給排水雨水管道設(shè)計計算

1、3雨水管道設(shè)計計算3. 1雨水排水區(qū)域劃分及管網(wǎng)布置3.1.1 排水區(qū)域劃分該區(qū)域最北端有京杭大運河，中部有明顯分水線。因此以明遠(yuǎn)路為分界線， 明遠(yuǎn)路以北雨水排入大運河，以南地區(qū)雨水排入中部水體。這樣劃分有利于減小 雨水管線長度和管道，并且可以縮小管徑，提高經(jīng)濟(jì)效益。3.1.2 管線布置根據(jù)該地區(qū)水體及地勢特點，雨水管道為正交式布置，沿水體不設(shè)主干管， 雨水通過干管直接排入水體。一些距水體較近的街區(qū)的雨水直接以地表徑流的方 式直接流入水體。明遠(yuǎn)路以北區(qū)域雨水干管的走向為自南向北；以南地區(qū)部分干管走向為自南向北，部分為自北向南，個別自南北匯入中間，具體流向根據(jù)水體 所在位置確定。具體如圖3所示。

2、3. 2雨水流量計算圖3雨水管道平面布置（初步設(shè)計）3.2.1雨量分析要素a）降雨量 指一定時段降落在某一點或某一面積上的水層深度，具計量單 位以mm計。也可用單位面積上的具體及（L/ha）表示9。b）降雨歷時 指一次連續(xù)降雨所經(jīng)歷的時間，可以指全部降雨時間，也可 以指其中某個個別的連續(xù)時段，其計量以min或h計，可從自記雨量記錄紙上讀 取。c）暴雨強(qiáng)度指某一連續(xù)降雨時段內(nèi)的平均降雨量，用 i表示(3-1)H i = 一 t式中，i暴雨強(qiáng)度（mm/min）;H 某一段時間內(nèi)的降雨總量（mm）;t 降雨時間（min）。在工程上常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積q表示。d）降雨面積 指降雨所籠罩的

3、面積。單位為公頃（ha）雨水管渠的收集并不是整個降雨面積上的雨水，雨水管渠匯集雨水的地面面 積稱為匯水面積。每根管段的匯水面積如下表所示：表7匯水面積計算表:管道編號(m)本段匯水面積編號(ha)(ha)(ha)54230.76566.6706.6743153.845786.6714.6732230.7658、5918.6814.6733.3521153.8466、691233.3545.3567192.36511.86011.8698230.76538.1508.1587153.84549.788.1517.9316 10230.7660 (3)、61 (3)8.1508.1510 1111

4、5.3861 (4)5.938.1514.0811 12153.8460 (4)、 6222.9714.0837.0512 13192.350(2)、52(2)10.6237.0547.6713 14230.7650(1)、50 10.6247.6758.2914 15230.7646(2)21.3458.2979.6317 18115.3861 (1)、 (2)11.86011.8618 19269.2260 (1)、 (2)4.4411.8616.319 20230.76475.1916.321.4920 21230.7648、4914.2321.4935.7221 22230.7645(

5、2)10.2335.7245.9523 24192.331(2)、 329.4909.4924 25153.8429、3011.129.4920.6125 26153.8426、2719.3420.6139.9526 27153.846(2.2)、7 (2.2)9.6739.9549.6227 28173.076(2.1)、7(2.1)9.6749.6259.2928 29173.076 (1.2)、7(1.2)9.6759.2968.9630 31192.324(2)、31 (1)13.34013.3431 32230.7624 (1)、 2814.8213.3428.1632 33153.

6、8422、2517.0428.1645.233 34153.844 (4.2)、5 (4)12.0645.257.2634 35153.844 (4.1)、5(3)12.0657.2669.3235 36153.844 (2.2)、5 (2)12.0669.3281.3837 38230.7620、2331.42031.4238 39153.8418 (2)、 2128.2331.4259.6539 40153.843 (2)、4 (3.2)13.6459.6573.2940 41153.843(1)、4 (3.1)13.6473.2986.9341 42153.842(2)、4 (1.2)1

7、2.5386.9399.4643 44153.8418(1)12.45012.4544 45153.841(3)8.8612.4521.31454230.761(2)8.8621.3130.1747 48269.22371.4801.4848 49192.335、3611.121.4812.649 50153.8433、347.4212.620.0250 51153.849 (1.2)、9 (2.2)5.9320.0225.9551 52192.39(1.1)2.9725.9528.9252 53134.619(2.1)2.9728.9231.8953 54134.618(2)4.6731.8

8、936.5655 56153.8438、3948.91048.9156 57153.8411 (2)、13 (2)11.7848.9160.6957 58134.6111(1)、13 (1)11.7860.6972.4758 59134.6110 (2)、12 (2)12.6772.4785.1460 61230.764022.23022.2361 62203.83841、4231.1322.2353.3662 63203.83815 (3)6.7253.3660.0863 64203.83815 (2)6.7260.0866.865 66203.83843、4449.06049.0666 6

9、7203.83816(3)、17 (3)16.8549.0665.9167 68203.83816 (2)、17 (2)16.8565.9182.76e）暴雨強(qiáng)度頻率和重現(xiàn)期指定暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的可能性一般不是預(yù)知的。但它出現(xiàn)的次數(shù)服從一定的統(tǒng)計規(guī)律，可以通過對以往大量觀測資料的統(tǒng)計分析, 計算某個特定的降雨歷時的暴雨強(qiáng)度發(fā)生頻率。暴雨強(qiáng)度頻率是指等于或超過某指定暴雨強(qiáng)度值出現(xiàn)的次數(shù)m和觀測資料總項數(shù)n之比，即：Pn= m?100%n(3-2)3.2.2 雨量基本公式雨水設(shè)計流量按下式計算：Q = y qF(3-3)式中Q雨水設(shè)計流量(L/s);y 徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1;F匯水面積(ha);q設(shè)

10、計暴雨強(qiáng)度(L/(sgha)o暴雨 強(qiáng) 度公 式：q= 167A(1+ 71g P)(t+ b)(3-4)式中：q設(shè)計暴雨強(qiáng)度(L/sgha);P設(shè)計重現(xiàn)期(a)；t降雨歷時(min)；A1,c,b,n地方參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計方法計算確定，本設(shè)計中暴雨強(qiáng)度公式為：3027.3(1+ 0.6551g p)(t+ 19)0.758(3-5)雨水流量主要參數(shù)及其確定依據(jù)a)徑流系數(shù)W降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的洼地截流，一部分滲入土壤, 余下的一部分沿地面流入雨水灌渠，這部分進(jìn)入雨水灌渠的雨水量稱作徑流量。 徑流量和降雨量的比值稱徑流系數(shù) 比 其值常小于1。徑流系數(shù)的值和匯水面積的地面覆蓋情況

11、、地面坡度、地貌、建筑密度的分 布、路面鋪砌等情況相關(guān)。由于影響因素很多，精確求它的值是相當(dāng)困難的，因 此我們采用經(jīng)驗數(shù)值確定。該區(qū)域大部分地區(qū)為瀝青路面，有部分地區(qū)為公園及綠地，綜合徑流系數(shù)為 0.6。b）重現(xiàn)期P暴雨強(qiáng)度隨著重現(xiàn)期的不同而不同。在雨水管渠設(shè)計中，若選用較高的設(shè)計 重現(xiàn)期，計算所得設(shè)計暴雨強(qiáng)度大，相應(yīng)的雨水設(shè)計流量大，管渠的斷面相應(yīng)大。 這對防止地面積水是有利的，安全性高，但經(jīng)濟(jì)上則因管渠設(shè)計斷面的增大而增 加了工程造價；若選用較低的設(shè)計重現(xiàn)期，管渠斷面的相應(yīng)減小，這樣雖然可以 降低工程造價，但可能會經(jīng)常發(fā)生排水不暢、 地面積水而影響交通，甚至給城市 人民的生活及工業(yè)生產(chǎn)造成

12、危害。雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期的選用，應(yīng)根據(jù)回水面積的地區(qū)建設(shè)性質(zhì)（廣場、干道、 廠區(qū)、居住區(qū)）、地形特點、匯水面積和氣象特點等因素確定，一般選用0.53a, 對于重要干道，立交道路的重要部分，重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重的地 區(qū)，宜采用較高的設(shè)計重現(xiàn)期，一般選用 25a,并應(yīng)和道品&設(shè)計協(xié)調(diào)9。對于 特別重要的地區(qū)可酌情增加，而且在同一排水系統(tǒng)中也可采用同一設(shè)計重現(xiàn)期或 不同的設(shè)計重現(xiàn)期。雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期規(guī)定的選用范圍，是根據(jù)我國各地目前實際采用的數(shù) 據(jù)，經(jīng)歸納綜合后確定的。在選用雨水管渠的設(shè)計重現(xiàn)期是， 必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍?候、地形等條件確定。我國南部地區(qū)主要城市的重現(xiàn)期間下表：選擇

13、該地區(qū)選擇暴雨重現(xiàn)期為 0.7a。c）集水時間t對管道的某一設(shè)計斷面來說，集水時間t有地面集水時間ti和管內(nèi)雨水流行 時間t2部分組成30地面集水時間ti的確定地面集水時間是指雨水從匯水面積上最遠(yuǎn)點流到第1個雨水口的時間。影響ti的因素眾多，如地形坡度、地面鋪砌、地面種植、水流路程等，因此一般對ti不進(jìn)行計算，而采用經(jīng)驗數(shù)值。根據(jù)室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定：地面積水時間視距離長短和地形坡度及地面覆蓋情況而定，一般采用ti=515min。根據(jù)經(jīng)驗，在建筑密度大、地形較陡、雨水口分布較密的地區(qū)或街區(qū)內(nèi)設(shè)置的雨水暗管，可取58min；而在建筑密度小，匯水面積較大、地形平坦、雨水口布置較稀疏的 地區(qū)，取10

14、15min9。管渠內(nèi)雨水流行時間t2的確定t2 的計算公式為：t2 = ? 一二（min）- 60v（3-6）式中：L各管段的長度（m）;v 各管段滿流時的水流速度（m/s）;60單位換算系數(shù)，1min=60s。1.1.1 3雨水管水力計算1.1.2 水力計算參數(shù)確定a）設(shè)計充滿度雨水中主要含有泥砂等無機(jī)物質(zhì)，不同污水的性質(zhì)，加以暴雨徑流量大，而 相應(yīng)較高設(shè)計重現(xiàn)期的暴雨強(qiáng)度的降雨歷史一般不會很長。故管道設(shè)計充滿度按滿流考慮，即h/D=1 o明渠則應(yīng)由等于或大于0.20m的超高。街道邊溝應(yīng)有等于 或大于0.03m的超高3。b）設(shè)計流速雨水中挾帶泥砂等無機(jī)物質(zhì)，為避免這些物質(zhì)在管渠內(nèi)沉淀下來而堵

15、塞管道，雨水管渠的最小設(shè)計流速應(yīng)大于污水管道。具體雨水管道的最小及最大設(shè)計 流速如下表所小：表8最小及最大設(shè)計流速管渠明渠金屬非金屬最小設(shè)計流速 m/s最大設(shè)計流速m/s0. 75100. 7550. 40根據(jù)類別而定C）最小管徑和最小設(shè)計坡度：雨水管道的最小管徑為300mm,相應(yīng)的最小坡度為0.003m,雨水口連接管最小管徑為200mm,最小坡度為0.01。d)最小埋深和最大埋深具體規(guī)定同污水管道。e)雨水管徑的斷面形式雨水管道中常用的斷面形式大多為圓形，但尺寸較大時，宜采用矩形、馬蹄形或其它形式。f)雨水管渠的銜接方式雨水管道是按滿流進(jìn)行設(shè)計的，因此雨水管道的銜接一般采用管頂平接。1.1.

16、3 雨水管道的設(shè)計這是雨水管道設(shè)計的重點部分。雨水管道的設(shè)計管段不宜過長，也不宜有過多的彎道，因此易于用較短的雨 水管道。本區(qū)域的最北部地區(qū)是京杭大運河，區(qū)域內(nèi)部也有少量水體，這些水體附近的雨水可以就近排放，以減小管道的長度。具體的管道布置見圖所示，管道水力計算圖表所小。表9雨水干管1水力計算表管道長總匯水面管內(nèi)雨水流行時間單位面積徑設(shè)計流量管徑D(mm)號度(mm)積(ha)Et2=EL/vt2=L/v曲q0 (L/(s?ha)Q(L/s)坡度12345678954230.766.670.003.85120.86806.1510000.001143153.8414.673.852.33110

17、.611622.6413000.000932230.7633.356.182.96105.313512.1518000.0008521153.8445.359.141.9099.374506.5820000.0008流速管道輸水能坡降(m)設(shè)計地面(m)，設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)v(m/s)力 Q'(L/s)起點”占八、起點”占一S 八、起點”占一S 八、10111213141516171818100.25420.220.217.90017.6462.302.551.116300.13820.220.217.34617.2082.852.991.335200.19620.220.21

18、6.70816.5123.493.691.3545100.12320.220.216.31216.1883.894.01管道 編R管道長 度總匯水面 積管內(nèi)雨水流彳(min)亍時間單位面積徑曲q0設(shè)計流量Q管徑D坡度(m)(ha)E2=E L/vt2=L/v(L/(s ha)(L/s)(mm)12345678967192.311.860.003.11120.861433.4312500.0008598230.768.150.003.92120.86985.0311000.000987153.8417.933.922.21110.421979.8514500.0011流速v(m/s)管道輸水能力

19、 Q'(L/s)坡降(m)設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點”占 八、起點”占 八、起點”占 八、1011121314151617181.030.981.16145099019900.1630.2080.16920.220.220.220.220.220.217.90017.90017.34217.73717.69217.1732.302.302.862.462.513.03管道 編R管道長 度(m)總匯水面 積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑曲q0(L/(s ha)設(shè)計流量Q (L/s)管徑D(mm)坡度E2=E L/vt2=L/v12345678916 101

20、0 1111 1212 1313 1414 15230.76115.38153.84192.3230.76230.768.1514.0837.0547.6758.2979.630.003.535.207.389.1711.093.531.672.181.791.911.64120.86111.38107.46102.7999.3095.86985.031568.223981.304900.205788.337633.411050125016501800200020000.00120.001050.00170.00160.00180.0024流速v(m/s)管道輸水能力 Q'(L/s)坡

21、降(m)設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點”占 八、起點”占 八、起點”占 八、1011121314151617181.091.151.1751.792.012.351000157040004950580076400.2770.1210.2620.3080.4150.55420.220.220.220.220.220.220.220.220.220.220.220.217.90017.42316.90216.49015.98315.56717.62317.30216.64016.18315.56715.0142.302.783.303.714.224.632.582.903.564.

22、024.635.19管道 編p管道長 度(m)總匯水面 積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑曲q0(L/(s ha)設(shè)計流量Q (L/s)管徑D(mm)坡度E2=E L/vt2=L/v12345678917 1818 1919 2020 2121 22115.38269.22230.76230.76230.7611.8616.3021.4935.7245.950.001.484.937.7810.591.483.452.852.812.37120.86116.67108.07102.0096.731433.431901.672322.403643.294444.88110013001

23、450180018000.00160.00130.00130.00160.0014流速v(m/s)管道輸水能力 Q'(L/s)坡降(m)設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點”占一E 八、起點”占 一工八、起點”占一S 八、1011121314151617181.31.31.351450191023300.1850.3500.30020.220.220.220.220.220.217.90017.51517.01517.71517.16516.7152.302.683.182.483.033.481.371.62364044500.3690.32320.220.220.220.2

24、16.36515.99615.99615.6733.834.204.204.53管道 編R管道長 度(m)總匯水面 積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑曲q0(L/(s ha)設(shè)計流量Q (L/s)管徑D(mm)坡度E2=E L/vt2=L/v12345678923 2424 2525 2626 2727 2828 29192.3153.84153.84153.84173.07173.079.4920.6139.9549.6259.2968.960.002.914.896.417.769.072.911.971.531.351.311.15120.86112.91108.17104.

25、81102.0399.491146.992327.014321.435200.646049.466860.901100145018001800180018000.00130.0010.00160.00180.00240.0031流速v(m/s)管道輸水能力 Q'(L/s)坡降(m)設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點”占 八、起點終點起點”占 八、1011121314151617181.11.31.681.92.22.51150233043305210606068700.2500.1540.2460.2770.4150.57320.220.220.220.220.220.220

26、.220.220.220.220.220.217.90017.30016.79616.55016.27315.85817.65017.14616.55016.27315.85815.3212.302.903.403.653.934.342.553.053.653.934.344.88管道 編R管道長 度 (m)總匯水面 積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流里q。(L/(s?ha)設(shè)計流量Q (L/s)管徑D(mm)坡度12 t2=。L/vt2=L/v12345678930 3131 3232 3333 3434 3535 36192.3230.76153.84153.84153.8

27、4153.8413.3428.1645.2057.2669.3281.380.002.675.346.878.389.632.672.671.531.511.251.07120.86113.52107.14103.85100.8298.461612.313196.824842.795946.566989.028012.741250165018002000200020000.00120.00120.00160.00140.00180.002流速v(m/s)管道輸水能力 Q'(L/s)坡降(m)設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點”占八、起點”占一S 八、起點”占一S 八、1011

28、121314151617181.21.441.681.72.052.41620320048505950700080200.2310.2770.2460.2150.2770.30820.220.220.220.220.220.220.220.220.220.220.220.217.90017.26916.84216.39616.18115.90417.66916.99216.59616.18115.90415.5962.302.933.363.804.024.302.533.213.604.024.304.60管道 編R管道長 度總匯水面 積管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流里q0設(shè)計流量Q

29、管徑D(mm)坡度(m)(ha)E2=E L/vt2=L/v(L/(s?ha)(L/s)12345678937 38230.7631.420.002.26120.863797.5018000.001638 39153.8459.654.521.29109.006502.0820000.001739 40153.8473.295.821.09106.097774.9920000.002440 41153.8486.936.910.93103.769020.1120000.003341 42153.8499.467.840.79101.8710131.9420000.0044流速管道輸水能坡降(m

30、)設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)v(m/s)力 Q'(L/s)起點”占 八、起點”占 八、起點”占 八、1011121314151617181.738000.36920.220.217.90017.5312.302.671.9865100.26220.220.217.33117.0692.873.132.3577800.36920.220.217.06916.7003.133.502.7590300.50820.220.216.70016.1922.503.013.25101400.67720.220.216.19215.5153.013.68管道長總匯水面管內(nèi)雨水流行時間單

31、位面積徑設(shè)計流量管道管徑D度積(min)沅里q。Q坡度編p(mm)(m)(ha)E2=E L/vt2=L/v(L/(s?ha)(L/s)12345678943 44153.8412.450.002.25120.861504.7410500.0013544 45153.8421.312.251.56114.612442.4113500.001945 46230.7630.173.812.16110.693339.5215000.0019流速管道輸水能設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)以1沖(m)v(m/s)力 Q'(L/s)起點”占 八、起點然占一A 八、起點”占 八、101112

32、1314151617181.1415100.20820.220.217.90017.6922.302.511.6424500.29220.220.217.39217.1002.813.101.7833500.43820.220.216.95016.5123.253.69管道長總匯水面管內(nèi)雨水流行時間單位面積徑設(shè)計流量管道管徑D度積(min)沅里q0Q(mm)坡度(m)(ha)U2=U L/vt2=L/v(L/(s?ha)(L/s)12345678947 48269.221.480.005.10120.86178.885000.002148 49192.312.605.102.39107.691

33、356.8611000.001749 50153.8420.027.491.86102.582053.5713500.001450 51153.8425.959.351.8698.982568.4015000.001251 52192.328.9211.212.2695.652766.3315000.001452 53134.6131.8913.461.3891.952932.3115000.001653 54134.6136.5611.851.2789.843284.4715000.0019流速管道輸水能(m)設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)v(m/s)力 Q'(L/s)坡降

34、起點”占一S 八、起點”占一S 八、起點”占一S 八、1011121314151617180.881900.56520.220.217.90017.3352.302.871.3413600.32720.220.216.73516.4083.473.791.3820600.21520.220.216.15815.9424.044.261.3825800.18520.220.215.79215.6084.414.591.4227700.26920.220.215.60815.3394.594.861.6229400.21520.220.215.33915.1234.865.081.7732900.

35、25620.220.215.12314.8675.085.33管道 編R管道長 度總匯水面 積管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流里q。設(shè)計流量Q管徑D(mm)坡度(m)(ha)E2=E L/vt2=L/v(L/(s?ha)(L/s)12345678955 56153.8448.910.001.19120.865911.3918000.002356 57153.8460.691.191.18117.457128.2420000.00257 58134.6172.472.370.89114.298282.4220000.002758 59134.6185.143.270.85112.02953

36、7.4522000.0026流速管道輸水能坡降(m)設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)v(m/s)力 Q' (L/s)起點”占 八、起點”占 八、起點”占 八、1011121314151617182.1559200.35420.220.217.90017.5462.302.652.1771400.30820.220.217.34617.0382.853.162.5182900.36320.220.217.03816.6753.163.522.6595500.35020.220.216.47516.1253.724.07管道 編R管道長 度總匯水 積.面管吠口雨水流彳(min)亍時

37、間單位面積，油q徑0設(shè)計療Q匚里管徑D(mm)坡度(m)(ha)E2=E L/vt2=L/v(L/(s?ha)(L/s)12345678960 61230.7622.230.002.56120.862686.7714500.001561 62203.83853.362.561.53113.806072.2218000.0024962 63203.83860.084.091.40110.026609.7418000.002963 64203.83866.805.501.31106.797133.7718000.0029流速管道輸水能坡降(m)設(shè)計地面(m)設(shè)計管內(nèi)底(m)埋深(m)v(m/s)力 Q'(L/s)起點”占一S 八、起點”占一S 八、起點”占一S 八、1011121314151617181.526900.34620.220.217.90017