第十章 雨水管网设计与计算
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雨水管道的设计计算
地面种类
ψ
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
非铺砌地面
0.30
公园或绿地
0.15
1.2 雨水管道的设计
尽量利用池塘、 河浜受纳地面径 流，最大限度地 减少雨水管道的 设置。
利用地形， 就近排放 地面水体， 降低造价。
平坦地区:为避免干沟埋深过 大，增加造价，干沟应设在流域 的中部，以减少两侧支沟长度。
陡坡地区:为避免因沟道坡度太陡， 设跌水窨井等特殊构筑物，使干沟与 等高线斜交，以适当减少干沟坡度。
雨水沟系常沿道路铺设， 设在道路中线的一侧，与道路 相平行，尽量在快车道以外。
雨水口的设置位置，要 配合道路边沟，在道路交叉 口处，雨水不应漫过路面。
设计降雨历时：以排水面积中最远的一点到集水 点的雨水流行时间作为设计降雨历时。
t t1 t2
t2
l 60 v
(min)
式中： t——设计降雨历时（排水面积的集水时间），min；
t1——地面积水时间，min； t2——在管道中流行的时间，min； l——集中点上游各沟段的长度，m；
v——相应各管段的设计流速，m/s。
步骤5：根据各管段的假定流速，算出集流时间t，比流量q0， 设计流量qv，而后从水力学算图上选定管径D与坡度I，并确定相 应的流速v，当所确定的流速v与假定流速有出入时，再调假定 流速并进行重新计算，最终使假定流速与确定的流速两者一致
步骤6：计算各管底高程，并填入表格
雨水管道平面图的绘制
规划阶段
雨水管道水力学设计的准则
管道按满流设计，明沟应留超高，不小于0.2m。 最小设计流速为0.75m/s，明沟为0.4 m/s。 管道可不考虑最大流速，明沟的最大流速按下页表采用。 最小管径300mm，最小坡度0.003；雨水口连接管管径 200mm，最小坡度0.01。 雨水沟道流速公式。 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，在车行道下时，一般不小于0.7m，基础应 设在冰冻线以下。 在直线管段上窨井的最大间距见下表。
雨水管道的设计与计算
Hit——暴雨强度(mm/min)——某一段时间内的降雨总量（——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100%mnqF ——雨水设计流量（L/s ）；——径流系数，其数值小于1）；))s ha 。
： 1167(1lg )()nA c P qt b/s ha ）； ——地方参数，根据统计方法计算确定，本设计中暴雨强度0.7583027.3(10.655lg )(19)p qt (2-5)雨水流量主要参数及其确定依据a) 径流系数Ψ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径流量。
径流量与降雨量的比值称径流系数Ψ，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0.5～3a ，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2～5a ，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。
雨水管渠系统的设计和计算
4．确定各排水流域的平均径流系数值 5．确定设计重现期P、地面集水时间t1 6．求单位面积径流量q0 7．列表进行雨水干管的设计流量和水力计算， 8．绘制雨水管道平面图及纵剖面图。
5 雨水管渠设计计算举例
定线 划分管段并编号 划分汇水面积 计算径流系数ψ=0.5 确定P=1a、t1=10min 确定起点埋深h=1.30m 确定暴雨强度公式，算q0 计算
I=0.0028 V=1.02
例2 已知：n＝0.013，Q＝400L/s，该管段地面坡度为i＝ 0.002 求：D、v、i
v=1.4 I=0.004 D=600
v=1.0 I=0.0018 D=700
例3 已知：n＝0.013，Q＝500L/s，上游如例2 求：本段D、v、i
5 3 2
9
10
11 12
16
17
18
19 3
1
3．划分并计算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、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原则 划分汇水面积； 地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划 分汇水面积。 将每块面积进行编号，计算其面积的数值注明在图 中。 汇水面积除街区外，还包括街道、绿地。
V=1.0 I=0.0015 D=800
明渠和盖板渠的底宽，不宜小于0.3m。 无铺砌的明渠边坡，根据不同的地质按下表采 用；
用砖石或混凝土块铺砌的明渠可采用1:0.75—1:1 的边坡
4 雨水管渠系统的设计步骤和水力计算
步骤： (1)管道定线：根据地形特点，布置雨水管渠，雨水 应以最短的距离尽快排入水体。 (2) 划分干管和支管的服务面积，进行编号并计算 出面积的大小。 (3) 确定干管和支管的检查井位置和编号，并计算 设计管段长度和管渠总长度。 (4) 列表计算各设计管段的设计流量：地面径流系 数、暴雨强度和集水面积的乘积。 (5)列表进行水力计算。 (6) 图纸绘制：根据管道定线结果绘制平面图；根 据水力计算最终结果，绘制的纵断面图。
第10章-雨水管网设计和计算3
设计 流速 (m/s) 16
设计管 道输水 能力 (L/s) 17
地面标高(m) 起点 终点
管内底标高(m) 起点 终点
埋深(m) 起点 终点 旱流流 量(L/s) 24
旱流校核 充满 度 25 流速 (m/s) 26
备注
18
19
20
21
22
23
27
0.75 0.80 1.05 1.08 1.22
５a ２a １a ０.５a
293.33 187.23 187.21 141.50
设计降雨量 Q=ΨqF（L/s） 3465.4 2211.94 2211.70
1671.68
【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
设计流量例题计算
北京市某小区面积共220000㎡（22ha）,其中屋 面面积占该地区总面积的３０％，沥青道路 面积占１６％。级配碎石路面的面积占１２ ％，非铺砌土路面占４％，绿地面积占３８ ％。试计算该区的平均径流系数。当采用设 计重现期为P=5a、2a、1a及0.5a时，试计算： 设计降雨历时t=20min时的雨水设计流量各是 多少？
v
2.求单位面积径流量
500 (1 1.38 lg P) 250 q0 q 0.5 0.65 (10 2 t 2 ) (10 2 t 2 ) 0.65
3. 单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得设计流量。 4. 根据设计流量求管径、管道坡度和流速。
水力计算说明（续）
1.70 1.84 1.69 1.75 1.95
1.64 1.69 1.65 1.94 2.28
第章雨水管网设计和计算
（10.5）
在实际应用中，各地根据当地的具体情况，比较普遍地采用下列修订暴雨强度公式：
i
A1 C lg TE ) (t b)n
式中，i —— 设计暴雨强度（mm／min）；t —— 降雨历时（min）； TE —— 设计重现期（a）；A1, C, n, b —— 待定参数。
（10.5a）
部分城市应用暴雨强度公式（10.5a）的参数如表10.2所示。其它城市的暴雨强度公
高及埋深； 5．绘制管渠平面图及纵剖面图。
10.1 雨量分析与雨量公式
10.1.1 雨量分析－－降雨过程分析
(1) 降雨量 指一定时间内在单位面积上的降水体积，计量单位为
体积/面积.时间，或高度/时间，这时降雨量又称为一定 时间内的降雨深度。 降雨量单位： 年平均降雨量：多年年降雨量平均值，mm/a； 月平均降雨量：多年月降雨量平均值，mm/月； 最大日降雨量：多年年中最大日降雨量，mm/d； 最大小时降雨量：指最大一小时降雨量，mm/h。 (2) 雨量计的数据整理 雨量计记录降雨量数据，构造如图9.1所示。 雨量数据为每场雨的瞬时降雨强度（mm/min）、累积降雨量（mm）和降雨时间 （min）之间的变化关系，如图9.2所示。 以降雨时间为横座标和以累计降雨量为纵坐标绘制的曲线称为降雨量累积曲线，曲 线上某一点的斜率即为该时刻的瞬时降雨强度。 将降雨量的增量除以该时间段长度，得到该段降雨历时的平均降雨强度。
10.3.2 雨水管渠系统设计步骤 （1）划分排水流域和管道定线 □结合城市总体规划图或工厂总平面布置，划分排 水流域和管渠定线，确定排水流向。 （2）划分设计管段与沿线汇水面积 □设计管段的划分应使设计管段范围内地形变化不 大，管段上下端流量变化不多，无大流量交汇，一般 以100~200m左右为一段。 □地形平坦时，就近排除原则，有适宜坡度时，按 雨水汇入低侧的原则按地面雨水径流方向划分汇水面 积，编号，计算面积。
在实际应用中，各地根据当地的具体情况，比较普遍地采用下列修订暴雨强度公式：
i
A1 C lg TE ) (t b)n
式中，i —— 设计暴雨强度（mm／min）；t —— 降雨历时（min）； TE —— 设计重现期（a）；A1, C, n, b —— 待定参数。
（10.5a）
部分城市应用暴雨强度公式（10.5a）的参数如表10.2所示。其它城市的暴雨强度公
高及埋深； 5．绘制管渠平面图及纵剖面图。
10.1 雨量分析与雨量公式
10.1.1 雨量分析－－降雨过程分析
(1) 降雨量 指一定时间内在单位面积上的降水体积，计量单位为
体积/面积.时间，或高度/时间，这时降雨量又称为一定 时间内的降雨深度。 降雨量单位： 年平均降雨量：多年年降雨量平均值，mm/a； 月平均降雨量：多年月降雨量平均值，mm/月； 最大日降雨量：多年年中最大日降雨量，mm/d； 最大小时降雨量：指最大一小时降雨量，mm/h。 (2) 雨量计的数据整理 雨量计记录降雨量数据，构造如图9.1所示。 雨量数据为每场雨的瞬时降雨强度（mm/min）、累积降雨量（mm）和降雨时间 （min）之间的变化关系，如图9.2所示。 以降雨时间为横座标和以累计降雨量为纵坐标绘制的曲线称为降雨量累积曲线，曲 线上某一点的斜率即为该时刻的瞬时降雨强度。 将降雨量的增量除以该时间段长度，得到该段降雨历时的平均降雨强度。
10.3.2 雨水管渠系统设计步骤 （1）划分排水流域和管道定线 □结合城市总体规划图或工厂总平面布置，划分排 水流域和管渠定线，确定排水流向。 （2）划分设计管段与沿线汇水面积 □设计管段的划分应使设计管段范围内地形变化不 大，管段上下端流量变化不多，无大流量交汇，一般 以100~200m左右为一段。 □地形平坦时，就近排除原则，有适宜坡度时，按 雨水汇入低侧的原则按地面雨水径流方向划分汇水面 积，编号，计算面积。
给水排水管道系统 雨水管网设计与计算
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
F
t3
极限强度法，即承认降雨强度 D
随降雨历时的增长而减小的规律性，
t2
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
B t1
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
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
Q qF
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。
雨量分析的要素
• 降雨面积：指降雨所笼罩的面积 • 汇水面积：指雨水管渠汇集雨水的面积
• 降雨的频率：是指等于或大于某值的暴雨强度出现的 次数m与观测资料总项数n之比的百分数
• 降雨的重现期：是指等于或大于某值的暴雨强度出现 一次的时间间隔
一、雨量分析与暴雨强度公式(续1)
暴雨强度公式
q 167 A1 (1 c lg P) (t b) n
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
雨水管道的设计与计算
Hit——暴雨强度(mm/min)——某一段时间内的降雨总量（——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100%mnqF ——雨水设计流量（L/s ）；——径流系数，其数值小于1）；))s ha 。
： 1167(1lg )()nA c P qt b/s ha ）； ——地方参数，根据统计方法计算确定，本设计中暴雨强度0.7583027.3(10.655lg )(19)p qt (2-5)雨水流量主要参数及其确定依据a) 径流系数Ψ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径流量。
径流量与降雨量的比值称径流系数Ψ，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0.5～3a ，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2～5a ，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。
第10章-雨水管网设计和计算
n = N·M， M——每年选入的平均雨样数；
Pn
m NM 1
％100
暴雨强度的重现期
（2）暴雨强度的重现期
重现期 P与年频率 Pn互为倒数，即
1 P
Pn
某市不同历时的暴雨强度
10．1．2 暴雨强度公式
暴雨强度公式：暴雨强度 i（或q）－ 降雨历时 t － 重现 期 P 三者的关系数学表达式。
167
A1 t
1
b
c lg
n
P
q ——暴雨强度（L/s·ha）； P —— 设计重现期（a）； t —— 降雨历时（min）； A1、c、b、n —— 地方参数
上海市:A=17.812, C=14.668, b=10.472, n=0.792.(41年数据）
t= 5 10 15 20 25 30 60 120 P= 1 q= 336 296 226 196 174 156 100 62 P= 2 q= 1820 1456 1224 1060 947 847 537 355 P= 3 q= 2688 2151 1808 1568 1389 1250 804 492 P= 5 q= 3782 3027 2543 2205 1954 1759 1132 693 P=10 q= 5200 4162 3497 3032 2700 2422 1556 958
av
Fi i
F
式中 Ｆi ——汇水面积上各类地面的面积（ha）；
ψ i——相应于各类地面的径流系数；
Ｆ——全部汇水面积（ha）。
也可采用区域综合径流系数。一般市区的综合径流系数ψ
＝0.5～0.8，郊区ψ ＝0.4～0.6。
城市区域综合径流系数表
雨水管网设计和计算-全面
加强雨水管网的日常维护和管理，防止管网淤塞和溢流，确保污染物不超标排放。
环境友好型设计
遵循可持续发展的原则，采用 环境友好型的雨水管网设计， 如采用自然排水、低影响开发 等技术。
优化管网布局，减少对土地资 源的占用和破坏，降低对城市 景观的影响。
考虑采用可再生能源和环保材 料，如太阳能、生物材料等， 以降低能耗和资源消耗。
02
雨水管网设计基础
设计参数
设计降雨量
根据地区的气象资料和暴雨强度 公式，计算出设计降雨量，作为 雨水管网设计的重要参数。
水力坡降
水力坡降是管道中水流速度和方 向的变化，影响管道的排水能力 和水力计算。
汇流面积
汇流面积是指雨水径流的集水区 域，其大小直接影响雨水流量和 管网规模。
设计标准与规范
防洪设施规划
在管网设计中充分考虑防洪设施的布局，如排涝泵站、防洪闸门等， 以提高管网的防洪能力。
紧急应对措施
制定针对极端降雨事件的应急预案，包括预警机制、抢险救援措施 等，以降低灾害损失。
06
计算实例与验证
案例选择与数据准备
案例选择
选择具有代表性的城市区域，如老城区、新城区或工业区，进行雨水管网设计和计算。
国家标准
遵循国家相关的设计规范和标准，如《室外排水设计 规范》等。
地方标准
根据不同地区的实际情况和特点，制定符合地方条件 的设计标准和规范。
环保标准
考虑雨水排放对环境的影响，符合环保标准和要求。
管道材料与连接方式
管道材料
01
常见的管道材料包括铸铁、混凝土、PVC等，根据实际情况选
择合适的材料。
连接方式
水头损失的计算是雨水管网设计中的重要环节，它关系到管 道的坡度、管径、流速等参数的选择，进而影响整个管网的 排水效果。
环境友好型设计
遵循可持续发展的原则，采用 环境友好型的雨水管网设计， 如采用自然排水、低影响开发 等技术。
优化管网布局，减少对土地资 源的占用和破坏，降低对城市 景观的影响。
考虑采用可再生能源和环保材 料，如太阳能、生物材料等， 以降低能耗和资源消耗。
02
雨水管网设计基础
设计参数
设计降雨量
根据地区的气象资料和暴雨强度 公式，计算出设计降雨量，作为 雨水管网设计的重要参数。
水力坡降
水力坡降是管道中水流速度和方 向的变化，影响管道的排水能力 和水力计算。
汇流面积
汇流面积是指雨水径流的集水区 域，其大小直接影响雨水流量和 管网规模。
设计标准与规范
防洪设施规划
在管网设计中充分考虑防洪设施的布局，如排涝泵站、防洪闸门等， 以提高管网的防洪能力。
紧急应对措施
制定针对极端降雨事件的应急预案，包括预警机制、抢险救援措施 等，以降低灾害损失。
06
计算实例与验证
案例选择与数据准备
案例选择
选择具有代表性的城市区域，如老城区、新城区或工业区，进行雨水管网设计和计算。
国家标准
遵循国家相关的设计规范和标准，如《室外排水设计 规范》等。
地方标准
根据不同地区的实际情况和特点，制定符合地方条件 的设计标准和规范。
环保标准
考虑雨水排放对环境的影响，符合环保标准和要求。
管道材料与连接方式
管道材料
01
常见的管道材料包括铸铁、混凝土、PVC等，根据实际情况选
择合适的材料。
连接方式
水头损失的计算是雨水管网设计中的重要环节，它关系到管 道的坡度、管径、流速等参数的选择，进而影响整个管网的 排水效果。
第十章 雨水管网设计与优化计算10-2 10-3
Q—雨水设计流量（L/s）
Ψ—径流系数，其数值小于1
k
167A1 (1 c lg P) Qi (t1 m t2i b) n
ki
.Fk
F—汇水面积（hm2） q—设计暴雨强度（L/s· hm2 ） P—设计重现期（a）
t1—地面集水时间（min）
Qi—管段i雨水设计流量（L/s） t2—管渠内雨水流行时间 Fk—管段i上游各汇水面积（hm2） m—折减系数 t2i—上游各管段i的计算流行时间 A 、c、b、n—地方参数
mh
h α
m=ctgα—边坡系数 边坡=tgα=h：mh
五、雨水管渠系统的设计步骤和水力计算及举例
设计步骤总体分三大步骤：前期准备、设计计算、绘图。
第四版 P92 【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.
管段9~10起点标高为61.000＋坡降0.68=61.680，需提升高度为 61.680－1~9终点标高为59.685=1.995m≈2m。 应同时计算干管11~6、14~7、17~8、20~9，并比较其终 端标高是否满足管顶平接接入条件。
2、泵站不运行时系统的排水能力核算
泵站不运行时，管道系统只能在压力流条件下越过9~10起端流出。
5. 根据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点管内底标高（1~2起端） 1点管内底标高－降落量＝2点管内底标高（1~2终端） 2点地面标高－2点管内底标高＝2点埋深（1~2终端） 2点管内底标高+管径D1~2= 2点管顶标高（1~2终端， 2~3起端） 各设计管段在高程上采用管顶平接。
[理学]10雨水管网
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10000 q i 167 iL / s hm 2 60
中国矿业大学环测学院环工系
10.1 雨量分析
120
降 雨
80
50年 30年 10年 5年 3年 2年
强
度 40 mm/h 0
90 60 30 降雨历时min 降雨强度、降雨历时与降雨重现期之间关系
中国矿业大学环测学院环工系
10.1 雨量分析
10 雨水管网设计与计算
目
1
录
雨量分析
2
管网流量设计
3
雨水管网设计
4
合流制管网
中国矿业大学环测学院环工系
10.1 雨量分析
10.1.1降雨量
单位时间单位面积地面接受降雨的雨水体积；计量单 位为体积/(面积*时间)。
有三种不同的表达方式：年平均降雨量、月平均降雨 量、最大日降雨量。
中国矿业大学环测学院环工系
[3] 等雨量线图 等雨量线图表示某次降雨或某一时段内降雨量在流域面上的分布情 况。它的绘图方法与等高线相似，即先将流域所在地区各雨量站的同期观测雨量值 点注在图上，然后根据雨量沿地面的变化趋势，并参考地形变化，以一定雨量数的 间隔，按直线内插法绘制出一系列的等雨量线。
中国矿业大学环测学院环工系
10.1 雨量分析
10.1 雨量分析
累 计 降 雨 量
中国矿业大学环测学院环工系
mm
降雨时间（min） 降雨量累积曲线与瞬间降雨强度
10.1 雨量分析
10.1.2概念
计算雨量的相关概念：降雨历时、暴雨强度（雨水管网设计基 础）、暴雨强度重现期、汇水面积。
降雨强度习惯上采用符号i表示，单位为mm/min或mm/h。在 工程上常采用单位时间单位面积上的降雨量q表示，它们之间 的换算关系如下所示：
雨水管网设计和计算3资料
5 3 2
1
9 10 11 12
16 17
河 流
18
19
泵站
5 3 2
1
9 10 11 12
16 17
河 流
18
19
泵站
水力计算说明
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，计算暴雨强度时，t2按上
游各管段内雨水流行时间之和
t2
(
L v
)
求得。
2.求单位面积径流量
q i
167A 1 clg P 1 t mt2 bn
单位面积径流量 q0
暴雨强度 q与径流系数ψ的乘积，称为单位面积径流 量 q0。即：
q0
q
167A11 c lg p t1 mt2 bn
（L/s·ha）
雨水管渠设计参数
D (10.29nM2 q2 )1/ 5.33 i
1 21 v R3 I2
确定。
地面集水时间 t1 的确定
地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流到雨水 口的地面流行时间。
地面集水时间通常不予计算，一般采用5～15 min。
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 t1＝5～8 min。 在建筑密度较小、地形较平坦、雨水口布置较疏 的地区，宜采用较大值，取 t1＝10～15 min。
雨水管渠设计主要内容
1．确定当地暴雨强度公式 2．划分排水流域，进行雨水管渠定线； 3．划分设计管段，计算管段雨水设计流量； 4．管渠水力计算，确定设计管段的管径、坡度、标
高及埋深； 5．绘制管渠平面图及纵剖面图。
我国常用暴雨强度公式
Hale Waihona Puke 167A 1 c lg P
雨水管网设计与计算
雨水管网设计与计算
第10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
资料收集，确定暴雨强度公式 划分排水流域，进行管道定线
雨水管渠系统设计步骤：
确定设计参数、进行水力计算 绘制管渠平面图及剖面图
10.1 雨水分析与暴雨强度公式
• 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=167 i
降雨量和降雨历时 可以表示任何一场暴雨的降雨过程。
瞬时暴雨强度 最大平均暴雨强度
一、雨量参数
水力计算说明
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，计算暴雨强度时，t2按上
游各管段内雨水流行时间之和
L t2( v )
求得。
2.求单位面积径流量
q0
q
0.5
500 (11.38 lg P) (10 2 t2 )0.65
(10
250 2 t2 )0.65
二、暴雨强度公式（雨量公式）
《室外排水设计规范》规定，在编制暴雨强度公式时必 须具有10年以上自记雨量记录。在自记雨量记录纸上， 按降雨历时为5、10、15、20、30、45、60、90、 120min，每年选择6-8场最大暴雨记录，计算暴雨强度i 值。将历年个历时的暴雨强度按大小次序排列，且不论 年次选择年数的3～4倍的最大值最为统计的基础资料。
• 降雨面积：指降雨所笼罩的面积。 • 汇水面积(F) ： 指雨水管渠汇集雨水的面积。
第10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
资料收集，确定暴雨强度公式 划分排水流域，进行管道定线
雨水管渠系统设计步骤：
确定设计参数、进行水力计算 绘制管渠平面图及剖面图
10.1 雨水分析与暴雨强度公式
• 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=167 i
降雨量和降雨历时 可以表示任何一场暴雨的降雨过程。
瞬时暴雨强度 最大平均暴雨强度
一、雨量参数
水力计算说明
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，计算暴雨强度时，t2按上
游各管段内雨水流行时间之和
L t2( v )
求得。
2.求单位面积径流量
q0
q
0.5
500 (11.38 lg P) (10 2 t2 )0.65
(10
250 2 t2 )0.65
二、暴雨强度公式（雨量公式）
《室外排水设计规范》规定，在编制暴雨强度公式时必 须具有10年以上自记雨量记录。在自记雨量记录纸上， 按降雨历时为5、10、15、20、30、45、60、90、 120min，每年选择6-8场最大暴雨记录，计算暴雨强度i 值。将历年个历时的暴雨强度按大小次序排列，且不论 年次选择年数的3～4倍的最大值最为统计的基础资料。
• 降雨面积：指降雨所笼罩的面积。 • 汇水面积(F) ： 指雨水管渠汇集雨水的面积。
给水排水管道系统 雨水管网设计与计算共57页文档
给水排水管道系统 雨水管网设计与计 算
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
计算雨水设计流量时雨水在地面的流行时间怎么算
计算雨水设计流量时雨水在地面的流行时间怎么算计算雨水设计流量时雨水在地面的流行时间怎么算【篇一：第10章雨水灌渠设计和优化计算(10-6)】长沙学院教案编号：第15～17讲课时安排： 6 学时实验课□ 习题课□ 实践课□ 其它□题目（教学章、节或主题）：第十章雨水管渠设计和优化计算教学目的要求（包括知识与能力两个方面）：了解雨量分析与雨量公式、雨水径流调节、截流式合流制排水管网设计与计算、排洪沟设计与计算；掌握雨水管渠设计流量计算、雨水管渠设计与计算、排水管网优化设计。
教学重点、难点：雨水管渠设计流量计算、雨水管渠设计与计算、排水管网优化设计。
教学方式、手段、媒介：课堂讲授、多媒体教学。
教学过程：（含引入新课、中间组织教学以及如何启发思维等）第一节雨量分析及雨量公式一、雨量分析1.降雨量降雨量指单位地面面积上在一定时间内降雨的雨水体积，其计量单位为(体积/时间)/面积。
由于体积除以面积等于长度，所以降雨量的单位又可以采用长度/时间。
这时降雨量又称为单位时间内的降雨深度。
常用的降雨量统计数据计量单位有：年平均降雨量：指多年观测的各年降雨量的平均值，计量单位用mm/a；月平均降雨量：指多年观测的各月降雨量的平均值，计量单位用mm/月；最大日降雨量：指多年观测的各年中降雨量最大的一日的降雨量，计量单位用mm/d。
2.雨量的数据整理自记雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量(mm)和降雨时间(min)之间的对应关系，以降雨时间为横坐标和以累计降雨量为纵坐标绘制的曲线称为降雨量累积曲线。
降雨量累积曲线上某一点的斜率即为该时间的降雨瞬时强度。
将降雨量在该时间段内的增量除以该时间段长度，可以得到描述单位时间内的累积降雨量，即该段降雨历时的平均降雨强度。
3.降雨历时和暴雨强度在降雨量累积曲线上取某一时间段t，称为降雨历时。
如果该降雨历时覆盖了降雨的雨峰时间，则上面计算的数值即为对应于该降雨历时的暴雨强度，降雨历时区间取得越宽，计算得出的暴雨强度就越小。
雨水设计计算
一．雨水管渠系统布置 1．充分利用地形，就近排入水体
（1）基本原则：雨水管渠应尽量利用自然地形坡度
布置，要以最短的距离靠重力流将雨水排入附近的
池塘、河流、湖泊等水体中。
（2）当地形坡度较大时，雨水干管布置在地形低处 或溪谷线上；
当地形平坦时，雨水干管布置在排水流域的中
间，以便于支管接入，尽量扩大重力流排除雨水的
取得一定年限内的暴雨强度值，因而n是有限的。按
上式求得的暴雨强度的频率，只能反映一定时期内的
经验，不能反映整个降雨的规律，故称为经验频率。
因此，水文计算常采用公式 Pn 年频率，用公式 Pn
m NM 1 测资料的年限愈长，经验频率出现的误差也就愈小。
m 100 ％计算 N 1 100 ％计算次频率。观
4．采用明渠或暗管的选择 （1）暗管：在城市市区或厂区内，由于建筑 密度高，交通量大，一般采用暗管排除雨水。 特点----卫生条件好、不影响交通，造价高。 （2）明渠：在城市郊区，建筑密度较低，交 通量较小的地方，一般考虑采用明渠。
特点---造价低；但明渠容易淤积，孳生 蚊蝇，影响环境卫生，且明渠占地大， 使道路的竖向规划横断面设计受限，桥 涵费用也增加。 在地形平坦、埋设深度或出水口深 度受限制的地区，可采用暗渠（盖板渠） 排除雨水
的基础资料。
（2）暴雨强度的重现期 某特定值暴雨强度的重现期是指等于或大于该值 的暴雨强度可能出现一次的平均间隔时间，一般用 P 表示，以年为单位，按如下公式进行计算：
N P m
式中
P —- 暴雨强度的重现期（a）； N —- 资料记录的年限（a）； m —- 等于或大于某特定值的暴雨强度出现
的次数。 重现期 P与年频率 Pn互为倒数，即
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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
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 。
雨水管段设计流量计算举例
10.2 雨水管网设计流量计算
1、雨水管渠设计流量计算公式
qv qA
式中：qv —— 雨水设计流量，L/s； Ψ—— 径流系数，其数值小于1； A —— 汇水面积，公顷； q —— 设计暴雨强度，L/s.公顷。
确定qv-----q（P，t）
地面点上产流的过程
流域上汇流过程
F
集 流 时 间 集流点（如雨水口）
水力计算说明
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，计算暴雨强度时，t2按上 游各管段内雨水流行时间之和 t2 ( L ) 求得。
v
2.求单位面积径流量 500(1 1.38lg P) 250 q0 q 0.5 0.65 (10 2 t2 ) (10 2 t2 ) 0.65
5 5 3 2
9
10 11 12 16 17 18
河 流 19 泵站
1
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。 采用统一的平均径流系数ψ=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=1a。 管道起点埋深采用1.30m.
第10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
资料收集，确定暴雨强度公式
雨水管渠系统设计步骤：
划分排水流域，进行管道定线 确定设计参数、进行水力计算
绘制管渠平面图及剖面图
10.1 雨水分析与暴雨强度公式
一、雨量参数
• 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。
q=167 i
降雨量和降雨历时 可以表示任何一场暴雨的降雨过程。
瞬时暴雨强度 最大平均暴雨强度
一、雨量参数
• 降雨面积：指降雨所笼罩的面积。 • 汇水面积(F) ： 指雨水管渠汇集雨水的面积。 • 降雨的频率（Pn)：是指等于或大于某值的暴雨强度 出 现的次数m与观测资料总项数n之比的百分数。 年频率 次频率
横坐标找到Q=200L/s，纵坐标找到i=0.004，两线交于A点，得到 v=1.17m/s,符合规定;而D界于400~500mm之间。
采用D=400mm时, i=0.0092, v=1.60m/s。I与地面坡度相差太大。
采用D=500mm时, i=0.0028, v=1.02m/s。结果合适。
四、设计步骤
一、雨水沟道设计的原则
因明沟造价低， 考虑采用明沟。 在建筑物密度较 高、交通繁忙的 地区，可采用加 盖明沟。 因雨水泵站投 资、用电量都 很大，尽量避 免设置雨水泵 站。
二、雨水沟道水力学设计的准则
设计充满度：按满流设计，h/D=1．
设计流速：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
三、雨量管渠系统的设计和计算(续5)
立体交叉道路排水
尽量缩小汇水面积,以减少设计流量
注意地下水的排除
设计时注 意的问题 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
3. 单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得设计流量。
4. 根据设计流量求管径、管道坡度和流速。
水力计算说明（续）
5. 根据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，则取上游设 计流量作为下游管段得设计流量。
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。
雨水在管道内流行时间t2
m变化范围1.8~2.2，我国《室外排水设计规范》建议：暗管 m=2，明渠m=1.2。
t=t1+2t2
雨水管网设计流量计算
167A1 (1 c lg P) Q .F n (t1 m t2 b)
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（104m2） q—设计暴雨强度（L/s 104m2 ）
2、径流系数的确定
——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。
av
Fi . i F
Fi－汇水面积上各类地面的面积（104m2）
Ψi－相应各类地面的径流系数
F－全部汇水面积（104m2）
例：
地面种类 屋 面
某小区典型街坊各类面积
面积Fi（104m2） 1.2 0.6 0.6 0.8 0.8 4 采用值Ψi 0.9 0.9 0.4 0.3 0.15 0.555
P—设计重现期（a）
t1—地面集水时间（min） t2—管渠内雨水流行时间
m—折减系数
A1、c、b、n—地方参数
第二节 雨水径流量的调节
溢流堰式
流槽式
泵汲式
第三节 城镇雨水沟道的设计
尽量利用池塘、 河浜受纳地面径 流，最大限度地 减少雨水沟道的 设置。
利用地形， 就近排放 地面水体， 降低造价。
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。
三、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
例：已知n=0.013，设计流量Q=200L/s，地面坡度i=0.004,试计算 该管段的管径D,管底坡度I及流速v。 解：采用n=0.013的水力计算图。
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
一、雨量参数
• 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（降雨强度）：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：
设雨水从最远点分别流入雨水口所需的集水时间均为τ
1。
Q
Q
Q
1 2
F A .q1
( F A F B ).q2
( F A F B F C ).q3
q1 －降雨历时t=τ 1的暴雨强度(L/s. 104m2 ) q2 －降雨历时t=τ 1+t1-2的暴雨强度
2 3
3 4
q3 －降雨历时t=τ 1+ t1-2 + t2-3的暴雨强度
沥青道路及人行道 圆石路面 非铺砌土路面 绿 地 合 计
一般市区综合径流系数0.5~0.8，郊区0.4~0.6。
51.0 8.0 3.0 8.0 4.0 6.0 9.0 6.0 9.0 2.1 555.0 va 4
3、设计重现期P的确定
——在一般地区采用0.5-1年，重要地区采用2-5年。
（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。
q0 Q qF q F F
（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
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 500 (1 1.38 lg P ) q t 0.65 要求布置雨水管道并进行干管的水力计算.
1 100 % 121 121 P 30 4 6 Pn 100 % 121 Pn P 121 5 4 6
30年，每年4组共120组
暴雨强度公式
167A1 (1 c lg P) q (t b) n
式中： q —— 设计暴雨强度，L/s.公顷（以上表中i，q=167i）； 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。 表4-5 我国十大城市雨量公式表
m 100 % N 1 m Pn 100 % NM 1 Pn
• 降雨的重现期(P)：是指等于或大于某值的暴雨强度 出现一次的时间间隔。P=1/Pn
二、暴雨强度公式（雨量公式）
《室外排水设计规范》规定，在编制暴雨强度公式时必 须具有10年以上自记雨量记录。在自记雨量记录纸上， 按降雨历时为5、10、15、20、30、45、60、90、 120min，每年选择6-8场最大暴雨记录，计算暴雨强度i 值。将历年个历时的暴雨强度按大小次序排列，且不论 年次选择年数的3～4倍的最大值最为统计的基础资料。