雨水管道水力设计的可靠性计算
雨水管道水力计算书
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6.88
给排水工程中的水力计算规范要求
给排水工程中的水力计算规范要求在给排水工程中，水力计算是一个重要而必要的环节。
通过水力计算，可以确定管道的尺寸、水流速度等参数，以确保给排水系统的正常运行。
为了保证水力计算的准确性和可靠性，相关部门制定了一系列的水力计算规范要求。
本文将从流量计算、管道尺寸选择和压力计算三个方面介绍给排水工程中的水力计算规范要求。
一、流量计算在给排水工程中，准确计算水流量是非常重要的，它关系到管道的尺寸选择和系统的运行效果。
水力计算规范要求在计算流量时，应根据水源供水量、用水量以及系统的压力损失等因素进行综合考虑。
当计算供水系统的流量时，首先需要确定最大和最小用水峰值。
最大用水峰值是指系统在最高峰时的用水量，一般是根据设计人口数和日工作制定制作。
最小用水峰值是指系统在夜间或低用水时段的用水量，一般是根据城市规模和人口密度等因素进行估算。
在给排水工程中，还需要考虑到系统的压力损失。
压力损失是指管道中水流通过时由于摩擦、弯头、阀门等元件造成的能量损失。
在进行流量计算时，需要对管道长度、直径、摩擦系数以及各种元件的阻力系数等进行合理选取和估算，以得出准确的流量数据。
二、管道尺寸选择根据流量计算的结果，合理选择管道尺寸是确保给排水系统正常运行的关键一步。
水力计算规范要求，在选择管道尺寸时，应综合考虑流量要求、施工条件和经济性等因素。
首先，在满足流量要求的前提下，应选择尽可能小的管道尺寸。
这有助于减少材料和施工成本。
同时，选择小尺寸的管道还可以降低压力损失，提高系统的运行效率。
其次，在确定管道尺寸时，还需要考虑到施工条件。
例如，如果给排水系统需要经过狭窄的通道或小型建筑物等特殊情况，可能需要选择特殊形状或小尺寸的管道。
这样可以更好地适应实际施工环境，提高施工的便利性。
最后，在制定管道尺寸时，还应根据经济性因素进行合理权衡。
一方面，应选择价格合理、性能可靠的管材；另一方面，还应避免过度的尺寸选择和设备冗余，以充分利用资源并降低成本。
雨水排水系统的水力计算
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6.3 雨水排水系统的水力计算
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5．径流系数
后退
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6.3 雨水排水系统的水力计算
6.3.2 系统计算原理与参数
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１．雨水斗泄流量
重力流状态下，雨水斗的排水状况是自由堰流，通过雨水斗
的泄流量与雨水斗进水口直径和斗前水深有关，可按环形溢
流堰公式计算：
6.3 雨水排水系统的水力计算
6.3.3 设计计算步骤
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２．天沟外排水 天沟布置 即确定天沟的分水线及每条天沟的汇水面积；按照屋面的
构造一般应在伸缩缝或沉降缝作为天沟分水线，单坡的排泄长 度不宜大于 50m。天沟较长时，坡度不能太大，但最小坡度不 得小于0.003。
确定天沟断面 天沟形状：矩形、梯形、半圆形、三角形等。 天沟尺寸：根据排水量、天沟汇水面积计算，根据每一条天沟
管径 I
0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
75mm
3.07 3.77 4.35 4.86 5.33 5.75
100mm 150mm 200mm 250mm
6.63 8.12 9.38 10.49 11.49 12.41
19.55 23.94 27.65 30.91 33.86 36.57
211(110.85lgP) q
(t8)0.70
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6.3 雨水排水系统的水力计算
6.3.1 屋面雨水设计流量计算
屋面雨水排水管道的设计降雨历时可按5min计算， 居住小区的雨水管道设计降雨历时应按下式计算：
t t1M2t
水利工程中的水力计算方法
水利工程中的水力计算方法水力计算是水利工程设计与建设中非常重要的环节之一。
水力计算方法的准确性和合理性对于工程的安全和效益具有直接的影响。
本文将介绍水利工程中常用的水力计算方法，包括流量计算、水头计算和水力特性计算。
一、流量计算流量是水力计算的基本参数，常用的流量计算方法有以下几种。
1. 雨量-径流关系法雨量-径流关系法是通过分析雨量和径流之间的关系，来估计流量的一种方法。
通过历史雨量与径流数据的统计分析，可以建立不同降雨强度和流量之间的经验关系，从而预测未来的流量。
2. 集水面积法集水面积法是通过测量水流汇合的面积，来计算流量的方法。
流域面积的大小和形状对流量有很大的影响，通过测量流域面积并结合流域特征参数，可以计算出流域的平均流量。
3. 水位-流量关系法水位-流量关系法是通过观测水位和流量之间的关系，来计算流量的方法。
通过在水利工程中设置水位计和流量计，可以实时监测水位和流量，并建立水位-流量曲线，从而可以根据水位来推算流量。
二、水头计算水头是水利工程中常用的参数，常用的水头计算方法有以下几种。
1. 均匀流速公式均匀流速公式是计算水头损失的常用方法之一。
根据流体力学原理，通过流速、管径和摩阻系数可以计算出单位长度上的水头损失。
2. 白肋公式白肋公式是计算水头损失的另一种常用方法。
该方法是根据流体在曲线管道中的流动特点，通过曲率半径和流速来计算水头损失。
3. 安培公式安培公式是计算水头转换效率的一种方法。
该方法通过计算水轮机的出力和输入水头之间的比值，来评估水轮机的性能。
三、水力特性计算水力特性是指水流在水利工程中的特殊性质，常用的水力特性计算方法有以下几种。
1. 流量流速关系法流量流速关系法是通过观测流量和流速之间的关系，来计算水流的特性。
通过不同位置的流速测量，可以揭示出水流的速度分布和变化规律，从而分析水流的特性。
2. 水马力计算法水马力计算法是计算水轮机水力特性的一种方法。
通过测量水轮机的进口流量、进口水头和出口水头，可以计算出水轮机的水马力，从而评估水轮机的性能。
排水管道水力计算
4.4 排水管道水力计算
4.4.9建筑物内生活排水铸铁管道的最小坡度和最小设计充满度，宜按表4.4.9确定。
按表4.4.10调整。
径不得小于所连接的横支管管径。
4.4.11-1确定。
距离计算。
2如排水立管工作高度在表中是列出的两个高度值之间时，可用内插法求得排水立管的最大排水能力数值。
3排水立管管径为100mm的塑料管外径为110mm，排水管管径为150mm的塑料管外径为160mm。
4.4.12 大便器排水管最小管径不得小于100mm。
4.4.13 建筑物内排出管最小管径不得小于50mm。
4.4.14多层住宅厨房间的立管管径不宜小于75mm。
4.4.15 下列场所设置排水横管时，管径的确定应符合下列要求：
1 建筑底层排水管道与其楼层管道分开单独排出时，其排水横支管管径可按表
4.4.11-4中立管工作高度≤2m的数值确定。
2 公共食堂厨房内的污水采用管道排除时，其管径比计算管径大一级，但干管管径不得小于100mm，支管管径不得小于75mm。
3 医院污物洗涤盆（池）和污水盆（池）的排水管管径，不得小于75mm。
4 小便槽或连接3个及3个以上的小便器，其污水支管管径，不宜小于75mm。
5 浴池的泄水管管径宜采用100mm。
雨水水力计算公式
雨水水力计算公式雨水水力计算在水利工程和城市排水系统设计中可是相当重要的一部分呢。
它就像是一个神秘的密码，解开了就能让雨水乖乖听话，流到该去的地方，不造成麻烦。
先来说说雨水流量的计算吧。
雨水流量的计算公式通常是：Q =ψ×q×F 。
这里的 Q 表示雨水设计流量，ψ 是径流系数，q 是设计暴雨强度，F 则是汇水面积。
径流系数ψ 呢，它反映了降雨形成径流的比例。
比如说，一块完全不透水的地面，径流系数就接近 1 ；而一块长满花草树木、能很好吸收雨水的绿地，径流系数就会小很多。
想象一下，学校里的水泥操场和旁边的小花园，在一场大雨过后，操场可能很快就有积水，而小花园里的雨水大多都被土壤和植物吸收了，这就是径流系数不同导致的。
设计暴雨强度 q ，它和降雨的时间、地点都有关系。
不同地区、不同降雨历时，暴雨强度都不一样。
这就好像不同城市的天气脾气不一样，有的城市雨来得急、下得猛，有的城市则是细雨绵绵。
汇水面积 F 相对好理解，就是雨水汇集的区域面积。
比如说一个小区，所有雨水最终流到一个排水口，这个小区的占地面积就是汇水面积。
在实际计算中，可不能简单地套公式就完事。
得考虑很多因素。
就像我之前参与过一个老旧小区排水系统改造的项目。
那小区一下大雨就积水，居民们苦不堪言。
我们去实地勘察，发现原来的排水管道管径太小，而且汇水面积计算不准确，导致雨水排放不畅。
我们重新测量了小区的地形，仔细分析了地面的材质，确定了更准确的径流系数。
还根据当地的气象资料，计算出适合的设计暴雨强度。
经过一番努力，重新设计了排水系统。
当改造完成后，再遇到大雨，小区里再也没有出现积水的情况，居民们脸上都露出了开心的笑容。
再说说雨水管道的水力计算。
这涉及到流速、管径、坡度等参数的确定。
流速不能太快也不能太慢，太快了可能会冲刷管道，太慢了又容易造成淤积。
管径要根据流量来选择，合适的管径才能保证雨水顺利通过。
坡度则要保证雨水能够自流排放，又不能太大导致水流过于湍急。
雨水管道水力设计的可靠性计算
筑龙网 w w w .z h u l o n g .c o m 雨水管道水力设计的可靠性计算提 要: 雨水管道水力设计中,由于各水力因子的不确定性,管道的过水能力是一随机变量。
文中分析了各水力因子的不确定性,并通过一次二阶矩法求过水能力的统计参数,给出了过水能力的均值、变差系数的计算式以及管道水力设计可靠度的计算式和计算方法。
算例表明,现行的水力计算方法,水力设计的可靠度较低。
0 引言城市雨水管道设计中,一般只考虑水文因素造成的不确定性,即考虑雨水流量的不确定性,首先通过拟定雨水排除设计标准,确定雨水设计流量,然后按此进行雨水管道的水力计算,认为雨水管道一经确定,其排水能力是确定的。
事实上,由于各种不确定性因素的影响,管道的过水能力不是与设计流量一致的确定量,而是随机变量,这就是水力不确定性。
由于这种不确定性的存在,管道能通过设计流量的可靠程度应能在工程设计中给予足够的重视,以便使工程设计可靠合理。
本文运用概率统计方法对此问题进行研究,给出了计算公式和计算方法。
1 雨水管道水力设计可靠性的度量所谓可靠性是指产品在规定的时间内,在规定的条件下,完成规定功能的能力[1]。
当使用概率来度量这一能力时,就是可靠度,即可靠度是可靠性的概率度量。
在可靠性定义中,论述的对象泛指产品,本文中可靠性问题的对象是指雨水管道。
设计条件下雨水管道的水力计算,常按满管无压均匀流计算,计算公式为： V=(1/n)R2/3I1/2 (1) Q=ω•(1/n)R2/3I1/2 (2) 式中V--管道流速,m/s ；Q--管道的过水流量,雨水管道水力计算时即是管道的过水能力,m3/s ； ω--过水断面面积,m2；n--管壁粗糙率；R--水力半径(过水断面面积与湿周之比),m ；筑龙网 w w w .z h u l o n g .c o m I--水力坡度。
雨水管道中常用的断面形式大多为圆形,以此种情况为例进行讨论,式(2)中ω、R 均可由管径反映,此时式(2)变为Q=0.311685D8/3(1/n)I1/2=Q(D,n,I) (3)式中D--圆管直径,m 。
雨水排水系统的水力计算
雨水排水系统的水力计算雨水排水系统是指为了排除雨水而设计的管道系统。
在城市建设中，雨水排水系统是必不可少的基础设施之一。
水力计算是设计雨水排水系统时必需的一项重要工作，它能够帮助工程师确定各种参数，从而确保系统能够高效地排水。
本文将详细介绍雨水排水系统的水力计算方法和相关的计算公式。
在进行水力计算之前，我们首先需要了解几个重要的概念。
首先是雨水流量的计算。
通常，我们使用多个气象站的降雨数据来确定一个城市或地区的降雨强度。
根据历史数据和统计分析，可以得出一定时间内的设计雨量。
设计雨量越大，说明系统需要具备更高的排水能力。
其次是雨水径流系数的确定。
雨水径流系数是指降雨过程中径流的量与总降雨量的比值。
该系数取决于地表情况、土壤类型和降雨强度等因素。
通过现场勘测和实验研究，可以确定不同场地和不同条件下的雨水径流系数。
接下来是管道的水力特性。
雨水排水系统中使用的管道通常为圆管或方管。
在进行水力计算时，我们需要知道管道的内径或边长，并考虑流体的流速和压力损失等因素。
根据伯努利方程和一些基本的流体动力学原理，我们可以计算出管道中的水流速度和压力变化。
最后是雨水排放的规划和设计。
在城市建设中，我们需要根据雨洪情况和市政要求来规划雨水排放的方式和位置。
适当的排放方式可以减少洪水和滞水的发生，保护城市的基础设施和居民的生活环境。
具体的水力计算方法包括：汇水面积的计算、雨水流量的确定、雨水径流系数的选择、管道的水力计算、排放流量的确定等。
在实际工程中，我们可以根据具体情况选择适用的计算方法，并利用计算软件或手算等方式完成水力计算的工作。
综上所述，雨水排水系统的水力计算是设计合理的系统的关键步骤之一。
通过准确计算各项参数，我们能够确保雨水排水系统的性能和安全性。
在未来的城市建设中，我们应该不断提升水力计算的技术水平，为城市的可持续发展做出贡献。
雨水管道水力计算书
雨水管道水力计算书一、设计背景及目的随着城市化进程的不断发展，雨水排放和管理成为城市建设中的重要问题。
为了保障城市雨水的有效排放和管理，需要对雨水管道的水力进行合理计算，确保雨水能够顺利流动并避免管道过载或堵塞的情况发生。
本文旨在进行雨水管道的水力计算，以确保设计的合理性和安全性。
二、计算方法1. 雨水管道的参数确定在进行水力计算之前，我们首先需要确定雨水管道的相关参数。
包括管道的内径（d），长度（L），斜度（S），流量（Q）等。
根据实际情况和设计要求，确定这些参数的数值。
2. 流量计算雨水管道的水力计算主要是通过计算流量来决定管道的尺寸和流速。
根据经验公式和实测数据，我们可以采用以下公式进行流量的计算：Q = C × A × V其中，Q为流量，C为流量系数，A为管道的横截面积，V为流速。
3. 管道尺寸计算在确定了流量之后，我们需要根据管道的流量和流速来计算管道的尺寸。
根据流体力学的知识，可以通过以下公式计算管道的尺寸：d = √(4 × Q / (π × V))其中，d为管道的内径。
4. 水力坡度计算水力坡度是指管道在单位长度内的高度差，也称为水头损失。
水力坡度的大小直接影响雨水流动的速度和效果。
一般情况下，水力坡度的计算可以通过以下公式进行：S = J × L其中，S为水力坡度，J为水头损失系数，L为雨水管道的长度。
5. 管道材质选择根据实际情况和设计要求，我们需要选择合适的管道材质。
一般情况下，可以选择耐腐蚀性能好、抗压能力高的材质，如PVC管、铸铁管等。
三、计算实例为了更好地说明雨水管道水力计算的方法和步骤，我们以一个具体的实例进行计算。
假设雨水管道的内径为0.6米，长度为500米，流量为2立方米/秒，我们可以根据上述计算方法得出以下解算结果：- 管道尺寸计算：根据公式d = √(4 × Q / (π × V))，我们可以计算得出管道的尺寸为0.84米（保留两位小数）。
雨水排水系统的水力计算资料
雨水排水系统的水力计算资料一、引言雨水排水系统是城市基础设施中的关键部分，对于城市的正常运行和居民的生活至关重要。
水力计算是设计雨水排水系统的基础工作，通过准确的水力计算可以确保系统运行的有效性和可靠性。
本文将介绍雨水排水系统水力计算所需的资料和要点。
二、雨量资料雨量资料是进行水力计算的前提，可以通过多种途径获取，主要包括以下几种方式：1. 监测站点资料：各地区的气象监测站会定期记录和发布降雨数据，包括降雨量、持续时间等信息。
2. 雨水监测器数据：在现代城市中，常常会设置雨水监测器，通过获取实时数据来进行水力计算。
3. 历史数据：根据当地气象部门或相关研究机构的记录，可以获取历史降雨数据，用于分析和预测。
三、地形资料地形资料对于水力计算具有重要影响，主要包括以下几类资料：1. 高程数据：通过高程图、数字高程模型等形式，确定地表的高程变化，以便进行水流模拟和水位计算。
2. 地图资料：包括土地利用、地貌等信息，用于确定地表的渗透性和径流情况。
3. 建筑物资料：收集建筑物的高度、面积等参数，以便计算雨水径流的量和速度。
四、管径和坡度资料在进行水力计算时，需要准确了解各种管道的尺寸和坡度，以确保系统的正常运行和排水能力。
相关资料包括：1. 管道直径：收集系统中各个管道的直径和材质，以便计算管道的流量和速度。
2. 管道长度：获取各个管道的长度信息，用于计算管道的摩阻损失和水流速度。
3. 管道坡度：了解系统中各个管道的坡度，确保水流的畅通和排水效果。
五、其他资料除了上述资料外，还有一些其他资料对于水力计算也具有一定的重要性，如：1. 堰涌现象：了解可能出现的堰涌现象，并设置相应的安全措施。
2. 泵站资料：如果系统中设计了泵站，需要收集泵站的相关参数，如流量、扬程等。
3. 地下管网资料：如果系统中存在地下管网，需要了解地下管线的布局和特性，以便进行水力计算和维护。
六、水力计算软件为了准确、高效地进行水力计算，可以使用一些专业的水力计算软件，例如SWMM（Storm Water Management Model）、EPANET等。
对重力流排水管道流速公式及相关水力学问题的思考
对重力流排水管道流速公式及相关水力学问题的思考重力流排水管道是城市排水中不可或缺的一部分，它通常由管道、井盖、支撑和连接件组成。
其主要作用是将雨水和污水从城市的道路和建筑物中引导到污水处理厂进行处理。
在设计和维护重力流排水管道时，水力学因素是必须考虑的，如流速公式、流量计算和水力学问题。
本文将探讨这些问题并提出一些思考。
首先，流速公式是评估重力流排水管道有效性的关键因素之一。
常见的流速公式有曼宁公式、惠特沃斯公式和切尼公式。
其中，曼宁公式因为其简便性而广泛应用，其公式为V= 1.49 * R^2/3 * S^1/2，其中V是平均流速，R 是水力半径，S是水流斜度。
然而，曼宁公式是基于实验数据和经验公式推导而来的，因此需要适当地调整和验证以确保其适用性。
其次，流量计算也是重力流排水管道设计和维护的重要过程。
重力流排水管道的流量计算通常采用曼宁公式的推导方程式Q= k * A * R^2/3 * S^1/2，其中Q是流量，k 是系数，A是横截面积，R是水力半径，S是水流斜度。
在流量计算中，要注意管道的横截面积和斜度的测量精度，以确保排水系统的顺畅运行。
对于水力学问题，其主要涉及到流体的流动和压力变化问题。
在重力流排水管道中，经常会出现一些水力学问题，如流速变化、水锤、气蚀和冲刷等。
这些问题通常由水的非线性流动和管道系统的复杂结构引起。
为了避免这些问题的发生，必须合理设计并精心维护重力流排水管道系统，增加流体的稳定性并监测管道的压力变化。
总之，重力流排水管道的设计和维护要考虑到水力学因素，流速公式、流量计算和水力学问题是基本问题。
为了确保排水系统的可靠性和有效性，必须严格按照设计要求操作和维护，并在如实记录和监测的基础上定期进行维护和检查。
排水系统的水力计算与设计规范要求
排水系统的水力计算与设计规范要求排水系统是现代建筑中不可或缺的一部分，它确保了建筑物内外的水能够顺利排除，保持建筑物的正常运行和人员的舒适。
而水力计算与设计规范是排水系统设计过程中必须遵循的重要指导依据。
本文将对排水系统的水力计算与设计规范要求进行探讨。
一、水力计算要求在进行排水系统设计之前，必须进行水力计算，以确保系统能够满足正常使用条件下的排水需求，并能够有效排除污水和雨水。
水力计算要求主要包括以下几点：1. 流量计算：根据建筑物类型、面积、人员数量等因素，确定排水系统的设计流量。
该流量应能够满足建筑物内的水量供应、污水排放以及雨水排除的需求。
2. 输水管道设计：根据设计流量、输水距离、管道材料等因素，计算输水管道的直径和坡度。
管道的直径和坡度应能够保证流速和压力在合理范围内，同时减小水流阻力。
3. 水泵设计：如果需要使用水泵进行排水，必须对水泵进行合理选择和设计。
水泵的工作能力应能够满足系统需要的流量和压力，并具备一定的备用能力。
4. 排气设计：对于长管道、高点位以及阻塞易发生的地方，需要设置排气装置以排除管道内部产生的空气。
排气装置的位置和数量应根据实际情况进行设置。
5. 反水设计：在设计排水系统时，必须考虑到反水问题。
通过设置适当的阀门、曲线管段等措施，防止污水倒流和管道内的负压状况。
二、设计规范要求排水系统的设计必须符合相应的设计规范要求，以确保系统的可靠性、安全性和持久性。
设计规范要求包括以下几个方面：1. 地方性规范：各地区根据当地的气候、地质和行业特点等因素，制定了相应的排水系统设计规范。
设计师在进行排水系统设计时，必须遵循所在地区的规范要求。
2. 建筑规范：建筑排水系统设计必须符合建筑设计和建筑工程施工规范的要求。
这些规范规定了排水系统所需的设备、材料和施工方法等。
3. 国家标准：国家对排水系统的设计、施工和维护也有相关的标准要求。
设计师必须熟悉并遵守国家标准，以确保系统符合国家的安全和环保要求。
雨水排水系统的水力计算资料
雨水排水系统的水力计算资料一、引言雨水排水系统在城市的建设中起着至关重要的作用。
它们被设计用于有效地收集和排除降雨期间产生的雨水，以避免洪水和滞水的发生。
为了确保雨水排水系统的设计符合实际需要，并且具备良好的水力性能，水力计算是必不可少的一项任务。
本文将介绍雨水排水系统水力计算所需的基本资料和计算方法。
二、雨水排水系统的基本构成雨水排水系统由下述几个主要组成部分组成：1. 排水管道：排水管道是雨水排水系统的核心组成部分。
它们负责将雨水从收集点输送到排放点。
排水管道的直径、长度和坡度是水力计算的重要参数。
2. 排水口：排水口是设计用于接收雨水的出水点。
它们通常位于地面上，通过排水管道将雨水排放到指定的位置，如河流、湖泊或下水道。
3. 水槽和沉积池：水槽和沉积池用于收集和处理排水过程中的杂质和沉积物，以确保排水系统的正常运行。
三、水力计算所需资料在进行雨水排水系统的水力计算时，需要收集和准备以下基本资料：1. 雨量资料：雨量资料用于确定设计雨量，并根据不同的设计频率选择适当的设计雨量。
通常使用的雨量数据包括年均雨量、极大雨量和持续时间曲线等。
2. 地形资料：地形资料包括城市的地形图、高程数据、建筑物分布图等。
这些资料将被用于确定排水系统的布局和地势差，进而影响水力计算的结果。
3. 排水系统布局图：排水系统布局图是指排水管道、排水口、水槽和沉积池的位置和互连关系图。
布局图可帮助识别排水管道长度、直径和接口参数。
4. 排水管道断面图和参数：排水管道断面图用来确定管道的几何形状及其参数，如直径、横截面积等。
这些参数对于计算流量和流速至关重要。
5. 地表渗透性资料：地表渗透性资料反映了地面的渗透能力，影响了雨水的入渗速率和排水速度。
四、水力计算方法进行雨水排水系统的水力计算时，可以采用下述常用的水力计算方法：1. 流量计算: 根据设计雨量和排水区域的面积，以及地表渗透性等因素，计算出入水量或总流量。
- 根据径流公式和设计雨量，计算出径流流量；- 根据地表渗透性和面积，计算出地表径流流量；- 将径流流量和地表径流流量相加，得到总流量。
雨水排水系统的水力计算
第6章建筑屋面雨水排水系统6.3 雨水排水系统的水力计算屋面雨水排水系统雨水量的大小是设计计算雨水排水系统的依据，其值与该地暴雨强度q、汇水面积F以及径流系数ψ有关，屋面径流系数一般取ψ＝0.9。
1．设计暴雨强度q设计暴雨强度公式中有设计重现期P和屋面集水时间t两个参数。
设计重现期应根据建筑物的重要程度、气象特征确定，一般性建筑物取2～5年，重要公共建筑物不小于10年。
由于屋面面积较小，屋面集水时间应较短，因为我国推导暴雨强度公式实测降雨资料的最小时段为5min，所以屋面集水时间按5min计算。
2．汇水面积 F屋面雨水汇水面积较小，一般按m2计。
对于有一定坡度的屋面，汇水面积不按实际面积而是按水平投影面积计算。
考虑到大风作用下雨水倾斜降落的影响，高出屋面的侧墙，应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效汇水面积计算。
窗井、贴近高层建筑外墙的地下汽车库出入口坡道应附加其高出部分侧墙面积的二分之一。
同一汇水区内高出的侧墙多于一面时，按有效受水侧墙面积的1／2折算汇水面积。
雨水量可按以下两个公式计算：3. 雨水量计算公式10000Fqs Q ψ=（6-1）3600FqsQ ψ=（6-2）式中 ψ ——径流系数，屋面取0.9；Q ——屋面雨水设计流量，L/s ；F ——屋面设计汇水面积，m 2；q s ——当地降雨历时5min 时的暴雨强度， L/s ·104m 2； h s ——当地降雨历时5min 时的小时降雨深度， mm/h ；ghDh Q 2μπ= 雨水斗的泄流量与流动状态有关，重力流状态下，雨水斗的排水状况是自由堰流，通过雨水斗的泄流量与雨水斗进水口直径和斗前水深有关，可按环形溢流堰公式计算1. 雨水斗泄流量式中 Q ——通过雨水斗的泄流量， m 3 /s ； μ——雨水斗进水口的流量系数，取0.45；D ——雨水斗进水口直径， m ；h ——雨水斗进水口前水深， m 。
（6-3）在半有压流和压力流状态下，排水管道内产生负压抽吸，所以通过雨水斗的泄流量与雨水斗出水口直径、雨水斗前水面至雨水斗出水口处的高度及雨水斗排水管中的负压有关：)(242P H g d Q +=μπ式中 Q ——雨水斗出水口泄流量， m 3 /s ；μ——雨水斗出水口的流量系数，取0.95；d ——雨水斗出水口内径， m ；H ——雨水斗前水面至雨水出水口处的高度， m ；P ——雨水斗排水管中的负压， m 。
雨水管渠系统的设计和水力计算
图3-11(a)
（2）如图3－11 b 所示， 处于凹形地形上，相交道路的纵 坡方向都指向交叉口。
这种形式地面水都向交叉口集 中，排水比较困难，应尽量避免。 若因地形限制，不得已时应设置 地下排水管道排水。为防止雨水 汇集到交叉口中心，应适当改变 相交道路的纵坡，以抬高交叉口 中心标高，并在转角设置雨水口。
直线管段上窨井的最大间距
管径或暗渠净高/mm
最大间距/m 污水管道 雨水（合流）管道
200~400
20
40
500~700
50
60
800~1000
70
80
1100~1500
90
100
>1500
100
120
三、雨量管渠系统的设计和计算(续3)
3.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5)
（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。
q0
Q F
qF F
q
（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
雨水管渠系统设计步骤
步骤1：划分流域与管道定线，确定雨水流向（平面布置） 步骤2：划分设计管段与沿线汇水面积 步骤3：确定雨量参数的设计值 步骤4：确定管道的最小埋深 步骤5：进行水力学计算
防治的原则是因地制宜，宜顺不 宜挡。
拦洪沟的设计应凭实地考察和历年 洪灾的调查。
排洪沟的设计要点
• 排洪沟布置应与保护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 • 排洪沟采用明渠或暗渠应视具体情况而定 • 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
雨水系统的水力计算
（单、多）雨水系统的水力计算雨水管道系统的计算简图如下：YL7 9 型 雨 水 斗4YL -1 2 计 算 简 图6.1 降雨强度根据规范要求，设计重现期采用2年，降雨历时为5min,查《建筑给排水设计手册》得, H=101mm/h ，张家口的暴雨强度： 5q =2.80L/s ·100m 2 6.2 雨水立管的布置从主楼屋顶平面图上的汇水情况看，可分成4个汇水面积相差不大且两两对称的汇水区，共布置4个雨水斗，在第十层有屋顶设两个雨水斗汇水面积等同，雨水立管分别为YL-1～YL-2表6—1 雨水立管汇水面积6.3 水力计算由于4个汇水区相差不大，计算是以最大汇水面积的立管计算。
1）雨水斗1、2、3、4号雨水斗的汇水面积均为204.022m ，查表得，对于79型雨水斗，当H=101mm/h 、管径为75mm 时，其最大汇水面积为2852m ，大于各个立管的实际汇水面积见 表7—1，满足要求，所以选用79型雨水斗。
第十层屋顶雨水斗集水面积为107.242m ，同样查表的选用管径为75mm 的79型雨水斗。
2）连接管连接管选用与雨水斗的管径相同，d=75mm 。
3）悬吊管降雨强度换算系数：K=101/100=1.01降各段悬吊管负担的汇水面积换算成H=100mm/h 的汇水面积：1.01H F F =所以， 21.01204.02206.06A B F m -=⨯=22206.06412.12B C F m -=⨯=252.95 1.0153.48G H I H F F m --==⨯=2253.48106.96H J F m -=⨯=查手册表4.3-5，当i=0.009、d=150mm 时的最大泄水面积为5092m ，大于实际汇水面积。
第十层的悬吊管G-H 、F-H 当i=0.007、d=75mm 时的最大泄水面积为3602m ，大于实际汇水面积。
悬吊管1-A 当i=0.007、d=100mm 时的最大泄水面积为1522m ，大于实际汇水面积。
雨水管渠水力计算
7 9 14 6 5, 12 13 0
0.450 0.925 0.900 0.400 0.200 0.475 0.475 0. 450 0.925 0.200
0
0 0.450 1.375 2.275 2.675 2.875 3.350 3.825 4. 275 5.200 5.400
0.450 1, 375 2.275 2.675 2.875 3.350 3.825 4.275 5.200 5.400 5.400
雨水管渠水力计算
钢筋混凝土圆管(满流n=0.013)设计图
采用圆管满流，n = 0. 013钢筋混凝土管水力计算图，如图8-10所示。 图8-10钢筋混凝土圆管水力计算图(图中D以mm计)
地面集水时间采用5min，设计重现期为1a.试进行雨水管道的设计与计算。
地面种类
屋面 沥青路面及人行道圆
石路面 土路面 草地 合计
面积
1.2 0.7 0.5 0.8 0.8 4.0
采用经流系数Ψi
0.9 0.9 0.4 0.3 0.15
Fi ﮲Ψi
1.08 0.63 0.20 0.21 0.12 2.27
地面标高汇总表
检查井编号
地面标高
检查井编号
地面标高
1
86.700
4
86, 550
2
86.630
5
86. 530
3
86.560
6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
86.500
(3)计算每一设计管段所承担的汇水面积。按就近排人附近雨水管道的原的划分汇水面积， 将每块汇水面积编号并计算面积值，填入到表8-9中。
管段编号 本段汇水面积编号
1~2 2~3 9~3 3~4 7~8 8~4 4~5 10~12 11~12 12~5 5~6
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雨水管道水力设计的可靠性计算
张子贤王瑞恩
提要:雨水管道水力设计中,由于各水力因子的不确定性,管道的过水能力是一随机变量。
文中分析了各水力因子的不确定性,并通过一次二阶矩法求过水能力的统计参数,给出了过水能力的均值、变差系数的计算式以及管道水力设计可靠度的计算式和计算方法。
算例说明,现行的水力计算方法,水力设计的可靠度较低。
0引言
城市雨水管道设计中,一般只考虑水文因素造成的不确定性,即考虑雨水流量的不确定性,首先通过拟定雨水排除设计标准,确定雨水设计流量,然后按此进展雨水管道的水力计算,认为雨水管道一经确定,其排水能力是确定的。
事实上,由于各种不确定性因素的影响,管道的过水能力不是与设计流量一致确实定量,而是随机变量,这就是水力不确定性。
由于这种不确定性的存在,管道能通过设计流量的可靠程度应能在工程设计中给予足够的重视,以便使工程设计可靠合理。
本文运用概率统计方法对此问题进展研究,给出了计算公式和计算方法。
1雨水管道水力设计可靠性的度量
所谓可靠性是指产品在规定的时间内,在规定的条件下,完成规定功能的能力[1]。
当使用概率来度量这一能力时,就是可靠度,即可靠度是可靠性的概率度量。
在可靠性定义中,论述的对象泛指产品,本文中可靠性问题的对象是指雨水管道。
设计条件下雨水管道的水力计算,常按满管无压均匀流计算,计算公式为：
V=(1/n)R2/3I1/2(1)
Q=ω·(1/n)R2/3I1/2(2)
式中V--管道流速,m/s；
Q--管道的过水流量,雨水管道水力计算时即是管道的过水能力,m3/s；
ω--过水断面面积,m2；
n--管壁粗糙率；
R--水力半径(过水断面面积与湿周之比),m；
I--水力坡度。
雨水管道中常用的断面形式大多为圆形,以此种情况为例进展讨论,式(2)中ω、R均可由管径反映,此时式(2)变为
Q=0.311685D8/3(1/n)I1/2=Q(D,n,I)(3)
式中D--圆管直径,m。
水力计算时,设计流量为,设为Q0,通常在选定管材之后,粗糙率为数值,设为n0,利用式(1)、式(3)可计算出既符合水力计算根本技术规定,又满足Q0要求的流速V0、管径D0和水力坡度I0。
然而事实上,由于管材制造方面的误差,施工、测量误差以及运行过程中的不确定性等,都会使式(3)流量函数中各水力因子D、n、I具有一定的不确定性,均为随机变量,因而过水能力Q为多元随机变量的函数,也是随机变量,当Q≥Q0时,管道能够排泄设计流量,否那么将发生漫溢。
因此,根据可靠度定义,管道水力设计的可靠度PS为：
P s=P(Q≥Q0)
=P(0.311685D8/3(1/n)I1/2≥Q0)(4)
由此可见,要计算管道水力设计的可靠度PS,必须确定过水能力Q的概率分布。
以下从影响Q的各水力因子的不确定性入手,进展研究。
2水力因子的概率分布和统计参数确定
从理论上导出各水力因子的概率分布是十分困难的。
研究说明,当可靠度PS≤0.999时,概率分布类型(当然是合理的假定)对PS的影响不敏感[2]。
目前水力因子不确定性分析中,各水力因子的概率分布常采用三角形分布[3,5]。
为表达方便,设x=(D,n,I),即由x代表任一水力因子,假设服从三角形分布,其图形如图1所示,密度函数为：
对于特殊情况,均值和变差系数[5]分别为：
当上三角形分布(图2)时：
由此可见,只要确定了各水力因子可能取值的变化范围a～c及最可能值b,即可由式(6)～(11)计算各水力因子的统计参数、CVx。
2.1管径D
对于雨水管道管径D的不确定性,一方面是管材制造误差引起的,文献[6]中规定了混疑
土和钢筋混疑土排水管道不同质量、各种尺寸管子内径的允许公差；另一方面,虽然水力设计时,为防止管道淤积,规定了设计流速的最小值,但运行过程中管径D仍存在一定的不确定性。
可根据这些影响,确定D的可能取值下限a和上限c,可把水力设计中选定的管径D0作为最可能值b。
2.2粗糙率n
粗糙率n的不确定性主要产生于管材质量、运行中的冲淤影响等。
对于具体管材,可确定粗糙率的可能取值范围和最可能值。
2.3水力坡度I
水力坡度的不确定性主要来源于施工质量验收允许误差、测量允许误差等方面。
也可将设计值作为最可能值,根据施工验收质量要求的允许误差和测量允许误差确定I的可能的最小值a 和最大值c。
3过水能力的概率分布和统计参数确定
由于式(3)所表达的流量函数是非线性的,所以由各水力因子的分布导出函数Q的分布的解析解是困难的。
文献[3]采用Monte-Carlo模拟方法研究过水能力Q的概率分布类型,结果说明,正态分布是Q的最正确概率模型。
为确定Q的均值和方差,本文采用构造可靠性研究中的方法,一次二阶矩法[2],方法如下。
将式(3)流量函数Q(D,n,I)在各水力因子均值附近展开成泰勒级数,并取一阶近似值：
式中D(Q)--过水能力Q的方差；
D(xi)--xi的方差；
CoV(xi,xj)--xi与xj的协方差,i≠j。
设流量函数中各水力因子D、n、I均为相互独立的随机变量,那么CoV(xi,xj)=0, (i≠j),式(14)变为：
4雨水管道水力设计可靠度计算方法
根据上述研究成果及式(4),雨水管道现行水力设计的可靠度可由式(21)计算
由式(22)计算P S的步骤为：
(1)确定各水力因子D、n、I的可能取值范围,并把目前水力计算方法确定的管径D0、粗糙率n0、水力比降I0分别作为各自的最可能值。
(2)根据各水力因子的分布情况,选用式(6)～(11)中计算公式计算各水力因子的均值和变差系数,并将它们代入式(13)和式(20)可求得过水能力的均值、变差系数CVQ,从而可计算均方差σQ。
(3)根据式(22)及标准正态分布函数表,即可计算管道水力设计可靠度P S。
5算例
某雨水管道设计流量Q0=200L/s,选用钢筋混凝土圆管,粗糙率取n0=0.013,按满流计算,水力计算结果为管径D0=500mm,水力坡度I0=0.0028。
试分析其水力设计的可靠度。
(1)确定各水力因子最可能值及可能的变化范围。
将各水力因子水力计算结果的设计值分别作为各自的最可能值；假设仅考虑管径制造的允许误差,文献[6]规定,管径500mm时,合格品允许偏差为-5mm、+6mm,由此确定管径可能变化范围为495mm～506mm；假设仅考虑管材粗糙率范围,钢筋混凝土圆管粗糙率变化范围为0.013～0.014；均匀流水力坡度I等于管底坡度,假设仅考虑施工验收允许误差,文献[７]中,管径≤1000mm时,两检查井之间管内底高程允许最大偏差为±10mm,管径500mm时,雨水管道检查井在直线段最大间距为60m,因此底坡I的变化范围取I0±10/60000。
(2)计算各水力因子均值和变差系数,其结果见表1。
表1各水力因子均值和变差系数
(3)计算过水能力Q的均值和变差系数C VQ、均方差σQ: =0.1956m3/s,C VQ=0.0402,σQ =0.0079m3/s。
(4)计算水力设计可靠度P s=0.2888。
6结语
(1)文中讨论了现行雨水管道圆管水力设计的可靠度计算公式和计算方法,方法容易操作。
本文根本思想和方法也适用于其它断面形式的雨水管道和雨水渠道等水力设计的可靠性研究。
(2)算例说明,即使仅考虑管材制造、工程验收时一些允许偏差的情况,而不考虑其它不利因素的影响,现行计算方法水力设计的可靠度仍较低。
这一客观事实的存在,那么意味着当发生设计重现期的暴雨时,管道不能及时排泄设计流量的概率是较大的,也就是说,从水力设计的环节,设计时所希望的雨水排除标准并没有付诸实现。
(3)通过本文研究说明,过水能力的均值近似等于流量函数中各水力因子均值相应的函数值。
可以作一分析：假设各水力因子随机波动均为对称三角形分布或正态分布,各水力因子的均值也是最可能值,因此设计时所取的各水力因子的值即为各水力因子的均值,那么设计流量等于过水能力的均值。
因而过水能力大于等于设计流量的概率,即是过水能力大于等于其均值的概率,不难得出仅为50%。
在目前水力设计方法情况下,这种现象是很常见的。
这充分说明水力设计时,应考虑各水力因子的随机变化,以提高水力设计成果的可靠性,是非常必要的,也是合理的。
参考文献
1汪光焘,等.城市供水行业2000年技术进步开展规划.北京：中国建筑工业出版社,1993
2赵国藩,等.工程构造可靠度.北京：水利电力出版社,1984
3储祥元.水力不确定模型研究.水利学报,1992(5)
4郭仲伟.风险分析与决策.北京：机械工业出版社,1986
5[美]AH-S.ANG(洪华生),等著,孙芳垂,等译.工程规划与设计中的概率概念(第二卷).北京：冶金工业出版社,1991
6国家技术监视局批准并发布.混凝土和钢筋混凝土排水管(GB11836-89),1989
7工程建立标准标准分类汇编,室外排水工程标准.北京：中国建筑工业出版社,1996
★作者通讯处：061001沧州市西环中街70号河北工程技术高等专科学校
：(0317)2021 311(H)
收稿日期：1999-1-14
给水排水1999年25卷第6期。