11.雨水管网设计与计算

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
第三节 城镇雨水管渠的设计
尽量利用池塘、 河浜受纳地面径 流，最大限度地 减少雨水沟道的 设置。
利用地形， 就近排放 地面水体， 降低造价。
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。
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.
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.
第11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
雨水管渠布置
雨水管渠系统组成：雨水口、雨水管渠、检 查井、出水口等构筑物。 城市雨水管渠规划布置的主要内容： 确定排水流域和排水方式； 进行雨水管渠定线； 确定雨水泵房、雨水调节池、雨水排放口的 位置。
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。
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
（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。
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 ）
二、雨水管渠水力学设计的准则
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
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。
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
百度文库、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：
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
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
沥青道路及人行道 圆石路面 非铺砌土路面 绿 地 合 计
1.2 0.9 0.6 0.9 0.6 0.4 0.8 0.3 0.8 0.15 av 0.555 4
一般市区综合径流系数0.5~0.8，郊区0.4~0.6。
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。
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。
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
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
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
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
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）
L t2 (min) 60v
式中：L——各管段的管长，m； v——各管段满流时的水流速度，m/s。
折减系数m
雨水在管道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，此系数 叫折减系数．
引入折减系数的原因有二：一是雨水管道
内不总是满流，按满流计算的流行时间小于雨水实 际的流行时间；二是雨水管道的最大流量不大可能 在同一时间发生，上游管道存在调蓄容积．
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倍的最大值为统计的基础资料。
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
雨水管渠系统布置考虑因素
充分利用地形，就近排入水体。 尽量避免设置雨水泵站。 结合街区及道路规划布置。 雨水管渠采用明渠和暗管相结合的形式。 雨水出口的设置。 调蓄水体的布置。 考虑设置排洪沟。

11.1 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。
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