第九章 雨水管网设计与计算
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
雨水设计计算
4.降雨面积和汇水面积 (1)降雨面积——是指降雨所笼罩的面积,即降雨
的范围。22 (2)汇水面积——是指雨水管渠汇集雨水的面积,
用 F表示,以公顷或平方公里为
单位(ha或km2)。
任一场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相 等的,但在城镇雨水管渠系统设计中,设计管渠的汇 水面积较小,一般小于100 km2,其汇水面积上最远 点的集水时间不超过60 min到120 min,这种较小的 汇水面积,在工程上称为小汇水面积。在小汇水面积 上可忽略降雨的非均匀分布,认为各点的暴雨强度都 相等。
重现期 P与年频率 Pn互为倒数,即
P 1 Pn
精选ppt
1.2 暴雨强度公式
28
暴雨强度公式是在各地自计雨量记录分析整理 的基础上,按照我国现行《室外排水设计规范》规
定的方法推求出来的。暴雨强度公式是暴雨强度 i (或q)、降雨历时 t、重现期 P三者间关系的数
学表达式,是雨水管渠的设计依据。我国常用的暴 雨强度公式为:
尚无暴雨强度公式的城镇,可借用附近气象条件相
似地区城市的暴雨强度公式。
精选ppt
(二) 雨水管网设计流量计算 1.1 地面径流与径流系数30
1.地面径流:在地面沿地面坡度流动的雨水,称 为地面径流。 雨水管渠就是收集雨水地面径流量。
2.径流系数
降 径雨 流量 量1
降雨量 < 地面渗水量,雨水被地面吸收 降雨量 > 地面渗水量,余水(两者之差)在地面
精选ppt
q167A11clgP t b29 n
式中 q —— 设计暴雨强度(L/s·ha); P —— 设计重现期(a); t —— 降雨历时(min);
A1、c、b、n —— 地方参数,根据统计方法计算
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。
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
雨水管网设计和计算-全面
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。
雨水管网计算书
雨水管网设计计算书设计步骤:1、雨水量计算(1)暴雨强度公式:11号-永安暴雨强度公式()()741.0279.8lg 537.01271.2251++=t P q式中 q —— 设计暴雨强度(L/s ·ha );P —— 设计重现期(a );t —— 降雨历时(min );重现期:为1年,即P=1a降雨历时:21mt t t +=式中 t —— 设计降雨历时(min );t1 —— 地面集水时间(min ),取10min ;t2 —— 管渠内雨水流行时间(min );m —— 折减系数,取2。
(2)径流系数计算:根据规划的地区类别,采用区域综合径流系数,城区取0.6,大面积绿地取0.5。
2、雨水管网定线:(1)充分利用地形,就近排入水体。
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。
在每一排水流域内,结合建筑物及雨水口分布,充分利用各排水流域内的自然地形,布置管道,使雨水以最短距离靠重力流就近排入水体。
在总平面图上绘出各流域的主干管、干管和支管的具体位置。
在图上对管道及划分的面积进行编号,见附后图。
(2)出水口布置:由于河流穿过城市,根据地型的变化,在河道两旁设分散式出水口,按就近原则把管道划分到各个出水口出。
3、划分设计管段:把两个检查井之间流量不变且预计管径和坡度也不变的管段定为设计管段。
对于长度大于350米以上的路段,划分2~3个设计管段,流量变化大、拐弯处设置检查井对管道划分。
设计管段检查井从上游往下游依次编号。
4、汇水面积划分: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进行划定。
地形较平坦时,按就近排入附近雨水管道的原则划分;地形坡度较大时,按地面雨水径流的水流方向划分。
并将每块面积进行编号,计算其面积并将数值标注在图上。
见附后图。
5、管段设计流量及管道水力计算:列表进行雨水干管的水力计算,求得各设计管段的设计流量。
雨水管网设计和计算课件
管道埋深还应考虑施工条件和环境因素,如地下水位、地形地
貌等。
雨水泵站设计
泵站流量与扬程确定
根据雨水管网的排水要求和地形条件,确定泵站的流量和扬程。
泵站规模与选型
根据流量和扬程,选择合适的泵型和数量,以满足排水要求。
泵站附属设施设计
泵站的附属设施包括泵房、进水池、出水池等,其设计应满足泵 站运行和维护的要求。
汇流面积与流量的关系
汇流面积是影响径流量的重要因素, 根据汇流面积和降雨强度,可以推算 出相应的流量。
雨水管径选择
管径与流速的关系
管径的大小直接影响流速,根据设计流量和允许流速,可以确定 管径的大小。
管径与管道材料的关系
管径的大小还与管道材料有关,不同材料的管道有不同的经济流速 范围。
管径选择的原则
雨水管网设计的基本原则
整体规划原则
生态优先原则
雨水管网设计应与城市总体规划相协调, 充分考虑城市地形、水文、气象等条件, 制定合理的排水方案。
雨水管网设计应优先保护和利用自然水体, 减少对自然环境的破坏,促进生态平衡。
防涝减灾原则
经济合理原则
雨水管网设计应注重防涝减灾,提高排水 系统的排涝能力,降低城市内涝风险。
水力计算法
总结词
水力计算法是用来确定雨水管网中各部分的水力参数,如流速、水头损失等。
详细描述
水力计算法基于流体动力学原理,通过计算管道中的水流状态,确定管道的水 头损失、流速、排水能力等参数。这些参数对于确定管道的直径、坡度、连接 方式等具有重要意义。
计算机辅助设计法
总结词
计算机辅助设计法利用计算机软件进行雨水管网的设计和分析。
在满足设计流量和流速要求的前提下,应尽量选择经济合理的管径, 以降低工程投资和维护成本。
[理学]10雨水管网
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
暴雨强度及雨水流量计算管道
暴雨强度及雨水流量计算管道【篇一:设计雨水流量按下式计算】设计雨水流量按下式计算:qy?qj?fw10000式中:qy ————设计雨水流量(l/s);fw ——汇水面积(m2)。
屋面雨水排水管道设计降雨历时应按5 min计算;各种屋面﹑地面的雨水径流系数可按表4.9.6采用。
表4.9.6 径流系数【篇二:雨水管计算】第九章雨水管渠的设计计算(一)教学要求:1、熟练掌握雨水设计流量的确定方法;2、了解截流制合流式排水管渠的设计;3、掌握管道平面图和纵剖面图的绘制。
(二)教学内容:1、雨量分析及暴雨强度公式;2、雨水管网设计流量计算;3、雨水管网设计与计算;4、雨水径流调节;5、排洪沟设计与计算;6、合流制管网设计与计算。
(三)重点:雨水管网设计计算、合流制管网设计计算。
第一节雨量分析及暴雨强度公式一、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。
给水排水管道系统 雨水管网设计与计算共57页文档
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
雨水管网设计与计算
30
(1)设计管段1~2的雨水设计流量
直到 t=τ 1时,F1全部面积上的雨水均已全部
流到设计断面,这时管段1~2内流量达到最大值。
Q12 q1 F1 (L/s)
式中
q1—— 管段1~2的设计暴雨强度,即相应 降雨历时 t=τ 1时的暴雨强度
也可采用区域的综合径流系数。一般市区的综 合径流系数ψ =0.5~0.8,郊区的综合径流系数ψ =0.4~0.6。
9.2.2 断面集水时间与折减系数 1.集水时间——指雨水从汇水面积上最远点流到设
计的管道断面所需时间。(min)
2. t1 mt2
式中 —— 设计降雨历时(min); t1 —— 地面集水时间(min); t2 —— 管渠内雨水流行时间(min); m —— 折减系数。 21
表降雨的整个历史过程。但实际上是不可能的,只能
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
m 100 N 1
%计算
年频率,用公式
Pn
m 100 NM 1
%计算次频率。观
18
我国现行《室外排水设计规范》中规定的径流系 数ψ 值见下表:
径流系数ψ 值
地面种类
ψ值
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
0.60
路面
级配碎石路面
0.45
干砌砖石和碎石路面
0.40
非铺砌土路面
雨水管渠的设计计算.
第九章雨水管渠的设计计算(一)教学要求:1、熟练掌握雨水设计流量的确定方法;2、了解截流制合流式排水管渠的设计;3、掌握管道平面图和纵剖面图的绘制。
(二)教学内容:1、雨量分析及暴雨强度公式;2、雨水管网设计流量计算;3、雨水管网设计与计算;4、雨水径流调节;5、排洪沟设计与计算;6、合流制管网设计与计算。
(三)重点:雨水管网设计计算、合流制管网设计计算。
第一节雨量分析及暴雨强度公式一、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。
暴雨强度用符号i表示,常用单位为mm/min,也可为mm/h。
设单位时间t内的平均降雨深度为H,则其关系为:H(9-1)it在工程上,暴雨强度亦常用单位时间内单位面积上的降雨量q表示,单位用(L/s)/hm2。
采用以上计量单位时,由于1mm/min=l(L/m2)/min=10000(L/min)/hm2,可得i和q之间的换算关系为:1000016760q i i == (9-2) 式中 q —降雨强度,(L/s )/hm 2;i —降雨强度,mm/min 。
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m 因此,水文计算常采用公式 Pn 100 %计算 N 1 m 年频率,用公式 Pn 100 %计算次频率。观 NM 1 测资料的年限愈长,经验频率出现的误差也就愈小。
我国现行《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 a以上自计雨量记录。 在自计雨量记录纸上,按降雨历时为 5、10、15、 20、30、45、60、90、120 min,每年每个历时选择 6~8场最大暴雨记录,计算其暴雨强度值,然后不 论年次,将每个历时的暴雨强度按大小次序排列, 再从中选择资料年数的 3~4倍的最大值,作为统计
北京天安门广场的雨水管道,其设计重现期为10年。
国内部分城市设计重现期
(2)设计降雨历时的确定
以排水面积中最远一点到集水点的雨水流行时间作为 设计降雨历时。
式中:
t t1 mt2
l t2 (min) 60
t —设计降雨历时(排水面积的集水时间),min; t1—地面汇流时间,min; t2—雨水在管渠内流行时间,min; V为(m/s); l —计算管段长度,m; —各设计管段满流时的流速,m/s;
%
n——观测资料总项数 m——暴雨强度出现的次数
• 如频率P=1%,即是等于或大于这个暴雨强度在1年 内可能发生1%次,或者在100年内可能发生一次,也 就是发生一次的时间间隔为100年。 • 又如暴雨强度频率P=50%,即在100年内可能发生50
次,重现一次的时间间隔平均为2年
若每年只选一个雨样(年最大值法),称为年频率式
考虑以上两个原因,在设计降雨历时计算时引入折减 系数 m,延缓管内流行时间,使之更接近于实际情况,并 达到折减管段设计流量,减小管渠断面尺寸的目的。 折减系数m实际是苏林系数(1.2)与管道调蓄利用系 数(1.67)两者的乘积。 规范(《室外排水设计规范》)规定:
折减系数 m 的确定
提出的原因如下:
1)雨水管渠按满流设计,但降雨时,管
渠中不总是满流,也并非一开始就达到设计流
速,而是随着降雨历时的增长逐渐达到设计流
速。这样,雨水在管渠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。(前苏联,苏林教授,苏林系数
20%)。
2)雨水管渠各设计管段的设计流量是按照相应于该管段
第9章
9 .1 9 .2
雨水管网设计与计算
雨量分析与暴雨强度公式 雨水管网设计流量计算
9 .3
9.4
雨水管网设计与计算
合流制管网设计与计算
雨水管渠设计的主要内容包括: 1.确定当地的暴雨强度公式或暴雨强度曲线;
2.划分排水流域,进行雨水管渠的定线;
3.划分设计管段,计算各设计管段雨水设计流
量;
4.进行管渠的水力计算,确定各设计管段的管 径、坡度、标高及埋深。 5.绘制管渠平面图及纵剖面图。
降水分布是指各地区降水不均匀。全球平均年降水量为930mm。全球大陆平 均年降水量为700mm。中国平均年降水量为629mm。中国大陆降水分布的特点 是南方多,北方少,东部多,西部少。
中国年平均降雨 量分布
台湾省北端基隆南侧 的火烧寮,曾出现 8409.0毫米的记录。 云南省的金平, 2267.3毫米。
集水时间的设计暴雨强度来计算的,所以,各管段的最大 流量不大可能在同一时间发生。当任一管段出现设计流量 时,其他管段(特别是上游管段)不一定都是满流,上游 管道存在空隙容量,起到调蓄(缓冲)管段内最大流量的 作用(必然会增长排水时间),从而削减其高峰流量,减 小管渠断面尺寸,降低工程造价。 ——管道调蓄利用系数。
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
暴雨强度。在推求暴雨强度公式时,降雨历时常采
用5、10、15、20、30、45、60、90、120 min 9个
时段。在分析暴雨资料时,必须选用对应各降雨历 时的最大降雨量。由于在各降雨历时内每个时刻的 暴雨强度也是不同的,所以计算出的各历时的暴雨 强度称为最大平均暴雨强度。
4.降雨面积和汇水面积 (1)降雨面积——是指降雨所笼罩的面积,即降雨 的范围。 (2)汇水面积——是指雨水管渠汇集雨水的面积, 用 F表示,以公顷或平方公里为 单位(ha或km2)。 任一场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相 等的,但在城镇雨水管渠系统设计中,设计管渠的汇 水面积较小,一般小于100 km2,其汇水面积上最远 点的集水时间不超过60 min到120 min,这种较小的 汇水面积,在工程上称为小汇水面积。在小汇水面积 上可忽略降雨的非均匀分布,认为各点的暴雨强度都 相等。
m n = N , Pn N 100%
N — 降雨观测资料的年数
若平均每年选入 M个雨样数,称为次频率式。
n = N· M,
m Pn 100% NM
ห้องสมุดไป่ตู้
M——每年选入的平均雨样数
若每年只选一个雨样,称为年频率式
n = N,
m Pn 100 % N
N——降雨观测资料的年数 若平均每年选入 M个雨样数,称为次频率式。
学表达式,是雨水管渠的设计依据。我国常用的暴
雨强度公式为:
q
式中
167 A1 1 c lg P
t b
n
q —— 设计暴雨强度(L/s·ha); P —— 设计重现期(a); t —— 降雨历时(min); A1、c、b、n —— 地方参数,根据统计方法计算
确定。
我国《给水排水设计手册》第5册收录了我国若
• • 降雨 •
植物截留
余水
土壤渗流
地面径流
我国现行《室外排水设计规范》中规定的径流系 数ψ 值见下表: 径流系数ψ 值
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值 0.90 0.60 0.45 0.40 0.30 0.15
2.降雨历时 是指连续降雨的时段,可以指一场雨全部的时 间,也可以指其中个别的连续时段。用 t表示,单 位以 min或 h计,从自计雨量记录纸上直接读得。 3.降雨强度(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表示。
H (mm/min) i t
在工程上统计的降雨多属暴雨性质,故称暴雨
2. 设计暴雨强度的确定
(1)设计重现期 P 的确定
设计重现期是指在一个较长的统计期限内,设计暴雨强度的降雨重新出现 一次的平均时间间隔,单位为年。
◆ 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。
这对于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;
在雨水管渠系统设计中,汇水面积通常是由各种
性质的地面覆盖组成的,随着它们占有的面积比例变
化,ψ 值也各异。因此整个汇水面积的径流系数应
采用平均径流系数,其值是按各类地面面积用加权平
均法计算求得,即:
式中
av
Fi
i
F
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)。
ψ — 径流系数,其值小于1,地面径流量与 降雨量之比。
9 .2
雨水管网设计流量计算
9.2.1 地面径流与径流系数 1.地面径流:在地面沿地面坡度流动的雨水,称 为地面径流。 雨水管渠就是收集雨水地面径流量。 2.径流系数 径流量 1 降雨量 降雨量 < 地面渗水量,雨水被地面吸收 降雨量 > 地面渗水量,余水(两者之差)在地面 开始积水,产生地面径流
1.降雨量 降雨量是指降雨的绝对量,是用降雨深度 H(mm) 表示,也可用单位面积上的降雨体积(L/ha)表示。 在研究降雨时,很少以一场雨为对象,而常用单位时 间表示: (1)年平均降雨量:指多年观测所得的各年降 雨量的平均值。 (2)月平均降雨量:指多年观测所得的各月降 雨量的平均值。 (3)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。
强度,常用单位时间内单位面积上的降雨体积 q
(L/s·ha)表示。q与 i之间的换算关系为:
q=167i 式中 167-—换算系数。
暴雨强度是描述暴雨特征的重要指标,也是确 定雨水设计流量的重要依据。在任一场暴雨中,暴 雨强度是随降雨历时变化的。所取的降雨历时长,
则与该历时相对应的暴雨强度将小于短历时对应的
m—折减(延缓)系数,明渠:m = 1.2;暗管:m = 2。
地面集水时间 t1 ——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。 地面集水时间受地形坡度、地面铺砌、 植被、距离长短等因素影响,主要取决于 水流距离的长短和地面坡度。在工程实践 中,地面集水时间通常不予计算,一般采 用5~15 min(《室外排水设计规范》规定)。
◆ 若选用较低的设计重现期,管渠断面可相应减小,虽 然可以降低工程造价,但可能发生排水不畅、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。
因此,必需结合我国国情,从技术和经济方面统一考虑。
一般:低洼地段大于高地;干管大于支管;工业区大 于居住区;市区高于郊区。最小不宜低于0.33年。
1 P Pn
洪水的大小 50年一遇 100年一遇 洪水重现期 50年 100年 2%(0.02) 1%(0.01) 频率
举例:教材:P66 表3-2