第三章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計

1、上課了啦！上課了啦！上課了啦！上課了啦！上課了啦！上課了啦！ 中國地域遼闊，降雨量、空分布不均。東南沿海年平均降雨1600mm，西北內(nèi)陸200mm以上。據(jù)推算，長江以南全年降雨量在同一面積上和全年的生化污水總量相近，而沿地面流入雨水管渠的雨水徑流量僅約為降雨量的一半。降雨多集中在夏季，時間短，若不及時排除，會造成危害。第三章 雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計雨水系統(tǒng):雨水口、雨水管渠、檢查井、出水口。任務(wù)：及時地匯集并排除暴雨形成的地面徑流。雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容。1、確定當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度公式；2、劃分排水流域，進(jìn)行雨水管渠的定線，確定可能設(shè)置的調(diào)節(jié)池、泵站的位置；3、根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈c地理條件，過程要求等確定設(shè)

2、計參數(shù)；4、計算設(shè)計流量和進(jìn)行水力計算；5、確定每一個設(shè)計管段的斷面尺寸、坡度、管底標(biāo)高及埋深；6、繪制管渠平面圖和縱剖面圖。雨水管渠系統(tǒng)組成： 雨水口、雨水管渠、檢查井、出水口雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計步驟：資料收集，確定暴雨強(qiáng)度公式資料收集，確定暴雨強(qiáng)度公式劃分排水流域，進(jìn)行管道定線劃分排水流域，進(jìn)行管道定線水力計算水力計算繪制管渠平面圖及剖面圖繪制管渠平面圖及剖面圖雨水管渠系統(tǒng)的特點： 流量變化大、滿流3-1 雨量分析與暴雨強(qiáng)度公式雨量分析與暴雨強(qiáng)度公式一、雨量分析的要素一、雨量分析的要素1 1、降雨量：、降雨量： 指單位地面面積上，在一定時間內(nèi)降雨的雨水體積。又稱在一指單位地面面積上，在一定時間

3、內(nèi)降雨的雨水體積。又稱在一定時間內(nèi)的降雨深度。定時間內(nèi)的降雨深度。 用用H（mm）表示，也可用單位面積的降雨體積表示，也可用單位面積的降雨體積（L/ha）表示。表示。常用的降雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)計量單位有以下幾種：常用的降雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)計量單位有以下幾種：年平均降雨量：年平均降雨量：指多年觀測所得的各年降雨量的平均值指多年觀測所得的各年降雨量的平均值（mm/a）月平均降雨量：月平均降雨量：指多年觀測所得的各月降雨量的平均值指多年觀測所得的各月降雨量的平均值（mm/月）年最大日降雨量：年最大日降雨量：指多年觀測所得的一年中降雨量最大一日的指多年觀測所得的一年中降雨量最大一日的 降雨量降雨量（mm/d）2

4、2、 降雨歷時：降雨歷時： 是指連續(xù)降雨的時段，可以指一場雨全部降雨的時間，也可以是指連續(xù)降雨的時段，可以指一場雨全部降雨的時間，也可以指其中個別的連續(xù)時段。用指其中個別的連續(xù)時段。用t t表示，單位為表示，單位為minmin或或h h 3 3、暴雨強(qiáng)度：、暴雨強(qiáng)度： 是指某一連續(xù)降雨時段內(nèi)的平均降雨量，即單位時間的平均降是指某一連續(xù)降雨時段內(nèi)的平均降雨量，即單位時間的平均降雨深度，用雨深度，用i i（mm/minmm/min）表示）表示 ；i=H/t 在工程上，常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積在工程上，常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積q q（L/s.L/s.公頃）公頃）表示表示 q=16

5、7i i i與與q q兩種表示方法的換算關(guān)系如下：兩種表示方法的換算關(guān)系如下：1mm/min=10-3(m3 /m2)/ /min= 10-3(103L /m2)/min =1(L/ m2)/min=1(L/min)/m2=10000(L/min)/hm2=10000/60 （L/s.hm2） =167 （L/s.hm2） 決定雨水設(shè)計流量的主要因素暴雨強(qiáng)度和降雨歷時的關(guān)系暴雨強(qiáng)度和降雨歷時的關(guān)系 自動雨量計所記錄的數(shù)據(jù)一般是每場雨的累積降雨量和降雨時間之間自動雨量計所記錄的數(shù)據(jù)一般是每場雨的累積降雨量和降雨時間之間的對應(yīng)關(guān)系。的對應(yīng)關(guān)系。 以降雨時間為橫坐標(biāo)、以累積降雨量為縱坐標(biāo)，繪制的曲線

6、稱為以降雨時間為橫坐標(biāo)、以累積降雨量為縱坐標(biāo)，繪制的曲線稱為降雨降雨量累計曲線。量累計曲線。在城市暴雨的推球過程中，經(jīng)常采用的降雨歷時為：在城市暴雨的推球過程中，經(jīng)常采用的降雨歷時為： 5min 、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min，特大城市可以用到，特大城市可以用到180min最大平均暴雨強(qiáng)度最大平均暴雨強(qiáng)度（教材（教材P 65的表的表3-1）降雨歷時t(min)降雨量H(mm)暴雨強(qiáng)度I(mm/min)所選時段起止561.219：0719：121010.21.0219：0419：141512.30.8219：0419：19201

7、5.50.7819：0419：243020.20.6719：0419：344524.80.5519：0419：496029.50.4919：0420：049034.80.3919：0420：3412037.90.3219：0421：044 4、降雨面積：、降雨面積： 指降雨所籠罩的面積指降雨所籠罩的面積 5 5、匯水面積：、匯水面積： 指雨水管渠匯集雨水的面積。指雨水管渠匯集雨水的面積。單位單位 常用常用hm2或或km2。 任意場暴雨在降雨面積上各點的暴雨強(qiáng)度是不相等的，但是雨任意場暴雨在降雨面積上各點的暴雨強(qiáng)度是不相等的，但是雨水管渠的匯水面積較小，因此可假設(shè)降雨在整個小匯水面積內(nèi)的分水管渠

8、的匯水面積較小，因此可假設(shè)降雨在整個小匯水面積內(nèi)的分布是均勻的。布是均勻的。這樣，雨量計所測得的點雨量資料可以代表整個小匯這樣，雨量計所測得的點雨量資料可以代表整個小匯水面積的面雨量資料。水面積的面雨量資料。6 6、暴雨強(qiáng)度的頻率：、暴雨強(qiáng)度的頻率： 是指在多次的觀測中，等于或大于某值的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù)是指在多次的觀測中，等于或大于某值的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù)m m與觀測資料總項數(shù)與觀測資料總項數(shù)n n之比的百分?jǐn)?shù)。之比的百分?jǐn)?shù)。即：即：Pn=m / n 100% 式中：式中： P Pn= =某值暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的頻率某值暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的頻率 m m：將所有數(shù)據(jù)從大到小排序之后，某值暴雨強(qiáng)度所對應(yīng)的序

9、號：將所有數(shù)據(jù)從大到小排序之后，某值暴雨強(qiáng)度所對應(yīng)的序號 n n ：降雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的總個數(shù)：降雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的總個數(shù) n=N, Pn=m/n100%=m/N100 %為年頻率；為年頻率； n=NM, Pn=m/n100% =m/NM100% 為次數(shù)頻率。為次數(shù)頻率。 因此，水文計算常采用的公式為：因此，水文計算常采用的公式為： Pn=m /（n+1） 100% 6 6、暴雨強(qiáng)度的頻率：、暴雨強(qiáng)度的頻率：n n 越大，參與統(tǒng)計的數(shù)據(jù)越多，根據(jù)上面公式計算來的經(jīng)驗頻率就越大，參與統(tǒng)計的數(shù)據(jù)越多，根據(jù)上面公式計算來的經(jīng)驗頻率就越能反映其真實的發(fā)生概率。越能反映其真實的發(fā)生概率。 故我國故我國室外排水設(shè)

10、計規(guī)范室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定，在編制暴雨強(qiáng)度公式時，必規(guī)定，在編制暴雨強(qiáng)度公式時，必須具有須具有10年年以上的自計雨量記錄，且每年選擇以上的自計雨量記錄，且每年選擇68場最大暴雨記錄，計場最大暴雨記錄，計算各歷時的暴雨強(qiáng)度值。算各歷時的暴雨強(qiáng)度值。 將各歷時的暴雨強(qiáng)度按照大小排列成數(shù)列，然后不論年次，按照由將各歷時的暴雨強(qiáng)度按照大小排列成數(shù)列，然后不論年次，按照由大到小的方向選擇年數(shù)的大到小的方向選擇年數(shù)的34倍的個數(shù)作為統(tǒng)計的基礎(chǔ)資料。倍的個數(shù)作為統(tǒng)計的基礎(chǔ)資料。Pn=m /（n+1） 100% 某個暴雨強(qiáng)度的頻率越小時，該暴雨強(qiáng)度的值就越大。某個暴雨強(qiáng)度的頻率越小時，該暴雨強(qiáng)度的值就越大。7

11、 7、暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期：、暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期： 是指是指在多次的觀測中，在多次的觀測中，等于或大于某值的暴雨強(qiáng)度重復(fù)出現(xiàn)的平均時等于或大于某值的暴雨強(qiáng)度重復(fù)出現(xiàn)的平均時間間隔間間隔P。單位用年（。單位用年（a a）表示。）表示。 重現(xiàn)期與頻率互為倒數(shù)，即重現(xiàn)期與頻率互為倒數(shù)，即 P=1/Pn某一暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期等于某一暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期等于P，是指在相當(dāng)長的一個時間序列中，是指在相當(dāng)長的一個時間序列中，大于等于該暴雨強(qiáng)度的暴雨平均出現(xiàn)的可能性是大于等于該暴雨強(qiáng)度的暴雨平均出現(xiàn)的可能性是1/1/ P。重現(xiàn)期越大，降雨強(qiáng)度越大。重現(xiàn)期越大，降雨強(qiáng)度越大。 在排水管網(wǎng)的設(shè)計中，如果使用較高的設(shè)計重現(xiàn)期，

12、則計算的設(shè)在排水管網(wǎng)的設(shè)計中，如果使用較高的設(shè)計重現(xiàn)期，則計算的設(shè)計排水量就越大，排水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模相應(yīng)增大，排水通暢，但計排水量就越大，排水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模相應(yīng)增大，排水通暢，但排水系統(tǒng)的建設(shè)投資就比較高；反之，則投資較小，但安全性差。排水系統(tǒng)的建設(shè)投資就比較高；反之，則投資較小，但安全性差。確定設(shè)計重現(xiàn)期的因素有：確定設(shè)計重現(xiàn)期的因素有： 排水區(qū)域的重要性、功能、淹沒后果嚴(yán)重性、地形特點和匯水面積排水區(qū)域的重要性、功能、淹沒后果嚴(yán)重性、地形特點和匯水面積的大小等。的大小等。 一般情況下，低洼地段采用的設(shè)計重現(xiàn)期大于高地；干管采用的大于一般情況下，低洼地段采用的設(shè)計重現(xiàn)期大于高地；干管

13、采用的大于支管；工業(yè)區(qū)采用的大于居住區(qū)；市區(qū)采用的大于郊區(qū)。支管；工業(yè)區(qū)采用的大于居住區(qū)；市區(qū)采用的大于郊區(qū)。 重現(xiàn)期的最小值不宜低于重現(xiàn)期的最小值不宜低于0.330.33年，一般選用年，一般選用0.53年。重要的干道、年。重要的干道、區(qū)域，一般選用區(qū)域，一般選用25年。年。二、暴雨強(qiáng)度公式二、暴雨強(qiáng)度公式nbtPcAq)()lg1 (1671式中：式中： q設(shè)計暴雨強(qiáng)度，設(shè)計暴雨強(qiáng)度，L/s.公頃；公頃； P設(shè)計重現(xiàn)期，年；設(shè)計重現(xiàn)期，年； t降雨歷時，降雨歷時，min； A1,c,b,n地方參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計方法進(jìn)行確定。地方參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計方法進(jìn)行確定。 暴雨強(qiáng)度公式是反映暴雨強(qiáng)度暴雨強(qiáng)度公式

14、是反映暴雨強(qiáng)度q(i)q(i)、降雨歷時、降雨歷時t t、重現(xiàn)期、重現(xiàn)期P P三者三者之間的關(guān)系，是設(shè)計雨水管渠的依據(jù)。之間的關(guān)系，是設(shè)計雨水管渠的依據(jù)。 我國我國室外排水設(shè)計規(guī)范室外排水設(shè)計規(guī)范中規(guī)定，我國采用的暴雨強(qiáng)度公式中規(guī)定，我國采用的暴雨強(qiáng)度公式的形式為：的形式為： 教材附錄教材附錄3-2收錄了我國若干城市的暴雨強(qiáng)度公式（或參見收錄了我國若干城市的暴雨強(qiáng)度公式（或參見給水排給水排水設(shè)計手冊水設(shè)計手冊第五冊），可供計算雨水管渠設(shè)計流量時采用。第五冊），可供計算雨水管渠設(shè)計流量時采用。 目前，我國尚有一些城鎮(zhèn)無暴雨強(qiáng)度公式，當(dāng)這些城鎮(zhèn)需要設(shè)計雨水目前，我國尚有一些城鎮(zhèn)無暴雨強(qiáng)度公式，當(dāng)這

15、些城鎮(zhèn)需要設(shè)計雨水管渠時，可選用附近地區(qū)城市的暴雨強(qiáng)度公式。管渠時，可選用附近地區(qū)城市的暴雨強(qiáng)度公式。3-2 雨水管渠設(shè)計流量的確定雨水管渠設(shè)計流量的確定一、地面徑流與徑流系數(shù)一、地面徑流與徑流系數(shù) 1、 產(chǎn)流過程： 參見圖示。時間余水量余水率時間地面滲水量入滲率1一、地面徑流與徑流系數(shù)一、地面徑流與徑流系數(shù)2、徑流系數(shù)：、徑流系數(shù)： 地面徑流量與總降雨量的比值稱為徑流系數(shù)地面徑流量與總降雨量的比值稱為徑流系數(shù)， 其值小于其值小于1。1徑流量降雨量3、徑流系數(shù)、徑流系數(shù)的確定的確定 地面徑流系數(shù)的值與以下幾個因素有關(guān)：地面徑流系數(shù)的值與以下幾個因素有關(guān)： 匯水面積上的地面材料性質(zhì)、地形地貌、植

16、被分匯水面積上的地面材料性質(zhì)、地形地貌、植被分布、降雨歷時、暴雨強(qiáng)度以及暴雨雨型有關(guān)。布、降雨歷時、暴雨強(qiáng)度以及暴雨雨型有關(guān)。 目前，在雨水管渠的設(shè)計中，通常按照目前，在雨水管渠的設(shè)計中，通常按照地面材料地面材料性質(zhì)性質(zhì)確定徑流系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)值。確定徑流系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)值。 我國排水設(shè)計規(guī)范中有關(guān)徑流系數(shù)取值的規(guī)定見我國排水設(shè)計規(guī)范中有關(guān)徑流系數(shù)取值的規(guī)定見下表：下表：不同地面的徑流系數(shù)不同地面的徑流系數(shù)值值地面種類徑流系數(shù)各種屋面、混凝土和瀝青路面0.9大塊石鋪砌路面和瀝青表面處理的碎石路面0.6級配碎石路面0.45干砌磚石和碎石路面0.40非鋪砌土地面0.30公園或綠地0.15 如果匯水面積由不

17、同的地面組合而成，整個匯水面積上的平如果匯水面積由不同的地面組合而成，整個匯水面積上的平均徑流系數(shù)可按以下公式來求：均徑流系數(shù)可按以下公式來求： av=Fi i / F在工程設(shè)計中，經(jīng)常采用在工程設(shè)計中，經(jīng)常采用區(qū)域綜合徑流系數(shù)區(qū)域綜合徑流系數(shù)近似代替平均徑流系數(shù)近似代替平均徑流系數(shù)區(qū)域情況區(qū)域情況區(qū)域綜合徑流系數(shù)值區(qū)域綜合徑流系數(shù)值城市市區(qū)城市市區(qū)0.50.8城市郊區(qū)城市郊區(qū)0.40.6區(qū)域綜合徑流系數(shù)區(qū)域綜合徑流系數(shù)國內(nèi)各地區(qū)采用的綜合徑流系數(shù)見教材國內(nèi)各地區(qū)采用的綜合徑流系數(shù)見教材74頁的表頁的表3-5二、雨水管渠設(shè)計流量計算公式二、雨水管渠設(shè)計流量計算公式qFQ式中：Q雨水設(shè)計流量，L

18、/s； 徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1； F匯水面積，公頃； q設(shè)計暴雨強(qiáng)度，L/s.公頃。徑流系數(shù)徑流系數(shù)的確定的確定: :按照按照地面材料性質(zhì)地面材料性質(zhì)確定徑流系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)值。確定徑流系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)值。匯水面積匯水面積F: 與降雨歷時與降雨歷時t有關(guān)。隨著降雨歷時的延長，參與徑流的面積在有關(guān)。隨著降雨歷時的延長，參與徑流的面積在增加，當(dāng)全部流域參與徑流時，進(jìn)入雨水管渠中的流量就最大。增加，當(dāng)全部流域參與徑流時，進(jìn)入雨水管渠中的流量就最大。 暴雨強(qiáng)度暴雨強(qiáng)度 q： 與降雨歷時與降雨歷時t有關(guān)。隨著降雨歷時的延長，暴雨強(qiáng)度降低。有關(guān)。隨著降雨歷時的延長，暴雨強(qiáng)度降低。 關(guān)鍵在于采用降雨強(qiáng)度和匯水面積都

19、是盡量大的降雨關(guān)鍵在于采用降雨強(qiáng)度和匯水面積都是盡量大的降雨nbtPcAq)()lg1 (1671三、流域上的匯流過程三、流域上的匯流過程 當(dāng)流域最邊緣線上的雨水達(dá)到當(dāng)流域最邊緣線上的雨水達(dá)到集流點集流點A時，在時，在A點匯集的流量其點匯集的流量其匯水面積擴(kuò)大到整個流域，即全部匯水面積擴(kuò)大到整個流域，即全部流域面積參與徑流，此時在流域面積參與徑流，此時在A點產(chǎn)點產(chǎn)生最大流量。生最大流量。 從流域上最遠(yuǎn)一點的雨水從流域上最遠(yuǎn)一點的雨水流至出口斷面的時間稱為流域流至出口斷面的時間稱為流域的集流時間或集水時間的集流時間或集水時間0 At1t2t3BCDEFGbc0 當(dāng)全流域參與徑流時當(dāng)全流域參與徑流

20、時, , A點產(chǎn)生的最大流量來自點產(chǎn)生的最大流量來自0 0時時段內(nèi)的降雨量段內(nèi)的降雨量 在雨水管道的設(shè)計中,采用的降雨歷時t=匯水面積最遠(yuǎn)點的雨水流達(dá)集流點的集流時間0,此時暴雨強(qiáng)度、匯水面積都是相應(yīng)的極限值，根據(jù)公式確定的流量應(yīng)是最大值。這便是雨水管道設(shè)計的極限強(qiáng)度理論。極限強(qiáng)度理論：極限強(qiáng)度理論： 極限強(qiáng)度理論承認(rèn)：極限強(qiáng)度理論承認(rèn)： 暴雨強(qiáng)度隨降雨歷時的延長而減小的規(guī)律性； 匯水面積隨降雨歷時的延長而增長的規(guī)律性； 匯水面積隨降雨歷時的延長而增長的速度比暴雨強(qiáng)度隨降雨歷 時的延長而減小的速度更快。 t 0時，只有一部分面積參與徑流。與時，只有一部分面積參與徑流。與t=0時時相比較，此時暴

21、雨強(qiáng)度大于相比較，此時暴雨強(qiáng)度大于t=0時的暴雨強(qiáng)度，但匯時的暴雨強(qiáng)度，但匯水面積小。水面積小。根據(jù)公式計算得來的雨水徑流量小于根據(jù)公式計算得來的雨水徑流量小于t=0時的徑流量。時的徑流量。 t 0時，全部流域面積參與徑流。時，全部流域面積參與徑流。與與t=0時相時相比較，此時匯水面積沒有增加，而暴雨強(qiáng)度小于比較，此時匯水面積沒有增加，而暴雨強(qiáng)度小于t=0時的暴雨強(qiáng)度。時的暴雨強(qiáng)度。根據(jù)公式計算得來的雨水徑流量小根據(jù)公式計算得來的雨水徑流量小于于t=0時的徑流量。時的徑流量。 極限強(qiáng)度理論包括兩部分內(nèi)容：極限強(qiáng)度理論包括兩部分內(nèi)容： 1、當(dāng)匯水面積上最遠(yuǎn)點的雨水流達(dá)集流點時，全面積產(chǎn)生匯流，雨

22、水管道的設(shè)計流量最大。 2、當(dāng)降雨歷時等于匯水面積上最遠(yuǎn)點的雨水流達(dá)集流點的集流時間時，雨水管道需排除的雨水量最大。 在使用該式時在使用該式時,隨著計算管段位置的不同隨著計算管段位置的不同,管渠的管渠的值不同；值不同；匯水匯水面積不同面積不同;從匯水面積最遠(yuǎn)端到計算斷面處的集流時間從匯水面積最遠(yuǎn)端到計算斷面處的集流時間0是不同的是不同的,從而從而,相應(yīng)于相應(yīng)于0時的暴雨強(qiáng)度也是不同的。時的暴雨強(qiáng)度也是不同的。qFQ四、雨水管段的設(shè)計流量計算舉例四、雨水管段的設(shè)計流量計算舉例圖中：圖中：A、B、C為為3塊互相毗鄰的區(qū)域，設(shè)面積塊互相毗鄰的區(qū)域，設(shè)面積FA=FB=FC，雨水從各塊，雨水從各塊面積上

23、的最遠(yuǎn)點分別流入設(shè)計斷面面積上的最遠(yuǎn)點分別流入設(shè)計斷面1、2、3所需的集水時間均為所需的集水時間均為 1( min)，并設(shè)：，并設(shè)：（1）匯水面積隨降雨歷時的增加而均勻的增加；）匯水面積隨降雨歷時的增加而均勻的增加；（2）降雨歷時）降雨歷時t等于或大于匯水面積最遠(yuǎn)點的雨水流達(dá)設(shè)計斷面的集水等于或大于匯水面積最遠(yuǎn)點的雨水流達(dá)設(shè)計斷面的集水時間時間；（3）徑流系數(shù)）徑流系數(shù)為確定值，為討論方便，假定其值等于為確定值，為討論方便，假定其值等于1。求：圖中各管段的設(shè)計流量求：圖中各管段的設(shè)計流量解解：（1）管段）管段12的雨水設(shè)計流量的雨水設(shè)計流量 Q12= 1q1FA=q1FA其中，其中，q1為降雨

24、歷時為降雨歷時t= 1時對應(yīng)的暴雨強(qiáng)度。時對應(yīng)的暴雨強(qiáng)度。nbtPcAq)()lg1 (1671（2）管段）管段23的雨水設(shè)計流量的雨水設(shè)計流量 Q23= 2q2(FA+FB)= q2(FA+FB)其中，其中，q2為降雨歷時為降雨歷時t= 1+t12時對應(yīng)的暴雨強(qiáng)度。時對應(yīng)的暴雨強(qiáng)度。（3）管段）管段34的雨水設(shè)計流量的雨水設(shè)計流量 Q34= 3q3(FA+FB+FC)= q3(FA+FB+FC)其中，其中，q3為降雨歷時為降雨歷時t= 1+t12+t23時對應(yīng)的暴雨強(qiáng)度。時對應(yīng)的暴雨強(qiáng)度。習(xí)題 某雨水干管如圖所示布置，各街區(qū)面積均為2.5ha，假定設(shè)計流量均從設(shè)計管段起點進(jìn)入。已知當(dāng)重現(xiàn)期為

25、p=1a時，該地區(qū)的暴雨強(qiáng)度公式為 ，若徑流系數(shù)=0.65，地面集水時間t1=10min，折減系數(shù)m=2.0，各設(shè)計管段長度和管內(nèi)水流平均速度均標(biāo)注在圖中，試求管段1-2、2-3、3-4雨水設(shè)計流量各為多少l/s？（計算結(jié)果保留至小數(shù)點后一位有效數(shù)字）。 t=t1+ mt2式中：t1地面集水時間；指雨水從匯水面積上最遠(yuǎn)點流到第 一個雨水口a的時間. m 折減系數(shù)； t2雨水在管道內(nèi)流行時間。五、集水時間五、集水時間t(0)的確定的確定 集水時間由集水時間由地面集水時間地面集水時間t1和和管道內(nèi)雨水流動的時間管道內(nèi)雨水流動的時間t2兩部分兩部分之和組成之和組成1、地面集水時間t1的確定 一般在建

26、筑密度較大、地形較陡、雨水口分布較密的地區(qū)，一般在建筑密度較大、地形較陡、雨水口分布較密的地區(qū)，t t1 1可采用可采用5-8min5-8min; ; 在建筑密度小、地形平坦、雨水口稀疏的地區(qū)，在建筑密度小、地形平坦、雨水口稀疏的地區(qū)，t t1 1可取可取10-15min10-15min。 起點井上游地面流行距離以不超過起點井上游地面流行距離以不超過120150m120150m為宜為宜 根據(jù)室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定：地面集水時間t1視距離長短、地形坡度和地面覆蓋情況而定，一般采用5-15min。 在設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合具體條件進(jìn)行選定： 如果選用過大，將會造成排水不暢，使管道上游地面經(jīng)常積水。 選用

27、過小，將會造成雨水管渠尺寸加大，使工程造價增加。2、雨水在管道內(nèi)流行時間t2(min)602vLt式中：L上游各管段的管長，m； v各管段滿流時的水流速度，m/s。3、折減系數(shù)m的確定雨水在管道內(nèi)的實際流行時間與計算得出的流行時間不雨水在管道內(nèi)的實際流行時間與計算得出的流行時間不符，需要采用一個系數(shù)進(jìn)行修正，此系數(shù)叫折減系數(shù)符，需要采用一個系數(shù)進(jìn)行修正，此系數(shù)叫折減系數(shù)引入折減系數(shù)的原因有二：引入折減系數(shù)的原因有二： 一是雨水管道內(nèi)不總是滿流，按滿流計算的流行時間小于一是雨水管道內(nèi)不總是滿流，按滿流計算的流行時間小于雨水實際的流行時間雨水實際的流行時間(蘇林系數(shù)蘇林系數(shù))； 二是雨水管道的最大

28、流量不大可能在同一時間發(fā)生，上游二是雨水管道的最大流量不大可能在同一時間發(fā)生，上游管道存在調(diào)蓄容積管道存在調(diào)蓄容積(管道調(diào)蓄利用系數(shù)管道調(diào)蓄利用系數(shù)) 管段管段12的最大流量發(fā)生在的最大流量發(fā)生在1時刻時刻,根據(jù)最大流量確定出根據(jù)最大流量確定出D12;管管段段23的最大流量發(fā)生在的最大流量發(fā)生在1+t12時刻時刻.我國室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定：折減系數(shù)的采用為我國室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定：折減系數(shù)的采用為管管道采用道采用2, ,明渠采用明渠采用1.2; ;陡坡地區(qū)管道采用陡坡地區(qū)管道采用1.22。在確定了集水時間在確定了集水時間t t和重現(xiàn)期和重現(xiàn)期P P后，雨水管渠的設(shè)計暴雨后，雨水管渠的設(shè)計暴雨強(qiáng)

29、度公式流量公式可改寫成強(qiáng)度公式流量公式可改寫成: :nbtPcAq)()lg1(1671qFQ雨水管渠的設(shè)計流量公式可改寫成雨水管渠的設(shè)計流量公式可改寫成: :112167(1lg)()nAcPqtm tb112167(1lg)()nAcPqFtm tb六、雨水徑流量的調(diào)節(jié)六、雨水徑流量的調(diào)節(jié)1、雨水調(diào)節(jié)池的作用、雨水調(diào)節(jié)池的作用（1）有可能降低整個管系的造價；）有可能降低整個管系的造價；（2）能使雨水溝道的設(shè)計有較大的靈活性；）能使雨水溝道的設(shè)計有較大的靈活性；（3）能改善合流制管系暴雨時的溢流水水質(zhì)。）能改善合流制管系暴雨時的溢流水水質(zhì)。 2、雨水調(diào)節(jié)池的位置 若有天然洼地、池塘、公園水池

30、可用，則位置視自然條件而定； 若采用筑壩、挖掘等方式建造調(diào)節(jié)池時，則要合理選擇位置： 雨水干管中游或有大流量管道的交匯處； 正在進(jìn)行大規(guī)模住宅建設(shè)和新城開發(fā)的區(qū)域； 在擬建雨水泵站前。3 3、調(diào)節(jié)池的布置形式、調(diào)節(jié)池的布置形式 六、雨水徑流量的調(diào)節(jié)六、雨水徑流量的調(diào)節(jié)溢流堰式溢流堰式底部流槽式底部流槽式4、調(diào)節(jié)池下游干管設(shè)計流量的計算、調(diào)節(jié)池下游干管設(shè)計流量的計算 若調(diào)節(jié)池下游干管無本段匯水面積的雨水進(jìn)入時若調(diào)節(jié)池下游干管無本段匯水面積的雨水進(jìn)入時:其設(shè)計流量為其設(shè)計流量為Q=QmaxQmax-調(diào)節(jié)池上游干管的設(shè)計流量調(diào)節(jié)池上游干管的設(shè)計流量-下游干管設(shè)計流量的降低系數(shù)下游干管設(shè)計流量的降低系

31、數(shù)六、雨水徑流量的調(diào)節(jié)六、雨水徑流量的調(diào)節(jié)若調(diào)節(jié)池下游干管有本段匯水面積的雨水進(jìn)入時若調(diào)節(jié)池下游干管有本段匯水面積的雨水進(jìn)入時:其設(shè)計流量為其設(shè)計流量為Q=Qmax+QQ-下游干管匯水面積上的雨水設(shè)計下游干管匯水面積上的雨水設(shè)計流量流量一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點二、雨水管渠水力計算的設(shè)計參數(shù)二、雨水管渠水力計算的設(shè)計參數(shù)三、雨水管渠水力計算的方法三、雨水管渠水力計算的方法四、雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計步驟四、雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計步驟五、雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計計算舉例五、雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計計算舉例 3-3 雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計和計算雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計和計算1、充分利用地形，就近排入

32、水體、充分利用地形，就近排入水體一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點地形坡度較大時，雨水干管宜布置在地形坡度較大時，雨水干管宜布置在地面標(biāo)高較低處；地面標(biāo)高較低處；地形平坦時，雨水干管宜布置在排水地形平坦時，雨水干管宜布置在排水流域的中間。流域的中間。當(dāng)雨水管渠接入池塘或河道時，采用分散出水口式的管道布置當(dāng)雨水管渠接入池塘或河道時，采用分散出水口式的管道布置一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點1、充分利用地形，就近排入水體、充分利用地形，就近排入水體 當(dāng)河流水位變化很大，或管道出口離水體較遠(yuǎn)時，采用集中出水當(dāng)河流水位變化很大，或管道出口離水體較遠(yuǎn)

33、時，采用集中出水口式的管道布置口式的管道布置2、根據(jù)城市規(guī)劃布置雨水管道、根據(jù)城市規(guī)劃布置雨水管道一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點 通常應(yīng)根據(jù)建筑物的分布、道路布置、街區(qū)內(nèi)部的地通常應(yīng)根據(jù)建筑物的分布、道路布置、街區(qū)內(nèi)部的地形等布置雨水管道。形等布置雨水管道。 雨水管道的平面布置與豎向布置應(yīng)考慮與其它地下構(gòu)雨水管道的平面布置與豎向布置應(yīng)考慮與其它地下構(gòu)筑物的協(xié)調(diào)配合筑物的協(xié)調(diào)配合(見附錄見附錄2-3)。3、合理設(shè)置雨水口，保證路面雨水排除暢通、合理設(shè)置雨水口，保證路面雨水排除暢通雨水口應(yīng)根據(jù)地形以及匯水面積確定。雨水口應(yīng)根據(jù)地形以及匯水面積確定。 一般來說，在一般來

34、說，在道路交叉口的匯水點道路交叉口的匯水點、低洼地段低洼地段、道路直道路直線段一定距離處（線段一定距離處（2550m）均應(yīng)設(shè)置雨水口均應(yīng)設(shè)置雨水口道路交叉口處雨水口的設(shè)置道路交叉口處雨水口的設(shè)置凡是箭頭相對的一定要設(shè)置雨水口；凡是箭頭相對的一定要設(shè)置雨水口；凡是箭頭相背的不設(shè)雨水口；凡是箭頭相背的不設(shè)雨水口；凡是箭頭凡是箭頭或或可設(shè)可不設(shè)雨水口可設(shè)可不設(shè)雨水口4、雨水管渠應(yīng)采用明渠或暗管，應(yīng)結(jié)合具體條件確定、雨水管渠應(yīng)采用明渠或暗管，應(yīng)結(jié)合具體條件確定 在城市市區(qū)或工廠內(nèi)，雨水管道采用暗管；在城市市區(qū)或工廠內(nèi)，雨水管道采用暗管； 在城郊，可考慮采用明渠；在城郊，可考慮采用明渠； 在每條雨水干管

35、的起端，應(yīng)盡可能采用道路邊溝排除路面雨水在每條雨水干管的起端，應(yīng)盡可能采用道路邊溝排除路面雨水一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點5、設(shè)置排洪溝排除設(shè)計區(qū)外的雨水或洪水、設(shè)置排洪溝排除設(shè)計區(qū)外的雨水或洪水一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點一、雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點、最小管徑和最小設(shè)計坡度：、最小管徑和最小設(shè)計坡度：雨水管最小管徑為雨水管最小管徑為300mm，相應(yīng)的最小坡度為，相應(yīng)的最小坡度為0.003；雨水口連接管最小管徑為雨水口連接管最小管徑為200mm，最小坡度為，最小坡度為0.01 二、雨水管渠水力計算的設(shè)計參數(shù)二、雨水管渠水力計算的設(shè)計參數(shù)1、設(shè)計充滿度：、設(shè)計

36、充滿度： 管道按滿流設(shè)計，管道按滿流設(shè)計，h/D=1(明渠應(yīng)有明渠應(yīng)有 0.2m的超高，街道的超高，街道邊溝應(yīng)有邊溝應(yīng)有0.03m的超高的超高)、設(shè)計流速：、設(shè)計流速：最小流速最小流速0.75m/s,(明渠流最小流速為明渠流最小流速為0.40m/s)最大流速最大流速10m/s（金屬管），（金屬管），5m/s（非金屬管）（非金屬管）. (明渠流最大流速按照表明渠流最大流速按照表3-9選用選用)、最大埋深與最小埋深：、最大埋深與最小埋深：同污水管道的規(guī)定同污水管道的規(guī)定 在進(jìn)行雨水管道水力計算時，各管段的設(shè)計流量為已知。在進(jìn)行雨水管道水力計算時，各管段的設(shè)計流量為已知。雨水管網(wǎng)水力計算包括兩方面內(nèi)

37、容：雨水管網(wǎng)水力計算包括兩方面內(nèi)容：1、確定各管段的直徑和坡度、確定各管段的直徑和坡度 （流速）（流速）確定出的雨水管段直徑和坡度，必須符合設(shè)計規(guī)范要求，確定出的雨水管段直徑和坡度，必須符合設(shè)計規(guī)范要求，即：計算得來的一定管徑在一定坡度的敷設(shè)下，通過設(shè)計流量即：計算得來的一定管徑在一定坡度的敷設(shè)下，通過設(shè)計流量時，流速要滿足最小流速、最大流速的要求。時，流速要滿足最小流速、最大流速的要求。（與污水管道的水力計算有不同）（與污水管道的水力計算有不同）2、 確定各管段始點和終點的埋設(shè)深度（水面標(biāo)高、管底標(biāo)高）確定各管段始點和終點的埋設(shè)深度（水面標(biāo)高、管底標(biāo)高） 處理好各管段之間的銜接設(shè)計處理好各管

38、段之間的銜接設(shè)計同污水管道同污水管道三、雨水管渠水力計算的方法三、雨水管渠水力計算的方法三、雨水管渠水力計算的方法三、雨水管渠水力計算的方法 確定管段的直徑和坡度，應(yīng)從上游管段開始，依次向下游管段確定管段的直徑和坡度，應(yīng)從上游管段開始，依次向下游管段計算。計算。vQIRCv 在具體計算時，設(shè)計流量在具體計算時，設(shè)計流量Q和管道粗糙系數(shù)和管道粗糙系數(shù)n已知，已知， 還有還有管徑管徑D 、管道坡度、管道坡度I和流速和流速v是未知的，因此需要先假定個求是未知的，因此需要先假定個求其它兩個，這樣的數(shù)學(xué)計算非常復(fù)雜，而且經(jīng)常要試算。為了其它兩個，這樣的數(shù)學(xué)計算非常復(fù)雜，而且經(jīng)常要試算。為了簡化計算，常采

39、用水力計算圖見（附圖簡化計算，常采用水力計算圖見（附圖13）或水力計算表進(jìn)行。）或水力計算表進(jìn)行。（Q、v、D、 n 、I） 對水力計算圖而言，粗糙系數(shù)對水力計算圖而言，粗糙系數(shù)n是已知的，圖上的曲線表示是已知的，圖上的曲線表示的是的是Q、v、I、D之間的關(guān)系，這四個因素中，只要確定兩個因素，之間的關(guān)系，這四個因素中，只要確定兩個因素，就可以通過圖查出其它兩個因素。計算時，就可以通過圖查出其它兩個因素。計算時， Q為已知，只要再知為已知，只要再知道一個因素就可以查圖計算了，道一個因素就可以查圖計算了，通常情況下先假定坡度通常情況下先假定坡度I。管道坡。管道坡度度I近似等于地面坡度。近似等于地面

40、坡度。 由由Q和和I，就可查圖得出，就可查圖得出v、D 復(fù)核復(fù)核v的規(guī)定的規(guī)定若符合，則若符合，則該管段的該管段的D、I(v)即確定。若不符合，重新設(shè)定即確定。若不符合，重新設(shè)定I 或或D進(jìn)行計算。進(jìn)行計算。三、雨水管渠水力計算的方法三、雨水管渠水力計算的方法雨水管水力計算舉例雨水管水力計算舉例 已知已知n0.013，設(shè)計流量設(shè)計流量Q=200L/s，該管段地面坡度該管段地面坡度i=0.004，試計算試計算該管段的管徑該管段的管徑D、管道坡度管道坡度I、流速流速v。A點：點：v1.17m/sD400500mm設(shè)采用設(shè)采用D400mm的管道，的管道，與流量為與流量為200L/s的豎線相交的豎線相

41、交于于B點：點：I0.0092v1.60m/s不宜采用不宜采用設(shè)采用設(shè)采用D500mm的管道，的管道，與流量為與流量為200L/s的豎線相交的豎線相交于于C點：點：I0.0028v1.02m/s四、雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計步驟（1）劃分排水流域、進(jìn)行管道定線。）劃分排水流域、進(jìn)行管道定線。四、雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計步驟（2）劃分設(shè)計管段。）劃分設(shè)計管段。設(shè)置檢查井設(shè)置檢查井,確認(rèn)設(shè)計節(jié)點并編號確認(rèn)設(shè)計節(jié)點并編號（3）劃分并計算各設(shè)計管段的匯水面積。）劃分并計算各設(shè)計管段的匯水面積。四、雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計步驟當(dāng)?shù)匦纹教箷r當(dāng)?shù)匦纹教箷r,根據(jù)就近排除的原則根據(jù)就近排除的原則,劃分匯水面積劃分匯水面積.等分角線

42、劃分等分角線劃分當(dāng)?shù)匦斡幸欢ㄆ露葧r當(dāng)?shù)匦斡幸欢ㄆ露葧r,根據(jù)雨水匯入低側(cè)的原則根據(jù)雨水匯入低側(cè)的原則,劃分匯水面積劃分匯水面積.即按照地面雨水徑流的方向劃分即按照地面雨水徑流的方向劃分.（5）確定重現(xiàn)期）確定重現(xiàn)期P、地面集水時間、地面集水時間t1qFqFFQq0（7）計算各管段的設(shè)計流量）計算各管段的設(shè)計流量Q，并求出，并求出D、v、I及埋深等。及埋深等。（8）繪制圖紙。包括平面圖和剖面圖）繪制圖紙。包括平面圖和剖面圖 四、雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計步驟（4）計算平均徑流系數(shù)。）計算平均徑流系數(shù)。 av=Fi i / F 也可采用區(qū)域綜合徑流系數(shù)也可采用區(qū)域綜合徑流系數(shù),一般經(jīng)驗值為：城市一般經(jīng)驗值為

43、：城市0.50.8；郊；郊區(qū)區(qū)0.40.6。（6）計算單位面積徑流量）計算單位面積徑流量q0。 對一個具體的管段來說對一個具體的管段來說,只要求出該管段上游管段中雨只要求出該管段上游管段中雨水流行的時間水流行的時間,就可相應(yīng)求出該管段的就可相應(yīng)求出該管段的q0值值五、雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計計算舉例 已知某居住區(qū)平面圖已知某居住區(qū)平面圖.地形西高東低地形西高東低,東面有一自南向北流的河流東面有一自南向北流的河流,河流常年洪水位河流常年洪水位14m,常水位常水位12m.該市的暴雨強(qiáng)度公式給定該市的暴雨強(qiáng)度公式給定.要求布置雨水管道并進(jìn)行干管的水力計算要求布置雨水管道并進(jìn)行干管的水力計算.（2）劃分設(shè)計管

44、段。）劃分設(shè)計管段。設(shè)置檢查井設(shè)置檢查井,確認(rèn)設(shè)計節(jié)點并編號確認(rèn)設(shè)計節(jié)點并編號,計算各檢查井的地面標(biāo)高計算各檢查井的地面標(biāo)高計算各管段的長度計算各管段的長度,并將其填入表中并將其填入表中（3）劃分并計算各設(shè)計管段的匯水面積。）劃分并計算各設(shè)計管段的匯水面積。按照就近排入附近管道的原則按照就近排入附近管道的原則,并兼顧匯水面積的大小來劃分并兼顧匯水面積的大小來劃分量測各匯水面積的大小量測各匯水面積的大小,并填入下表并填入下表（4）計算平均徑流系數(shù)。）計算平均徑流系數(shù)。參見教材參見教材P73的表的表3-3和公式和公式3-7計算計算通過計算得通過計算得 =0.5（5）確定重現(xiàn)期）確定重現(xiàn)期P、地面集

45、水時間、地面集水時間t1,以確定設(shè)計暴雨強(qiáng)度。以確定設(shè)計暴雨強(qiáng)度。 確定重現(xiàn)期確定重現(xiàn)期P,應(yīng)根據(jù)地區(qū)建設(shè)性質(zhì)確定應(yīng)根據(jù)地區(qū)建設(shè)性質(zhì)確定,一般選用一般選用0.53年年,對于重要的干道、立交道路的重要部分、重要地區(qū)或短期積水對于重要的干道、立交道路的重要部分、重要地區(qū)或短期積水即能引起嚴(yán)重?fù)p失的地區(qū)即能引起嚴(yán)重?fù)p失的地區(qū),一般采用一般采用25年。年。 本設(shè)計采用重現(xiàn)期本設(shè)計采用重現(xiàn)期=1年年 地面集水時間地面集水時間t1,采用采用10分鐘分鐘（6）進(jìn)行管段的水力計算）進(jìn)行管段的水力計算設(shè)計管設(shè)計管段編號段編號管長管長L匯水匯水面積面積F管內(nèi)雨水流行時間管內(nèi)雨水流行時間單位面積單位面積徑流量徑流量

46、q0設(shè)計設(shè)計流量流量管徑管徑 D坡度坡度 It2t2流速流速v管道輸管道輸水能力水能力Q坡降坡降 IL設(shè)計地面標(biāo)高設(shè)計地面標(biāo)高設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高埋深埋深起點起點終點終點起點起點終點終點起點起點終點終點121501.6914.030 14.060055.97?94.58?4002.10.7696.00?1.312.73012.4151.650.3153.29231004.073.2940.29163.985001.90.841650.19014.06014.06012.315 12.2151.751.94q0= q=0.5500(1+1.38lgP)/(10+2t2)0.65=250/

47、 (10+2t2)0.65水力計算中應(yīng)注意的問題水力計算中應(yīng)注意的問題、在計算中，碰到下游管段的設(shè)計流量小于上游管段的設(shè)計流量、在計算中，碰到下游管段的設(shè)計流量小于上游管段的設(shè)計流量時，下游管段的設(shè)計流量應(yīng)取上游管段的設(shè)計流量。時，下游管段的設(shè)計流量應(yīng)取上游管段的設(shè)計流量。2、支管與干管的計算是同時進(jìn)行計算的，在支管與干管相交的檢、支管與干管的計算是同時進(jìn)行計算的，在支管與干管相交的檢查井處，必然會有兩個查井處，必然會有兩個t2和兩個管低標(biāo)高值。相交后的下游管和兩個管低標(biāo)高值。相交后的下游管段水力計算時，應(yīng)采用大的段水力計算時，應(yīng)采用大的t2和小的管低標(biāo)高值。和小的管低標(biāo)高值。3、在水力計算中，管道坡度變化不大時，隨著流量的增大，流速、在水力計算中，管道坡度變化不大時，隨著流量的增大，流速應(yīng)該是逐漸變大或不變。應(yīng)該是逐漸變大或不變。（7）繪制雨水干管平面圖和縱剖面圖）繪制雨水干管平面圖和縱剖面圖本章復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題本章復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題P117：思考題思考題:2、3、4、5、6、7習(xí)題：習(xí)題：1、2、3、4一、防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn): 為了準(zhǔn)確合理地擬定工程規(guī)模而選定的計算洪峰流量的標(biāo)準(zhǔn),稱為防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn). 洪水調(diào)查法洪水調(diào)查法3-4 排洪溝的設(shè)計與計算排洪溝的設(shè)計與計算二、設(shè)計洪峰流量的計算（自學(xué)） 洪水調(diào)查法洪水調(diào)查法 推理公式法推