雨水管網(wǎng)設(shè)計和計算

1、第10章 雨水管渠設(shè)計和優(yōu)化計算第10章 雨水管渠設(shè)計和優(yōu)化計算雨水管渠設(shè)計主要內(nèi)容雨水管渠設(shè)計主要內(nèi)容10.1 雨量分析與雨量公式10.1.1 10.1.1 雨量分析降雨過程分析雨量分析降雨過程分析(1) 降雨量降雨量 指一定時間內(nèi)在單位面積上的降水體積，計量單位為指一定時間內(nèi)在單位面積上的降水體積，計量單位為體積體積/面積面積.時間，或高度時間，或高度/時間時間，這時降雨量又稱為一定，這時降雨量又稱為一定時間內(nèi)的時間內(nèi)的降雨深度降雨深度。降雨量單位：降雨量單位：年平均降雨量年平均降雨量：多年年降雨量平均值，：多年年降雨量平均值，mm/a；月平均降雨量月平均降雨量：多年月降雨量平均值，：多年

2、月降雨量平均值，mm/月；月；最大日降雨量最大日降雨量：多年年中最大日降雨量，：多年年中最大日降雨量，mm/d；最大小時降雨量最大小時降雨量：指最大一小時降雨量，：指最大一小時降雨量，mm/h。(2) 雨量計的數(shù)據(jù)整理雨量計的數(shù)據(jù)整理雨量計記錄降雨量數(shù)據(jù)，構(gòu)造如圖雨量計記錄降雨量數(shù)據(jù)，構(gòu)造如圖9.1所示。所示。雨量數(shù)據(jù)為每場雨的瞬時降雨強(qiáng)度（雨量數(shù)據(jù)為每場雨的瞬時降雨強(qiáng)度（mm/min）、累積降雨量（）、累積降雨量（mm）和降雨時間）和降雨時間（min）之間的變化關(guān)系，如圖）之間的變化關(guān)系，如圖9.2所示。所示。以降雨時間為橫座標(biāo)和以累計降雨量為縱坐標(biāo)繪制的曲線稱為降雨量累積曲線，曲以降雨時間

3、為橫座標(biāo)和以累計降雨量為縱坐標(biāo)繪制的曲線稱為降雨量累積曲線，曲線上某一點的斜率即為該時刻的瞬時降雨強(qiáng)度。線上某一點的斜率即為該時刻的瞬時降雨強(qiáng)度。將降雨量的增量除以該時間段長度，得到該段降雨歷時的平均降雨強(qiáng)度。將降雨量的增量除以該時間段長度，得到該段降雨歷時的平均降雨強(qiáng)度。10.1.1 10.1.1 雨量分析降雨過程分析（續(xù)）雨量分析降雨過程分析（續(xù)）(3) 降雨歷時和暴雨強(qiáng)度降雨歷時和暴雨強(qiáng)度降雨量累積曲線上某一時間段，稱為降雨量累積曲線上某一時間段，稱為降雨歷時降雨歷時。如果該降雨歷時覆蓋了降雨的雨峰時間，則該時段降雨量為對應(yīng)于該降雨歷時的暴如果該降雨歷時覆蓋了降雨的雨峰時間，則該時段降雨

4、量為對應(yīng)于該降雨歷時的暴雨強(qiáng)度，降雨歷時越長，暴雨強(qiáng)度越小。雨強(qiáng)度，降雨歷時越長，暴雨強(qiáng)度越小。暴雨強(qiáng)度用符號暴雨強(qiáng)度用符號i表示表示，常用單位為常用單位為mm/min，或，或mm/h。亦常用單位時間內(nèi)單位面積亦常用單位時間內(nèi)單位面積降雨量降雨量q表示，單位用表示，單位用l/s.ha。 暴雨強(qiáng)度暴雨強(qiáng)度i和和q 之間的換算關(guān)系為之間的換算關(guān)系為ii16760000,10q（10.1） 式中式中 q降雨強(qiáng)度（降雨強(qiáng)度（l/s.ha）；）； i降雨強(qiáng)度（降雨強(qiáng)度（mm/min）。）。在城市暴雨強(qiáng)度公式推求中，經(jīng)常采用的降雨歷時為在城市暴雨強(qiáng)度公式推求中，經(jīng)常采用的降雨歷時為5 min、10 min

5、、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120min等等9個歷時數(shù)值，特大城市可以用個歷時數(shù)值，特大城市可以用到到180min，或更長時間。，或更長時間。(4) 暴雨強(qiáng)度頻率暴雨強(qiáng)度頻率通過長期觀測數(shù)據(jù)計算某個特定降雨歷時的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的經(jīng)驗頻率，簡稱暴通過長期觀測數(shù)據(jù)計算某個特定降雨歷時的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的經(jīng)驗頻率，簡稱暴雨強(qiáng)雨強(qiáng)度頻率度頻率。經(jīng)驗頻率的計算公式：。經(jīng)驗頻率的計算公式：1fmnm（10.2） 式中式中 n降雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)總個數(shù)；降雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)總個數(shù)；m將所有數(shù)據(jù)從大到將所有數(shù)據(jù)從大到小排序后，某個特定數(shù)據(jù)的序號；小排序后，某個特定數(shù)據(jù)的

6、序號；fm相應(yīng)于第相應(yīng)于第m個數(shù)據(jù)個數(shù)據(jù)的經(jīng)驗頻率，常用單位為的經(jīng)驗頻率，常用單位為%。 小雨：24小時內(nèi)降水量不超過10毫米，小到中雨為518毫米，中雨為1025毫米，中到大雨為1838毫米，大雨為2550毫米，大到暴雨為3875毫米。24小時內(nèi)雨量超過50毫米的稱為暴雨，超過100毫米的稱為大暴雨，超過200毫米的稱為特大暴雨。10.1.1 10.1.1 雨量分析降雨過程分析（續(xù)雨量分析降雨過程分析（續(xù)1 1）(4) 暴雨強(qiáng)度頻率（續(xù)）暴雨強(qiáng)度頻率（續(xù)）當(dāng)對應(yīng)于特定降雨歷時的暴雨強(qiáng)度頻率越小時，該暴雨強(qiáng)度值越大當(dāng)對應(yīng)于特定降雨歷時的暴雨強(qiáng)度頻率越小時，該暴雨強(qiáng)度值越大。當(dāng)每年取一個數(shù)據(jù)組成

7、統(tǒng)計序列時，當(dāng)每年取一個數(shù)據(jù)組成統(tǒng)計序列時，n為年數(shù)，頻率值為年數(shù)，頻率值fm稱為稱為“年頻率年頻率” ；當(dāng)；當(dāng)當(dāng)當(dāng)每每年取多個數(shù)據(jù)組成統(tǒng)計序列時，年取多個數(shù)據(jù)組成統(tǒng)計序列時，n為數(shù)據(jù)總個數(shù)，頻率值為數(shù)據(jù)總個數(shù)，頻率值fm稱為稱為“次（數(shù)）頻率次（數(shù)）頻率”。年頻率和次頻率統(tǒng)稱為年頻率和次頻率統(tǒng)稱為經(jīng)驗頻率經(jīng)驗頻率，計算公式為，計算公式為式中式中 m為每年選取的雨樣數(shù)。為每年選取的雨樣數(shù)。在坐標(biāo)紙上以經(jīng)驗頻率為橫坐標(biāo)，暴雨強(qiáng)在坐標(biāo)紙上以經(jīng)驗頻率為橫坐標(biāo)，暴雨強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，按數(shù)據(jù)點的分布繪出的曲線，度為縱坐標(biāo)，按數(shù)據(jù)點的分布繪出的曲線，稱為經(jīng)驗頻率曲線，如圖稱為經(jīng)驗頻率曲線，如圖10.3所示。所

8、示。（10.3） (5) 暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期重現(xiàn)期定義重現(xiàn)期定義：在多次的觀測中，大于等于：在多次的觀測中，大于等于某個設(shè)定值的事件數(shù)據(jù)重復(fù)出現(xiàn)的平均間某個設(shè)定值的事件數(shù)據(jù)重復(fù)出現(xiàn)的平均間隔年數(shù)，單位為年（隔年數(shù)，單位為年（a）。）。重現(xiàn)期越大，重現(xiàn)期越大，降雨強(qiáng)度越大降雨強(qiáng)度越大，如圖，如圖10.4所示。重現(xiàn)期與所示。重現(xiàn)期與經(jīng)驗頻率關(guān)系式：經(jīng)驗頻率關(guān)系式：1nmmmfmmf1p（10.4） 10.1.1 10.1.1 雨量分析降雨過程分析（續(xù)雨量分析降雨過程分析（續(xù)2 2）(5) 暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期（續(xù)）暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期（續(xù)）室外排水設(shè)計規(guī)范室外排水設(shè)計規(guī)范 gb 500142006

9、（2011版）規(guī)定：版）規(guī)定：同一排水系統(tǒng)可采用同一重現(xiàn)期或不同重現(xiàn)期。重現(xiàn)期應(yīng)采用同一排水系統(tǒng)可采用同一重現(xiàn)期或不同重現(xiàn)期。重現(xiàn)期應(yīng)采用13年，重要干道、年，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)，應(yīng)采用重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū)，應(yīng)采用35年，經(jīng)濟(jì)條件較好或年，經(jīng)濟(jì)條件較好或有特殊要求的地區(qū)宜采用規(guī)定的上限。特別重要地區(qū)可采用有特殊要求的地區(qū)宜采用規(guī)定的上限。特別重要地區(qū)可采用10年或以上年或以上。表表10.1為某城市在不同歷時的暴雨強(qiáng)度統(tǒng)計數(shù)據(jù)。為某城市在不同歷時的暴雨強(qiáng)度統(tǒng)計數(shù)據(jù)。10.1.2 暴雨強(qiáng)度公式暴雨強(qiáng)度公式表達(dá)暴雨強(qiáng)度表達(dá)暴雨強(qiáng)度i（或（或q）

10、與降雨歷時）與降雨歷時t和年重現(xiàn)期和年重現(xiàn)期p之間關(guān)系的經(jīng)驗函數(shù)，稱為之間關(guān)系的經(jīng)驗函數(shù)，稱為暴雨強(qiáng)度暴雨強(qiáng)度公式公式。室外排水設(shè)計規(guī)范室外排水設(shè)計規(guī)范（gb50014-2006）中規(guī)定我國采用的暴雨強(qiáng)度公式的）中規(guī)定我國采用的暴雨強(qiáng)度公式的形式為：形式為：1167(1lg)()nacpqtb式中，式中，q 設(shè)計暴雨強(qiáng)度（設(shè)計暴雨強(qiáng)度（ls.ha）；）；t 降雨歷時（降雨歷時（min）；）；p 設(shè)計重現(xiàn)期（設(shè)計重現(xiàn)期（a）；）；a1, c, n, b 待定參數(shù)。待定參數(shù)。（10.5） 在實際應(yīng)用中，各地根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況，比較普遍地采用下列修訂暴雨強(qiáng)度公式：在實際應(yīng)用中，各地根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況

11、，比較普遍地采用下列修訂暴雨強(qiáng)度公式：1lg)()enactitb（10.5a） 式中，式中，i 設(shè)計暴雨強(qiáng)度（設(shè)計暴雨強(qiáng)度（mmmin）；）；t 降雨歷時（降雨歷時（min）；）；te 設(shè)計重現(xiàn)期（設(shè)計重現(xiàn)期（a）；）；a1, c, n, b 待定參數(shù)。待定參數(shù)。部分城市應(yīng)用暴雨強(qiáng)度公式（部分城市應(yīng)用暴雨強(qiáng)度公式（10.5a）的參數(shù)如表）的參數(shù)如表10.2所示。其它城市的暴雨強(qiáng)度公式所示。其它城市的暴雨強(qiáng)度公式可參見可參見給水排水設(shè)計手冊給水排水設(shè)計手冊第第5冊。冊。10.1.3 匯水面積匯水面積匯水面積匯水面積（也稱流域面積）是雨水管渠匯集和排除雨水的地面面積（也稱流域面積）是雨水管渠匯集

12、和排除雨水的地面面積（ha或或km2）。）。一般的大雷雨能覆蓋一般的大雷雨能覆蓋15 km2的地區(qū)，有時可高達(dá)數(shù)千的地區(qū)，有時可高達(dá)數(shù)千km2。一場暴雨在其整個降雨的面積上雨量分布并不均勻。但是，對于城市排水系統(tǒng)，匯一場暴雨在其整個降雨的面積上雨量分布并不均勻。但是，對于城市排水系統(tǒng)，匯水面積一般較小，一般小于水面積一般較小，一般小于100 km2，其最遠(yuǎn)點的集水時間往往不超過，其最遠(yuǎn)點的集水時間往往不超過35小時，大小時，大多數(shù)情況下，集水時間不超過多數(shù)情況下，集水時間不超過60120分鐘。因此，可以假定降雨量在城市排水小區(qū)分鐘。因此，可以假定降雨量在城市排水小區(qū)面積上是均勻分布的，采用自記

13、錄雨量計所測得的降雨量可近似代表整個匯水面積面積上是均勻分布的，采用自記錄雨量計所測得的降雨量可近似代表整個匯水面積上的降雨量。上的降雨量。降雨面積降雨面積:是指降是指降雨所籠罩的面積，雨所籠罩的面積，即降雨的即降雨的 范圍。范圍。10.2 雨水管渠設(shè)計流量計算雨水管渠設(shè)計流量計算10.2.1 地面徑流與徑流系數(shù)地面徑流與徑流系數(shù)地面徑流：地面徑流：降雨到達(dá)降雨到達(dá)地面后，一部分雨水被截留，另一部分沿地面坡度流動，（地面后，一部分雨水被截留，另一部分沿地面坡度流動，（在在地面沿地面坡度流動的雨水地面沿地面坡度流動的雨水）稱）稱地面徑流地面徑流。地面徑流量：地面徑流量：地面徑流的雨水流量稱為雨水

14、的地面徑流的雨水流量稱為雨水的地面徑流量地面徑流量。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地面徑流量與總降雨量的比值稱為徑流系數(shù)徑流系數(shù)。徑流系數(shù)小于。徑流系數(shù)小于1。入滲率入滲率和和余水率：余水率：降雨時，隨著降雨時間的增長和雨量的加大，降雨時，隨著降雨時間的增長和雨量的加大，降雨量與地面滲水降雨量與地面滲水量的差值稱為量的差值稱為余水余水，入滲率入滲率和和余水率余水率的概念的概念錯誤錯誤見見p187。圖圖10.5表示降雨強(qiáng)度與地面徑流的示意關(guān)系。圖表示降雨強(qiáng)度與地面徑流的示意關(guān)系。圖10.6表示不同地面對徑流量的影響。表示不同地面對徑流量的影響。 圖圖10.5 降雨強(qiáng)度與雨水徑

15、流量關(guān)系圖降雨強(qiáng)度與雨水徑流量關(guān)系圖圖圖10.6 不同地面對徑流量的影響不同地面對徑流量的影響 影響徑流系數(shù)的因素影響徑流系數(shù)的因素主要有匯水面積的地面覆蓋情況、 地面坡度、地貌、建筑密度的大小、路面鋪砌等。此外，還與降雨歷時、暴雨強(qiáng)度及暴雨雨型有關(guān)。 目前在雨水管渠設(shè)計中，通常采用按地面覆蓋種類確定 10.2.1 地面徑流與徑流系數(shù)（續(xù)）地面徑流與徑流系數(shù)（續(xù)）如果匯水面積由徑流系數(shù)不同的地面組合而成，如果匯水面積由徑流系數(shù)不同的地面組合而成，采用平均徑流系數(shù)法采用平均徑流系數(shù)法，平均徑流系，平均徑流系數(shù)可用加權(quán)平均法計算：數(shù)可用加權(quán)平均法計算：iiavff（10.6） 式中，式中，fi為匯

16、水面積上各類地面的面積；為匯水面積上各類地面的面積； i為相應(yīng)于各類地面的徑流系數(shù)；為相應(yīng)于各類地面的徑流系數(shù)； f為總匯水面積。為總匯水面積。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)”（也稱流域徑流系數(shù)）進(jìn)行近似替（也稱流域徑流系數(shù)）進(jìn)行近似替代，建議值參見表代，建議值參見表10.4。如果能獲得城市不透水區(qū)域覆蓋面積數(shù)據(jù)時，區(qū)域綜合徑流系數(shù)的值可參考表如果能獲得城市不透水區(qū)域覆蓋面積數(shù)據(jù)時，區(qū)域綜合徑流系數(shù)的值可參考表10.5。 10.2.2 斷面集水時間與折減系數(shù)斷面集水時間與折減系數(shù)集水時間：集水時間：指雨水從匯水面積上的指雨水從匯水面積上的最遠(yuǎn)點流

17、最遠(yuǎn)點流到設(shè)計的到設(shè)計的管道斷面管道斷面所需要的時間，記為所需要的時間，記為，常用單位為常用單位為min。地面集水時間：地面集水時間：雨水從匯水面積上的最遠(yuǎn)點流到位于雨水管道起始點雨水口所需的雨水從匯水面積上的最遠(yuǎn)點流到位于雨水管道起始點雨水口所需的集水時間。集水時間。地面集水時間受地形坡度、地面鋪砌、地面植被情況、距離長短等因素的影地面集水時間受地形坡度、地面鋪砌、地面植被情況、距離長短等因素的影響，主要取決于水流距離的長短和地面坡度。響，主要取決于水流距離的長短和地面坡度。 對于雨水管道中任一設(shè)計斷面，集水時間對于雨水管道中任一設(shè)計斷面，集水時間由地面集水時間由地面集水時間t1和雨水在管道

18、中流到該和雨水在管道中流到該設(shè)計斷面所需的流行時間設(shè)計斷面所需的流行時間t2組成組成，用下式表示：，用下式表示：折減系數(shù)折減系數(shù)m：當(dāng)某一管道斷面上達(dá)到當(dāng)某一管道斷面上達(dá)到“洪峰洪峰”流量時，其上游管道可能處于非滿管流狀態(tài)，流量時，其上游管道可能處于非滿管流狀態(tài)，管道中的空間對水流可以起到緩沖和調(diào)蓄作用。管道中的空間對水流可以起到緩沖和調(diào)蓄作用。因此，管道中的流行時間會比按滿管流計算的因此，管道中的流行時間會比按滿管流計算的流行時間流行時間t2大得多，大得多，m又被稱為容積利用系數(shù)。又被稱為容積利用系數(shù)。地面集水時間地面集水時間t1，一般采用，一般采用515min。通過實。通過實驗測定，地面集

19、水時間驗測定，地面集水時間t1與地面流經(jīng)距離如圖與地面流經(jīng)距離如圖10.7所示。所示。式中式中 m折減系數(shù)或容積利用系數(shù)；折減系數(shù)或容積利用系數(shù)；l設(shè)計斷面上游各管道的長度，設(shè)計斷面上游各管道的長度，m；v上游各管道中的設(shè)計流速，上游各管道中的設(shè)計流速，m/s。12tmt （10.7） 2t60iilv（10.8） （min） 圖圖10.7 地面集水時間和流經(jīng)距離的關(guān)系地面集水時間和流經(jīng)距離的關(guān)系折減系數(shù)折減系數(shù)m：（續(xù)）（續(xù)）根據(jù)實驗和工程經(jīng)驗，根據(jù)實驗和工程經(jīng)驗，折減系數(shù)或容積利用系數(shù)折減系數(shù)或容積利用系數(shù)m取值取值如下：如下：地下暗管，地下暗管，m=2，明渠，明渠，ml.2；在陡坡地區(qū)，

20、采用暗管時，在陡坡地區(qū)，采用暗管時，m1.22。m與降雨最大峰值位置有關(guān)，見表與降雨最大峰值位置有關(guān)，見表10.5。10.2.3 雨水管渠設(shè)計流量計算雨水管渠設(shè)計流量計算一般城市的雨水管渠的匯水面積較小，在整個匯水面積上能產(chǎn)生全面積的徑流，稱一般城市的雨水管渠的匯水面積較小，在整個匯水面積上能產(chǎn)生全面積的徑流，稱為為完全徑流完全徑流。實際地面徑流量可按下式計算，稱為推理公式。實際地面徑流量可按下式計算，稱為推理公式。 qqf( 10.9 ) 式中，式中，q平均設(shè)計暴雨強(qiáng)度（平均設(shè)計暴雨強(qiáng)度（l/s.ha）；）；徑流系數(shù)；徑流系數(shù)；f計算匯水面積（計算匯水面積（ha）。）。 雨水管道設(shè)計流量雨水

21、管道設(shè)計流量：該管段上游節(jié)點斷面的該管段上游節(jié)點斷面的“洪峰洪峰”流量，不同斷面的流量，不同斷面的“洪峰洪峰”時間時間不同，計算暴雨強(qiáng)度不同，計算匯水面積也不同。不同，計算暴雨強(qiáng)度不同，計算匯水面積也不同。10.2.3 雨水管渠設(shè)計流量計算（續(xù)）雨水管渠設(shè)計流量計算（續(xù)）對應(yīng)于斷面洪峰流量深刻的暴雨強(qiáng)度：對應(yīng)于斷面洪峰流量深刻的暴雨強(qiáng)度：nbmttpcaq)()lg1 (167211（l/s.ha） 應(yīng)用推理公式，得管段設(shè)計流量公式：應(yīng)用推理公式，得管段設(shè)計流量公式：112167(1lg)()ikknk iiacpqftmtb（l/s） ( 10.10 ) 如圖如圖10.8所示，所示，a點為點

22、為最遠(yuǎn)點，地塊最遠(yuǎn)點，地塊1地面集地面集水時間為水時間為t1；地塊；地塊2地地面集水時間為面集水時間為t1mt2；地塊地塊3地面集水時間地面集水時間t1mt3。各管段設(shè)計流量各管段設(shè)計流量q1、q2和和q3為：為：111111211221111311223212112167(1lg)()167(1lg)()()60167(1lg)()()6060nnnacpqftbacpqffltmbvacpqffflltmbvv圖圖10.8 雨水管段流量和流經(jīng)時間計算雨水管段流量和流經(jīng)時間計算( 10.11 ) ( 10.12 ) 10.3 雨水管渠設(shè)計與計算雨水管渠設(shè)計與計算10.3.1 雨水管渠平面布置

23、特點（基本原則）雨水管渠平面布置特點（基本原則）在符合排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)條件下，雨水應(yīng)盡量在符合排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)條件下，雨水應(yīng)盡量利用自然地形利用自然地形，以，以重力流和最短距離重力流和最短距離方式排入池塘、河流、湖泊等水體中，以減方式排入池塘、河流、湖泊等水體中，以減低管渠工程造價。低管渠工程造價。地形地形坡度較大坡度較大時，干管宜時，干管宜布置在地面標(biāo)高較低處布置在地面標(biāo)高較低處；當(dāng)；當(dāng)?shù)匦纹降匦纹教固箷r，雨水干管宜時，雨水干管宜布置在排水流域的中間布置在排水流域的中間，以便于支管就近接，以便于支管就近接入，盡可能地擴(kuò)大重力流排除雨水的范圍。入，盡可能地擴(kuò)大重力流排除雨水的范圍。雨水干管平面布置宜采

24、用雨水干管平面布置宜采用分散式出水口形式分散式出水口形式，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。當(dāng)出水口建造費用很大時，應(yīng)考慮當(dāng)出水口建造費用很大時，應(yīng)考慮集中式出水口管道布置集中式出水口管道布置。應(yīng)盡可能利用地形，減小埋深，自流排放。應(yīng)盡可能利用地形，減小埋深，自流排放。當(dāng)?shù)匦纹教骨业孛嫫骄鶚?biāo)高低于河流的洪水水位，或管道埋當(dāng)?shù)匦纹教骨业孛嫫骄鶚?biāo)高低于河流的洪水水位，或管道埋設(shè)過深而造成技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理時，在出水口前設(shè)置設(shè)過深而造成技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理時，在出水口前設(shè)置雨水泵站提雨水泵站提升升后排入水體。后排入水體。雨水泵站造價及運行費用很大，使用頻度不高，應(yīng)盡可能雨水泵站造價及運行費用很大，使用頻度不高，應(yīng)

25、盡可能減減小通過雨水泵站流量小通過雨水泵站流量。10.3.2 雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計步驟雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計步驟（1）劃分排水流域和管道定線劃分排水流域和管道定線結(jié)合城市總體規(guī)劃圖或工廠總平面布置，劃分排結(jié)合城市總體規(guī)劃圖或工廠總平面布置，劃分排水流域和管渠定線，確定排水流向。水流域和管渠定線，確定排水流向。（2）劃分設(shè)計管段與沿線匯水面積劃分設(shè)計管段與沿線匯水面積設(shè)計管段的劃分應(yīng)使設(shè)計管段范圍內(nèi)地形變化不設(shè)計管段的劃分應(yīng)使設(shè)計管段范圍內(nèi)地形變化不大，管段上下端流量變化不多，無大流量交匯，一般大，管段上下端流量變化不多，無大流量交匯，一般以以100200m左右為一段。左右為一段。地形平坦時，就近排除原則

26、，有適宜坡度時，按地形平坦時，就近排除原則，有適宜坡度時，按雨水匯入低側(cè)的原則雨水匯入低側(cè)的原則按地面雨水徑流方向劃分匯水面按地面雨水徑流方向劃分匯水面積，編號，計算面積。積，編號，計算面積。兩個檢查井之間流量不變的管段定為設(shè)計管段，兩個檢查井之間流量不變的管段定為設(shè)計管段，并從管段上游往下游按順序進(jìn)行設(shè)計管段和節(jié)點的編并從管段上游往下游按順序進(jìn)行設(shè)計管段和節(jié)點的編號。號。10.3.2 雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計步驟（續(xù)）雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計步驟（續(xù)）（2）劃分設(shè)計管段與沿線匯水面積（續(xù)）劃分設(shè)計管段與沿線匯水面積（續(xù)）圖圖10.9表示一雨水排水區(qū)域，管道布置如圖中帶有箭頭方向的實線所示，排水節(jié)點表示一雨水

27、排水區(qū)域，管道布置如圖中帶有箭頭方向的實線所示，排水節(jié)點編碼依次為編碼依次為a、b、c、d、e、f和和g，設(shè)計管段編號依次為、和。，設(shè)計管段編號依次為、和。與各管段兩側(cè)相鄰的地塊即為該管段的排水量計算流域，根據(jù)各計算流域的面積、降與各管段兩側(cè)相鄰的地塊即為該管段的排水量計算流域，根據(jù)各計算流域的面積、降雨強(qiáng)度和徑流系數(shù)即可計算該管段的本管段設(shè)計流量。雨強(qiáng)度和徑流系數(shù)即可計算該管段的本管段設(shè)計流量。圖圖10.10表示一個城區(qū)雨水排水區(qū)域布置方案。表示一個城區(qū)雨水排水區(qū)域布置方案。圖圖10.9圖圖10.10（3） 確定設(shè)計計算基本數(shù)據(jù)確定設(shè)計計算基本數(shù)據(jù)：重現(xiàn)期、地面徑流系數(shù)和集水時間：重現(xiàn)期、地

28、面徑流系數(shù)和集水時間 （4） 確定管渠的最小埋深確定管渠的最小埋深（5） 設(shè)計流量的計算設(shè)計流量的計算：管段的設(shè)計流量管段的設(shè)計流量 （6）雨水管道系統(tǒng)的水力計算雨水管道系統(tǒng)的水力計算：確定雨水管道的坡度、管徑和埋深：確定雨水管道的坡度、管徑和埋深（7）繪制雨水管道平面圖及縱剖面圖繪制雨水管道平面圖及縱剖面圖10.3.3 雨水管渠設(shè)計參數(shù)雨水管渠設(shè)計參數(shù)為避免發(fā)生淤積、沖刷等現(xiàn)象，對雨水管渠設(shè)計計算的為避免發(fā)生淤積、沖刷等現(xiàn)象，對雨水管渠設(shè)計計算的基本參數(shù)規(guī)定：基本參數(shù)規(guī)定：（1） 設(shè)計充滿度設(shè)計充滿度雨水管渠允許滿流和溢流，雨水管渠的充滿度按滿管流設(shè)計，明渠應(yīng)有等于或大于雨水管渠允許滿流和溢

29、流，雨水管渠的充滿度按滿管流設(shè)計，明渠應(yīng)有等于或大于0.2m的超高，街道邊溝應(yīng)有等于或大于的超高，街道邊溝應(yīng)有等于或大于0.03m的超高。的超高。（2）設(shè)計流速）設(shè)計流速雨水中夾帶泥沙量比污水大，最小設(shè)計流速應(yīng)大于污水管渠，滿流管道的最小設(shè)計流雨水中夾帶泥沙量比污水大，最小設(shè)計流速應(yīng)大于污水管渠，滿流管道的最小設(shè)計流速為速為0.75m/s。明渠內(nèi)最小設(shè)計流速為。明渠內(nèi)最小設(shè)計流速為0.4m/s。雨水管渠最大設(shè)計流速規(guī)定：金屬管最大流速為雨水管渠最大設(shè)計流速規(guī)定：金屬管最大流速為10m/s，非金屬最大流速為，非金屬最大流速為5m/s，明，明渠最大設(shè)計流速見表渠最大設(shè)計流速見表10.7。（3） 最

30、小坡度：最小坡度：最小坡度按最小流速計算確定。在街區(qū)內(nèi)，不小于最小坡度按最小流速計算確定。在街區(qū)內(nèi)，不小于0.004，在街道，在街道下，不小于下，不小于0.0025，雨水口連接管最小坡度不小于，雨水口連接管最小坡度不小于0.01。（4） 最小管徑最小管徑：街道雨水管道最小管徑：街道雨水管道最小管徑300mm，最小坡度，最小坡度0.003；街坊雨水管，最；街坊雨水管，最小管徑小管徑200mm，最小坡度，最小坡度0.01。10.3.4 雨水管渠斷面設(shè)計雨水管渠斷面設(shè)計在城市市區(qū)或工廠內(nèi)，雨水管渠一般采用暗管。在城市市區(qū)或工廠內(nèi)，雨水管渠一般采用暗管。在城市郊區(qū)，可考慮采用明渠，降低造價。在城市郊區(qū)

31、，可考慮采用明渠，降低造價。在雨水干管起端，利用道路邊溝排除雨水，通?？梢詼p少暗管在雨水干管起端，利用道路邊溝排除雨水，通?？梢詼p少暗管100150m。在實際工。在實際工程中，應(yīng)實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化。程中，應(yīng)實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化。當(dāng)設(shè)計管段計算流量確定后，應(yīng)計算合理的管渠斷面尺寸，并繪制設(shè)計圖紙和編寫設(shè)當(dāng)設(shè)計管段計算流量確定后，應(yīng)計算合理的管渠斷面尺寸，并繪制設(shè)計圖紙和編寫設(shè)計文件。計文件。雨水管網(wǎng)設(shè)計步驟：雨水管網(wǎng)設(shè)計步驟：（1）排水管網(wǎng)布置：根據(jù)規(guī)劃，在排水管網(wǎng)布置：根據(jù)規(guī)劃，在1:20001:10000的的地形圖上布置雨水管道系統(tǒng)，地形圖上布置雨水管道系統(tǒng)，確定干管和支管系統(tǒng)，確定管道的位置和方向。

32、確定干管和支管系統(tǒng)，確定管道的位置和方向。（2）管網(wǎng)定線：管網(wǎng)定線：在較大比例（在較大比例（1:5001:1000）的）的繪有規(guī)范道路的地形圖上，確定干繪有規(guī)范道路的地形圖上，確定干管和支管的準(zhǔn)確線路，劃分匯水區(qū)域，計算匯水面積，進(jìn)行管網(wǎng)管段和節(jié)點的劃管和支管的準(zhǔn)確線路，劃分匯水區(qū)域，計算匯水面積，進(jìn)行管網(wǎng)管段和節(jié)點的劃分和編號。分和編號。（3）確定管網(wǎng)控制點高程，布置雨水口。確定管網(wǎng)控制點高程，布置雨水口。（4）選定設(shè)計數(shù)據(jù)：暴雨強(qiáng)度公式、降雨重現(xiàn)期、地面集水時間、徑流系數(shù)和管道選定設(shè)計數(shù)據(jù)：暴雨強(qiáng)度公式、降雨重現(xiàn)期、地面集水時間、徑流系數(shù)和管道容積系數(shù)。容積系數(shù)。（5）管道水力計算：確定管

33、段的斷面、坡度和高程。管道水力計算：確定管段的斷面、坡度和高程。（6）繪制管道平面和高程斷面圖：繪制管道平面和高程斷面圖：平面圖比例為平面圖比例為1:5001:1000，高程斷面圖的高程，高程斷面圖的高程比例為比例為1:501:100，長度比例為，長度比例為1:5001:1000。（7）管網(wǎng)構(gòu)筑物（管道基礎(chǔ)、雨水口、窨井、排水出口等）選用和設(shè)計。一般優(yōu)先管網(wǎng)構(gòu)筑物（管道基礎(chǔ)、雨水口、窨井、排水出口等）選用和設(shè)計。一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計，特殊構(gòu)筑物需要專門設(shè)計。采用標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計，特殊構(gòu)筑物需要專門設(shè)計。10.3.5 設(shè)計計算例題設(shè)計計算例題【例例10.1】某規(guī)劃區(qū)排水系統(tǒng)規(guī)劃如圖某規(guī)劃區(qū)排水系統(tǒng)規(guī)

34、劃如圖10.11所示。所示。已知城市暴雨強(qiáng)度公式為已知城市暴雨強(qiáng)度公式為88.021)77.11()lg95.01(3.2928mtttq（10.13） 【解解】（1） 采用暗管排水，采用暗管排水，t1=10min，m =2，匯水面積和管道長度均從規(guī)劃資料，匯水面積和管道長度均從規(guī)劃資料數(shù)據(jù)中取得，計算過程詳見表數(shù)據(jù)中取得，計算過程詳見表10.8。計算結(jié)果。計算結(jié)果,管道終點管內(nèi)底標(biāo)高為管道終點管內(nèi)底標(biāo)高為59.005m，常水位以上常水位以上,洪水位以下。洪水位以下。19結(jié)果不變，結(jié)果不變，910管段埋深提高管段埋深提高2m，終點管內(nèi)底標(biāo)，終點管內(nèi)底標(biāo)高為高為61.000m，在洪水位以上。根據(jù)

35、計算結(jié)果繪制管網(wǎng)縱剖面圖如圖，在洪水位以上。根據(jù)計算結(jié)果繪制管網(wǎng)縱剖面圖如圖10.12示。管示。管段段116、147、178和和209的計算結(jié)果滿足系統(tǒng)接管要求的計算結(jié)果滿足系統(tǒng)接管要求, 不影響主干管埋不影響主干管埋深。深。 城市綜合徑流系數(shù)取城市綜合徑流系數(shù)取c =0.62，河流常水位為，河流常水位為58m，最高洪水位，最高洪水位(50年一遇年一遇)為為61m，設(shè)計重現(xiàn)期取設(shè)計重現(xiàn)期取t=1a。（1） 為了保證城市在暴雨期間排水的可靠性，擬在為了保證城市在暴雨期間排水的可靠性，擬在89管段終點設(shè)提升泵站，提管段終點設(shè)提升泵站，提升水頭為升水頭為2m。試進(jìn)行該雨水排水系統(tǒng)的水力計算。試進(jìn)行該

36、雨水排水系統(tǒng)的水力計算。（2） 在提升泵站處設(shè)溢流口與在提升泵站處設(shè)溢流口與910管段連接，其管內(nèi)底標(biāo)高為管段連接，其管內(nèi)底標(biāo)高為61.680m，試校核，試校核在泵站不運行條件下，管網(wǎng)系統(tǒng)的排水能力。在泵站不運行條件下，管網(wǎng)系統(tǒng)的排水能力。圖圖10.11現(xiàn)考慮現(xiàn)考慮p=0.5a條件下的系統(tǒng)排水能力，水力計算過程詳見表條件下的系統(tǒng)排水能力，水力計算過程詳見表10.9。管段管段19終點水面標(biāo)高為終點水面標(biāo)高為63.588m，高于溢流口底標(biāo)高（，高于溢流口底標(biāo)高（61.680m）1.908m。在。在p=0.5a條件下，流入泵站的流量為條件下，流入泵站的流量為2326l/s，與管段，與管段910的滿流

37、過水能力的滿流過水能力4737l/s之比為之比為q/q00.5，經(jīng)計算，經(jīng)計算，910管段充滿度為管段充滿度為h/d0.5，則溢流口水位標(biāo)高為，則溢流口水位標(biāo)高為61.6801.800 x0.562.580，與管段，與管段19終點水面標(biāo)高差為終點水面標(biāo)高差為63.58862.5801.008m，再加上各檢查井處的水頭損失（進(jìn)口和出口），可以安全排水。，再加上各檢查井處的水頭損失（進(jìn)口和出口），可以安全排水。當(dāng)管段當(dāng)管段12起端水位達(dá)到地面時，系統(tǒng)為不發(fā)生溢流的極限條件，其上下游水位差起端水位達(dá)到地面時，系統(tǒng)為不發(fā)生溢流的極限條件，其上下游水位差最大，等于最大，等于65.80063.4802.3

38、20m，小于，小于3.315m。所以，該系統(tǒng)在泵站不運行時，處于壓力流運行狀態(tài)，管網(wǎng)不能排除所以，該系統(tǒng)在泵站不運行時，處于壓力流運行狀態(tài)，管網(wǎng)不能排除p1a的降雨徑的降雨徑流水量，但可以安全排除流水量，但可以安全排除p0.5a的降雨徑流水量。的降雨徑流水量。根據(jù)表根據(jù)表10.9可繪制管道縱剖面圖可繪制管道縱剖面圖10.13?！窘饨狻浚?) 在泵站不運行時，管網(wǎng)經(jīng)溢流在泵站不運行時，管網(wǎng)經(jīng)溢流口向河道排水，溢流口內(nèi)底標(biāo)高高于管段口向河道排水，溢流口內(nèi)底標(biāo)高高于管段89終點標(biāo)高終點標(biāo)高2m，管網(wǎng)在壓力流條件下，管網(wǎng)在壓力流條件下運行，水力坡度與管道坡度無關(guān)。管段運行，水力坡度與管道坡度無關(guān)。管段

39、19水力計算的水位落差為水力計算的水位落差為3.315m，在滿，在滿流條件下，管段流條件下，管段12起端管頂至溢流口起端管頂至溢流口（設(shè)管段（設(shè)管段910滿流）的水位差為滿流）的水位差為1.320m,小于小于3.315m，不能正常排出，不能正常排出p=1a的降水的降水徑流量。徑流量。圖圖10.11水力計算表水力計算表 表表10.8表表10.9管道縱剖面圖管道縱剖面圖10.12管道縱剖面圖管道縱剖面圖10.13雨水管渠設(shè)計計算例題雨水管渠設(shè)計計算例題o 下圖為某居住區(qū)部分平面圖，地形西高東低，東面有一自南向北的天然河流，河流20年一遇的洪水位為14米，常水位為12米。該城市的暴雨強(qiáng)度公式為，要求布置雨水管道并進(jìn)行干管