雨水管网设计和计算全面学习教案

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1、会计学1第一页，共85页。雨水雨水(y shu)总管施工总管施工小区排水管道小区排水管道第1页/共85页第二页，共85页。第2页/共85页第三页，共85页。第3页/共85页第四页，共85页。第4页/共85页第五页，共85页。第5页/共85页第六页，共85页。0510152025303540135791113151719212325t(x5min)mm累计曲线瞬时曲线第6页/共85页第七页，共85页。 降雨历时：降雨历时：是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部降雨是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部降雨的时间，也可以指其中的时间，也可以指其中(qzhng)(qzhng)个别的连续时个别的连续时段。

2、用段。用t t表示，单位为表示，单位为minmin或或h h。 暴雨强度（降雨强度）：暴雨强度（降雨强度）：是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位单位(dnwi)(dnwi)时间的平均降雨深度，用时间的平均降雨深度，用i i（mm/minmm/min）表示）表示 ；在工程上，常用单位；在工程上，常用单位(dnwi)(dnwi)时间内单位时间内单位(dnwi)(dnwi)面积上的降雨面积上的降雨体积体积q q（L/s.hm2L/s.hm2）表示：）表示： q=167 i 第7页/共85页第八页，共85页。 降雨降雨(jin y)(jin y)的频率（的频

3、率（Pm)Pm)：是指等于：是指等于或大于某值的暴雨强度出现的次数或大于某值的暴雨强度出现的次数m m与观测与观测资料总项数资料总项数n n之比的百分数。之比的百分数。 降雨的重现期降雨的重现期(P)(P)：是指等于或大于某值的：是指等于或大于某值的暴雨强度出现一次的时间暴雨强度出现一次的时间(shjin)(shjin)间隔。间隔。P=1/Pm P=1/Pm 重现期最小值不宜低于重现期最小值不宜低于0.33a0.33a一般选用一般选用0.5-3a0.5-3a重要干道、重要地区或短期积水技、即能引重要干道、重要地区或短期积水技、即能引起较严重后果的地区，一般选用起较严重后果的地区，一般选用2-5

4、a2-5a%1001NMmPn%1001NmPn年频率(pnl)次频率(pnl)第8页/共85页第九页，共85页。第9页/共85页第十页，共85页。qAcPtbn16711lg第10页/共85页第十一页，共85页。第11页/共85页第十二页，共85页。第12页/共85页第十三页，共85页。1径流量降雨量第13页/共85页第十四页，共85页。1地面渗水量入渗率时间余水量余水率时间第14页/共85页第十五页，共85页。地面种类值值各种屋面、混凝土和沥青路面0.90大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面0.60级配碎石路面0.45干砌砖石和碎石路面0.40非铺砌土路面0.30公园或绿地0.15第15

5、页/共85页第十六页，共85页。aviiFF第16页/共85页第十七页，共85页。第17页/共85页第十八页，共85页。用系数。用系数。第18页/共85页第十九页，共85页。第19页/共85页第二十页，共85页。u一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口布置较密的地区，一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口布置较密的地区，宜采用较小值，取宜采用较小值，取 t1 t15 58 min8 min。u在建筑密度较小、地形较平坦在建筑密度较小、地形较平坦(pngtn)(pngtn)、雨水口布置较、雨水口布置较疏的地区，宜采用较大值，取疏的地区，宜采用较大值，取 t1 t1101015 min15 min。u

6、同时，起点检查井上游地面雨水流行距离以不超过同时，起点检查井上游地面雨水流行距离以不超过120120150 m150 m为宜。为宜。 l应结合当地具体条件，合理地选定应结合当地具体条件，合理地选定t1t1值。值。lt1t1选用过大，将会造成排水不畅，致使选用过大，将会造成排水不畅，致使(zhsh)(zhsh)管道上游地面经常积水；选用过小，又将加大雨水管道上游地面经常积水；选用过小，又将加大雨水管渠尺寸，从而增加工程造价。管渠尺寸，从而增加工程造价。第20页/共85页第二十一页，共85页。管渠内雨水流行时间管渠内雨水流行时间(shjin) t2(shjin) t2的确定的确定t2 t2 是指雨

7、水在管渠内的流行时间是指雨水在管渠内的流行时间(shjin)(shjin)，即：即： 式中式中 t2 t2 管渠内雨水流行时间管渠内雨水流行时间(shjin)(shjin)（minmin）；）； L L 各设计管段的长度（各设计管段的长度（m m）；）； v v 各设计管段满流时的流速各设计管段满流时的流速（m/sm/s）；）； 60 60 单位换算系数。单位换算系数。60t 2vL第21页/共85页第二十二页，共85页。折减系数折减系数 m m的确定的确定折减系数折减系数 m m的提出原因如下：的提出原因如下： 1 1）雨水管渠按满流设计，但降雨时，管）雨水管渠按满流设计，但降雨时，管渠中的

8、水流并非一开始就达到渠中的水流并非一开始就达到(d do)(d do)设计流速设计流速，而是随着降雨历时的增长逐渐达到，而是随着降雨历时的增长逐渐达到(d do)(d do)设设计流速的。这样，按公式算出的管渠内流行时间计流速的。这样，按公式算出的管渠内流行时间 t2t2将比实际时间偏小。将比实际时间偏小。第22页/共85页第二十三页，共85页。2）雨水管渠内各设计管段的设计流量是按照相应于该）雨水管渠内各设计管段的设计流量是按照相应于该管段的集水时间的设计暴雨强度来计算的，所以，管段的集水时间的设计暴雨强度来计算的，所以，各管段的最大流量不大可能在同一时间发生。当任各管段的最大流量不大可能在

9、同一时间发生。当任一管段出现设计流量时，其他管段（特别是上游管一管段出现设计流量时，其他管段（特别是上游管段）不一定都是满流。段）不一定都是满流。 管渠内的有一部分空隙容量，管渠内的有一部分空隙容量，可设想利用该空隙容量暂时贮存一部分雨水，起到可设想利用该空隙容量暂时贮存一部分雨水，起到调蓄管段内最大流量的作用，从而削减其高峰流量，调蓄管段内最大流量的作用，从而削减其高峰流量，减小管渠断面尺寸，降低工程造价。为了减小管渠断面尺寸，降低工程造价。为了(wi le)利利用管道的这种调蓄能力，应使管内水流实际流速低用管道的这种调蓄能力，应使管内水流实际流速低于设计流速，故要延缓管内流行时间于设计流速

10、，故要延缓管内流行时间 t2。 第23页/共85页第二十四页，共85页。 考虑到以上两个原因，在设计降雨历时计算考虑到以上两个原因，在设计降雨历时计算时引入了折减系数时引入了折减系数m m，延缓了管内流行时间，使，延缓了管内流行时间，使之更接近于实际情况，并达到折减管段设计流量，之更接近于实际情况，并达到折减管段设计流量，减小管渠断面尺寸的目的。减小管渠断面尺寸的目的。规范规定规范规定(gudng)(gudng)：暗管暗管 m =2 m =2，明渠明渠 m =1.2 m =1.2，在陡坡地区的暗管在陡坡地区的暗管 m m1.21.22 2。第24页/共85页第二十五页，共85页。)(iiiFq

11、Q第25页/共85页第二十六页，共85页。第26页/共85页第二十七页，共85页。第27页/共85页第二十八页，共85页。1121FqQqAcPtbn16711lg第28页/共85页第二十九页，共85页。21232FFqQnbmttPCAq)()lg1 (167211第29页/共85页第三十页，共85页。 321343FFFqQ （L/s）nbmtmttPCAq)()lg1 (16732113第30页/共85页第三十一页，共85页。 4321454FFFFqQ （L/s）nbmtmtmttPCAq)()lg1 (167432114第31页/共85页第三十二页，共85页。特殊(tsh)雨水管段设

12、计流量计算举例1212t1-2t1-2t1t1t2t2QmaxQmaxF1F1F2F2第32页/共85页第三十三页，共85页。第33页/共85页第三十四页，共85页。第34页/共85页第三十五页，共85页。3.2 3.2 雨水管渠系统设计雨水管渠系统设计(shj)(shj)步骤步骤 （一）划分排水流域，进行管道定线（一）划分排水流域，进行管道定线 根据城市根据城市(chngsh)(chngsh)总体规划图，按地形划分排水流总体规划图，按地形划分排水流域。域。 在每一排水流域内，结合建筑物及雨水口分布，充分在每一排水流域内，结合建筑物及雨水口分布，充分利用各排水流域内的自然地形，布置管道，使雨水

13、以最短利用各排水流域内的自然地形，布置管道，使雨水以最短距离靠重力流就近排入水体。在总平面图上绘出各流域的距离靠重力流就近排入水体。在总平面图上绘出各流域的主干管、干管和支管的具体位置。主干管、干管和支管的具体位置。 第35页/共85页第三十六页，共85页。第36页/共85页第三十七页，共85页。（二）划分设计管段（二）划分设计管段雨水管渠的设计管段以雨水管渠的设计管段以100-200m100-200m为一段。为一段。在管道转弯、管径或坡度改变、有支管接入、管道交在管道转弯、管径或坡度改变、有支管接入、管道交汇等处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查汇等处以及超过一定距离的直线管段上都应设

14、置检查井。井。把两个把两个(lin )(lin )检查井之间流量不变且预计管径和检查井之间流量不变且预计管径和坡度也不变的管段定为设计管段。坡度也不变的管段定为设计管段。从管段上游往下游依次进行检查井的编号。从管段上游往下游依次进行检查井的编号。第37页/共85页第三十八页，共85页。（三）确定各设计管段的汇水面积（三）确定各设计管段的汇水面积 各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。 地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原

15、则划分；原则划分； 地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流(shuli)(shuli)方向划分。并将每块面积进行编号，计方向划分。并将每块面积进行编号，计算其面积并将数值标注在图上。汇水面积除包括街算其面积并将数值标注在图上。汇水面积除包括街坊外，还应包括街道、绿地等。坊外，还应包括街道、绿地等。第38页/共85页第三十九页，共85页。河河流流(hli)泵站泵站1532129101116171819第39页/共85页第四十页，共85页。（四）确定各排水流域的平均径流系数（四）确定各排水流域的平均径流系数 通常根据排水流域内各类地面的面积数或所占通常根据排水

16、流域内各类地面的面积数或所占比例，计算出该排水流域的平均径流系数。也可根比例，计算出该排水流域的平均径流系数。也可根据规划的地区类别，采用据规划的地区类别，采用(ciyng)(ciyng)区域综合径流区域综合径流系数。系数。（五）确定设计重现期（五）确定设计重现期 P P 和地面集水时间和地面集水时间 t1 t1 结合地形特点、汇水面积的地区建设性质和气象特点确结合地形特点、汇水面积的地区建设性质和气象特点确定设计重现期。各排水流域的设计重现期可相同，也可不同。定设计重现期。各排水流域的设计重现期可相同，也可不同。根据设计地区的建筑密度、地形坡度和地面覆盖种类根据设计地区的建筑密度、地形坡度和

17、地面覆盖种类(zhngli)(zhngli)、街坊内是否设置雨水暗管等，确定雨水管道的、街坊内是否设置雨水暗管等，确定雨水管道的地面集水时间。地面集水时间。 第40页/共85页第四十一页，共85页。（六）求单位面积径流量（六）求单位面积径流量 q0 q0 暴雨强度暴雨强度(qingd) q(qingd) q与径流系数与径流系数的乘积，称为单位面积的乘积，称为单位面积径流量径流量 q0 q0。即：。即：nbmttpcAqq2110lg1167对于某一设计来说，式中对于某一设计来说，式中P、t1、m、A1、b、c、n均均为已知数，只要求得各管段的管内雨水为已知数，只要求得各管段的管内雨水(y sh

18、u)流行时间流行时间 t2，就可求出相应于该管段的，就可求出相应于该管段的 q 0值。值。（L/shaL/sha）第41页/共85页第四十二页，共85页。（七）管渠材料的选择（七）管渠材料的选择(xunz)(xunz) 雨水管道管径小于或等于雨水管道管径小于或等于400 mm400 mm采用圆形断面的混凝土采用圆形断面的混凝土管，管径大于管，管径大于400 mm400 mm采用钢筋混凝土管。采用钢筋混凝土管。（八）雨水管道的水力计算（八）雨水管道的水力计算 列表进行雨水干管的水力计算，求得各设计管段列表进行雨水干管的水力计算，求得各设计管段的设计流量。并确定各设计管段的管径、坡度的设计流量。并

19、确定各设计管段的管径、坡度(pd)(pd)、流速、管内底标高及管道埋深等值。、流速、管内底标高及管道埋深等值。（九）绘制雨水管道的平面图和纵剖面图（九）绘制雨水管道的平面图和纵剖面图 雨水管道平面图和纵剖面图的绘制方法和要求雨水管道平面图和纵剖面图的绘制方法和要求(yoqi)(yoqi)与污水管道相同与污水管道相同第42页/共85页第四十三页，共85页。第43页/共85页第四十四页，共85页。QvvnRI12312lDqnhMf333. 52229.10335122)29.10(./MiqnD 第44页/共85页第四十五页，共85页。第45页/共85页第四十六页，共85页。明渠类别明渠类别最大

20、设计流最大设计流速（速（m/s）明渠类别明渠类别最大设计最大设计流速流速（m/s）粗砂或低塑性粘土粗砂或低塑性粘土粉质粘土粉质粘土粘土粘土石灰岩或中砂岩石灰岩或中砂岩0.81.01.24.0草皮护面草皮护面干砌块石干砌块石浆砌块石或浆砌砖浆砌块石或浆砌砖混凝土混凝土1.62.03.04.0第46页/共85页第四十七页，共85页。第47页/共85页第四十八页，共85页。第48页/共85页第四十九页，共85页。第49页/共85页第五十页，共85页。第50页/共85页第五十一页，共85页。第51页/共85页第五十二页，共85页。设计(shj)的准则设计(shj)充满度：按满流设计(shj)，h/D=

21、1设计(shj)流速：最小流速0.75m/s,最大流速10m/s（金属管），5m/s（非金属管）最小管径和最小设计(shj)坡度：雨水管最小管径为300mm，相应的最小坡度为0.003；雨水口连接管最小管径为200mm，最小坡度为0.01 管段衔接：一般用管顶平接，当条件不利时也可用管底平接。最小覆土厚度：一般不小于0.7m。第52页/共85页第五十三页，共85页。设计(shj)的方法由于h/D=1，故只需确定(qudng)Q、D、v、I值。Q值可经过计算求得，然后选定D值，即可查表求得v、I值 例：已知例：已知n=0.013n=0.013，设计流量，设计流量Q=200L/sQ=200L/s，

22、地面，地面(dmin)(dmin)坡坡度度i=0.004,i=0.004,试计算该管段的管径试计算该管段的管径D,D,管底坡度管底坡度I I及流速及流速v v。解：采用解：采用n=0.013的水力计算图。的水力计算图。横坐标找到横坐标找到Q=200L/s，纵坐标找到，纵坐标找到i=0.004，两线交于，两线交于A点，点，得到得到v=1.17m/s,符合规定符合规定;而而D界于界于400500mm之间。之间。采用采用D=400mm时时, i=0.0092, v=1.60m/s。I与地面坡度相差太大。与地面坡度相差太大。采用采用D=500mm时时, i=0.0028, v=1.02m/s。结果合适

23、。结果合适。第53页/共85页第五十四页，共85页。设计设计(shj)(shj)步骤步骤（1）收集、分析资料，划分排水流域、进行管道(gundo)定线。（2）划分设计管段。（3）划分并计算汇水面积。 汇水面积包括绿地、街道等。（4）计算平均径流系数。 一般经验值为：城市0.5-0.8；郊区0.4-0.6。（5）确定重现期P、地面集水时间t1。（6）计算单位面积径流量q0。qFqFFQq0（7）计算各管段的设计流量，并求出Q、D、v、I及埋深等。（8）绘制(huzh)图纸。包括平面图和剖面图 第54页/共85页第五十五页，共85页。【雨水管渠系统设计(shj)计算举例】 已知某居住区平面图。地形

24、西高东低，东面有一自南向北流的河流，河流常年洪水位14m，常水位12m。该市的暴雨强度公式要求布置雨水管道并进行(jnxng)干管的水力计算.65. 0)lg38. 11 (500tPq第55页/共85页第五十六页，共85页。河河流流(hli)泵站泵站1532129101116171819第56页/共85页第五十七页，共85页。地形平坦,排水流域按主要街道的汇水面积划分。洪水位高于地面平均(pngjn)标高,设置雨水泵站。每一设计管段所承担的汇水面积按就近排入附近的雨水管道的原则划分。采用统一的平均(pngjn)径流系数=0.5。建筑密度较稀，地面集水时间采用t1=10min。设计重现期选用P

25、=1a。管道起点埋深采用1.30m.第57页/共85页第五十八页，共85页。第58页/共85页第五十九页，共85页。河河流流(hli)泵站泵站1532129101116171819第59页/共85页第六十页，共85页。第60页/共85页第六十一页，共85页。河河流流(hli)泵站泵站1532129101116171819第61页/共85页第六十二页，共85页。第62页/共85页第六十三页，共85页。第63页/共85页第六十四页，共85页。1.各管段的设计流量按该管段起点，及上游管段终点的设计降雨历时进行计算的，计算暴雨(boy)强度时，t2按上游各管段内雨水流行时间之和 求得。)(2vLt 2

26、.求单位(dnwi)面积径流量65. 0265. 020)210(250)210()lg38. 11 (5005 . 0ttPqq3. 单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得设计(shj)流量。水力计算说明4. 根据设计流量求管径、管道坡度和流速。第64页/共85页第六十五页，共85页。水力计算(j sun)说明（续）5. 根据(gnj)设计流速求本管段得管内雨水流行时间t2。6.起点埋深（1点）定为1.3m。1点地面标高1点埋深1点管底标高。1点管底标高降落(jinglu)量2点管底标高2点地面标高2点管底标高2点埋深各设计管段在高程上采用管顶平接。7.下游设计流量小于上游设计流量，则取上游

27、设计流量作为下游管段得设计流量。第65页/共85页第六十六页，共85页。第66页/共85页第六十七页，共85页。第67页/共85页第六十八页，共85页。ctQVmax5 . 1)1 (Q1Q2Q4Q5Q3第68页/共85页第六十九页，共85页。第69页/共85页第七十页，共85页。第70页/共85页第七十一页，共85页。4 4）晴天流速低，易在管底造成淤积；）晴天流速低，易在管底造成淤积；？第71页/共85页第七十二页，共85页。第72页/共85页第七十三页，共85页。143265第73页/共85页第七十四页，共85页。水体超过部分经排放管排入雨水量旱流流量被截流雨水量截流倍数,00hyhQn

28、QQn143265第74页/共85页第七十五页，共85页。当溢流井上游管段设计流量超当溢流井上游管段设计流量超过溢流井下游管段截流能力后，过溢流井下游管段截流能力后，混合混合(hnh)(hnh)污水从溢流井流入污水从溢流井流入下游溢流管道。混合下游溢流管道。混合(hnh)(hnh)污污水设计流量为：水设计流量为： 143265234第75页/共85页第七十六页，共85页。第76页/共85页第七十七页，共85页。图图1 1图图2 2图图3 3第77页/共85页第七十八页，共85页。第78页/共85页第七十九页，共85页。第79页/共85页第八十页，共85页。第80页/共85页第八十一页，共85页

29、。21321IRnv AvQ FSQn278. 0QQ设计洪流量设计洪流量(m3(m3s)s)；洪峰径流系数；洪峰径流系数；S S 重现期暴雨强度重现期暴雨强度 (mm/h) (mm/h)；流域流域(liy)(liy)集流时间集流时间(h)(h)；n n暴雨强度衰减指数；暴雨强度衰减指数；FF流域流域(liy)(liy)面积面积(km2)(km2)。 6.2 6.2 洪水洪水(hngshu)(hngshu)设计流量计算设计流量计算 第81页/共85页第八十二页，共85页。nFKQ第82页/共85页第八十三页，共85页。排洪沟最大排洪沟最大设计设计(shj)(shj)流流速速第83页/共85页第八十四页，共85页。第84页/共85页第八十五页，共85页。