(dāng)河流等水體的水位變化很大 管道的出水口離常水位較遠(yuǎn)時(shí) 出水口的構(gòu)造就復(fù)雜 因而造價(jià)較高 此時(shí)宜采用集中出水口式布置形式 7 排洪溝的設(shè)置 對(duì)于傍山建設(shè)的城市和廠礦企業(yè) 為了消除洪水的影響 除在設(shè)計(jì)地區(qū)內(nèi)部設(shè)置雨水管道外 尚應(yīng)考慮在設(shè)計(jì)地區(qū)周圍或超過設(shè)計(jì)地區(qū)設(shè)置排洪溝 以攔截從分水嶺以內(nèi)排泄下來的洪水 并將其引入附近水體 以保證城市和廠礦企業(yè)的安全 8 調(diào)蓄水體的設(shè)置 可調(diào)節(jié)洪峰流量 二 雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 雨水管渠系統(tǒng)是由雨水口 雨水管渠 檢查井 出水口等構(gòu)筑物組成的一整套工程設(shè)施 雨水管渠系統(tǒng)的任務(wù)就是及時(shí)匯集并排除暴雨所形成的地面徑流 以保障人民的生命安全和正常生產(chǎn) 1 確定當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度公式或暴雨強(qiáng)度曲線 2 劃分排水流域 進(jìn)行雨水管渠的定線 3 劃分設(shè)計(jì)管段 計(jì)算各設(shè)計(jì)管段雨水設(shè)計(jì)流量 4 進(jìn)行管渠的水力計(jì)算 確定各設(shè)計(jì)管段的管徑 坡度 標(biāo)高及埋深 5 繪制管渠平面圖及縱剖面圖 雨水管渠設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括 一 雨量分析與暴雨強(qiáng)度公式 雨水設(shè)計(jì)流量是雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù) 由于雨水徑流的特點(diǎn)是流量大而歷時(shí)短 因此應(yīng)對(duì)雨量進(jìn)行分析 以便經(jīng)濟(jì)合理地推算暴雨量和徑流量 作為雨水管渠的設(shè)計(jì)流量 1 1雨量分析降雨現(xiàn)象的分析 是用降雨量 暴雨強(qiáng)度 降雨歷時(shí) 降雨面積和重現(xiàn)期等因素來表示降雨的特征 1 降雨量降雨量是指降雨的絕對(duì)量 是用降雨深度H mm 表示 也可用單位面積上的降雨體積 L ha 表示 在研究降雨時(shí) 很少以一場(chǎng)雨為對(duì)象 而常用單位時(shí)間表示 1 年平均降雨量 指多年觀測(cè)所得的各年降雨量的平均值 2 月平均降雨量 指多年觀測(cè)所得的各月降雨量的平均值 3 年最大日降雨量 指多年觀測(cè)所得的一年中降雨量最大一日的絕對(duì)量 2 降雨歷時(shí)是指連續(xù)降雨的時(shí)段 可以指一場(chǎng)雨全部的時(shí)間 也可以指其中個(gè)別的連續(xù)時(shí)段 用t表示 單位以min或h計(jì) 從自計(jì)雨量記錄紙上直接讀得 3 降雨強(qiáng)度 暴雨強(qiáng)度 降雨強(qiáng)度是指某一連續(xù)降雨時(shí)段內(nèi)的平均降雨量 即單位時(shí)間的平均降雨深度 用i表示 mm min 在工程上統(tǒng)計(jì)的降雨多屬暴雨性質(zhì) 故稱暴雨強(qiáng)度 常用單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的降雨體積q L s ha 表示 q與i之間的換算關(guān)系為 q 167i式中167 換算系數(shù) 暴雨強(qiáng)度是描述暴雨特征的重要指標(biāo) 也是確定雨水設(shè)計(jì)流量的重要依據(jù) 在任一場(chǎng)暴雨中 暴雨強(qiáng)度是隨降雨歷時(shí)變化的 所取的降雨歷時(shí)長(zhǎng) 則與該歷時(shí)相對(duì)應(yīng)的暴雨強(qiáng)度將小于短歷時(shí)對(duì)應(yīng)的暴雨強(qiáng)度 在推求暴雨強(qiáng)度公式時(shí) 降雨歷時(shí)常采用5 10 15 20 30 45 60 90 120min9個(gè)時(shí)段 在分析暴雨資料時(shí) 必須選用對(duì)應(yīng)各降雨歷時(shí)的最大降雨量 由于在各降雨歷時(shí)內(nèi)每個(gè)時(shí)刻的暴雨強(qiáng)度也是不同的 所以計(jì)算出的各歷時(shí)的暴雨強(qiáng)度稱為最大平均暴雨強(qiáng)度 4 降雨面積和匯水面積 1 降雨面積 是指降雨所籠罩的面積 即降雨的范圍 2 匯水面積 是指雨水管渠匯集雨水的面積 用F表示 以公頃或平方公里為單位 ha或km2 任一場(chǎng)暴雨在降雨面積上各點(diǎn)的暴雨強(qiáng)度是不相等的 但在城鎮(zhèn)雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 設(shè)計(jì)管渠的匯水面積較小 一般小于100km2 其匯水面積上最遠(yuǎn)點(diǎn)的集水時(shí)間不超過60min到120min 這種較小的匯水面積 在工程上稱為小匯水面積 在小匯水面積上可忽略降雨的非均勻分布 認(rèn)為各點(diǎn)的暴雨強(qiáng)度都相等 5 降雨的頻率和重現(xiàn)期 1 暴雨強(qiáng)度的頻率某一大小的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的可能性是不能預(yù)知的 只能通過對(duì)以往大量觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析 計(jì)算其發(fā)生的頻率 才能推求其今后發(fā)生的可能性 某特定值暴雨強(qiáng)度的頻率是指等于或大于該值的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù)m與觀測(cè)資料總項(xiàng)數(shù)n之比的百分?jǐn)?shù) 即 n 觀測(cè)資料總項(xiàng)數(shù)m 暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù) 若每年只選一個(gè)雨樣 稱為年頻率式 n N N 降雨觀測(cè)資料的年數(shù)若平均每年選入M個(gè)雨樣數(shù) 稱為次頻率式 n N M M 每年選入的平均雨樣數(shù) 這一定義是假定降雨觀測(cè)資料年限非常長(zhǎng) 可代表降雨的整個(gè)歷史過程 但實(shí)際上是不可能的 只能取得一定年限內(nèi)的暴雨強(qiáng)度值 因而n是有限的 按上式求得的暴雨強(qiáng)度的頻率 只能反映一定時(shí)期內(nèi)的經(jīng)驗(yàn) 不能反映整個(gè)降雨的規(guī)律 故稱為經(jīng)驗(yàn)頻率 因此 水文計(jì)算常采用公式 計(jì)算年頻率 用公式 計(jì)算次頻率 觀測(cè)資料的年限愈長(zhǎng) 經(jīng)驗(yàn)頻率出現(xiàn)的誤差也就愈小 我國(guó)現(xiàn)行 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定 在編制暴雨強(qiáng)度公式時(shí)必須具有10a以上自計(jì)雨量記錄 在自計(jì)雨量記錄紙上 按降雨歷時(shí)為5 10 15 20 30 45 60 90 120min 每年每個(gè)歷時(shí)選擇6 8場(chǎng)最大暴雨記錄 計(jì)算其暴雨強(qiáng)度值 然后不論年次 將每個(gè)歷時(shí)的暴雨強(qiáng)度按大小次序排列 再?gòu)闹羞x擇資料年數(shù)的3 4倍的最大值 作為統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)資料 2 暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期某特定值暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期是指等于或大于該值的暴雨強(qiáng)度可能出現(xiàn)一次的平均間隔時(shí)間 一般用P表示 以年為單位 按如下公式進(jìn)行計(jì)算 式中P 暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期 a N 資料記錄的年限 a m 等于或大于某特定值的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù) 重現(xiàn)期P與年頻率Pn互為倒數(shù) 即 1 2暴雨強(qiáng)度公式 暴雨強(qiáng)度公式是在各地自計(jì)雨量記錄分析整理的基礎(chǔ)上 按照我國(guó)現(xiàn)行 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定的方法推求出來的 暴雨強(qiáng)度公式是暴雨強(qiáng)度i 或q 降雨歷時(shí)t 重現(xiàn)期P三者間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式 是雨水管渠的設(shè)計(jì)依據(jù) 我國(guó)常用的暴雨強(qiáng)度公式為 式中q 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度 L s ha P 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期 a t 降雨歷時(shí) min A1 c b n 地方參數(shù) 根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算確定 我國(guó) 給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè) 第5冊(cè)收錄了我國(guó)若干城市的暴雨強(qiáng)度公式 統(tǒng)計(jì)時(shí)可直接選用 目前尚無暴雨強(qiáng)度公式的城鎮(zhèn) 可借用附近氣象條件相似地區(qū)城市的暴雨強(qiáng)度公式 二 雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算1 1地面徑流與徑流系數(shù) 1 地面徑流 在地面沿地面坡度流動(dòng)的雨水 稱為地面徑流 雨水管渠就是收集雨水地面徑流量 2 徑流系數(shù) 降雨量地面滲水量 余水 兩者之差 在地面開始積水 產(chǎn)生地面徑流 降雨強(qiáng)度q大 地面徑流量也大降雨強(qiáng)度q 入滲率 余水率 0 由于地面積水 仍有地面徑流 影響徑流系數(shù)的因素主要有匯水面積的地面覆蓋情況 地面坡度 地貌 建筑密度的大小 路面鋪砌等 此外 還與降雨歷時(shí) 暴雨強(qiáng)度及暴雨雨型有關(guān) 要精確確定 值 難度較大 目前在雨水管渠設(shè)計(jì)中 通常采用按地面覆蓋種類確定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值 我國(guó)現(xiàn)行 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 中規(guī)定的徑流系數(shù) 值見下表 徑流系數(shù) 值 在雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 匯水面積通常是由各種性質(zhì)的地面覆蓋組成的 隨著它們占有的面積比例變化 值也各異 因此整個(gè)匯水面積的徑流系數(shù)應(yīng)采用平均徑流系數(shù) 其值是按各類地面面積用加權(quán)平均法計(jì)算求得 即 式中 i 匯水面積上各類地面的面積 ha i 相應(yīng)于各類地面的徑流系數(shù) 全部匯水面積 ha 也可采用區(qū)域的綜合徑流系數(shù) 一般市區(qū)的綜合徑流系數(shù) 0 5 0 8 郊區(qū)的綜合徑流系數(shù) 0 4 0 6 1 2斷面集水時(shí)間與折減系數(shù)1 集水時(shí)間 指雨水從匯水面積上最遠(yuǎn)點(diǎn)流到設(shè)計(jì)的管道斷面所需時(shí)間 min 2 式中 設(shè)計(jì)降雨歷時(shí) min t1 地面集水時(shí)間 min t2 管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間 min m 折減系數(shù) 1 地面集水時(shí)間t1的確定地面集水時(shí)間是指雨水從匯水面積上最遠(yuǎn)點(diǎn)流到雨水口的地面流行時(shí)間 地面集水時(shí)間受地形坡度 地面鋪砌 地面植被情況 距離長(zhǎng)短等因素的影響 主要取決于水流距離的長(zhǎng)短和地面坡度 在工程實(shí)踐中 地面集水時(shí)間通常不予計(jì)算 一般采用5 15min 一般在建筑密度較大 地形較陡 雨水口布置較密的地區(qū) 宜采用較小值 取t1 5 8min 在建筑密度較小 地形較平坦 雨水口布置較疏的地區(qū) 宜采用較大值 取t1 10 15min 同時(shí) 起點(diǎn)檢查井上游地面雨水流行距離以不超過120 150m為宜 應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件 合理地選定t1值 t1選用過大 將會(huì)造成排水不暢 致使管道上游地面經(jīng)常積水 選用過小 又將加大雨水管渠尺寸 從而增加工程造價(jià) 2 管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間t2的確定t2是指雨水在管渠內(nèi)的流行時(shí)間 即 t2 L 60v式中t2 管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間 min L 各設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度 m v 各設(shè)計(jì)管段滿流時(shí)的流速 m s 60 單位換算系數(shù) 3 折減系數(shù)m的確定折減系數(shù)m的提出原因如下 1 雨水管渠按滿流設(shè)計(jì) 但降雨時(shí) 管渠中的水流并非一開始就達(dá)到設(shè)計(jì)流速 而是隨著降雨歷時(shí)的增長(zhǎng)逐漸達(dá)到設(shè)計(jì)流速的 這樣 按公式算出的管渠內(nèi)流行時(shí)間t2將比實(shí)際時(shí)間偏小 2 雨水管渠內(nèi)各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量是按照相應(yīng)于該管段的集水時(shí)間的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度來計(jì)算的 所以 各管段的最大流量不大可能在同一時(shí)間發(fā)生 當(dāng)任一管段出現(xiàn)設(shè)計(jì)流量時(shí) 其他管段 特別是上游管段 不一定都是滿流 管渠內(nèi)的有一部分空隙容量 可設(shè)想利用該空隙容量暫時(shí)貯存一部分雨水 起到調(diào)蓄管段內(nèi)最大流量的作用 從而削減其高峰流量 減小管渠斷面尺寸 降低工程造價(jià) 為了利用管道的這種調(diào)蓄能力 應(yīng)使管內(nèi)水流實(shí)際流速低于設(shè)計(jì)流速 故要延緩管內(nèi)流行時(shí)間t2 考慮到以上兩個(gè)原因 在設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)計(jì)算時(shí)引入了折減系數(shù)m 延緩了管內(nèi)流行時(shí)間 使之更接近于實(shí)際情況 并達(dá)到折減管段設(shè)計(jì)流量 減小管渠斷面尺寸的目的 規(guī)范規(guī)定 暗管m 2 明渠m 1 2 在陡坡地區(qū)的暗管m 1 2 2 2 例題 雨水從各匯水面積上最遠(yuǎn)點(diǎn)分別流入雨水口a b c d的地面集水時(shí)間均為 1 并假設(shè) 1 匯水面積隨集水時(shí)間的增加而均勻增加 2 降雨歷時(shí)t等于或大于匯水面積上最遠(yuǎn)點(diǎn)的雨水流達(dá)設(shè)計(jì)斷面的集水時(shí)間 1 3 徑流系數(shù) 為定值 1 設(shè)計(jì)管段1 2的雨水設(shè)計(jì)流量直到t 1時(shí) F1全部面積上的雨水均已全部流到設(shè)計(jì)斷面 這時(shí)管段1 2內(nèi)流量達(dá)到最大值 L s 式中q1 管段1 2的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度 即相應(yīng)降雨歷時(shí)t 1時(shí)的暴雨強(qiáng)度 L s ha 2 設(shè)計(jì)管段2 3的雨水設(shè)計(jì)流量該設(shè)計(jì)管段收集匯水面積F1和F2上的雨水 2斷面為管段2 3的設(shè)計(jì)斷面 當(dāng)t 1 t1 2時(shí) F1和F2全部面積上的雨水均流到2斷面 管段2 3的流量達(dá)到最大值 即 L s 式中q2 管段2 3的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度 即相應(yīng)于降雨歷時(shí)t 1 t1 2的暴雨強(qiáng)度 L s ha t1 2 管段1 2的管內(nèi)雨水流行時(shí)間 min 3 設(shè)計(jì)管段3 4的雨水設(shè)計(jì)流量 L s 式中q3 管段3 4的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度 即相應(yīng)于降雨歷時(shí)t 1 t1 2 t2 3的暴雨強(qiáng)度 L s ha t2 3 管段2 3的管內(nèi)雨水流行時(shí)間 min 4 設(shè)計(jì)管段4 5的雨水設(shè)計(jì)流量 L s 式中q4 管段4 5的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度 即相應(yīng)于降雨歷時(shí)t 1 t1 2 t2 3 t3 4的暴雨強(qiáng)度 L s ha t3 4 管段3 4的管內(nèi)雨水流行時(shí)間 min 各設(shè)計(jì)管段的雨水設(shè)計(jì)流量應(yīng)等于該管段所承擔(dān)的全部匯水面積與該管段設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度的乘積 各管段的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度就是以管段設(shè)計(jì)斷面集水時(shí)間作為降雨歷時(shí)所對(duì)應(yīng)的暴雨強(qiáng)度 由于各管段的集水時(shí)間不同 所以各管段的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度也不同 1 3雨水管渠設(shè)計(jì)參數(shù) 1 水力計(jì)算的基本公式 式中Q 流量 m3 s 過水?dāng)嗝婷娣e m2 v 流速 m s R 水力半徑 m I 水力坡度 n 粗糙系數(shù) 2 水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1 設(shè)計(jì)充滿度雨水中主要含有泥砂等無機(jī)物質(zhì) 不同于城市污水的性質(zhì) 加之暴雨徑流量大 而相應(yīng)較高設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的暴雨強(qiáng)度的降雨歷時(shí)較短 故管道設(shè)計(jì)充滿度按滿流考慮 即h D 1 明渠則應(yīng)有不小于0 20m的超高 2 設(shè)計(jì)流速為避免雨水所挾帶的泥砂等無機(jī)物在管渠內(nèi)沉積下來而堵塞管道 我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定滿流時(shí)管道最小設(shè)計(jì)流速為0 75m s 明渠最小設(shè)計(jì)流速為0 4m s 為防止管壁受到?jīng)_刷而損壞 雨水管渠的最大設(shè)計(jì)流速為 金屬管道為10m s 非金屬管道為5m s 明渠按表采用 明渠最大設(shè)計(jì)流速 3 最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度雨水管道的最小管徑為300mm 相應(yīng)的最小坡度為0 003 雨水口連接管的最小管徑為200mm 相應(yīng)的最小坡度為0 01 4 最小埋深與最大埋深在冰凍地區(qū) 雨水管道正常使用是在雨季 冬季一般不降雨 若該地區(qū)使雨水管內(nèi)不貯留水 且地下水位較深時(shí) 其最小埋深則可不考慮冰凍影響 但應(yīng)滿足管道最小覆土厚度的要求 其它具體規(guī)定同污水管道 四 雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)步驟 1 劃分排水流域 進(jìn)行管道定線根據(jù)城市總體規(guī)劃圖 按地形劃分排水流域 在每一排水流域內(nèi) 結(jié)合建筑物及雨水口分布 充分利用各排水流域內(nèi)的自然地形 布置管道 使雨水以最短距離靠重力流就近排入水體 在總平面圖上繪出各流域的主干管 干管和支管的具體位置 2 劃分設(shè)計(jì)管段根據(jù)管道的具體位置 在管道轉(zhuǎn)彎 管徑或坡度改變 有支管接入 管道交匯等處以及超過一定距離的直線管段上都應(yīng)設(shè)置檢查井 把兩個(gè)檢查井之間流量不變且預(yù)計(jì)管徑和坡度也不變的管段定為設(shè)計(jì)管段 并從管段上游往下游依次進(jìn)行檢查井的編號(hào) 3 確定各設(shè)計(jì)管段的匯水面積各設(shè)計(jì)管段匯水面積的劃分應(yīng)結(jié)合地形坡度 匯水面積的大小以及雨水管道布置等情況而劃定 地形較平坦時(shí) 可按就近排入附近雨水管道的原則劃分 地形坡度較大時(shí) 應(yīng)按地面雨水徑流的水流方向劃分 并將每塊面積進(jìn)行編號(hào) 計(jì)算其面積并將數(shù)值標(biāo)注在圖上 匯水面積除包括街坊外 還應(yīng)包括街道 綠地等 4 確定各排水流域的平均徑流系數(shù)通常根據(jù)排水流域內(nèi)各類地面的面積數(shù)或所占比例 計(jì)算出該排水流域的平均徑流系數(shù) 也可根據(jù)規(guī)劃的地區(qū)類別 采用區(qū)域綜合徑流系數(shù) 5 確定設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P和地面集水時(shí)間t1結(jié)合地形特點(diǎn) 匯水面積的地區(qū)建設(shè)性質(zhì)和氣象特點(diǎn)確定設(shè)計(jì)重現(xiàn)期 各排水流域的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期可相同 也可不同 根據(jù)設(shè)計(jì)地區(qū)的建筑密度 地形坡度和地面覆蓋種類 街坊內(nèi)是否設(shè)置雨水暗管等 確定雨水管道的地面集水時(shí)間 6 求單位面積徑流量q0暴雨強(qiáng)度q與徑流系數(shù) 的乘積 稱為單位面積徑流量q0 即 對(duì)于某一設(shè)計(jì)來說 式中P t1 m A1 b c n均為已知數(shù) 只要求得各管段的管內(nèi)雨水流行時(shí)間t2 就可求出相應(yīng)于該管段的q0值 L s ha 7 管渠材料的選擇雨水管道管徑小于或等于400mm采用圓形斷面的混凝土管 管徑大于400mm采用鋼筋混凝土管 8 雨水管道的水力計(jì)算列表進(jìn)行雨水干管的水力計(jì)算 求得各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量 并確定各設(shè)計(jì)管段的管徑 坡度 流速 管內(nèi)底標(biāo)高及管道埋深等值 9 繪制雨水管道的平面圖和縱剖面圖雨水管道平面圖和縱剖面圖的繪制方法和要求與污水管道相同 第三節(jié)城市合流制管渠系統(tǒng)規(guī)劃 一 合流制管網(wǎng)的使用條件和布置特點(diǎn) 1 截流式合流制排水管渠的使用條件 1 排水區(qū)域內(nèi)有一處或多處水源充沛的水體 其流量和流速都足夠大 當(dāng)一定量的混合污水排入后對(duì)水體造成的污染危害程度在允許的范圍以內(nèi) 2 街坊和街道的建設(shè)都比較完善 必須采用暗管 渠 排除雨水 而街道斷面又較窄 管 渠 的設(shè)置位置受到限制時(shí) 3 地面有一定的坡度傾向水體 當(dāng)水體出現(xiàn)高水位時(shí) 岸邊不受淹沒 污水在中途不需要泵汲 2 布置特點(diǎn) 1 管渠的布置應(yīng)使所有服務(wù)面積上的生活污水 工業(yè)廢水和雨水都能合理地排入管渠 并能以最短的距離坡向水體 2 沿水體岸邊布置與水體平行的截流干管 在截流干管的適當(dāng)位置設(shè)置溢流井 使超過截流干管截流能力的那部分混合污水能順利地通過溢流井就近排入水體 3 合理地確定溢流井的數(shù)目和位置 從對(duì)水體的污染情況看 合流制管渠系統(tǒng)中的初期雨水雖被截流 但溢流的混合污水總比一般雨水臟 為保護(hù)受納水體 溢流井的數(shù)目宜少 其位置應(yīng)盡可能設(shè)置在水體的下游 從經(jīng)濟(jì)上講 溢流井過多 會(huì)提高溢流井和排放管渠的造價(jià) 特別是在溢流井離水體遠(yuǎn) 施工條件困難時(shí)更是如此 當(dāng)溢流井的溢流堰口標(biāo)高低于受納水體的最高水位時(shí) 需在排放管渠上設(shè)置防潮門 閘門或排澇泵站 為減少泵站造價(jià) 減少對(duì)水體的污染和便于管理 溢流井應(yīng)適當(dāng)集中 不宜過多 4 在合流制管渠系統(tǒng)的上游排水區(qū)域內(nèi) 如雨水可沿地面的道路邊溝排泄 則該區(qū)域內(nèi)可只設(shè)污水管道 只有當(dāng)雨水不能沿地面排泄時(shí) 才考慮設(shè)置合流管渠 二 截流式合流制排水管渠的設(shè)計(jì)流量 1 第一個(gè)溢流井上游管渠的設(shè)計(jì)流量 第一個(gè)溢流井上游管渠的設(shè)計(jì)流量為設(shè)計(jì)生活污水量Qs 設(shè)計(jì)工業(yè)廢水量Qg和設(shè)計(jì)雨水量Qy之和Q Qs Qg Qy Qh Qy 要求高的場(chǎng)合可取最大時(shí)生活污水量和最大生產(chǎn)班內(nèi)的最大時(shí)工業(yè)廢水量 一般情況下可取平均日生活污水量和最大班內(nèi)平均日工業(yè)廢水量 Qs Qg為晴天的設(shè)計(jì)流量 稱為旱流流量Qh 由于Qh相對(duì)較小 Q計(jì)算所得的管徑 坡度和流速 應(yīng)用旱流流量Qh進(jìn)行校核 檢查管道在輸送旱流流量時(shí)是否滿足最小流速的要求 2 溢流井下游管渠的設(shè)計(jì)流量 溢流井下游管渠的雨水設(shè)計(jì)流量為 Qy n0 Qs Qg Qy 式中Qy 溢流井下游匯水面積上的雨水設(shè)計(jì)流量 按相當(dāng)于此匯水面積的集水時(shí)間求得 溢流井下游管段的設(shè)計(jì)流量是雨水設(shè)計(jì)流量與生活污水設(shè)計(jì)流量及工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量之和 即 Q n0 Qs Qg Qy Qs Qg Qh n0 1 Qs Qg Qy Qh n0 1 Qh Qy Qh 式中Qh 溢流井下游匯水面積上的生活污水設(shè)計(jì)流量與工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量之和 3 從溢流井溢出的混合污水設(shè)計(jì)流量當(dāng)溢流井上游管段的設(shè)計(jì)流量超過溢流井下游管段的截流能力后 就會(huì)有一部分混合污水從溢流井處溢流泄出 通過排放渠道泄入水體 該溢流的混合污水設(shè)計(jì)流量為 Q Qs Qg Qy n0 1 Qh 三 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1 設(shè)計(jì)充滿度全部設(shè)計(jì)流量用滿流計(jì)算 2 設(shè)計(jì)最小流速合流管渠 滿流時(shí) 設(shè)計(jì)最小流速0 75m s 為改善旱流的水力條件 需校核旱流時(shí)管內(nèi)流速 一般宜在0 2 0 5m s范圍 3 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期合流管渠的雨水重現(xiàn)期一般應(yīng)比統(tǒng)一情況下雨水管渠的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期適當(dāng)提高 一般比雨水管渠的設(shè)計(jì)大20 30 以防止混合污水的溢流 4 截流倍數(shù)截流倍數(shù)根據(jù)旱流污水的水質(zhì) 水量情況 水體條件 衛(wèi)生方面要求及降雨情況等綜合確定 我國(guó)一般采用1 5 較多用3 見166頁表7 21 隨著對(duì)水體環(huán)境保護(hù)要求的提高 采用n0有逐漸增大的趨勢(shì) 四 城市舊合流制排水管渠系統(tǒng)改造 一 改合流制為分流制一般方法是將舊合流制管渠局部改建后作為單純排除雨水 或污水 的管渠系統(tǒng) 另外新建污水 或雨水 管渠系統(tǒng) 這樣可以解決城市污水對(duì)水體的污染 適于城市半新建地區(qū) 成片徹底改造舊區(qū) 建筑物不密集的工業(yè)區(qū)以及其他地形起伏有利改造的地區(qū) 針對(duì)我國(guó)現(xiàn)狀 某些地區(qū)可以考慮由合流制逐步過渡到分流制 一種做法是在規(guī)劃中近期采用合流制 埋設(shè)污水截流總管 但可采用較低的截流倍數(shù) 使城市舊水體的污染面貌得以迅速的初步改善 但隨著舊區(qū)的逐步改造以及道路的拓寬與新辟 可以相應(yīng)的埋設(shè)污水管 接通截流總管 并接納污水管經(jīng)過地區(qū)新建的或改造的房屋的污水以及收納原有建筑物的污染嚴(yán)重的污水 可逐步的由合流制過渡到合流與分流并存 最后做到舊區(qū)大部分污染嚴(yán)重的污水分流到污水管道中去 基本達(dá)到分流制的要求 而把原有合流管道作為雨水管道 另一種做法是以原有合流管道作物水管道來進(jìn)行分流 而另建一套簡(jiǎn)易的雨水排泄系統(tǒng) 通過采用街道暗溝 明渠等排泄雨水 可以免去接戶管的拆裝費(fèi)用 也可避免破壞道路 增設(shè)管道 等有條件時(shí) 可以把暗溝 明渠等改為雨水管道 這種方法經(jīng)濟(jì) 適用于過渡時(shí)期的改造 二 保留合流制 修建截留干管保留原有體制 沿河修建截流干管 即將直排式合流制改造成截流式合流制管渠系統(tǒng) 1 建混合污水貯水池或利用自然河道和洼塘 把溢流的合流污水調(diào)蓄起來 雨后再把貯存的水送往污水處理廠 能起到沉淀的預(yù)處理作用 2 在溢流出水口設(shè)置簡(jiǎn)單的處理設(shè)施 如對(duì)溢流混合污水篩濾 沉淀等 3 適當(dāng)提高截流倍數(shù) 增加截流干管及擴(kuò)大污水處理廠容量等 4 是降雨盡量多地分散貯流 盡可能向地下滲透 減少溢流的混合污水量 將雨水回收利用 主要手段有依靠公園 運(yùn)動(dòng)場(chǎng) 廣場(chǎng) 停車場(chǎng)地下貯流雨水 依靠滲井 地下盲溝 滲水性路面滲透雨水 消減洪峰 第四節(jié)壓力式和真空式排水系統(tǒng) 一 壓力式排水系統(tǒng) 通過壓力作用 把建筑物的污水引至集水池 利用池內(nèi)配有破碎機(jī)構(gòu)的污水泵將污水抽升 經(jīng)由小管徑的壓力排水支管 干管壓送至污水處理設(shè)施內(nèi) 或排送到重力流的排水管渠中 系統(tǒng)主要由研磨潛水泵井 壓力支管 壓力干管組成 優(yōu)點(diǎn) 1 建設(shè)費(fèi)用低 可使用小口徑的管道輸送污水而不必?fù)?dān)心堵塞 污水泵與壓力排水干管之間的排水連接支管可使用小于50mm的管道 2 由于埋深淺 管徑小 管溝開挖寬度小 容易施工 可大大縮短工期 3 由于是壓力輸送 管道不必在地勢(shì)地處選線 污水處理廠的位置也不必選在區(qū)域內(nèi)的最低處 可以自由選定 4 施工時(shí) 可以避免破壞自然環(huán)境 保護(hù)良好的自然和人為景觀 5 重力流排水系統(tǒng)不能防止地下水的滲入 壓力流可以避免地下水的滲入 減少污水處理設(shè)施的負(fù)荷 6 在合流制改分流制過程中 根據(jù)資金情況便于分期實(shí)施 缺點(diǎn) 壓力式排水系統(tǒng)是單排管路 發(fā)生故障不僅造成全線停水 還會(huì)污染環(huán)境 維護(hù)保養(yǎng)條件較高 管材要求比重力流高 對(duì)管件連接 伸縮性 抗震性也有一定要求 二 真空式排水系統(tǒng) 以真空吸力同時(shí)輸送污水與空氣的污水收集系統(tǒng) 由真空閥井 中繼泵站 真空管道組成 各個(gè)家庭排出的污水靠重力流進(jìn)入真空閥井中的集水井 當(dāng)污水在集水井內(nèi)上升到某一高度時(shí) 真空閥打開 在真空狀態(tài)下 污水與空氣按一定比例沿真空管路被吸引到中繼泵站 從而被壓送到重力流干管或污水處理廠 真空式與壓力式排水系統(tǒng)不同點(diǎn) 1 真空式易于集中化管理 真空式水道只需在中繼真空泵站處需電源 而壓力式水道要求每個(gè)研磨井處都有動(dòng)力電源 2 真空式下水道的污水靠真空輸送 污水不會(huì)漏泄到管道外 避免對(duì)周圍的污染 3 由于受真空高度限制 真空式下水道適于地形較平坦起伏較小的地區(qū) 而壓力式可適于任何坡度 一般真空式小水道的揚(yáng)程為4m左右 而壓力式下水道揚(yáng)程在20m左右 4 真空式下水道氣密性要求高 管材條件要好 并要嚴(yán)格施工質(zhì)量 不能發(fā)生真空漏氣 5 真空式下水道由于污水與空氣一起輸入管道 污水呈好氣性 而壓力式管道中呈厭氣狀態(tài) 易產(chǎn)生H2O等 三 壓力式和真空式排水系統(tǒng)的適應(yīng)條件 1 地形平坦或起伏多 穿越山谷 河川多的地區(qū) 2 地下水位高或地質(zhì)條件差如巖基露出 地面多軟土層等的地方 開挖深掘困難的地區(qū) 3 局部低洼的地區(qū) 4 道路狹窄 地下構(gòu)筑物多 管網(wǎng)密集 施工難度大 賠償費(fèi)用多地地區(qū) 5 人文景觀和自然保護(hù)區(qū) 避免開挖破壞景觀 特別適于我國(guó)歷史文化古城區(qū)的改造 6 人口密度低 居民分散 建筑物稀少的村落 別墅 觀光區(qū)等 7 資金不足 需要分期建設(shè) 逐步完善下水管網(wǎng)的地區(qū) 第五節(jié)排水管材 泵站及管道附屬構(gòu)筑物 一 排水管材 一 對(duì)管渠材料的要求1 有足夠的強(qiáng)度 以承受外部的荷載和內(nèi)部的水壓 2 有抵抗水中雜質(zhì)的沖刷和磨損的作用 有抗腐蝕的性能 特別對(duì)某些腐蝕性的工業(yè)廢水 3 不透水 以防治污水滲出或地下水滲入 而污染地下水或腐蝕其他管線和建筑物基礎(chǔ) 4 內(nèi)壁應(yīng)整齊光滑 使水流阻力盡量減小 5 盡量就地取材 并考慮到預(yù)制管件及快速施工的可能 減少運(yùn)輸和施工費(fèi)用 二 排水管材及制品1 混凝土管和鋼筋混凝土管造價(jià)低 具有抵抗酸 堿侵蝕及抗?jié)B性能差 管節(jié)短 節(jié)口多 搬運(yùn)不便等缺點(diǎn) 混凝土管內(nèi)徑 600mm 長(zhǎng)度 1m 適用于管徑較小的無壓管 鋼筋混凝土管口徑一般500mm以上 長(zhǎng)度在1 3m 多用在埋深大或地質(zhì)條件不良的地段 接口有承插式 企口式 平口式 2 陶土管3 金屬管有排水鑄鐵管 鋼管等 強(qiáng)度高 抗?jié)B性好 內(nèi)壁