排水系統(tǒng)概論課件

第三章雨水管渠系統(tǒng)的設計第三章雨水管渠系統(tǒng)的設計1一、雨水管渠系統(tǒng)設計的要素1雨水管渠系統(tǒng)的組成房屋的雨水管道系統(tǒng)和設備(雨水口)街坊或廠區(qū)雨水管渠系統(tǒng)街道雨水管渠系統(tǒng)排洪溝雨水泵站出水口一、雨水管渠系統(tǒng)設計的要素1雨水管渠系統(tǒng)22雨水管渠系統(tǒng)的任務及時地匯集并排出暴雨形成的地面徑流。以保障城市人民的生命財產(chǎn)的安全及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常進行，達到既合理又經(jīng)濟的要求。2雨水管渠系統(tǒng)的任務及時地33雨水管道的主要設計內(nèi)容收集基礎資料(收集資料,確定計算公式,設計參數(shù),定線,流量及水力計算,繪圖)確定當?shù)氐谋┯陱姸裙酱_定設計參數(shù)劃分排水流域,雨水管渠的定線計算設計流量和進行管道的水力計算繪制管道的平面圖及縱剖面圖3雨水管道的主要設計內(nèi)容收集基礎資料(44雨量分析目的確定降雨歷時、暴雨強度與降雨重現(xiàn)期之間的關系，以此作為雨水設計管渠設計的依據(jù)，估算排水管渠斷面的尺寸。4雨量分析目的5分析要素降雨量降雨歷時暴雨強度降雨面積及匯水面積降雨頻率和重現(xiàn)期分析要素降雨量降雨歷時暴雨強度降雨面積及匯水面積降雨頻6降雨量：降雨的絕對量，指某場降雨落在不透水平面上的水層深度。即降雨深度.H,mm年平均降雨量多年觀測各年降雨平均值月平均降雨量年最大日降雨量降雨量：降雨的絕對量，指某場降雨落在不透水平面上的水層深度。7降雨歷時：連續(xù)降雨的時段,min,h降雨面積：降雨所籠罩的面積匯水面積：雨水管渠匯集雨水的面積降雨歷時：連續(xù)降雨的時段,min,h85暴雨強度指某一連續(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。(mm/min)5暴雨強度指某一連續(xù)降雨時段內(nèi)的平均降雨量，即單位9工程上常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積表示q(L/ha?s)。工程上常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積表示q(L/ha?s10降雨頻率：等于或大于某特定值的暴雨強度出現(xiàn)的次數(shù)m與觀測資料總項數(shù)n之比。降雨重現(xiàn)期：等于或大于某特定值的暴雨強度可能出現(xiàn)一次的平均間隔時間。降雨頻率：等于或大于某特定值的暴雨強度出現(xiàn)的次數(shù)m與觀測資料11

暴雨強度公式q:設計暴雨強度（L/s?ha)P:設計重現(xiàn)期（a）t：降雨歷時（min）A1、c、b、n：地方參數(shù)暴雨強度公式12

確定暴雨強度公式的步驟

收集當?shù)貧庀笈_的自記雨量記錄（一般不少于10年）對雨量資料進行統(tǒng)計根據(jù)p—i—t關系求解b、n、A1、c各個參數(shù)，得到當?shù)乇┯陱姸裙接嬎愠闃诱`差和暴雨公式均方差(給水排水設計手冊第五冊)排水工程上冊附錄3-1/184我國若干城市暴雨強度公式,附錄3-2/185確定暴雨強度公式的步驟

收集當?shù)貧庀笈_的自記13第二節(jié)雨水管渠設計流量的確定雨水管渠設計流量計算公式（極限強度法）：Q=Ψ?q?F式中：Q——雨水設計流量(L/s)Ψ——徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1；F——匯水面積(ha)q——設計暴雨強度(L/(s·ha))半理論半經(jīng)驗公式,推理公式,在國內(nèi)外廣泛使用第二節(jié)雨水管渠設計流量的確定雨水管渠設計流量計算公14

雨水徑流成因地面點上的產(chǎn)流過程植物截留降雨余水(降雨強度大于入滲率)

地面徑流土壤滲流雨水徑流成因地面點上的產(chǎn)流過程15排水系統(tǒng)概論課件16流域上的匯流過程流域：溝、溪地面徑流低洼處江河城市：雨水管渠地面徑流雨水口江河流域上的匯流過程17排水系統(tǒng)概論課件18極限強度法原理承認降雨強度隨降雨歷時的增長而減小的規(guī)律性匯水面積的增長與降雨歷時成正比匯水面積隨降雨歷時的增長較降雨強度隨降雨歷時增長而減小的速度更快極限強度法原理承認降雨強度隨降雨歷時的增長而減小的規(guī)律性19當t<τ0時，部分匯流。t增大，q減小，F(xiàn)增大，Q增大；當t=τ0時，全面積匯流；當t>τ0時，t增大，F(xiàn)不變，q減小，Q減小當t<τ0時，部分匯流。t增大，q減小，F(xiàn)增大，Q增大；20極限強度理論的內(nèi)容當匯水面積上最遠點的雨水達集流點時，全面積匯流，雨水管渠的流量最大。當降雨歷時等于匯水面積上最遠點的雨水達集流點的集流時間時，雨水管道的雨量最大。極限強度理論的內(nèi)容當匯水面積上最遠點的雨水達集流點時，全面積21假設條件降雨在整個匯水面積上的分布是均勻的降雨強度在選定的降雨時段內(nèi)均勻不變匯水面積隨集流時間增長的速度為常數(shù)

假設條件降雨在整個匯水面積上的分布是均勻的22雨水管段的設計流量計算各管段的雨水設計流量等于該管段承擔的所有匯水面積和設計暴雨強度的乘積。雨水管段的設計流量計算各管段的雨水設計流量等于該管段承擔的所23集水時間的確定t=t1+mt2t1:地面集水時間t2:管內(nèi)雨水流行時間m:折減系數(shù)集水時間的確定t=t1+mt224地面集水時間t1的確定

影響因素：地形坡度、地面鋪砌、地面種植情況、水流路程、道路縱坡和寬度、暴雨強度等。《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定：一般采用t1=5～15min。

地面集水時間t1的確定影響因素：25管渠內(nèi)雨水流行時間t2的確定

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管渠內(nèi)雨水流行時間t2的確定L：各管段的長度(m)；26折減系數(shù)m值的確定

折減系數(shù)m實際是蘇林系數(shù)與管道調(diào)蓄利用系數(shù)兩者的乘積?！妒彝馀潘O計規(guī)范》建議：暗管m=2.0，明渠m=1.2。在陡坡地區(qū)，暗管m=1.2~2.0。折減系數(shù)m值的確定27徑流系數(shù)的確定影響因素：地面覆蓋情況、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面鋪砌、降雨歷時、暴雨強度、暴雨雨型等徑流系數(shù)的確定影響因素：地面覆蓋情況、地面坡度、地貌、建筑密28平均徑流系數(shù)區(qū)域綜合徑流系數(shù)一般市區(qū)的綜合徑流系數(shù)取Ψ=0.5～0.8，郊區(qū)取Ψ=0.4～0.6

平均徑流系數(shù)區(qū)域綜合徑流系數(shù)29設計重現(xiàn)期的確定影響因素：匯水面積的地面建設性質(zhì)、地形特點、匯水面積和氣象特點等。重現(xiàn)期一般選用0.5～3a，對于重要地區(qū)，一般選用2～5a。在同一個排水系統(tǒng)中可采用同一個設計重現(xiàn)期或不同的設計重現(xiàn)期。設計重現(xiàn)期的確定影響因素：30特殊情況雨水設計流量的計算當匯水面積的輪廓形狀很不規(guī)則，即匯水面積呈畸形增長時（包括幾個相距較遠的獨立區(qū)域雨水的交匯）；匯水面積地形坡度變化較大或匯水面積各部分徑流系數(shù)有顯著差異時，就可能發(fā)生管道的最大流量不是發(fā)生在全部面積參與徑流時，而發(fā)生在部分面積參與匯流時。特殊情況雨水設計流量的計算當匯水面積的輪廓形狀很不規(guī)則，31

處理方法：計算各種可能情況下的雨水設計流量，取最大值處理方法：32排水系統(tǒng)概論課件33徑流調(diào)節(jié)設置調(diào)節(jié)池可供利用的調(diào)節(jié)池有：天然洼地、谷塘或池塘，以及人工修建的調(diào)節(jié)池。徑流調(diào)節(jié)設置調(diào)節(jié)池34調(diào)節(jié)水池常用的布置形式

溢流堰式調(diào)節(jié)水池設置在干管一側，有進水管和出水管。進水管較高，出水管較低調(diào)節(jié)水池常用的布置形式溢流堰式調(diào)節(jié)水池35底部流槽式調(diào)節(jié)水池當進水量小于出水量時，雨水經(jīng)設在池最底部的漸縮斷面流槽全部流入下游干管而排走。當進水量大于出水量時，池內(nèi)水位逐漸上升，直到進水量減少至小于下游干管的通過能力時，池內(nèi)水位才逐漸下降，至排空為止

底部流槽式調(diào)節(jié)水池36第三節(jié)雨水管渠系統(tǒng)的設計和計算第三節(jié)雨水管渠系統(tǒng)的設計和計算37雨水管渠系統(tǒng)平面布置原則利用地形排水,充分利用地形，就近排入水體地形坡度較大地區(qū)：雨水管布置在地形洼處或溪谷線上地形平坦地區(qū)：雨水管布置在排水流域中間出水口形式分散出水口：雨水排入池塘或小河集中出水口河流水位變化大的地區(qū)地形平坦地區(qū)雨水管渠系統(tǒng)平面布置原則利用地形排水,充分利用地形，就近排入38根據(jù)城市規(guī)劃布置雨水管道雨水管道平行道路布置處理協(xié)調(diào)好雨水管道與地下構筑物及其它管線的相交根據(jù)城市規(guī)劃布置雨水管道雨水管道平行道路布置393合理布置雨水口雨水口應設置在街道交叉路口的匯水點、低洼處道路上平均間隔30～80m應設置一雨水口3合理布置雨水口雨水口應設置在街道交叉路口的匯水點、低404雨水管道采用明渠和暗管結合城郊或新建工業(yè)區(qū)、建筑密度低的地區(qū)及交通量小的地區(qū)盡量采用道路邊溝排水以減少管道用量設置排洪溝排出雨洪徑流4雨水管道采用明渠和暗管結合城郊或新建工業(yè)區(qū)、建筑密度41設計充滿度管道設計充滿度按滿流考慮明渠超高≥0.20m街道邊溝超高≥0.03m雨水管渠水力計算的設計參數(shù)設計充滿度雨水管渠水力計算的設計參數(shù)42設計流速最小流速：滿流時管道≥0.75m/s明渠≥0.40m/s最大流速：管道：金屬管道≤10m/s非金屬管道≤5m/s

設計流速43最小管徑及最小設計坡度雨水管道：DNmin=300imin=0.003雨水口連接管：DNmin=200imin=0.010最大埋深：規(guī)定同污水管道

干燥土壤：≤7～8m多水、流沙、石灰?guī)r地層：≤5m最小管徑及最小設計坡度干燥土壤：≤7～8m多水、流沙、石灰?guī)r44污水管道的銜接原則盡可能提高下游管段高程，以減小埋深避免在上游管段中出現(xiàn)回水造成淤積

方法水面平接管頂平接污水管道的銜接原則盡可能提高下游管段高程，以減小埋深避免在上45水面平接適用于等管徑相接或小管徑接大管徑管頂平接適用于小管徑接大管徑水面平接適用于等管徑相管頂平接適用于小管徑接大管徑46跌水連接適用于地面坡度很大的地區(qū)跌水連接適用于地面坡度很大的地區(qū)47控制點的確定定義對管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點位置離出水口最遠點低洼地區(qū)的管道起點控制點的確定定義48雨水管渠系統(tǒng)的設計步驟收集和整理設計地區(qū)的各種原始資料劃分排水流域和管道定線劃分設計管段劃分并計算各設計管段的匯水面積確定各排水流域的平均徑流系數(shù)值確定設計重現(xiàn)期P、地面集水時間t1

求單位面積徑流量q0

列表進行雨水干管及支管的水力計算繪制雨水管道平面圖及縱剖面圖雨水管渠系統(tǒng)的設計步驟收集和整理設計地區(qū)的各種原始資料49洋河鎮(zhèn)雨水設計基礎資料洪水位：16.5m常水位：14.3m暴雨強度公式（附錄）洋河鎮(zhèn)雨水設計基礎資料洪水位：16.5m5012345612345651排水系統(tǒng)概論課件52立體交叉道路排水盡量縮小匯水面積取用較高的排水設計標準雨水口的布設位置要便于攔截徑流管道布置應于其它市政管道綜合考慮適當加大管道斷面設置排水及降低地下水位的措施立體交叉道路排水盡量縮小匯水面積53排洪溝的設計與計算排洪溝的設計與計算54設計防洪標準一般以洪峰流量計算的設計頻率表示根據(jù)城市、工廠的性質(zhì)，規(guī)模大小、受淹后損失和修復難易等因素綜合考慮確定一般設計重現(xiàn)期為10～100a設計防洪標準一般以洪峰流量計算的設計頻率表示55設計洪峰流量洪水調(diào)查法：深入現(xiàn)場，勘察洪水位的痕跡，推出它發(fā)生的頻率，選擇和測量河槽斷面。Q=A?v設計洪峰流量洪水調(diào)查法：深入現(xiàn)場，勘察洪水位的痕跡，推出它發(fā)56推理公式法適用于流域面積為40～50km2的地區(qū)，以及山區(qū)城鎮(zhèn)。Ψ：洪峰徑流系數(shù)S：暴雨雨力(mm/h)F：流域面積τ：流域的集流時間(h)n：暴雨強度衰減系數(shù)推理公式法適用于流域面積為40～50km2的地區(qū)，以及山區(qū)城57地區(qū)性經(jīng)驗公式F:流域面積K、n：隨地區(qū)及洪水頻率而變化的系數(shù)和指數(shù)地區(qū)性經(jīng)驗公式F:流域面積58設計原則在設計流量確定后，渠線走向應多方案比較合理利用地形坡度排水排洪溝的布置應與城鎮(zhèn)或廠區(qū)的總體規(guī)劃密切配合充分利用原有的天然溝道渠線走向應選在地形較平緩，地質(zhì)穩(wěn)定地帶，并要求渠線短最好將水導至城市下游，以減少河水頂托盡量避免穿越鐵路和公路盡量減少彎道排洪溝采用明渠還是暗管要視具體情況而定設計原則在設計流量確定后，渠線走向應多方案比較59設計要求平面布置要求進口形式直插式側流堰式進口布置要創(chuàng)造良好的導流條件，一般布置成喇叭口形進口段長度不得小于3m，可取渠中水深的5～10倍。設計要求平面布置要求進口形式直插式進口布置要創(chuàng)造良好的導流條60出口段要使水流均勻平緩擴散，防止沖刷。應設置于地形地質(zhì)良好的地段，并采取護砌措施。當排洪溝直接排