第10章-雨水管網(wǎng)設(shè)計與計算3

雨水管渠設(shè)計主要內(nèi)容1．確定當?shù)乇┯陱姸裙?．劃分排水流域，進行雨水管渠定線；3．劃分設(shè)計管段，計算管段雨水設(shè)計流量；4．管渠水力計算，確定設(shè)計管段的管徑、坡度、標高及埋深；5．繪制管渠平面圖及縱剖面圖。我國常用暴雨強度公式式中q——設(shè)計暴雨強度（L/s·ha）；

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。地面集水時間t1的確定地面集水時間是指雨水從匯水面積上最遠點流到雨水口的地面流行時間。地面集水時間通常不予計算，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。管渠內(nèi)雨水流行時間t2的確定t2是指雨水在管渠內(nèi)的流行時間，即：

式中t2——管渠內(nèi)雨水流行時間（min）；

L——各設(shè)計管段的長度（m）；

v——各設(shè)計管段滿流時的流速（m/s）；60——單位換算系數(shù)。對于m取值規(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。區(qū)域綜合徑流系數(shù)。一般市區(qū)的綜合徑流系數(shù)ψ＝0.5～0.8，郊區(qū)ψ＝0.4～0.6。徑流系數(shù)ψ值（室外排水設(shè)計規(guī)范）地面種類ψ值各種屋面、混凝土和瀝青路面0.90大塊石鋪砌路面和瀝青表面處理的碎石路面0.60級配碎石路面0.45干砌磚石和碎石路面0.40非鋪砌土路面0.30公園或綠地0.15

雨水管渠設(shè)計流量計算管段雨水設(shè)計流量等于該管段所承擔的全部匯水面積與該管段設(shè)計暴雨強度的乘積。管段設(shè)計暴雨強度以管段設(shè)計斷面集水時間作為降雨歷時。t=t1+m(t2+t3+……+tN)=t1+Σt2各管段集水時間不同，設(shè)計暴雨強度也不同。單位面積徑流量q0

暴雨強度q與徑流系數(shù)ψ的乘積，稱為單位面積徑流量q0。即：（L/s·ha）式中Q——流量（m3/s）;

ω——過水斷面積（m2）；

v——流速（m/s）；

R——水力半徑（m）；

I——水力坡度；

n——粗糙系數(shù)。雨水管渠設(shè)計參數(shù)設(shè)計的準則設(shè)計充滿度：按滿流設(shè)計，h/D=1．設(shè)計流速：最小流速0.75m/s,最大流速10m/s（金屬管），5m/s（非金屬管）．最小管徑和最小設(shè)計坡度：雨水管最小管徑為300mm，相應的最小坡度為0.003；雨水口連接管最小管徑為200mm，最小坡度為0.01管段銜接：一般用管頂平接，當條件不利時也可用管底平接。最小覆土厚度：一般不小于0.7m。設(shè)計步驟（1）收集、分析資料，劃分排水流域、進行管道定線。（2）劃分設(shè)計管段。（3）劃分并計算匯水面積。匯水面積包括綠地、街道等。（4）計算平均徑流系數(shù)ψ

。一般經(jīng)驗值為：城市0.5-0.8；郊區(qū)0.4-0.6。（5）確定重現(xiàn)期P、地面集水時間t1。（6）計算單位面積徑流量q0。（7）計算各管段的設(shè)計流量，并求出Q、D、v、I及埋深等。（8）繪制圖紙。包括平面圖和剖面圖北京市某小區(qū)面積共220000㎡（22ha）,其中屋面面積占該地區(qū)總面積的３０％，瀝青道路面積占１６％。級配碎石路面的面積占１２％，非鋪砌土路面占４％，綠地面積占３８％。試計算該區(qū)的平均徑流系數(shù)。當采用設(shè)計重現(xiàn)期為P=5a、2a、1a及0.5a時，試計算：設(shè)計降雨歷時t=20min時的雨水設(shè)計流量各是多少？設(shè)計流量例題計算降雨歷時t=20min取不同的設(shè)計重現(xiàn)期時，暴雨強度計算如下表：設(shè)計重現(xiàn)期暴雨強度q５a293.33２a187.23１a187.21０.５a141.50設(shè)計降雨量計算如下表：t=20min；F=220000㎡；Ψ=0.537設(shè)計重現(xiàn)期暴雨強度q=設(shè)計降雨量Q=ΨqF（L/s）５a293.333465.4２a187.232211.94１a187.212211.70０.５a141.501671.68【雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計計算舉例】

已知某居住區(qū)平面圖。地形西高東低，東面有一自南向北流的河流，河流常年洪水位14m，常水位12m。該市的暴雨強度公式要求布置雨水管道并進行干管的水力計算.河流泵站1532129101116171819地形平坦,排水流域按主要街道的匯水面積劃分。洪水位高于地面平均標高,設(shè)置雨水泵站。每一設(shè)計管段所承擔的匯水面積按就近排入附近的雨水管道的原則劃分。采用統(tǒng)一的平均徑流系數(shù)ψ=0.5。建筑密度較稀，地面集水時間采用t1=10min。設(shè)計重現(xiàn)期選用P=1a。管道起點埋深采用1.30m.河流泵站1532129101116171819河流泵站15321291011161718191.各管段的設(shè)計流量按該管段起點，及上游管段終點的設(shè)計降雨歷時進行計算的，計算暴雨強度時，t2按上游各管段內(nèi)雨水流行時間之和求得。2.求單位面積徑流量3.單位面積徑流量乘以該管段的總匯水面積得設(shè)計流量。水力計算說明4.根據(jù)設(shè)計流量求管徑、管道坡度和流速。水力計算說明（續(xù)）5.根據(jù)設(shè)計流速求本管段得管內(nèi)雨水流行時間t2。6.起點埋深（1點）定為1.3m。1點地面標高－1點埋深＝1點管底標高。1點管底標高－降落量＝2點管底標高2點地面標高－2點管底標高＝2點埋深各設(shè)計管段在高程上采用管頂平接。7.下游設(shè)計流量小于上游設(shè)計流量，則取上游設(shè)計流量作為下游管段的設(shè)計流量。合流制排水管渠設(shè)計流量

1．溢流井上游管渠設(shè)計流量

溢流井上游管渠為完全合流制，設(shè)計流量按合流制計算：

由Q計算的管徑、坡度和流速，應用旱流流量Qh校核，檢查是否滿足最小流速要求。Q=Qs+Qg+Qy

=Qh

+QyQy－由暴雨公式計算。143265n0=3～5，設(shè)計規(guī)范：1～5，建議n0=3溢流井下游截流管道----管段設(shè)計流量：Qj

=（n0＋1）Qh

+Qh

′

+Qy′式中Qh—從溢流井截流的上游日平均旱流污水量（L/s）；

Qh’—溢流井下游納入的旱流污水量（L/s）；

Qy’—溢流井下游納入的設(shè)計雨水量（L/s）2．溢流井下游管渠設(shè)計流量143265當溢流井上游管段設(shè)計流量超過溢流井下游管段截流能力后，混合污水從溢流井流入下游溢流管道。混合污水設(shè)計流量為：3．溢流管道設(shè)計流量

－－從溢流井溢出混合污水設(shè)計流量Q=（Qs+

Qg

+Qy

）－（n0+1）Qh143265234合流制排水管網(wǎng)水力計算要點

1.合流制排水管道水力計算：1）溢流井上游合流管道計算；2）截流干管和溢流管道計算；3）截流井水力計算；4）晴天旱流校核。2.合流管道水力設(shè)計原則：1）采用雨水管道設(shè)計參數(shù)；2）雨水設(shè)計重現(xiàn)期應比分流制提高10％一25％；3）設(shè)計方案需進行旱流校核：流速滿足污水管渠最小流速。當不滿足時，修改管徑和坡度。截流式合流制排水管渠系統(tǒng)的設(shè)計計算實例[題意]某城市一個區(qū)的截流式合流管道平面布置如圖1，設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下：該市的暴雨強度公式為q=10020(1+0.56㏒P)/(t+36);1.設(shè)計重現(xiàn)期采用1a，地面集水時間t1=10min，該設(shè)計區(qū)域平均徑流系數(shù)ψ=0.45。2.設(shè)計人口密度為300人/ha，生活污水定額采用100L/(人·d)。3.截流干管的截流倍數(shù)n0=3。4.管道起點埋深為1.70m。5.河流的平均洪水位為18.000m。6.各設(shè)計管段的管長、匯水面積和工業(yè)廢水最大班的平均流量如表1所示。7.各檢查井處的地面標高如表2所示。試進行管段1-6的水力計算。

圖1截流式合流管道平面布置圖表1

設(shè)計管段的管長、匯水面積和工業(yè)廢水量

管段編號管長（m）匯水面積(ha)本段工業(yè)廢水量(L/s)面積編號本段面積1~22~33~44~55~68512859138165.5ⅠⅡⅢⅣⅤ1.201.790.831.932.12201060035表2檢查井處的地面標高

檢查井編號地面標高（m）12345620.20020.00019.70019.55019.50019.450[解]合流管道的水力計算與雨水管道的計算基本相同，只是它的設(shè)計流量要包括雨水、生活污水和工業(yè)廢水。計算時，先劃分設(shè)計管段及其匯水面積，計算每塊面積的大小；再計算設(shè)計流量，包括雨水量、生活污水量和工業(yè)廢水量；然后根據(jù)設(shè)計流量查滿流的水力計算圖，得出設(shè)計管徑和坡度；計算管內(nèi)底標高和埋深；最后進行旱流流量校核。本例中采用的管道粗糙系數(shù)n=0.013，其水力計算結(jié)果如表3所示。表3截流式合流干管計算表

管段編號管長(m)匯水面積(104m2)管內(nèi)流行時間(min)設(shè)計流量(L/s)設(shè)計管徑(mm)設(shè)計坡度(‰)管道坡降(m)本段轉(zhuǎn)輸總計累計Σt2本段t2雨水生活污水工業(yè)廢水溢流井轉(zhuǎn)輸水量總計1234567891011121314151-22-33-44-55-68512859138165.51.201.790.831.932.1201.202.993.8201.202.993.825.752.1201.894.565.5001.892.670.941.952.15117.6270.8312.5454.8207.81.02.43.04.61.72030909035378.4138.6303.1405.5550.3622.95007007008008001.61.21.91.72.30.1360.1540.1120.2350.381設(shè)計流速(m/s)設(shè)計管道輸水能力(L/s)地面標高(m)管內(nèi)底標高(m)埋深(m)旱流校核備注起點終點起點終點起點終點旱流流量(L/s)充滿度流速(m/s)1617181920212223242526270.750.801.051.081.2215031041055063020.20020.00019.70019.55019.50020.00019.70019.55019.50019.45018.50018.16418.01017.19017.55018.36418.01017.89817.55017.1691.701.841.691.751.951.641.691.651.942.2821.032.493.094.6131.30.280.230.340.300.320.540.500.830.791.00應加強維護管理應加強維護管理滿足要求滿足要求5點設(shè)溢流井作

業(yè)設(shè)計節(jié)點標號標高（m）165.80265.40365.10465.6564.7