雨水管网设计与计算实用PPT课件.pptx

1、 降水分布降水分布是指各地区是指各地区降水不均匀降水不均匀。全球平均年降水量为。全球平均年降水量为930mm。全球大陆平。全球大陆平均年降水量为均年降水量为700mm。中国平均年降水量为中国平均年降水量为629mm。中国大陆降水分布的特点是。中国大陆降水分布的特点是南方多南方多，北方少，东部多，西部少。北方少，东部多，西部少。例如：吐鲁番例如：吐鲁番16.4毫米。最少的地方在毫米。最少的地方在吐鲁番盆地西侧的托克逊吐鲁番盆地西侧的托克逊（海拔不到（海拔不到1米），年雨量平均只有米），年雨量平均只有6.9毫米。毫米。据报道，吐鲁番盆地据报道，吐鲁番盆地南部寸草不生的南部寸草不生的却勒塔格荒漠却勒

2、塔格荒漠等地区，有些年份等地区，有些年份终年滴雨不降。终年滴雨不降。 由于干旱地区雨量变化率大，平均年雨量随年代长短而有很大由于干旱地区雨量变化率大，平均年雨量随年代长短而有很大波动，因此，其波动，因此，其。台湾省台湾省北端北端基隆基隆南侧南侧的的火烧寮火烧寮，曾出现，曾出现8409.0毫米的记录。毫米的记录。云南省云南省的的金平金平，2267.3毫米。毫米。 新疆吐鲁番盆地、塔新疆吐鲁番盆地、塔里木盆地里木盆地和青海柴达青海柴达木盆地木盆地等，年雨量一般在25毫米以下毫米以下。iHt（mm/minmm/min） 在工程上统计的降雨多属暴雨性质，故称暴雨在工程上统计的降雨多属暴雨性质，故称暴雨

3、强度，常用单位时间内单位面积上的降雨体积强度，常用单位时间内单位面积上的降雨体积 q q（L/shaL/sha）表示。）表示。q q与与 i i之间的换算关系为：之间的换算关系为：q167i式中式中 167-167-换算系数。换算系数。雨水设计流量计算公式：3）径流系数为定值。再计算设计流量，包括雨水量、生活污水量和工业废水量；设计人口密度为300人/ha，生活污水定额采用100L/(人d)。全部汇水面积（ha）。通常根据排水流域内各类地面的面积数或所占比例，计算出该排水流域的平均径流系数。（六）求单位面积径流量 q0L 各设计管段的长度（m）；明渠最小设计流速为0.（四）确定各排水流域的平均

4、径流系数式中 q2 管段23的设计暴雨强度，即相应于降雨历时 t1 + t 12的暴雨强度（L/s若每年只选一个雨样（年最大值法），称为年频率式并从管段上游往下游依次进行检查井的编号。=（n0 + 1）（Q s + Q g）+ Q y+ Q h暗管：在城市市区或厂区内，由于建筑密度高，交通92 雨水管网设计流量计算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。最大设计流速（m/s）91 雨量分析与暴雨强度公式频

5、率频率Pmnn100%100NmPn%100NMmPnM每年选入的平均雨样数每年选入的平均雨样数PmNn100PmNMn100MM每年选入的平均雨样数每年选入的平均雨样数PmNn1100PmNMn1100PNmPPn1洪水的大小洪水的大小50年一遇年一遇100年一遇年一遇洪水重现期洪水重现期50年年100年年频率频率2%（0.02） 1%（0.01）总个数时按总个数时按30年的年的4倍选取的。倍选取的。选用过小，又将加大雨水管渠尺寸，从而增加工程造价。从对水体的污染情况看，合流制管渠系统中的初期雨水虽被截流，但溢流的混合污水总比一般雨水脏，为保护受纳水体，溢流井的数目宜少，其位置应尽可能设置在

6、水体的下游。各设计管段的雨水设计流量应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。中国平均年降水量为629mm。雨水管道管径小于或等于400 mm采用圆形断面的混凝土管，管径大于400 mm采用钢筋混凝土管。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：的次数。最后进行旱流流量校核。其它具体规定同污水管道。从对水体的污染情况看，合流制管渠系统中的初期雨水虽被截流，但溢流的混合污水总比一般雨水脏，为保护受纳水体，溢流井的数目宜少，其位置应尽可能设置在水体的下游。=（n0+1）Q h + Q y+ Q

7、h河流的平均洪水位为18.一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口布置较密的地区，宜采用较小值，取 t158 min。汇水面积除包括街坊外，还应包括街道、绿地等。污水在中途不需要泵汲。2溢流井下游管渠的设计流量通常根据排水流域内各类地面的面积数或所占比例，计算出该排水流域的平均径流系数。全球大陆平均年降水量为700mm。观测资料的年限愈长，经验频率出现的误差也就愈小。暴雨暴雨曲线ptiqAcPtbn16711lg部分城市暴雨强度部分城市暴雨强度公式参数公式参数qFQ式中：式中：Q 雨水沟道的设计流量，雨水沟道的设计流量，L/s； F 汇水面积，汇水面积，hm2； q 设计暴雨强度，设计暴雨强度，L

8、/（shm2）； ，其值小于其值小于1，地面径流量与地面径流量与降雨量之比。降雨量之比。1降雨量径流量 植物截留植物截留 降雨降雨 余水余水 地面径流地面径流 土壤渗流土壤渗流径流系数径流系数值值地面种类地面种类值值各种屋面、混凝土和沥青路面各种屋面、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大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面路面0.60级配碎石路面级配碎石路面0.45干砌砖石和碎石路面干砌砖石和碎石路面0.40非铺砌土路面非铺砌土路面0.30公园或绿地公园或绿地0.15aviiFF 设计重现期是指在一个较长的统计期限内，设计重现期是指在一个较长的统计期限内，单位为年。，单

9、位为年。 若选用若选用设计重现期，计算所得设计暴雨强度大，相应的雨水设设计重现期，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。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；增大而增加了； 若选用若选用设计重现期，管渠断面可相应减小，虽设计重现期，管渠断面可相应减小，虽然可以降低工程造价，但可能发生然可以降低工程造价，但可能发生、地面积水、地面积水而影响交通，甚至给城市人民的而影响交通，甚至给城市人民的及及造成危造成危害。害。一般：低洼地段大于高地；干管

10、大于支管；工业区大一般：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。最小不宜低于于居住区；市区高于郊区。最小不宜低于0.33年。年。 以排水面积中最远一点到集水点的以排水面积中最远一点到集水点的作为作为设计降雨历时。设计降雨历时。21mttt（2 2）设计降雨历时的确定）设计降雨历时的确定(min)602lt地面集水时间地面集水时间 t1 是指雨水从汇水面积上最远点流到是指雨水从汇水面积上最远点流到雨雨水口水口的的地面流行时间地面流行时间。 地面集水时间地面集水时间受地形坡度、地面铺砌、受地形坡度、地面铺砌、植被、距离长短等因素影响，植被、距离长短等因素影响，主要取决于主要

11、取决于水流水流距离距离的长短和的长短和地面坡度地面坡度。在工程实践。在工程实践中，地面集水时间通常中，地面集水时间通常不予计算不予计算，一般采，一般采用用515 min(室外排水设计规范室外排水设计规范规定规定)。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 t158 min。设计管道输水能力(L/s)降雨 余水 地面径流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。植物截留度（L/sh

12、a）。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。再计算设计流量，包括雨水量、生活污水量和工业废水量；（三）确定各设计管段的汇水面积选用过小，又将加大雨水管渠尺寸，从而增加工程造价。I 水力坡度；式中 P - 暴雨强度的重现期（a）；1集水时间指雨水从汇水面积上最远点流到设全球大陆平均年降水量为700mm。q 设计暴雨强度，L/（shm2）；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。91 雨量分析与暴雨强度公式度（L/sha）。汇水面积除包括街坊外，还应包括街道、绿地等。全部

13、汇水面积（ha）。2 2）雨水管渠各设计管段的）雨水管渠各设计管段的设计流量设计流量是按照是按照相应于该管段相应于该管段集水时间集水时间的设计暴雨强度来计算的，所以，的设计暴雨强度来计算的，所以，各管段的最大各管段的最大流量不大可能在同一时间发生流量不大可能在同一时间发生。当任一管段出现设计流量当任一管段出现设计流量时，时，其他管段（特别是上游管段）其他管段（特别是上游管段）不一定都是满流不一定都是满流，上游上游管道存在管道存在空隙容量空隙容量，起到，起到调蓄（缓冲）管段内最大流量的调蓄（缓冲）管段内最大流量的作用（作用（必然会增长排水时间必然会增长排水时间），从而，从而削减其高峰流量削减其高

14、峰流量，减，减小管渠断面尺寸，降低工程造价。小管渠断面尺寸，降低工程造价。 管道调蓄利用系数管道调蓄利用系数。 折减系数折减系数m实际是实际是与与。室外排水设计规范室外排水设计规范21mtt 1121FqQ （L/s）21232FFqQ （L/s） 321343FFFqQ （L/s） 4321454FFFFqQ （L/s）QvvnRI12312明渠类别明渠类别最大设最大设计流速计流速（m/s）明渠类别明渠类别最大设最大设计流速计流速（m/s）粗砂或低塑性粘粗砂或低塑性粘土土粉质粘土粉质粘土粘土粘土石灰岩或中砂岩石灰岩或中砂岩0.81.01.24.0草皮护面草皮护面干砌块石干砌块石浆砌块石或浆砌

15、浆砌块石或浆砌砖砖混凝土混凝土1.62.03.04.0（六）求单位面积径流量（六）求单位面积径流量 q0 暴雨强度暴雨强度 q与径流系数与径流系数的乘积，称为单位面积的乘积，称为单位面积径流量径流量 q0。即：。即：nbmttpcAqq2110lg1167对于某一设计来说，式中对于某一设计来说，式中P、t1、m、A1、b、c、n均为已知数，只要求得各管段的管内雨水流行时间均为已知数，只要求得各管段的管内雨水流行时间 t2，就可求出相应于该管段的，就可求出相应于该管段的 q 0值。值。（L/shaL/sha）水体超过部分经排放管排入雨水量旱流流量被截流雨水量截流倍数,00hyhQnQQn截流式合

16、流制排水管渠系统的设计计算实例 题意题意 某城市一个区的截流式合流管道平面布置如某城市一个区的截流式合流管道平面布置如图图9 9-1-1，设计原，设计原始数据如下：始数据如下： 该市的暴雨强度公式为该市的暴雨强度公式为q=10020(1+0.56q=10020(1+0.56P)/(t+36); P)/(t+36); 1.1.设计重现期采用设计重现期采用1a1a，地面集水时间，地面集水时间t t1 1=10min=10min，该设计区域平，该设计区域平均径流系数均径流系数=0.45=0.45。 2.2.设计人口密度为设计人口密度为300300人人/ha/ha，生活污水定额采用，生活污水定额采用1

17、00L/(100L/(人人d)d)。 3.3.截流干管的截流倍数截流干管的截流倍数n n0 0=3=3。 4.4.管道起点埋深为管道起点埋深为1.70m1.70m。 5.5.河流的平均洪水位为河流的平均洪水位为18.000m18.000m。 6.6.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如表表9 9-2-2所示。所示。 7.7.各检查井处的地面标高如各检查井处的地面标高如表表9 9-3-3所示。所示。 试进行管段试进行管段1-61-6的水力计算。的水力计算。 截流式合流管道平面布置图截流式合流管道平面布置图 解解 合流管道的水

18、力计算与雨水管道的计算基本相同，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、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见附录流的水力计算图见附录12-112-1附图附图1313，得出设计管径，得出设计管径和坡度；计算管内底标高和埋深；最后进行旱流流和坡度；计算管内底标高和埋深

19、；最后进行旱流流量校核。本例中采用的管道粗糙系数量校核。本例中采用的管道粗糙系数n=0.013n=0.013，其水，其水力计算结果如力计算结果如表表9 9-4-4所示。所示。表9-2 设计管段的管长、汇水面积和工业废水量 管段编号管段编号管长（管长（mm）汇水面积汇水面积(ha)(ha)本段工业本段工业废水量废水量(L/s)(L/s)面积编号面积编号本段面积本段面积1212232334344545565685851281285959138138165.5165.51.201.201.791.790.830.831.931.932.122.122020101060600 03535表表9-3 检

20、查井处的地面标高检查井处的地面标高 检查井编号检查井编号地面标高（地面标高（mm）1 12 23 34 45 56 620.20020.20020.00020.00019.70019.70019.55019.55019.50019.50019.45019.450表9-4 截流式合流干管计算表 管段管段编号编号管长管长(m)(m)汇水面积汇水面积(10(104 4m m2 2) )管内流行时间管内流行时间(min)(min)设计流量设计流量(L/s)(L/s)设计管设计管径径(mm)(mm)设计坡设计坡度度()()管道坡管道坡降降(m)(m)本段本段转输转输总计总计累计累计t2t2本段本段t t

21、2 2雨水雨水生活污生活污水水工业废工业废水水溢流井溢流井转输水转输水量量总计总计1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313141415151-21-22-32-33-43-44-54-55-65-685851281285959138138165.5165.51.201.201.791.790.830.831.931.932.122.120 01.201.202.992.993.823.820 01.201.202.992.993.823.825.755.752.122.120 01.891.894.564.565.505.500 01.891.89

22、2.672.670.940.941.951.952.152.15117.6117.6270.8270.8312.5312.5454.8454.8207.8207.81.01.02.42.43.03.04.64.61.71.720203030909090903535378.4378.4138.6138.6303.1303.1405.5405.5550.3550.3622.9622.95005007007007007008008008008001.61.61.21.21.91.91.71.72.32.30.1360.1360.1540.1540.1120.1120.2350.2350.3810.3

23、81设计设计流速流速(m/s)(m/s)设计管道设计管道输水能力输水能力(L/s)(L/s)地面标高地面标高(m)(m)管内底标高管内底标高(m)(m)埋深埋深(m)(m)旱流校核旱流校核备注备注起点起点终点终点起点起点终点终点起点起点终点终点旱流流旱流流量量(L/s)(L/s)充满度充满度流速流速(m/s)(m/s)1616171718181919202021212222232324242525262627270.750.750.800.801.051.051.081.081.221.2215015031031041041055055063063020.220.2000020.020.000

24、0019.719.7000019.519.5505019.519.5000020.00020.00019.70019.70019.55019.55019.50019.50019.45019.45018.50018.50018.16418.16418.01018.01017.19017.19017.55017.55018.36418.36418.01018.01017.89817.89817.55017.55017.16917.1691.701.701.841.841.691.691.751.751.951.951.641.641.691.691.651.651.941.942.282.2821

25、.021.032.432.493.093.094.694.6131.3131.30.280.280.340.340.300.300.320.320.540.540.830.830.790.791.001.00应加强维护管理应加强维护管理应加强维护管理应加强维护管理满足要求满足要求满足要求满足要求5 5点设溢流井点设溢流井aviiFF1121FqQ （L/s）截流式合流制排水管渠系统的设计计算实例 题意题意 某城市一个区的截流式合流管道平面布置如某城市一个区的截流式合流管道平面布置如图图9 9-1-1，设计原，设计原始数据如下：始数据如下： 该市的暴雨强度公式为该市的暴雨强度公式为q=10020

26、(1+0.56q=10020(1+0.56P)/(t+36); P)/(t+36); 1.1.设计重现期采用设计重现期采用1a1a，地面集水时间，地面集水时间t t1 1=10min=10min，该设计区域平，该设计区域平均径流系数均径流系数=0.45=0.45。 2.2.设计人口密度为设计人口密度为300300人人/ha/ha，生活污水定额采用，生活污水定额采用100L/(100L/(人人d)d)。 3.3.截流干管的截流倍数截流干管的截流倍数n n0 0=3=3。 4.4.管道起点埋深为管道起点埋深为1.70m1.70m。 5.5.河流的平均洪水位为河流的平均洪水位为18.000m18.0

27、00m。 6.6.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如表表9 9-2-2所示。所示。 7.7.各检查井处的地面标高如各检查井处的地面标高如表表9 9-3-3所示。所示。 试进行管段试进行管段1-61-6的水力计算。的水力计算。 表9-2 设计管段的管长、汇水面积和工业废水量 管段编号管段编号管长（管长（mm）汇水面积汇水面积(ha)(ha)本段工业本段工业废水量废水量(L/s)(L/s)面积编号面积编号本段面积本段面积1212232334344545565685851281285959138138165.5165.51.201.201.791.790.830.831.931.932.122.122020101060600 03535