给水排水管道系统第十章雨水管网设计与计算课件

第十章雨水管网设计与计算雨水管渠系统特点：径流量大、流量变化大、满流雨水管渠系统组成：雨水口、雨水管渠、检查井、出水口雨水管渠系统设计步骤：资料收集，确定暴雨强度公式划分排水流域，进行管道定线绘制管渠平面图及剖面图一、雨量分析与暴雨强度公式雨量分析的要素降雨量：指降雨的绝对量，用降雨深度（mm）表示，也可用单位面积的降雨体积（L/ha）表示。年平均降雨量：指多年观测所得的各年降雨量的平均值月平均降雨量：指多年观测所得的各月降雨量的平均值年最大日降雨量：指多年观测所得的一年中降雨量最大一日的绝对量雨量分析的要素降雨历时：是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部降雨的时间，也可以指其中个别的连续时段。用t表示，单位为min或h

暴雨强度：是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度，用i（mm/min）表示；在工程上，常用单位时间内单位面积上的降雨体积q（L/s.公顷）表示q=167i一、雨量分析与暴雨强度公式(续1)暴雨强度公式式中：q——设计暴雨强度，L/s.公顷；P——设计重现期，年；t——降雨历时，min；A1,c,b,n——地方参数，根据统计方法进行确定。二、雨量管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量计算公式式中：Q——雨水设计流量，L/s；Ψ——径流系数，其数值小于1；F——汇水面积，公顷；q——设计暴雨强度，L/s.公顷。二、雨量管渠设计流量的确定(续1）极限强度法从流域上最远一点的雨水流至出口断面的时间称为流域的集流时间或集水时间At1t2t3BCDEFG极限强度法，即承认降雨强度随降雨历时的增长而减小的规律性，同时认为汇水面积的增长与降雨历时呈正比，而且汇水面积的增长速度更快，因此只有当降雨历时等于集流时间时，全部面积参与径流，产生最大径流量二、雨量管渠设计流量的确定(续3）径流系数——指径流量与降雨量的比值。径流量指进入雨水管渠部分的雨水。(P74)设计重现期P——在一般地区采用0.5-1年，重要地区采用2-5年。(P75)二、雨量管渠设计流量的确定(续4）集水时间t的确定t=t1+mt2式中：t1——地面集水时间；m——折减系数；t2——雨水在管道内流行时间。地面集水时间t1一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口分布较密的地区，t1可采用5-8min;在建筑密度小、地形平坦、雨水口稀疏的地区，t1可取10-15min。折减系数m雨水在管道内的实际流行时间与计算得出的流行时间不符，需要采用一个系数进行修正，此系数叫折减系数．

引入折减系数的原因有二：一是雨水管道内不总是满流，按满流计算的流行时间小于雨水实际的流行时间；二是雨水管道的最大流量不大可能在同一时间发生，上游管道存在调蓄容积．二、雨量管渠设计流量的确定(续５）雨水径流量的调节（P82）设置调节池溢流堰式底部流槽式三、雨量管渠系统的设计和计算雨水管渠系统平面布置的原则和要求充分利用地形，就近排入水体．根据城市规划布置雨水管道．合理设置雨水口，保证路面雨水排除畅通．明渠与暗渠相结合．设置排洪沟排除设计区外的雨水或洪水．三、雨量管渠系统的设计和计算(续2)雨水管渠水力计算的方法由于h/D=1，故只需确定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值三、雨量管渠系统的设计和计算(续3)雨水管渠系统的设计步骤和水力计算（1）收集、分析资料，划分排水流域、进行管道定线。（2）划分设计管段。

注意：不宜划分过多；管径增长要连续；划分要从密到疏。（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。（7）计算各管段的设计流量，并求出Q、D、v、I及埋深等。（8）绘制图纸。包括平面图和剖面图

三、雨量管渠系统的设计和计算(续4)雨水管渠系统设计计算举例已知某居住区平面图.地形西高东低,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给定.要求布置雨水管道并进行干管的水力计算.三、雨量管渠系统的设计和计算(续5)立体交叉道路排水设计时注意问题尽量缩小汇水面积,以减少设计流量注意地下水的排除排水设计标准高于一般道路雨水口布设的位置要便于拦截径流管道布置及断面选择对于立交地道,最低点低于地下水位时,应采取排水或降低地下水的措施四、排洪沟的设计与计算防洪设计标准:为了准确合理地拟定工程规模而选定的计算洪峰流量的标准,称为防洪设计标准.(见p100.)设计洪峰流量的计算洪水调查法推理公式法经验公式法排洪沟的设计要点排洪沟布置应与厂区总体规划密切配合,统一考虑排洪沟尽可能利用原有山洪沟,必要时可作适当休整排洪沟应尽量利用自然地形坡度排洪沟采用明渠和暗渠相结合排洪沟平面布置基本要求(1)进口(2)出口(3)联接段排洪沟纵坡的确定排洪沟断面形式材料排洪沟最大流速规定排洪沟的设计计算举例见p105.排水管网水力计算软件介绍检查井编号说明数据文件编写计算软件使用介绍计算软件使用介绍雨水管网水力计算软件介绍输入数据顺序：①A1(4.17)b(0.00)C(0.68)m(2.0)n(0.60)冰冻线深度②管段编号③管长汇水面积地面标高重现期径流系数(Ψ)④终点地面标高起始点埋深地面集水时间（t1）最小流速⑤700800第四部分合流制管渠系统的设计合流制管渠系统是指在同一管渠内排除生活污水、工业废水和雨水的管渠系统.合流制管渠系统特点结构简单，管渠总长度小与分流制相比，截流干管管径大，泵站和污水处理厂规模大雨天径流时，部分生活污水也溢流到水体，造成一定程度的污染晴天时，管渠内流量小，流速低，易淤积合流制管渠系统的使用条件排水区域内有水源充沛的水体，足够大的环境容量，使污染程度控制在允许范围之内街道比较完善，必须采用暗管排除雨水，而街道又比较狭窄，管渠的设置位置受到限制时，可以考虑采用合流制合流制管渠布置时注意问题管渠的布置应能使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，并尽可能以最短距离坡向水体截流干管与水体平行布置，在适当位置设置溢流井合理控制溢流井的数目和位置在上游，尽量利用边沟排除雨水合流制排水管渠的设计流量第一个溢流井上游管渠设计流量式中：Qs——生活污水设计流量Qi——工业废水设计流量Qr——雨水设计流量分别为生活污水和工业废水的平均流量。称为旱流流量Qf

溢流井下游管渠的设计流量式中:n0——截流倍数Q1——溢流井下游排水面积上的雨水设计流量Q2——溢流井下游排水面积上的生活污水平均流量与工业废水最大班平均流量之和截流倍数n0溢流井后，不从溢流井泄出的雨水量，通常按旱流流量的指定倍数计算，该指定倍数称为截流倍数n0

我国《室外排水设计规范》规定采用n0为1~5工程实际中，我国多数城市都采用n0=3美国、日本等多采用n0=3~5合流制排水管渠的水力计算要点按满流进行设计重现期应适当放大，因为混合污水有污染应合理确定截流倍数n0

溢流井形式

截流槽式溢流堰式跳跃堰式合流制排水管渠设计计算举例城市旧合流制排水管渠系统的改造改合流制为分流制改为截流式合流对溢流的混合污水量进行控制第五部分排水管渠及附属构筑物排水管渠的断面形式要求静力学上，具有一定的抗荷载能力，坚固稳定，抗压抗折，不破裂、不变形水力学上，尽可能大的排水能力，不淤积，不沉淀经济上，造价低管理维护上，便于疏通、清洗排水管渠的断面形式圆形半椭圆形马蹄形水力特性好排水能力大抗压能力强便于预制节省材料抗压能力强节省材料用于污水流量大且变化小管径大于2m高度小于宽度可减小埋深造价低、易淤积适用大流量、变化小、出水位置受限制排水管渠的断面形式矩形水力条件差可现场预制适用于排洪沟等明渠或路面狭窄地区梯形只适用于明渠蛋形下部窄流量小时流速也较大不淤积清通养护方便排水管渠材料的要求具有一定的强度，抗压抗折抗冲刷、耐磨损有抗腐蚀，浸蚀能力不透水内壁光滑、阻力小货源充足、价格便宜常用的排水管渠混凝土和钢筋混凝土管陶土管金属管砖石浆砌或钢混大型管渠石棉水泥管其他管渠,包括木管,竹管,塑料管,玻璃钢管等(1)混凝土和钢筋混凝土管

优点：制造方便，成本低，抗压能力强，适用于大管径

缺点：抗酸、碱和浸蚀能力低；抗渗透性能低；管节短，接头多，施工困难；重量大，搬运不便承插式企口式平口式(2)陶土管特点：内外壁光滑；不透水性能好，耐磨损、抗腐蚀；强度低，抗压抗折能力差，管径较小，一般在300mm以下适用条件：居民区室外排水管、工业废水中(3)金属管(钢管和铸铁管)特点：成本高，较少采用；抗高压、抗渗透能力强；内壁光滑，阻力小；长度大，接头少；抗酸、碱腐蚀和抗地下水浸蚀能力低，需作防腐处理适用条件：震区，对渗透要求高的地区特点：现场浇筑，抗压、抗震、抗腐蚀能力强，无法预制适用条件：大管径，管径大于2.0m

(4)砖石浆砌或钢混大型管渠(5)石棉水泥管特点：表面光滑、不透水；抗腐蚀性强；重量轻；质脆，易折断，不耐磨损(6)其他管渠:木,竹,塑料,玻璃钢等管渠材料的选择管渠材料应尽可能就地取材，便于供应和运输考虑管材的造价根据输送水质情况，进行比较选择考虑管材的适用条件排水管渠接口的要求足够的强度不透水抗腐蚀、浸蚀具有一定的弹性排水管渠接口的分类柔性接口：允许有3-5mm的纵向交错或较小的角度。适用于地基软硬不一、受力不均匀，震区等地。但施工复杂，造价高。如沥青卷材、橡胶圈刚性接口：不允许有相对的位移。适用于地基条件好的地区，施工简单，应用广泛，如水泥砂浆接口半柔半刚性接口：介于柔性和刚性之间，如石棉水泥接口排水管渠基础的组成管道管座基础垫层地基排水管渠基础的种类砂土基础适用于土壤条件非常好、无地下水的地区，管道直径小于600mm，管顶覆土厚度在0.7-2.0m之间的管道，不在车行道下的次要管道及临时性管道。混凝土枕基建在管道接口处。适用于土壤条件较好、无地下水的地区，是一局部基础。混凝土带形基础沿管道全长敷设。适用土壤条件差、震区、重要管道处。按管座的形式，分为90度、135度、180度三种管座基础排水管渠附属构筑物-雨水口雨水口的作用:收集雨水的构筑物雨水口的组成进水箅:通常为铸铁制，也有混凝土制。一般一个平箅雨水口可排泄15~20L/s的地面径流量。进水箅设在道路交叉口、低洼地、路侧边沟等处，间距25~50m井筒:通常采用砖砌结构，或钢筋混凝土浇制，深度小于1.0m。其形式有带沉泥井的和不带沉泥井的两种

连接管:连接管的管径大于200mm，坡度大于0.01，长度小于25m。在同一连接管上雨水口的个数不多于3个

排水管渠附属构筑物-检查井为了便于对管道进行检查和清通，必须设置检查井。检查井一般设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠上检查井的组成井底:基础为卵石、碎石或混凝土浇筑，井底为半圆形或弧形，水力条件好，减小阻力

井身:砖砌结构，水泥砂浆抹面。通常为圆形，在大管径交汇处，可用矩形、扇形

井盖:为铸铁或混凝土制。为防止雨水流入，通常高于地面排水管渠附属构筑物-倒虹管穿越河流、洼地、铁路、地下构筑物