排水工程第五章ohxppt課件

1、第五章 雨水管溝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)雨水管溝系統(tǒng)包括：雨水管溝系統(tǒng)包括：雨水口、連接管、檢查井、雨水口、連接管、檢查井、雨水管、出水口等雨水管、出水口等l5-1 5-1 雨量分析與暴雨強(qiáng)度公式雨量分析與暴雨強(qiáng)度公式l5-2 5-2 雨水設(shè)計(jì)流量雨水設(shè)計(jì)流量l5-3 5-3 雨水管設(shè)計(jì)和計(jì)算雨水管設(shè)計(jì)和計(jì)算l5-4 5-4 雨水徑流的調(diào)節(jié)雨水徑流的調(diào)節(jié)第五章第五章 雨水管溝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)雨水管溝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5-1 5-1 雨量分析與暴雨強(qiáng)度公式雨量分析與暴雨強(qiáng)度公式l雨水溝道的設(shè)計(jì)以降雨量為基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)雨水溝道的設(shè)計(jì)以降雨量為基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)流量為雨水徑流量。流量為雨水徑流量。l一、雨量參數(shù)一、雨量參數(shù)l降雨量降雨

2、量h）l降雨歷時(shí)降雨歷時(shí)t）l降雨強(qiáng)度降雨強(qiáng)度i/q）l 降雨面積和匯水面積降雨面積和匯水面積l降雨頻率和重現(xiàn)期降雨頻率和重現(xiàn)期P）一、雨量參數(shù)一、雨量參數(shù)l降雨量降雨量h h）：指一段時(shí)間內(nèi)降落在某一面積上）：指一段時(shí)間內(nèi)降落在某一面積上的總水量的總水量表示方式1hm2面積上的降雨量m3/hm2）深度hmm）2019年7月7 日12時(shí)8日12時(shí)，南京市區(qū)降水量198.9毫米。南京24小時(shí)降水量接近于2019年7月5日歷史最高值207.2毫米引自20190709 現(xiàn)代快報(bào)2019年8月1日到2日受“鳳凰” 殘留云系影響，南京出現(xiàn)持續(xù)性的強(qiáng)降水，南京浦口地區(qū)的降水量達(dá)到278.1毫米，下了罕見的

3、特大暴雨。20190802揚(yáng)子晚報(bào)l降雨歷時(shí)降雨歷時(shí)t，min，h）：指連續(xù)降雨的時(shí)段）：指連續(xù)降雨的時(shí)段l降雨強(qiáng)度降雨強(qiáng)度i， mm/min; q， L/s.hm2）：某一）：某一降雨歷時(shí)內(nèi)的平均降雨量降雨歷時(shí)內(nèi)的平均降雨量l降雨面積：降雨所籠罩的面積降雨面積：降雨所籠罩的面積l 匯水面積：雨水管渠匯集雨水的面積匯水面積：雨水管渠匯集雨水的面積ha/km2）一、雨量參數(shù)一、雨量參數(shù)i = h / tmm min-1） q = K i =166.7 i （Ls-1hm-2）表示方式一、雨量參數(shù)一、雨量參數(shù)l降雨強(qiáng)度的頻率和重現(xiàn)期降雨強(qiáng)度的頻率和重現(xiàn)期P ）l（1通常稱單位時(shí)間內(nèi)某種事件出現(xiàn)的次

4、數(shù)通常稱單位時(shí)間內(nèi)某種事件出現(xiàn)的次數(shù)或比例為頻率，水文統(tǒng)計(jì)上，用頻率反映或比例為頻率，水文統(tǒng)計(jì)上，用頻率反映水文事件出現(xiàn)的頻繁情況水文事件出現(xiàn)的頻繁情況l（2降雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期：指超過某一降雨強(qiáng)度降雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期：指超過某一降雨強(qiáng)度的降雨出現(xiàn)一次的平均時(shí)間間隔，單位：年的降雨出現(xiàn)一次的平均時(shí)間間隔，單位：年洪水的大小50年一遇100年一遇洪水重現(xiàn)期50年100年頻率2%（0.02）1%（0.01）二、暴雨強(qiáng)度公式二、暴雨強(qiáng)度公式i = A*( 1 + C*lgP )/( t + b )nA: P = 1年時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨的雨力年時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨的雨力;C: 雨力變動(dòng)參數(shù)雨力變動(dòng)參數(shù); b: 歷時(shí)附加參數(shù)

5、歷時(shí)附加參數(shù);n: 歷時(shí)指數(shù)歷時(shí)指數(shù); i: 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度;P: 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期設(shè)計(jì)重現(xiàn)期; t: 降雨歷時(shí)降雨歷時(shí)A,C,b,n 是地方參數(shù)，由統(tǒng)計(jì)方法確定是地方參數(shù)，由統(tǒng)計(jì)方法確定二、暴雨強(qiáng)度公式二、暴雨強(qiáng)度公式min)/()228.13(lg914.11060.16775. 0mmtPi)./()5 .10()lg787. 01 (16.241878. 0hasLtPq南京南京鎮(zhèn)江鎮(zhèn)江min)/()09. 8()lg642. 01 (315.13722. 0mmtPi上海上海5-2 5-2 雨水設(shè)計(jì)流量雨水設(shè)計(jì)流量l推理公式推理公式qAiAKQsQs：雨水管設(shè)計(jì)流量：雨水管設(shè)計(jì)流

6、量L/s）; A：排水面積：排水面積hm2） i：設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度：設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度mm/min）; q：設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度：設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度L/s.hm2）; K：單位換算系數(shù)，：單位換算系數(shù)，167;：徑流系數(shù)：徑流系數(shù)1、設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)、設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)tt：設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)：設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)min）；）；t1：地面集水時(shí)間：地面集水時(shí)間min）；）；m：折減系數(shù)；：折減系數(shù)；t2：管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間：管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間min）21mttt（1地面集水時(shí)間地面集水時(shí)間t1視集水距離長短、地形坡度和視集水距離長短、地形坡度和地面覆蓋情況定地面覆蓋情況定, ,一般采用一般采用5 515 min15 min（2管渠內(nèi)雨水流行

7、時(shí)間管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間t2min602vLtv：各管段滿流時(shí)的流速，：各管段滿流時(shí)的流速，m/sL：管段長度，：管段長度，m（3折減系數(shù)折減系數(shù)ml暗管暗管m=2，明渠，明渠m=1.2，l 在陡坡地區(qū)，暗管在陡坡地區(qū)，暗管m=1.22l增加折減系數(shù)的理論基礎(chǔ)：利用管中增加折減系數(shù)的理論基礎(chǔ)：利用管中空隙容量空隙容量2、徑流系數(shù)、徑流系數(shù)l影響徑流系數(shù)的常見因素：影響徑流系數(shù)的常見因素：l（1 1地面覆蓋地面覆蓋l（2 2地面坡度地面坡度l（3 3地貌地貌l（4 4降雨?duì)顩r降雨?duì)顩rl（5 5前期影響雨量前期影響雨量3、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期Pl根據(jù)匯水地區(qū)性質(zhì)、地形特點(diǎn)和氣候特根據(jù)匯水地區(qū)性質(zhì)、

8、地形特點(diǎn)和氣候特征等因素確定。征等因素確定。l重現(xiàn)期一般選用重現(xiàn)期一般選用0.50.53a3al重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū)，一般選用起較嚴(yán)重后果的地區(qū)，一般選用3 35a5a，并應(yīng)與道路設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。并應(yīng)與道路設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。l特別重要地區(qū)和次要地區(qū)可酌情增減。特別重要地區(qū)和次要地區(qū)可酌情增減。討論討論應(yīng)用推理公式確定雨水溝道的設(shè)計(jì)流量時(shí)應(yīng)用推理公式確定雨水溝道的設(shè)計(jì)流量時(shí)排水面積的值精度較高；排水面積的值精度較高；徑流系數(shù)的值很難精確，且隨城市的建設(shè)徑流系數(shù)的值很難精確，且隨城市的建設(shè)而變動(dòng)；而變動(dòng)；降雨強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的確定，隨意性很大；降雨強(qiáng)度

9、設(shè)計(jì)值的確定，隨意性很大；重現(xiàn)期的選用具有隨意性；重現(xiàn)期的選用具有隨意性；地面集水時(shí)間具有隨意性。地面集水時(shí)間具有隨意性。5-3 雨水管的設(shè)計(jì)和計(jì)算雨水管的設(shè)計(jì)和計(jì)算設(shè)計(jì)基本要求：通暢及時(shí)地排除雨洪徑流設(shè)計(jì)基本要求：通暢及時(shí)地排除雨洪徑流1、雨水管的布局、雨水管的布局（1充分利用地形，合理選擇排水形式充分利用地形，合理選擇排水形式（2按城市布局布置雨水管，與總體規(guī)劃相結(jié)合按城市布局布置雨水管，與總體規(guī)劃相結(jié)合（3合理布置雨水口，以水不淹路面為宜合理布置雨水口，以水不淹路面為宜（4暗管與明渠結(jié)合暗管與明渠結(jié)合（5用截流溝排區(qū)外來水用截流溝排區(qū)外來水2、雨水管水力計(jì)算有關(guān)規(guī)定、雨水管水力計(jì)算有關(guān)規(guī)

10、定（1設(shè)計(jì)充滿度：滿流設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)充滿度：滿流設(shè)計(jì)（2設(shè)計(jì)流速設(shè)計(jì)流速 雨水管最小設(shè)計(jì)流速雨水管最小設(shè)計(jì)流速0.75m/s（3最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度2、雨水管水力計(jì)算有關(guān)規(guī)定、雨水管水力計(jì)算有關(guān)規(guī)定2、雨水管水力計(jì)算有關(guān)規(guī)定、雨水管水力計(jì)算有關(guān)規(guī)定管頂平接管頂平接管底平接管底平接（4管段銜接管段銜接2、雨水管水力計(jì)算有關(guān)規(guī)定、雨水管水力計(jì)算有關(guān)規(guī)定（5最小覆土厚度：與污水管一致最小覆土厚度：與污水管一致（6窨井間距窨井間距例：已知某排雨系統(tǒng)采用鋼筋混凝土管，例：已知某排雨系統(tǒng)采用鋼筋混凝土管， 設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)流量qv=200L/s, 地面坡度地面坡度i = 0.004。求：管徑

11、求：管徑D，管底坡度，管底坡度I，以及管內(nèi)流速，以及管內(nèi)流速v.3、雨水溝道水力學(xué)計(jì)算步驟步驟1：劃分流域與溝道定線，確定雨水流向步驟2：劃分設(shè)計(jì)溝段與沿線匯水面積 步驟5：進(jìn)行水力學(xué)計(jì)算步驟4：確定溝道的最小埋深步驟3：確定雨量參數(shù)的設(shè)計(jì)值 雨量重現(xiàn)期采用一年，相應(yīng)降雨強(qiáng)度公式：雨量重現(xiàn)期采用一年，相應(yīng)降雨強(qiáng)度公式：地面集水時(shí)間地面集水時(shí)間t t用用10min10min。徑流系數(shù)及加權(quán)平均的計(jì)算：徑流系數(shù)及加權(quán)平均的計(jì)算： 767.0)17.7(6.14tiiiiAA步驟步驟1 1：從溝道系統(tǒng)圖中量得各溝段的長度：從溝道系統(tǒng)圖中量得各溝段的長度L L列入第列入第2 2項(xiàng)項(xiàng)步驟步驟2 2：根據(jù)

12、排水面積的劃分，將各溝段的沿線面積列入第：根據(jù)排水面積的劃分，將各溝段的沿線面積列入第3 3項(xiàng)項(xiàng)步驟步驟3 3：各溝段的排水面積列入第：各溝段的排水面積列入第4 4項(xiàng)項(xiàng)步驟步驟4 4：從圖中讀出數(shù)據(jù)列入第：從圖中讀出數(shù)據(jù)列入第1414、1515項(xiàng)項(xiàng)步驟步驟5 5：根據(jù)各溝段的假定流速，算出集流時(shí)間：根據(jù)各溝段的假定流速，算出集流時(shí)間t t，比流量，比流量q0q0，設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)流量qvqv，而后從水力學(xué)算圖上選定管徑，而后從水力學(xué)算圖上選定管徑D D與坡度與坡度I I，并確定相，并確定相應(yīng)的流速應(yīng)的流速v v，當(dāng)所確定的流速，當(dāng)所確定的流速v v與假定流速有出入時(shí)，再調(diào)假定與假定流速有出入時(shí)，再

13、調(diào)假定流速并進(jìn)行重新計(jì)算，最終使假定流速與確定的流速兩者一致流速并進(jìn)行重新計(jì)算，最終使假定流速與確定的流速兩者一致步驟步驟6 6：計(jì)算各溝底高程，并填入表格：計(jì)算各溝底高程，并填入表格列表計(jì)算及步驟列表計(jì)算及步驟 為什么下游溝段為什么下游溝段3-23-2的設(shè)計(jì)流量的設(shè)計(jì)流量(qv=607.2L/s)(qv=607.2L/s)反而比上游溝段反而比上游溝段4-34-3的設(shè)計(jì)流的設(shè)計(jì)流量量(qv=627.2L/s)(qv=627.2L/s)小小? ? 窨井窨井5 5處計(jì)算集水點(diǎn)處計(jì)算集水點(diǎn)t2t2的集水時(shí)間時(shí)有的集水時(shí)間時(shí)有3 3個(gè)值個(gè)值, ,為什么選擇最大的為什么選擇最大的? ? 計(jì)算溝段計(jì)算溝段

14、5-45-4的上端的溝底高程時(shí)可得的上端的溝底高程時(shí)可得3 3個(gè)數(shù)值個(gè)數(shù)值, , 為什么要采用最小的為什么要采用最小的? ?4、設(shè)計(jì)步驟、設(shè)計(jì)步驟（1劃定排水干線、支線，確定雨水流向、劃定排水干線、支線，確定雨水流向、排水出口排水出口（2定井位，劃分設(shè)計(jì)管段，確定控制點(diǎn)定井位，劃分設(shè)計(jì)管段，確定控制點(diǎn)高程高程（3計(jì)算設(shè)計(jì)管段匯水面積計(jì)算設(shè)計(jì)管段匯水面積A及其徑流系及其徑流系數(shù)數(shù)（4確定設(shè)計(jì)重現(xiàn)期確定設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P、設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)、設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)t（5計(jì)算單位面積徑流量計(jì)算單位面積徑流量q（6列表水力計(jì)算列表水力計(jì)算（7布置雨水口布置雨水口（8繪排雨系統(tǒng)的平面圖、縱剖面圖繪排雨系統(tǒng)的平面圖、縱剖面圖（

15、9設(shè)計(jì)構(gòu)筑物設(shè)計(jì)構(gòu)筑物有可能降低整個(gè)溝系的造價(jià) 由于雨水流量大，溝槽長，下游溝道的雨水流量尤其大，設(shè)置調(diào)節(jié)池，可使下游溝道的設(shè)計(jì)流量減小，降低下游溝系的造價(jià)，而且做調(diào)節(jié)池的造價(jià)要比溝管省，故有可能降低整個(gè)溝系的造價(jià)。能使雨水溝道的設(shè)計(jì)有較大的靈活性 如今后在所在的匯水區(qū)域上大量造房，會(huì)使不透水面積增加，從而使徑流量劇增，一般很少有可能再重新排管，此時(shí)若能設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)池，將上游的流量引入調(diào)節(jié)池，洪峰過后再排入下游管道，則可使下游溝道仍能使用，從而解決該技術(shù)矛盾。能改善合流制管系暴雨時(shí)的溢流水水質(zhì) 由于合流制溝管在遇到暴雨時(shí)，會(huì)有大量溢流水產(chǎn)生，而溢流的水中含有相當(dāng)?shù)纳钗鬯凸I(yè)廢水，水質(zhì)較差，

16、若能在截流式合流制的溢流井后面設(shè)置調(diào)節(jié)池，并對進(jìn)入調(diào)節(jié)池的溢流污水進(jìn)行處理后再將其排入水體，就能使最終排入水體的溢流水的水質(zhì)得到改善。5-4 雨水徑流的調(diào)節(jié)雨水徑流調(diào)節(jié)池的作用 調(diào)節(jié)池的位置選擇很重要，調(diào)節(jié)池若設(shè)置在排水系統(tǒng)的開始或末端，可想而知是意義不大的，故最佳位置的選擇需要慎重考慮。 調(diào)節(jié)池的最佳設(shè)計(jì)位置選擇 盡可能利用當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件，如水庫、池塘、河流等 應(yīng)專門建設(shè)。 一般位置：匯流點(diǎn)。在有池塘、河床可以利用，或有洼池可以建池的情況下，往往可以調(diào)節(jié)徑流量，以減小其下游的溝道口徑。調(diào)節(jié)池構(gòu)造 底部流槽式泵汲式 溢流堰式調(diào)節(jié)池的布局形式調(diào)節(jié)池的布局形式溢流堰式調(diào)節(jié)池溢流堰式調(diào)節(jié)池q1q2q

17、4q3q5底部流槽式調(diào)節(jié)池底部流槽式調(diào)節(jié)池q1q3泵汲式調(diào)節(jié)池泵汲式調(diào)節(jié)池q1q3q2q4調(diào)節(jié)池容積調(diào)節(jié)池容積V計(jì)算計(jì)算WfV)(215. 0)3 . 0lg()10. 125 . 065. 0()(15. 02 . 1nntbnfV：調(diào)節(jié)池容積，m3；W：徑流總量, m3， ：脫過系數(shù)，b、n：暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)；t：雨水匯流歷時(shí)，min調(diào)節(jié)池容積計(jì)算示例調(diào)節(jié)池容積計(jì)算示例管徑管徑(mm)(mm)池內(nèi)最大水深池內(nèi)最大水深(m)(m)1.01.01.51.52.02.01501502002003003004004001919383899991901902323464612112123323327275454140140269269出水管出水管( (管長管長10m10m計(jì)計(jì)) )平均出流量參考值平均出流量參考值知：知：q1=1.2m3/s,徑流歷時(shí)徑流歷時(shí)20min, q2=0.36m3/s,暴雨公式暴雨公式參數(shù)參數(shù)b=8,n=0.7,池內(nèi)最大水深為池內(nèi)最大水深為1.5m。求：放空歷時(shí)在求：放空歷時(shí)在12h以內(nèi)的調(diào)節(jié)池容積。以內(nèi)的調(diào)節(jié)池容積。調(diào)節(jié)池容積調(diào)節(jié)池容積(m(m3 3) ) 出水管管徑出水管管徑(mm)(mm)5001000500100010002000100020002000400