给排水雨水管道设计计算

1、3雨水管道设计计算3. 1雨水排水区域划分及管网布置3.1.1排水区域划分该区域最北端有京杭大运河，中部有明显分水线。因此以明远路为分界线，明远路以 北雨水排入大运河，以南地区雨水排入中部水体。这样划分有利于减小雨水管线长度和管 道，并且可以缩小管径，提高经济效益。3.1.2管线布置根据该地区水体及地势特点，雨水管道为正交式布置，沿水体不设主干管，雨水通过 干管直接排入水体。一些距水体较近的街区的雨水直接以地表径流的方式直接流入水体。 明远路以北区域雨水干管的走向为自南向北；以南地区部分干管走向为自南向北，部分为 自北向南，个别自南北汇入中间，具体流向根据水体所在位置确定。具体如图3所示3.

2、2雨水流量计算图3雨水管道平面布置（初步设计）3.2.1雨量分析要素a）降雨量 指一定时段降落在某一点或某一面积上的水层深度，其计量单位以mm计也可用单位面积上的具体及（L/ha ）表示9。b）降雨历时 指一次连续降雨所经历的时间， 可以指全部降雨时间，也可以指其中某 个个别的连续时段，其计量以 min或h计，可从自记雨量记录纸上读取c）暴雨强度 指某一连续降雨时段内的平均降雨量，用i表示H(3-1)i =t式中，i暴雨强度（mm/min）；H某一段时间内的降雨总量（mr）t降雨时间（min）。在工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体积q表示。d）降雨面积指降雨所笼罩的面积。单位为公顷（ha）

3、 雨水管渠的收集并不是整个降雨面积上的雨水，雨水管渠汇集雨水的地面面积称为汇水面积。每根管段的汇水面积如下表所示:表7汇水面积计算表:管道编管道长本段汇水面积本段汇水面传输汇水面积总汇水面积号度（m）编号积(ha)(ha)(ha)54230.76566.6706.6743153.845786.6714.6732230.7658 5918.6814.6733.3521153.8466、691233.3545.3567192.36511.86011.8698230.76538.1508.1587153.84549.788.1517.9316 10230.7660 (3)、61 (3)8.1508.

4、1510 11115.3861 (4)5.938.1514.0811 12153.8460 (4)、 6222.9714.0837.0512 13192.350(2)、52(2)10.6237.0547.6713 14230.7650(1)、50 (2)10.6247.6758.2914 15230.7646(2)21.3458.2979.6317 18115.3861 (1)、(2)11.86011.8618 19269.2260 (1)、 (2)4.4411.8616.319 20230.76475.1916.321.4920 21230.7648 4914.2321.4935.7221

5、22230.7645(2)10.2335.7245.9523 24192.331(2)、329.4909.4924 25 153.8429、3011.129.4920.6125 26 153.8426、2719.3420.6139.9526 27 153.846(2.2)、7(2.2)9.6739.9549.6227 28 173.076(2.1) 、 7(2.1)9.6749.6259.2928 29 173.076( 1.2)、7(1.2)9.6759.2968.9630 31 192.324(2)、31 (1)13.34013.3431 32 230.7624 (1)、 2814.821

6、3.3428.1632 33 153.8422、2517.0428.1645.233 34 153.844 (4.2)、5 (4)12.0645.257.2634 35 153.844 (4.1)、5(3)12.0657.2669.3235 36 153.844 (2.2 )、5 ( 2)12.0669.3281.383738 230.7620、2331.42031.4238 39 153.8418 (2)、 2128.2331.4259.6539 40 153.843 (2)、4 (3.2)13.6459.6573.2940 41 153.843(1)、4 (3.1)13.6473.2986

7、.9341 42 153.842(2)、4 (1.2)12.5386.9399.4643 44 153.8418(1)12.45012.4544 45 153.841(3)8.8612.4521.31454 230.761(2)8.8621.3130.174748 269.22371.4801.4848 49 192.335、3611.121.4812.649 50 153.8433、347.4212.620.025051 153.84 9( 1.2)、9(2.2)5.9320.0225.9551 52 192.39(1.1)2.9725.9528.9252 53 134.619(2.1)2.

8、9728.9231.895354 134.618(2 )4.6731.8936.565556 153.8438、3948.91048.915657 153.84 11 (2)、13 (2)11.7848.9160.695758 134.61 11(1)、13 (1)11.7860.6972.475859 134.61 10 (2)、12 (2)12.6772.4785.1460 61 230.764022.23022.2361 62 203.83841、4231.1322.2353.366263 203.83815 ( 3)6.7253.3660.086364 203.83815 (2)6.7

9、260.0866.86566 203.83843、4449.06049.066667 203.838 16(3)、17 (3)16.8549.0665.916768 203.838 16 (2)、17 ( 2)16.8565.9182.76e)暴雨强度频率和重现期指定暴雨强度出现的可能性一般不是预知的。但它出现的次数服从一定的统计规律，可以通过对以往大量观测资料的统计分析，计算某个特定的降雨 历时的暴雨强度发生频率。暴雨强度频率是指等于或超过某指定暴雨强度值出现的次数m与观测资料总项数n之比，即：巳=m?100%(3-2)n3.2.2雨量基本公式雨水设计流量按下式计算：(3-3)Q = yqF

10、 式中Q雨水设计流量（L/s ）;y径流系数，其数值小于1;F汇水面积（ha）;q设计暴雨强度（L/（sgia）。暴 雨 强 度 公 式：q二167Al（1+计）（t+ b）n（3-4）式中： q 设计暴雨强度（L/sgia）；P设计重现期（a）；t降雨历时（min）；A,c,b ,n地方参数，根据统计方法计算确定，本设计中暴雨强度公式为：=3027.3（1 + 0.655lg p）q= （t + 19）0.758（3-5）雨水流量主要参数及其确定依据a）径流系数W降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的洼地截流，一部分渗入土壤，余下的一 部分沿地面流入雨水灌渠，这部分进入雨水灌渠的雨水量称作

11、径流量。径流量与降雨量的 比值称径流系数其值常小于1。径流系数的值与汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌等情况相关。由于影响因素很多，精确求它的值是相当困难的，因此我们采用经验数 值确定。该区域大部分地区为沥青路面，有部分地区为公园及绿地，综合径流系数为0.6。b）重现期P暴雨强度随着重现期的不同而不同。在雨水管渠设计中，若选用较高的设计重现期，计算所得设计暴雨强度大，相应的雨水设计流量大，管渠的断面相应大。这对防止地面积 水是有利的，安全性高，但经济上则因管渠设计断面的增大而增加了工程造价；若选用较 低的设计重现期，管渠断面的相应减小，这样虽然可以降低工程造价，但

12、可能会经常发生 排水不畅、地面积水而影响交通，甚至给城市人民的生活及工业生产造成危害。雨水管渠设计重现期的选用，应根据回水面积的地区建设性质（广场、干道、厂区、 居住区）、地形特点、汇水面积和气象特点等因素确定，一般选用0.53a,对于重要干道，立交道路的重要部分，重要地区或短期积水即能引起较严重的地区，宜采用较高的设计重 现期，一般选用25a,并应和道路设计协调9。对于特别重要的地区可酌情增加，而且在 同一排水系统中也可采用同一设计重现期或不同的设计重现期。雨水管渠设计重现期规定的选用范围，是根据我国各地目前实际采用的数据，经归纳 综合后确定的。在选用雨水管渠的设计重现期是，必须根据当地的气

13、候、地形等条件确定。 我国南部地区主要城市的重现期间下表：选择该地区选择暴雨重现期为 0.7a。c）集水时间t对管道的某一设计断面来说，集水时间t有地面集水时间t 1和管内雨水流行时间t2部 分组成3 o地面集水时间11的确定地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流到第1个雨水口的时间。影响ti的因素众多，如地形坡度、地面铺砌、地面种植、水流路程等，因此一般对ti不进行计算，而采用经验数值。根据室外排水设计规范规定：地面积水时间视距离长短和地形坡度及地 面覆盖情况而定，一般采用ti=515mi no根据经验，在建筑密度大、地形较陡、雨水口分 布较密的地区或街区内设置的雨水暗管，可取58mi n

14、；而在建筑密度小，汇水面积较大、地形平坦、雨水口布置较稀疏的地区，取 1015min。管渠内雨水流行时间t2的确定12的计算公式为：t2 = ? （min）（3-6）60v式中：l 各管段的长度（m ；v各管段满流时的水流速度（m/s）;60单位换算系数，1mi n=60s。3. 3雨水管水力计算3.3.1水力计算参数确定a）设计充满度雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同污水的性质，加以暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历史一般不会很长。故管道设计充满度按满流考虑，即h/D=1o 明渠则应由等于或大于0.20m的超高。街道边沟应有等于或大于 0.03m的超高。b) 设计流速雨水中

15、挟带泥砂等无机物质，为避免这些物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道。具体雨水管道的最小及最大设计流速如下表所示：表8最小及最大设计流速管渠明渠金属非金属最小设计流速m/s0. 750. 750. 40最大设计流速m/s105根据类别而定c) 最小管径与最小设计坡度：雨水管道的最小管径为300mm相应的最小坡度为0.003m,雨水口连接管最小管径为200mm最小坡度为0.01。d) 最小埋深与最大埋深具体规定同污水管道。e) 雨水管径的断面形式雨水管道中常用的断面形式大多为圆形，但尺寸较大时，宜采用矩形、马蹄形或其它 形式。f) 雨水管渠的衔接方式雨水管道是按满流

16、进行设计的，因此雨水管道的衔接一般采用管顶平接。3.3.2雨水管道的设计这是雨水管道设计的重点部分。雨水管道的设计管段不宜过长，也不宜有过多的弯道，因此易于用较短的雨水管道。 本区域的最北部地区是京杭大运河，区域内部也有少量水体，这些水体附近的雨水可以就 近排放，以减小管道的长度。具体的管道布置见图所示，管道水力计算图表所示。表9雨水干管1水力计算表管道编号管道长度(mm)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间单位面积径流量q0设计流量Q管径匚(mm)坡度刀t2=刀t2=L/vL/v(L/(s?ha)(L/s)12345678954230.766.670.003.85120.86806.15100

17、00.001143153.8414.673.852.33110.611622.6413000.000932230.7633.356.182.96105.313512.1518000.0008521153.8445.359.141.9099.374506.5820000.0008流速管道输水能坡降设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)v(m/s)力 Q (L/s)(m)起点终占”、八、起点终点起点终占”、八、10111213141516171818100.25420.220.217.90017.6462.302.551.116300.13820.220.217.34617.2082.852.9

18、91.335200.19620.220.216.70816.5123.493.691.3545100.12320.220.216.31216.1883.894.01管道长总汇水管内雨水流行时间单位面积径设计流量管道管径匚度面积(mi n)流量q°Q坡度编号(mm)(m)(ha)Et2=E L/vt 2=L/v(L/(s ha)(L/s)12345678967192.311.860.003.11120.861433.4312500.0008598230.768.150.003.92120.86985.0311000.000987153.8417.933.922.21110.421979

19、.8514500.0011流速管道输水能坡降设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)v(m/s)力(m)起点终占”、八、起点终点起点终占”、八、Q' (L/s)1011121314151617181.0314500.16320.220.217.90017.7372.302.460.989900.20820.220.217.90017.6922.302.511.1619900.16920.220.217.34217.1732.863.03管道编号管道长度总汇水面积管内雨水流行时间(mi n)单位面积径流量q。设计流量Q管径匚(mm)坡度编号(m)(ha)Et2=E L/vt 2=L/v(

20、L/(s ha)(L/s)12345678916 10230.768.150.003.53120.86985.0310500.001210 11115.3814.083.531.67111.381568.2212500.0010511 12153.8437.055.202.18107.463981.3016500.001712 13192.347.677.381.79102.794900.2018000.001613 14230.7658.299.171.9199.305788.3320000.001814 15230.7679.6311.091.6495.867633.4120000.002

21、4流速v(m/s)管道输水能坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)力Q' (L/s)起点终占k、八、起点终占”、八、起点终占”、八、1011121314151617181.0910000.27720.220.217.90017.6232.302.581.1515700.12120.220.217.42317.3022.782.901.17540000.26220.220.216.90216.6403.303.561.7949500.30820.220.216.49016.1833.714.022.0158000.41520.220.215.98315.5674.224.63

22、2.3576400.55420.220.215.56715.0144.635.19管道编号管道长度总汇水面积管内雨水流行时间(mi n)单位面积径流量q。设计流量Q管径匚(mm)坡度编号(m)(ha)Et2=E L/vt 2=L/v(L/(s ha)(L/s)12345678917 18115.3811.860.001.48120.861433.4311000.001618 19269.2216.301.483.45116.671901.6713000.00131920230.7621.494.932.85108.072322.4014500.001320 21230.7635.727.782

23、.81102.003643.2918000.001621 22230.7645.9510.592.3796.734444.8818000.0014流速v(m/s)管道输水能坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)力Q' (L/s)起点终占”、八、起点终占”、八、起点终占”、八、1011121314151617181.314500.18520.220.217.90017.7152.302.481.319100.35020.220.217.51517.1652.683.031.3523300.30020.220.217.01516.7153.183.481.3736400.369

24、20.220.216.36515.9963.834.201.6244500.32320.220.215.99615.6734.204.53管道管道长总汇水管内雨水流行时间单位面积径设计流量管径匚坡度编号度(m)面积(ha)(mi n)流量q。(L/(s ha)Q(L/s)(mm)"t 2二刀 L/vt 2=L/v1234567892324192.39.490.002.91120.861146.9911000.00132425153.8420.612.911.97112.912327.0114500.0012526153.8439.954.891.53108.174321.431800

25、0.00162627153.8449.626.411.35104.815200.6418000.00182728173.0759.297.761.31102.036049.4618000.00242829173.0768.969.071.1599.496860.9018000.0031流速v(m/s)管道输水能坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)力Q' (L/s)起点终占”、八、起点终占”、八、起点终占”、八、1011121314151617181.111500.25020.220.217.90017.6502.302.551.323300.15420.220.217.3

26、0017.1462.903.051.6843300.24620.220.216.79616.5503.403.651.952100.27720.220.216.55016.2733.653.932.260600.41520.220.216.27315.8583.934.342.568700.57320.220.215.85815.3214.344.88管道管道长度总汇水面积管内雨水流行时间(mi n)单位面积径流量q。设计流量Q管径匚(mm)坡度编号(m)(ha)刀12二刀L/v:2=L/v(L/(s?ha)(L/s)1234567893031192.313.340.002.67120.861

27、612.3112500.001231 32230.7628.162.672.67113.523196.8216500.00123233153.8445.205.341.53107.144842.7918000.00163334153.8457.266.871.51103.855946.5620000.00143435153.8469.328.381.25100.826989.0220000.00183536153.8481.389.631.0798.468012.7420000.002流速v(m/s)管道输水能坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)力Q' (L/s)起点终占

28、”、八、起点终占”、八、起点终占”、八、1011121314151617181.216200.23120.220.217.90017.6692.302.531.4432000.27720.220.217.26916.9922.933.211.6848500.24620.220.216.84216.5963.363.601.759500.21520.220.216.39616.1813.804.022.0570000.27720.220.216.18115.9044.024.302.480200.30820.220.215.90415.5964.304.60管道g 口管道长度总汇水面积管内雨水流

29、行时间(mi n)单位面积径流量q。设计流量Q管径匚(mm)坡度编号(m)(ha)"t二刀 L/vt 2=L/v(L/(s?ha)(L/s)1234567893738230.7631.420.002.26120.863797.5018000.001638-39153.8459.654.521.29109.006502.0820000.001739-40153.8473.295.821.09106.097774.9920000.002440-41153.8486.936.910.93103.769020.1120000.003341-42153.8499.467.840.79101.8

30、710131.9420000.0044管道输水能设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)流速坡降v(m/s)(m)起点终占”、八、起点终占”、八、起点终占”、八、Q' (L/s)1011121314151617181.71.982.352.753.25380065107780903010140管道长0.3690.2620.3690.5080.677总汇水20.220.220.220.220.220.220.220.220.220.2管内雨水流行时间17.90017.33117.06916.70016.19217.53117.06916.70016.19215.515单位面积径2.302

31、.873.132.503.01设计流量2.673.133.503.013.68管道面积(min)流量q°坡度管径匚编号(m)(ha)t 2=L/v(L/(s?ha)(L/s)43 44153.8412.450.002.25120.861504.7410500.0013544 45153.84 21.312.251.56114.612442.4113500.001945 46230.76 30.173.812.16110.693339.5215000.0019流速管道输水能坡降设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)v(m/s)(m)起点终点起点终占”、八、起点终占”、八、(mm)Q&

32、#39; (L/s)1011121314151617181.1415100.20820.220.217.90017.6922.302.511.6424500.29220.220.217.39217.1002.813.101.7833500.43820.220.216.95016.5123.253.69管道编号管道长度总汇水面积管内雨水流行时间(mi n)单位面积径流量q。设计流量Q管径匚(mm)坡度编号(m)(ha)Et2=E L/vt 2=L/v(L/(s?ha)(L/s)12345678947 48269.221.480.005.10120.86178.885000.002148 4919

33、2.312.605.102.39107.691356.8611000.00174950153.8420.027.491.86102.582053.5713500.00145051153.8425.959.351.8698.982568.4015000.001251 52192.328.9211.212.2695.652766.3315000.00145253134.6131.8913.461.3891.952932.3115000.00165354134.6136.5614.851.2789.843284.4715000.0019流速v(m/s)管道输水能坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m

34、)埋深(m)力Q' (L/s)起点终占k、八、起点终占”、八、起点终占”、八、1011121314151617180.881900.56520.220.217.90017.3352.302.871.3413600.32720.220.216.73516.4083.473.791.3820600.21520.220.216.15815.9424.044.261.3825800.18520.220.215.79215.6084.414.591.4227700.26920.220.215.60815.3394.594.861.6229400.21520.220.215.33915.1234.

35、865.081.7732900.25620.220.215.12314.8675.085.33管道编号管道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(mi n)单位面积径流量q°(L/(s?ha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度"t二刀 L/vt 2=L/v12345678955 56153.8448.910.001.19120.865911.3918000.002356 57153.8460.691.191.18117.457128.2420000.00257 58134.6172.472.370.89114.298282.4220000.002758 59134

36、.6185.143.270.85112.029537.4522000.0026流速v(m/s)管道输水能坡降(m)设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)力Q'(L/s)起点终占”、八、起点终占”、八、起点终占”、八、1011121314151617182.1559200.35420.220.217.90017.5462.302.652.1771400.30820.220.217.34617.0382.853.162.5182900.36320.220.217.03816.6753.163.522.6595500.35020.220.216.47516.1253.724.07管道编号管

37、道长度(m)总汇水面积(ha)管内雨水流行时间(mi n)单位面积径流量q°(L/(s?ha)设计流量Q(L/s)管径D(mm)1坡度"t二刀 L/vt 2=L/v12345678960 61230.7622.230.002.56120.862686.7714500.001561 62203.83853.362.561.53113.806072.221800 0.0024962 63203.83860.084.091.40110.026609.7418000.002963 64203.83866.805.501.31106.797133.7718000.0029流速管道输水能坡降设计地面(m)设计管内底(m)埋深(m)v(m/s)力 Q' (L/s)(m)起点终占k、八、起点终占”、八、起点终占”、八、1011121314151617181.526900.34620.220.217.900 17.5542.302.6