第10章-雨水管网设计和计算3

式中
确定。
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
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。
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的设计流量。
1）溢流井上游合流管道计算； 2）截流干管和溢流管道计算； 3）截流井水力计算； 4）晴天旱流校核。
2.合流管道水力设计原则：
1）采用雨水管道设计参数； 2）雨水设计重现期应比分流制提高10％一25％； 3 ）设计方案需进行旱流校核：流速满足污水管渠最小 流速。当不满足时，修改管径和坡度。
截流式合流制排水管渠系统的设计计算实例
2 85 128 59 138 165.5
3 1.20 1.79 0.83 1.93 2.12
4 0 1.20 2.99 3.82 0
5 1.20 2.99 3.82 5.75 2.12
6 0 1.89 4.56 5.50 0
7 1.89 2.67 0.94 1.95 2.15
8 117.6 270.8 312.5 454.8 207.8
167 A1 1 c lg P qi n t m t2 b
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 167 A1 1 c lg p
t1 mt2 b
n
（L/s·ha）
雨水管渠设计参数
3．溢流管道设计流量 －－从溢流井溢出混合污水设计流量
1 5
当溢流井上游管段设计流 量超过溢流井下游管段截 流能力后，混合污水从溢 流井流入下游溢流管道。 混合污水设计流量为：
6
来自百度文库
2 2
3
3
4
4
Q =（ Q s + Q g + Q y ）－（ n0 + 1） Q h
合流制排水管网水力计算要点
1.合流制排水管道水力计算：
0.90
0.60
级配碎石路面
干砌砖石和碎石路面
0.45
0.40
非铺砌土路面
公园或绿地
0.30
0.15
雨水管渠设计流量计算
管段雨水设计流量等于该管段所承担的全部汇水面积与该管 段设计暴雨强度的乘积。
Q ( i qi Fi )
管段设计暴雨强度以管段设计断面集水时间作为降雨历时。 t = t1 + m ( t2 + t3 + …… + tN )= t1 + Σ t2 各管段集水时间不同，设计暴雨强度也不同。
5
6
被截流雨水量 截流倍数n0 旱流流量Qh 雨水量Q y n0Qh , 超过部分经排放管排入 水体 2 3
n0 = 3～5，设计规范：1～5，建议n0 = 3
4
溢流井下游截流管道----管段设计流量： Q j = （n0＋1）Q h + Q h ′ + Q y′
式中 Qh — 从溢流井截流的上游日平均旱流污水量（L/s）； Qh’— 溢流井下游纳入的旱流污水量（L/s）； Qy’— 溢流井下游纳入的设计雨水量（L/s）
150 310 410 550 630
20.200 20.000 19.700 19.550 19.500
20.000 19.700 19.550 19.500 19.450
18.500 18.164 18.010 17.190 17.550
18.364 18.010 17.898 17.550 17.169
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
表2 检查井处的地面标高
检查井编号 1 2 3 4 5 6 地面标高（m） 20.200 20.000 19.700 19.550 19.500 19.450
[解]合流管道的水力计算与雨水管道的计算基本相同， 只是它的设计流量要包括雨水、生活污水和工业废 水。 计算时，先划分设计管段及其汇水面积，计算每块面积 的大小；再计算设计流量，包括雨水量、生活污水 量和工业废水量； 然后根据设计流量查满流的水力计算图，得出设计管径 和坡度；计算管内底标高和埋深； 最后进行旱流流量校核。本例中采用的管道粗糙系数 n=0.013，其水力计算结果如表3所示。
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
167 A1 1 c lg P q n t b
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
合流制排水管渠设计流量
1．溢流井上游管渠设计流量
◇溢流井上游管渠为完全合流制，
设计流量按合流制计算：
1
5
6
Q=Qs+Qg+Qy =Qh+Qy Q y － 由暴雨公式计算。 ◇由Q 计算的管径、坡度和流速，应用旱流流量Q h校 核，检查是否满足最小流速要求。
2 3 4
2．溢流井下游管渠设计流量
1
[题意]某城市一个区的截流式合流管道平面布置如图1， 设计原始数据如下：
该市的暴雨强度公式为q=10020(1+0.56㏒P)/(t+36); 1.设计重现期采用1a，地面集水时间t1=10min，该设计区域平均径流系 数ψ =0.45。 2.设计人口密度为300人/ha，生活污水定额采用100L/(人·d)。 3.截流干管的截流倍数n0=3。 4.管道起点埋深为1.70m。 5.河流的平均洪水位为18.000m。 6.各设计管段的管长、汇水面积和工业废水最大班的平均流量如表1所示。 7.各检查井处的地面标高如表2所示。 试进行管段1-6的水力计算。
设计步骤
（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。 （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ψ 。 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
1.70 1.84 1.69 1.75 1.95
1.64 1.69 1.65 1.94 2.28
Q v
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
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。
表3 截流式合流干管计算表
管段 编号
管长 (m)
汇水面积(104m2) 本段 转输 总计
管内流行时间 (min) 累计 Σ t2 本段 t2 雨水
设计流量(L/s) 生活 污水 工业 废水 溢流 井转 输水 量 11 总计
设计 管径 (mm)
设计 坡度 (‰)
管道 坡降 (m)
1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6
9 1.0 2.4 3.0 4.6 1.7
10 20 30 90 90 35
12 138.6 303.1 405.5 550.3 622.9
13 500 700 700 800 800
14 1.6 1.2 1.9 1.7 2.3
15 0.136 0.154 0.112 0.235 0.381
378.4
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？
av
Fi i
F
降雨历时t=20min 取不同的设计重现期时， 暴雨强度计算如下表： 设计重现期 ５a ２a １a 暴雨强度q 293.33 187.23 187.21
０.５a
141.50
设计降雨量计算如下表： t=20min；F=220000㎡；Ψ=0.537
设计重现期
暴雨强度q=
500 (1 1.38 lg P) q 0.65 t
要求布置雨水管道并进行干管的水力计算.
5 3 2
9
10
河 流 11 12 16 17 18 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.
对于m取值规范规定： 暗管 m =2， 明渠 m =1.2， 在陡坡地区的暗管 m＝1.2～2。
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。
径流系数ψ 值（室外排水设计规范）
地面种类 ψ值
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
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。
管渠内雨水流行时间 t2的确定
t2 是指雨水在管渠内的流行时间，即：
L t2 v 60
式中 t2 —— 管渠内雨水流行时间（min）； L —— 各设计管段的长度（m）； v —— 各设计管段满流时的流速（m/s）； 60 —— 单位换算系数。
图1 截流式合流管道平面布置图
表1 设计管段的管长、汇水面积和工业废水量
管段编号
管长（m）
汇水面积(ha) 面积编号 本段面积
本段工业废 水量(L/s)
1~2 2~3 3~4 4~5 5~6
85 128 59 138 165.5
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
1.20 1.79 0.83 1.93 2.12
20 10 60 0 35
10.29 n q 1/ 5.33 D( ) i
2 M
2
1 v R I n
2 M 5.333
2 3
1 2
式中
Q ——
10.29 n q hf l D 流量（m3/s）;
2
ω —— 过水断面积（m2）； v —— 流速（m/s）； R —— 水力半径（m）； I —— 水力坡度； n —— 粗糙系数。
5 3 2
9
10
河 流 11 12 16 17 18 19 泵站
1
5 3 2
9
10
河 流 11 12 16 17 18 19 泵站
1
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 1.38 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）