第四章雨水管道设计

径流系数
地面种类 各种屋面、混凝土和沥青路面 大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面 级配碎石路面 干砌砖石和碎石路面 非铺砌土路面 公园或绿地 ψ 0.85～0.95 0.55～0.65 0.40～0.50 0.35～0.45 0.25～0.35 0.10～0.20
汇水面积的平均径流系数按地面种类加权平均计算， 即用面积内各类地面的的百分比乘以各类地面的径流系数 加和得到 即： Yi i
Q4
Q5
Q1 Q2
Q3
溢流堰
a.溢流堰式
进水管较高，其管顶一般与池内最高水位相平； 出水管较低，其管底一般与池内最低水位相平。 Q1为调节池上游雨水干管中流量，Q2为不进 入调节池的泄水量，Q3为调节池下游雨水干 管的流量。Q4为调节池进水流量，Q5为调节 池出水流量。
当Q1< Q2时，雨水流量不进入调节池而直
重现期一般采用0.5～3a，重要干道、重要地
区或短期积水即能引起较严重后果的地区， 一般采用3～5a，并应与道路设计协调。特别 重要地区和次要地区可酌情增减。
国内一些城市采用的设计重现期
雨水沟道设计流量的估算——径流系数的确定
影响径流系数的因素：地面的透水性、地面坡度、 降雨情况（久雨和暴雨）。 汇水面积的平均径流系数常采用面积内各类地面的 径流系数的加权平均值。
讨论
第二节 雨水径流量调节及利用
雨水径流调节池的作用
有可能降低整个管系的造价 由于雨水流量大，沟槽长，下游管道的雨水流量尤其大，设臵 调节池，可使下游管道的设计流量减小，降低下游管系的造价，而 且做调节池的造价要比管道省，故有可能降低整个管系的造价。 能使雨水管道的设计有较大的灵活性 如今后在所在的汇水区域上大量造房，会使不透水面积增加， 从而使径流量剧增，一般很少有可能再重新排管，此时若能设臵一 个调节池，将上游的流量引入调节池，洪峰过后再排入下游管道， 则可使下游管道仍能使用，从而解决该技术矛盾。 能改善合流制管系暴雨时的溢流水水质 由于合流制管道在遇到暴雨时，会有大量溢流水产生，而溢流 的水中含有相当的生活污水和工业废水，水质较差，若能在截流式 合流制的溢流井后面设臵调节池，并对进入调节池的溢流污水进行 处理后再将其排入水体，就能使最终排入水体的溢流水的水质得到 改善。
布臵原则
雨水管道 系统的平 面布臵
根据城市规划和建设情况，考虑 利用河湖水体与洼地调蓄雨水，把 地形条件、地下水位以及原有的和 规划的地下设施、施工条件等因素 综合考虑，合理布臵，分期建设， 逐步完善。
受地形 影响
平坦地区:为避免干管埋深过 大，增加造价，干管应设在流域 的中部，以减少两侧支管长度。
第四章 城镇雨水沟道的设计
第一节 第二节 雨水径流量的计算 雨水径流量调节及利用
第三节 雨水管渠的设计 第四节 合流制管道系统 第五节 城镇防洪
第一节 雨水径流量的估算
雨量参数：
雨水管道和合流管道的设计以降雨量为基 础，其设计流量为雨水径流量。 阵雨历时：指一场降雨经历的整个时段。
降雨历时：指降雨过程中任一连续的时段。
泵
侧堰 c.泵汲式
沟道旁有一洼地，高程低于沟道很多，有较大容量。
下游沟道可作为起点沟道设计。雨停后，用泵（小 容量，可利用低电谷时排水）按需要情况恢复池的 有效调节容积。
雨水资源利用概述
1.雨水水质特点
2.雨水利用系统 3.雨水截流和储存技术
4.雨水径流渗透技术
5.雨水水质净化技术
Ψ 0.60～0.85 0.45～0.6 0.20～0.45
雨水沟道设计流量的估算——降低设计流量的尝试 雨水管渠的降雨历时，应按下列公式计算： t =t1 + mt2 式中：t－降雨历时（min）； t1－地面集水时间（min），视距离长短、 地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5～ 15 min； m－折减系数，暗管折减系数m=2，明 渠折减系数m=1.2，在陡坡地区，暗管折减系 数m=1.2～2； t2－管渠内雨水流行时间（min）。
雨量参数：
深度 降雨量：一段时间内降落在某一面积上的总水量。 体积 深度h（mm） 表示方式 1hm2面积上的降雨量（m3· hm-2）
降雨强度：指在某一降雨历时内的平均降雨量。 表示方式
i = h / t（mm · min-1）
某个汇水面积上单 位时间平均降雨深 度
q = K i =166.7 i （L· s-1· hm-2）
一、雨水管渠系统平面布臵的特点
1. 充分利用地形，就近排入水体
（1） 地形
坡度变化大 干管布置在地形较低处或汇水线上
平坦地区
干管布置在排水流域中间，尽可能 扩大重力流排除雨水范围
（2） 出水口
分散出水口
就近排入小河、池塘，构造简单，造价不高
集中出水口 出口离常水位较远
地形平坦，地面平均标高低于河流洪水位
降雨面积和汇水面积
(1) 降雨面积：降雨所笼罩的面积；
(2) 汇水面积：雨水管渠汇集雨水的面积。
任一场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是
不相等的，就是说，降雨是非均匀分布的。 但城镇或工厂的雨水管渠或排洪沟汇水面积 较小，一般小于100平方公里，最远点的汇水 时间不至超过60min到120min。在这种小汇水 面积上降雨不均匀分布的影响较小。因此， 可假定降雨在整个小汇水面积内是分布均匀， 即在面积内各i相等。 从而可以认为：雨量计所测得的点雨量资料 可以代表整个汇水面积的面雨量资料，即不 考虑降雨在面积上的不均匀性。
调节池的最佳设计位臵选择
调节池的位臵选择很重要，调节池若设臵 在排水系统的开始或末端，可想而知是意义不 大的，故最佳位臵的选择需要慎重考虑。 尽可能利用当地的地形条件，如水库、池 塘、河流等。 应专门建设。 一般位臵：汇流点。
在有池塘、河床可以利用，或有洼池 可以建池的情况下，往往可以调节径流量， 以减小其下游的管道口径。 溢流堰式 调节池构造 流槽式 泵汲式
雨水沟道设计流量的估算——设计重现期的确定
设计雨水管道，确定设计降雨强度时，常选 用重现期较短的当地降雨强度。
选用重现期，主要看： 管道溢流； 地区积水将造成的危害； 施工费用。
雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、
地形特点和气候特征等因素确定。 同一排水系统可采用同一重现期或不同重现 期。
100年一遇 100年 1%（0.01）
年平均降雨量：多年观测所得的各年降雨量
的平均值； 月平均降雨量：多年观测所得的各月降雨量 的平均值； 年最大日降雨量：多年观测所得的一年中降 雨量最大一日的绝对量。
历史上出现的最大日或最大24小时降雨量对
城镇雨水沟道设计有参考价值。 降雨量一般用自记降雨计记录。
降雨分析
一个自记雨量计降雨记录的整理—雨量曲线和雨量公式 分析每一年的记录 整理每一年的降雨分析汇总表 编制降雨分析整理成果表和绘制雨量曲线 全国十大城市雨量公式摘要表
设计降雨强度公式
167 A1 (1 C lg P) q (t b) n

q－设计降雨强度（L/s. hm2）； t－降雨历时（min）； P－设计重现期（a）； A1、C、n、b－参数，根据统计方法进行计算确定。 在具有十年以上自动雨量记录的地区，设计暴雨强 度公式可按室外排水规范附录A的有关规定编制。
雨水沟道设计流量的估算——设计降雨历时的确定
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
L t2 (min) 60 v
式中： t——设计降雨历时（排水面积的集水时间），min； t1——地面集水时间，min； t2——在管道中流行的时间，min； l——集中点上游各管段的长度，m； v——相应各管段的设计流速，m/s。
频率太抽象，为了通俗起见，往往用重现期一词 等效地代替频率一词。
降雨强度的重现期：指等于或超过某一降雨强度的雨出现一 次的平均间隔时间，单位用年(a)表示。
1 重现期与频率互为倒数，即 T 。 P
ห้องสมุดไป่ตู้
m Pn 100% (n 1)T
洪水的大小 洪水重现期 频率
50年一遇 50年 2%（0.02）
陡坡地区:为避免因沟道坡度太陡， 设跌水井等特殊构筑物，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。 雨水口的设臵位臵，要 配合道路边沟，在道路交叉 口处，雨水不应漫过路面。
管系定线 受道路交 通影响
§3-3 雨量管渠系统的设计和计算
Yi 为区域内各类地面所占总面积的百分比。
i Si 上面公式也可为： Si
其中 Si 为各类地面的面积
综合径流系数
区域情况 城市建筑密集区 城市建筑较密集区 城市建筑稀疏区 ψ 0.60～0.85 0.45～0.6 0.20～0.45
雨水沟道设计流量的估算——设计降雨强度的确定
第三节 雨水管渠的设计
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 设臵。
利用地形， 就近排放 地面水体， 降低造价。
雨水管道设计的原则
因明渠造价低， 考虑采用明渠。 在建筑物密度较 高、交通繁忙的 地区，可采用加 盖明渠。 因雨水泵站投 资、用电量都 很大，尽量避 免设臵雨水泵 站。
地面种类 各种屋面、混凝土和沥青路面 大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面 ψ 0.85-0.95 0.55-0.65
级配碎石路面
干砌砖石和碎石路面 非铺砌地面 公园或绿地
0.40-0.50
0.35-0.45 0.25-0.35 0.10-0.20
综合径流系数
综合径流系数，可按规范的规定取值。
区域情况 城市建筑密集区 城市建筑较密集区 城市建筑稀疏区
§3-3 雨量管渠系统的设计和计算
一、雨水管渠系统平面布臵的特点
2. 根据城市规划布置雨水管道
结合建筑物分布、道路及街坊内部地形、出水口位 置等布置
（1） 平行道路，最好在人行道、草地下，而不宜 在快车道下 （2） 道路宽>40m，可考虑两侧布置
（3） 与其它管线平面、竖向位置相协调
§3-3 雨量管渠系统的设计和计算
推理公式：
雨水沟道设计流量一般采用推理公式计算：
Qs KiA qA
式中：Qs——雨水管道的设计流量，L/s；
A ——排水面积，hm2； i ——降雨强度，mm/min；
q ——降雨强度，L/（s· hm2）；
K ——单位换算系数，等于167； ψ ——径流系数，其值小于1，地面径流量与降雨量之比。
应用推理公式确定雨水管道的设计流量时： 排水面积的值精度较高； 径流系数的值很难精确，且随城市的建设而变动； 降雨强度设计值的确定，随意性很大； 重现期的选用富有随意性； 地面集水时间富有随意性。 雨水管道口径的决定同经济考虑 有密切关系，不太可能避免溢流， 如果溢流问题考虑周到，雨水管道 可以小些。
单位时间单位面积上 的降雨体积
雨量参数：
降雨强度频率：通常称单位时间内某种事件 出现的次数（或比例）为频率，水文统计上， 用频率反映水文事件出现的频繁情况。 降雨强度的重现期。
降雨强度的频率：指相等或大于某降雨强度的雨出现的次数 m 与总观测次数 n 之比，即：
p m 100 % n 1
这是理论频率，必须假设 n→∞，但实际上 n 只是一定年限 内有限的降雨强度值。所以该公式计算出的降雨强度频率只能反 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。
Q1
Q3
流槽 b.流槽式
当Q1≤Q3时，雨水经设在池最底部的渐缩断面流槽全部 流入下游干管而排走。池内流槽深度等于池下游干管的 直径。 当Q1>Q3时，池内逐渐被高峰时的多余水量(Q1－Q3) 所充满,池内水位逐渐上升，直到Q1不断减少至小于池 下游干管的通过能力Q3时，池内水位才逐渐下降，至排 空为止。
接排入下游干管。 当Q1> Q2时，这时将有Q4＝（Q1－Q2） 的流量通过溢流堰进入调节池，该池开始工 作。 随着Q1增加，Q4也不断增加；直到Q1达到 最大流量Qmax时，Q4也达到最大。 然后随着Q1的减少，Q4也不断减少，直到 Q1＝Q2时，该池不再进水，Q4＝0。贮存在 池内的水量通过池出水管不断地排走，直到 池内水放空为止，这时调节池停止工作。