划分排水流域和管道定线课件.ppt

1、给水排水管道工程（II）刘志强雨量分析与暴雨强度公式雨量分析与暴雨强度公式雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算3 3.1.13 3.2.23 3.3.3第第3 3章章 雨水管渠系统的设计雨水管渠系统的设计排洪沟的设计与计算排洪沟的设计与计算3 3.4.4计算机在排水管道设计计算中的应用计算机在排水管道设计计算中的应用3 3.5.5第三章第三章 雨水管渠系统的设计雨水管渠系统的设计雨水的量：量全年不大，但集中。管道管径大， 造价高。雨水的质：初雨径流污染较重。雨水的量和质 允许溢流:雨水污染较低，经济上节省。原则上污水不允许溢流。可以径流调

2、节:雨峰时段雨量可暂时存储。雨水管渠的特点第三章第三章 雨水管渠系统的设计雨水管渠系统的设计1、由当地自记雨量资料统计雨量公式；2、由具体地形、地貌划分流域，根据流域确定沟渠形式(管道、明渠、暗渠),明渠一般坡度小、经济，但养护管理困难。3、雨水沟系的定线尽量使雨水顺利地就近、自流排入水体，沟系尽量避开地面障碍，沟系通过的地质条件要好；4、结合当地城市规划，尽量利用洼地、池塘调节洪峰流量，尽量避免使用雨水泵站；5、雨水沟系的出水口数目: 当出水口的造价不高时：多好； 当出水口的造价高时：少出口；雨水管渠的设计原则第三章第三章 雨水管渠系统的设计雨水管渠系统的设计雨水管渠的构成与任务 构成：由雨

3、水口、雨水管渠、检查井、出水口、等构筑物所组成的一整套工程设施。任务：及时的汇集并排除暴雨形成的地面径流，防止城市居住区与工业企业受淹，以保障城市人民生命安全和生活、生产的正常秩序。雨水管渠设计的主要内容1、确定当地暴雨强度公式；2、划分排水流域，进行雨水管渠的定线，确定可能设置的调节池、泵站位置；3、根据当地气象与地理条件，工程要求等确定设计参数4、计算设计流量并进行水力计算，确定每一设计管段的断面 尺寸、坡度、管底标高及埋深；5、绘制管渠平面图及纵剖面图。第一节第一节 雨量分析与暴雨强度公式雨量分析与暴雨强度公式通过对降雨过程多年（一般具有10年以上）资料的统计和分析，找出暴雨特征的降雨历

4、时、暴雨强度与降雨重现期间的相互关系，作为雨水管渠设计的依据。降雨量：降雨的绝对量即降雨深度H（mm）或单位面积上的降雨体积（L/ha）。一、雨量分析目的二、雨量分析的几个要素年平均降雨量：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。第一节第一节 雨量分析与暴雨强度公式雨量分析与暴雨强度公式降雨历时：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，以min或h计，可以从自记雨量记录纸上读得。暴雨强度：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

5、度，用i表示。i=H/t，工程上，常用单位时间内单位面积上的降雨体积q（L/(s.ha)表示。降雨面积和汇水面积降雨面积：降雨所笼罩的面积。汇水面积：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k）。第一节第一节 雨量分析与暴雨强度公式雨量分析与暴雨强度公式降雨的频率和重现期1)暴雨强度的频率 某特定值暴雨强度的频率是指等于或大于该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，即Pn（m/n）*100。注：观测资料总项数n为降雨观测资料的年数N与每年选入的平均雨样数M的乘积。若每年只选一个雨样（年最大值法选样），则nN。 Pn（m/n）*100为年频率式。若平均每

6、年选入M个雨样数（一年多次法选样），则nNM，Pn（m/NM）*100称为次频率式。从公式可知，频率小的暴雨强度出现的可能性小，反之则大。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，用a（年）表示。重现期P与频率互为倒数。第一节第一节 雨量分析与暴雨强度公式雨量分析与暴雨强度公式式中： q：设计暴雨强度（L/s.ha) P：设计重现期（a） A1，c，b，n：地方参数，根据统计方法进行计算确定。注：附录3-2收录了我国若干城市的暴雨强度公式，可供计算雨水管渠设计流量时选用。三、暴雨强度公式n1)bt ()clgP1 (167Aq第二节第

7、二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定一、雨水管渠流量计算公式式中： Q 雨水设计流量（L/s）； 径流系数，其数值小于1； F 汇水面积（ha）； q 设计暴雨强度（L/s.ha)；QqF第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定地面点上产流过程 降雨发生后，部分雨水首先被植物截留。在地面开始受雨时，因地面比较干燥，雨水渗入土壤的入渗率（单位时间内雨水的 入渗量）较大，而降雨起始时的强度还小于入渗率，这时雨水被地面全部吸收。随着降雨时间的增长，当降雨强度大于入渗率后，地面开始产生余水，待余水积满洼地后，这时部分余水产生积水深度，部分余水产生地面径流（称为产流）。在

8、降雨强度增至最大时相应产生的余水率亦最大。此后随着降雨强度的逐渐减小，余水率亦逐渐减小，当降雨强度降至与入渗率相等时，余水现象停止。但这时有地面积水存在，故仍产生径流，入渗率仍按地面入渗能力渗漏，直至地面积水逐渐渗完。渗完积水后，地面实际渗水率将按降雨强度渗漏，直到雨终。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定流域上的汇流过程1 ）流域的集流时间或集水时间：通常将雨水径流从流域的最远点流到出口断面的时间称为流域的集流时间或集水时间。2）等流时线：降水流到径流口处所需时间相等的点所连成的线。3）径流时间：从雨水降落地点到雨水径流口之间的雨水流行时间。汇流过程：流域中各地面点上产

9、生的径流沿着坡面汇流至低处，通过沟、溪汇入江河。在地面点上，降雨产生径流开始后不久，在a点所汇集的流量，仅来自靠近a点的小块面积上的雨水，离a点较远的面积上的雨水，此时仅流至中途。随着降雨历时的增长，在a点汇集的流量中的汇水面积不断增加，当流域最边缘线上的雨水流达集流点a时，在a点汇集的流量中的汇水面积扩大到整个流域，即流域全部面积参与径流，此时集流点a产生最大流量。也即相应于流域集流时间的全流域面积径流产生最大径流量。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定极限强度理论：1）承认降雨强度随降雨历时的增长而减小的规律性；2）同时认为汇水面积的增长与降雨历时成正比，而且汇水面积

10、随降雨历时的增长较降雨强度随降雨历时增长而减小的速度更快。只有当降雨历时等于集流时间时，全面积汇流的径流才是最大径流量。极限强度理论包含两个概念：1)当汇水面积上最远点的雨水流达集流点时，全面积产生径流，雨水管道的设计流量最大；2）当降雨历时等于汇水面积最远点的雨水流达集流点的集留时间时，雨水管道需要排除的雨水量最大。雨水管渠的设计流量：可用全部F乘以流域的集流时间0时的暴雨强度及地面平均径流系数（假定全流域汇水面积采用同一径流系数）得到。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定公式推导假定：a 、降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的，降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变；b、

11、汇水面积随集流时间增长的速度为常数。c、 1； d、t 0 ; 当t=0时，降雨尚未开始，不发生径流。在降雨开始后的第一时段末t1，降雨量为h1-0=h1，h1在汇水面积上产生的径流只有靠近集流点a的F1面积上的那部分才能流达a点，集流时间为1，其雨水量为：W1= h1 F1在降雨的第2时段末t2，第一时段（ t1-0）降落在F2上的雨水和第2时段（ t2 t1）降落在F1面积上的雨水同时流达a点，集流时间为2，其雨水量为： W2= h1 F2+（h2-h1）F1= h1 F2+ h2 F1第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定IRCvTt01t-TtF hTttTtTFh

12、Q01在降雨的第3时段末t3，第一时段降落在F3面积上的雨水和第二时段降落在F2面积上的雨水和第3时段（ t3 t2）降落在F1面积上的雨水同时流达a点，集流时间为3，其雨水量为：W3 = h1 F3+ h2 F2 +（h3-h2）F1=h1 F3+ h2 F2+ h3 F1 同理，在第T时段末流达a点的雨水量为： WT = h1 FT+ h2 FT-1 + hT F1 =当t=T=0时，全面积产生径流，集流点的雨水量最大，即为降雨时段t内总的降雨量h与整个汇水面积F的乘积。在T时段内任一时段流到集流点的雨水径流量为:Tt01t-TtF h第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的

13、确定tbtAdtddtdhthnt)(lim01)()()1 (nnbtnAbbtAn 1t-TFLim如果0，QT代表那一瞬间的流量。从图3-3（3）的降雨过程线可知，h是在t内降雨量的增值。当t 0时，h将表示瞬时降雨强度i= =从图3-3（2）的汇水面积径流过程可知， F是在时段内汇水面积的增值。当0时，F将等于面积增长速度。f=因此，某一瞬间的流量dQ= Idtf第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定TTfQ0IdtT时段的总流量为：根据假定f为常数（f=F/0），所以而 为降雨历时t=T时段的总降雨量h。由于雨水管道所研究的暴雨强度i是指在一定重现期下，各不同降雨

14、历时的最大平均暴雨强度，因而 也就成为相应于各不同降雨历时t内的最大降雨量hmax。TTTfIdtdQQ00T0IdtT0Idt将面积增长速度f=F/0代入（3-5）式中，得出T时段的最大雨水设计流量：max0maxmax000FIdtFihFhFQTT式中imax为t=0时的最大平均暴雨强度。根据假定，在t时段内， imax是均匀不变的。若以L/S表示流量的单位，则t时雨水最大流量为：QT=167F imax=Fqmax （ L/S)第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定在图3-4中，A、B、C为3块互相毗邻的区域，设面积FA=FB=FC，雨水从各块面积上最远点分别流入设

15、计断面1、2、3所需的集水时间均为1（min）。并假设：（1）汇水面积随降雨历时的增加而均匀地增加；（2）降雨历时t等于或大于汇水面积最远点的雨水流达设计断面的集水时间；（3）径流系数为确定值，为讨论方便假定其值等于1。雨水管段的设计流量计算：第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定1）管段12的雨水设计流量 该管段收集汇水面积FA的雨水。当降雨开始时，只有临近雨水口a面积上的雨水能流入雨水口，进入1断面；降雨继续，就有越来越大的FA面积上的雨水逐渐流达1断面，管段12内流量逐渐增加，这时Q将随FA的增加而增大，直到t=1时，FA 全部面积的雨水均已流到1断面，这时管段12内

16、流量达最大值。 若降雨仍继续，即t1时，由于面积已不能再增加，而暴雨强度则随着降雨时间的增加而降低，则管段所排除的流量会比t=1时减少。 因此，管段12的设计流量应为：Q1-2=FAq1 （L/S） 式中q1管段12的设计暴雨强度，即相应于降雨历时t=1的暴雨强度（L/（Sha）。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定2）管段2 3的雨水设计流量 同上述，当t=1时，全部FB面积上的雨水流达2断面，管段2 3的雨水流量不是最大。只有当t=1+ t1-2时，这时FA和 FB全部面积上的雨水均流到2断面，管段2 3的流量达最大值。 即： Q2-3=（FA+ FB ）q2 （L/

17、S）式中： q2管段23的设计暴雨强度，即相应于t=1+ t1-2的暴雨强度（L/（Sha）； t1-2管段12的管内雨水流行时间（min)。3）管段34的雨水设计流量 同理得到： Q3-4=（FA+ FB+ FC ）q3 （L/S）式中q3管段34的设计暴雨强度，即相应于 t=1+ t1-2+ t2-3的暴雨强度（L/（Sha）； 由上可知，各设计管段的雨水设计流量等于该管段承担的全部汇水面积和设计暴雨强度的乘积。而各管段的设计暴雨强度则是相应于该管段设计断面的集水时间的暴雨强度。由于各管段的集水时间不同，所以各管段设计暴雨强度亦不同。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确

18、定5、推理公式的合理性与局限性：（1）合理性（合理化公式）a、以径流理论为基础进行某些理想化推理而出；b、通过实践证明，公式的设计情况与实际相近。（因为流域小，100平方公里，假设较准确）（2）局限性a、降雨的分布是不均匀的，但雨水流域很小，出入不大。所以，公式不适用大流域（300平方公里）。b 、降雨强度在时间上是不均匀的。c 、径流面积的增长是不均匀的（但差距不大），特殊地形不适用。d 、径流系数影响因素很多，不能精确，很粗糙。e 、建立在全面积径流基础上，对降雨历时短，部分径流不适用。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定 Fi i/FFi：汇水面积上各类地面的面积（

19、ha）；i：相应于各类地面的径流系数； F：全部汇水面积注：在设计中，也可采用区域综合径流系数。一般市区的综合径流系数0.50.8，郊区的0.40.6。我国各地区采用的综合径流系数值见表3-5。二、径流系数的确定：第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定1)设计重现期与设计流量的关系：T大，q大，Q大，沟道断面积（D）大 ，设计安全 ，造价高。 2）设计重现期P的选择：雨水管渠设计重现期的选用，应根据汇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0.53a（13a，新规范）；对于重要干道，立交道路的重要部分，重要地区或短期

20、积水即能引起较严重损失的地区，宜采用较高的设计重现期，一般选用2-5a （35a，新规范） ，并应和道路设计协调。 对于特别重要的地区可酌情增加（可采用10a或以上，新规范） ，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。我国部分城市采用的雨水管渠的设计重现期见表3-6，可供参考。三、重现期P的确定：第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定 对管道的某一设计断面来说，集水时间t由地面集水时间t1和管内雨水流行时间t2两部分组成。 可用公式：t t1 mt2 式中：m折减系数，管道采用2，明渠采用1.2，陡坡地区管道采用1.22。 四、集水时间t的确定第二节第

21、二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定 地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流到第1个雨水口a的时间。包括：1)从屋面A点沿屋面坡度经屋檐下落到地面散水坡的时间，通常为0.30.5min；2)从散水坡沿地面坡度流入附近道路边沟的时间；3)沿道路边沟到雨水口的时间。 所以，地面集水时间主要取决于雨水流行距离的长短和地面坡度。根据室外排水设计规范规定：地面集水时间视距离长短和地形坡度及地面覆盖情况而定，一般采用t1515min。在设计工作中，应结合具体条件恰当地选定。如t1选用过大，将会造成排水不畅，以致使管道上游地面经常积水；选用过小，又将使雨水管渠尺寸加大，而增加工程造价。1、地

22、面集水时间t1 的确定：第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定t2是指雨水在管渠内的流行时间，即： t2L/（60v）（min）式中：L各管段的长度（m）； v各管段满流时的水流速度（m/s）； 60单位换算系数，1min60s。2、管渠内雨水流行时间t2 的确定：3、折减系数的确定苏林系数：通过对雨水管渠的观测资料进行分析，发现大多数雨水管渠中，雨水流行时间比按最大流量计算的的流行时间大20，建议用大于1(1.2)的系数乘以用满流时的流速算出的管内雨水流行时间t2。这一系数也称为苏林系数。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定 雨水管渠内的各管段的雨水

23、管渠内的各管段的设计流量设计流量是按相应于该管段的是按相应于该管段的集水时间集水时间的设计暴雨强度来计算的，所以，各管段的最大流量的设计暴雨强度来计算的，所以，各管段的最大流量就不大可能就不大可能在同一时间发生在同一时间发生。因此，就出现了不同时间、不同管段没有充满。因此，就出现了不同时间、不同管段没有充满水的空隙。水的空隙。 这表明，当任一管段发生这表明，当任一管段发生设计流量设计流量时，其他管段都不是满流的，时，其他管段都不是满流的，这样，可以利用此上游管段存在的空隙容积，使一部分水量贮存这样，可以利用此上游管段存在的空隙容积，使一部分水量贮存在此空间内，起到调蓄管段内最大流量的作用。这种

24、调蓄作用，在此空间内，起到调蓄管段内最大流量的作用。这种调蓄作用，只有在当该管段内水流处于压力条件下，才可能实现。这种水流只有在当该管段内水流处于压力条件下，才可能实现。这种水流回水造成的滞留状态，使管道内实际流速低于设计流速，也就是回水造成的滞留状态，使管道内实际流速低于设计流速，也就是是管内的实际水流时间是管内的实际水流时间t t2 2增大。为了利用这一因素产生的管道调增大。为了利用这一因素产生的管道调蓄能力，可用大于蓄能力，可用大于1 1的系数乘以用满流时流速算得的管内流行时的系数乘以用满流时流速算得的管内流行时间间。根据北京的实测资料，该系数为约。根据北京的实测资料，该系数为约1.71

25、.7。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定m值的含义：因缩小了管道排水的断面尺寸使上游蓄水，就必然会增长泄水时间，因而采用了增长管道中流行时间的办法，达到适当折减设计流量，进而缩小管道断面尺寸的要求。因此折减系数m实际是苏林系数与管道调蓄利用系数（1.7）的乘积。 为了使计算简便，我国室外排水设计规范建议折减系数的采用为：暗管m2，明渠m1.2。在陡坡地区，暗管的m1.22。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定nbmttPcAq)()lg1 (167211FbmttPcAQn)()lg1 (167211nmttPcAq)()lg1 (167211 综

26、上所述，在确定设计重现期P、设计降雨历时t后，计算雨水管渠设计流量所用的设计暴雨强度公式及流量公式可写成：FmttPcAQn)()lg1 (167211或当b=0时第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定bmttPcAq211)lg1 (167或当n=1时FbmttPcAQ211)lg1 (167式中 Q雨水设计流量（L/S）； 径流系数，其数值小于1； F汇水面积（ha)； q设计暴雨强度（L/（Sha）； 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（min）； m折减系数； A1、c、b、n地方参数。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水

27、管渠设计流量的确定五、特殊情况雨水设计流量的确定第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定AAAAAFtFtqFQ57.057.0)4(5 .812)4(16525 .0BBBFtQ57.0)4(5 .812解根据已知条件，FA面积上产生的最大流量： FB面积上产生的最大流量： FA面积上的最大流量流到B点的集水时间为tA+tA-B，FB面积上的最大流量流到B点的集水时间为tB。如果tA+tA-B= tB ，则B点的最大流量Q=QA+QB。但tA+tA-B tB ，故B点的最大流量可能发生在FA面积或FB面积单独出现最大流量时。据已知条件tA+tA-B tB，B点最大流量按下两

28、种情况分别计算。第一种情况：最大流量可能发生在全部FB面积参与径流时。这时FA中仅部分面积的雨水能流达B点参与同时径流，B点的最大流量为：57. 057. 0)4(5 .812)4(5 .812 BABABBttFtFQ代入上式得出：第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定)(625)1015(30)(,hatttFFBABAAA)/(5 .36683 .13932 .2275)45(65 .812)415(155 .81257.057.0SLQ式中FA为在tB-tA-B时间内流到B点的FA上的那部分面积。FA/tA 为1min的汇水面积，所以第二种情况：最大流量可能发生在全

29、部FA面积参与径流时。这时FB的最大流量已流过B点，B点的最大流量为：)/(9 .50851 .15108 .3575)41025(155 .812)425(305 .812)4(5 .812)4(5 .81257.057.057.057.0SLttFtFQBAABAA 按照上述两种情况计算的结果，选择其中最大流量Q=5085.9L/S作为B点处所求的设计流量。 第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定1、调节水池常用的布置形式：一般常用溢流堰式或底部流槽式的调节池。（1）溢流堰式调节池（2) 底部流槽式调节池六、雨水径流量的调节（雨水管渠系统上的调节池）第二节第二节 雨水管

30、渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定2、调节池容积V的计算：调节池内最高水位与最低水位之间的容积为有效容积。3、调节池下游干管设计流量计算 由于调节池蓄洪和滞洪作用的存在，因此调节池下游雨水干管的设计流量以调节池下游的汇水面积为起点计算，与调节池上游汇水面积的情况无关。 当调节池下游干管无本段汇水面积的雨水进入时： QQmax 当调节池下游干管接受本段汇水面积的雨水进入时： QQmaxQ式中：Qmax 调节池上游干管的设计流量（m3/s）； 下游干管设计流量的降低程度；对于溢流堰式调节池： （Q2Q5）/ Qmax 对于底部流槽式调节池： Q3/Qmax Q调节池小于干管汇水面积上的雨水设计

31、流量，即按下游干管汇水面积的集水时间计算，与上游干管的汇水面积无关（m3/s）。第二节第二节 雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定 雨水设计流量计算的其它方法有：1、推理公式的改进法2、过程线方法：瞬时单线方法、典型暴雨法等3、计算机模型七、雨水管渠设计流量计算的其它方法第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算一、雨水管渠系统平面布置的特点： 1、充分利用地形，就近排入水体 2、根据城市规划布置雨水管道 3、合理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅 4、雨水管道采用明渠或暗管应结合具体条件确定。 a 在城市市区或工厂内，由于建筑密度较高，交通量较大，雨水管道一般应采

32、用暗管。 b 在地形平坦地区，埋设深度或出水口深度受限制地区，可采用盖板渠排除雨水。 c 在城市郊区，当建筑密度较低，交通量较小的地方，可考虑采用明渠，以节省工程费用，降低造价。 d 在每条雨水干管的起端，应尽可能采用道路边沟排除路面雨水。雨水暗管和明渠衔接处的作法：管道接入明渠、明渠接入暗管。设计的基本要求：能通畅地及时地排走城镇或工厂汇水面积内的暴雨径流量。第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算5、设置排洪沟排除设计地区以外的雨洪径流第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算二、雨水管渠水力计算的设计数据1、设计充满度：管道设计充满度按满流考虑，

33、即h/D=1。明渠则应有等于或大于0.20m的超高。街道边沟应有等于或大于0.03m的超高。2、设计流速 a ）为避免雨水所挟带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道，满流时管道内最小设计流速为0.75m/s；明渠内最小流速为0.40m/s。 b ）为防止管壁受到冲刷而损坏，影响及时排水，对雨水管渠的最大设计流速规定为：金属管最大流速为10m/s；非金属管最大流速为5m/s；明渠中水流深度为0.41.0m时，最大设计流速宜按表3-9采用。 因此，管渠设计流速应在最小流速与最大流速范围内。第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算 明

34、渠最大设计流速明渠类别明渠类别最大设最大设计计流速流速（m/sm/s）明渠类别明渠类别最大设计最大设计流速流速（m/sm/s）粗砂或低塑性粗砂或低塑性粉质粘土粉质粘土0.800.80草皮护面草皮护面1.601.60粉质粘土粉质粘土1.001.00干砌块石干砌块石2.002.00粘土粘土1.201.20浆砌块石或浆砌浆砌块石或浆砌砖砖3.003.00石灰岩及中砂石灰岩及中砂岩岩4.004.00混凝土混凝土4.004.00 当水流深度h在0.41.0m范围以外时，表列流速应乘以下列系数： h0.4m,系数0.85； h1m,系数1.25； h2m,系数1.40。第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计

35、算雨水管渠系统的设计和计算3、最小管径和最小设计坡度雨水管道的最小管径为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。4、最小埋深与最大埋深：具体规定同污水管道。三、雨水管渠水力计算方法：通常采用根据公式制成的水力计算图（附录2-2）或水力计算表（表3-10）。在工程设计中，通常在选定管材之后，n即为已知数值。而设计流量Q也是经计算后求得的已知数。所以剩下的只有3个未知数D、v及I。第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算先在横坐标轴上找到Q=200L/S值，作竖

36、线；在纵坐标轴上找到I=0.004值，作横线。将此两线相交于A点，找出该点所在的v值及D值。得到v=1.17m/s，符合水力计算的设计数据的规定；而D值则界于D=400500mm两斜线之间，显然不符合管材统一规格的规定，因此管径D必须进行调整。 设采用D=400mm时，则将Q=200L/S的竖线与D=400mm 的斜线相交于B点，从图中得出交点处的I=0.0092及v=1.60m/s。此结果v符合要求，而I与原地面坡度相差很大，势必增大管道的埋深，不宜采用。若采用D=500mm时，则将Q=200L/s的竖线与D=500mm 的斜线相交于C点，从图中得出交点处的I=0.0028及v=1.02m/

37、s。此结果合适，故决定采用。雨水管道中常用的断面形式大多为圆形，但当断面尺寸较大时，宜采用矩形、马蹄形或其他形式。明渠和盖板渠的底宽，不宜小于0.3m 。无铺砌的明渠边坡，应根据不同的地质按表3-11采用；用砖石或混凝土块铺砌的明渠可采用1：0.75 1：1的边坡。第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算明渠边坡地质地质边坡边坡地质地质边坡边坡粉砂粉砂1 1：3 31 1：3.53.5半岩性土半岩性土1 1：0.50.51 1：1 1松散的细砂、松散的细砂、中砂和粗砂中砂和粗砂1 1：2 21 1：2.52.5风化岩石风化岩石1 1：0.250.251 1：0.50.5密

38、实的细砂、密实的细砂、中砂、粗砂或中砂、粗砂或粘质粉土粘质粉土1 1：1.51.51 1：2 2岩石岩石1 1：0.10.11 1：0.250.25粉质粘土或粘粉质粘土或粘土砾石或卵石土砾石或卵石1 1：1.251.251 1：1.51.5第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算四、雨水管渠系统的设计步骤和水力计算：1、收集和整理设计地区的各种原始资料，包括地形图，城市或工业区的总体规划、水文、地质、暴雨等资料作为基本的设计数据。2、划分排水流域和管道定线：地形对排除雨水有利时，可采用分散出口的雨水管道布置形式。3、划分设计管段并计算设计管段的汇水面积 a 根据管道的具体

39、位置，在管道转弯处、管径或坡度改变处，有支管接入处或两条以上管道交汇处，以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井。 b 将两个检查井之间流量没有变化，且预计管径和坡度没有变化的管段定为设计管段。 c 从管段上游往下游按顺序进行检查井编号。地形平坦，按就近排入附近雨水管道原则划分汇水面积；地形坡度较大时，按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积。并将每块面积进行编号，计算其面积的数值注明在图中。汇水面积除街区外，还包括街道、绿地。第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算4、确定各排水流域的平均径流系数值5、确定设计重现期P、地面集水时间t 1 t1：根据该地建筑密度情况，地形

40、坡度和地面覆盖种类，街区 内设置雨水暗管与否等，确定雨水管道的地面集水时间。6、求单位面积径流量q0 q0是暴雨强度q与径流系数的乘积。nnbmttPcAbtPcAqq)()lg1 (167)()lg1 (167211107、列表进行雨水干管的设计流量和水力计算，以求得各管段的设计流量及确定各管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深值等。计算时，需先确定管道起点的埋深或管底标高。8、绘制雨水管道平面图及纵剖面图第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算五、雨水管渠设计计算举例第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算 雨水干管水力计算表雨水干管水力计算

41、表设计设计管段管段编号编号管长管长 L(m)汇水汇水面积面积F(ha)管内雨水流行时间管内雨水流行时间（min)单位面积单位面积径流量径流量q q0 0(L/(s.ha)(L/(s.ha)设计流量设计流量Q(L/S) 管径管径 D(mm)(mm)坡度坡度 I（）t t2 2=(L/V)=(L/V)t t2 2=L/V=L/V1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 12 21501501.691.690 03.293.2955.9855.9894.5894.584004002.12.12 23 31001004.074.073.293.291.981.9840.2940.291

42、63.98163.985005001.91.93 35 51001006.676.675.275.271.981.9835.0535.05233.78233.786006001.51.55 59 914014010.7210.727.257.252.592.5931.2531.25335.00335.007007001.41.49 9101010010018.2418.249.849.841.631.6327.6027.60503.42503.428008001.51.5101011 1110010020.1020.1011.4711.471.591.5925.7925.79518.38518

43、.388008001.61.611 11121212012022.9422.9413.0613.061.791.7924.2924.29557.21557.218008001.81.81212161615015029.8329.8314.8514.852.272.2722.8422.84681.32681.329009001.51.51616171712012031.2231.2217.1217.121.821.8221.2821.28681.32681.329009001.51.51717181815015039.1239.1218.9418.941.971.9720.2320.23791.

44、40791.409009002.02.0181819 19 15015044.3144.3120.8120.811.821.8219.2619.26853.41853.419009002.32.3第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算流速流速v v(m/s) (m/s) 管道输管道输水能力水能力QQ（L/s)L/s)坡降坡降I IL L(m)(m)设计地面标高设计地面标高(m)(m)设计管内底标高设计管内底标高(m)(m)埋深埋深(m)(m)起点起点终点终点起点起点终点终点起点起点终点终点101011 1112121313141415151616171718180.76

45、0.7696.0096.000.3150.31514.03014.03014.06014.06012.73012.73012.41512.4151.301.301.651.650.840.84165.00165.000.1900.19014.06014.06014.06014.06012.31512.31512.12512.1251.751.751.941.940.840.84240.00240.000.1500.15014.06014.06014.06014.06012.02512.02511.87511.8752.042.042.272.270.900.90350.00350.000.19

46、60.19614.04014.04013.60013.60011.77511.77511.57911.5792.372.372.022.021.021.02520.00520.000.1500.15013.60013.60013.60013.60011.47911.47911.32911.3292.122.122.272.271.051.05530.00530.000.1600.16013.60013.60013.60013.60011.32911.32911.16911.1692.272.272.432.431.121.12560.00560.000.2160.21613.60013.600

47、13.60013.60011.16911.16910.95310.9532.432.432.652.651.101.10700.00700.000.2250.22513.60013.60013.58013.58010.85310.85310.63710.6372.752.752.942.941.111.11700.00700.000.1800.18013.58013.58013.57013.57010.63710.63710.45710.4572.972.973.113.111.291.29810.00810.000.3000.30013.57013.57013.57013.57010.457

48、10.45710.15710.1573.113.113.413.411.371.37870.00870.000.3450.34513.57013.57013.55013.55010.15710.1579.8129.8123.413.413.743.74第三节第三节 雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统的设计和计算六、立体交叉道路排水立交道路排水主要解决降雨在汇水面积内形成的地面径流和必要排除的地下水。设计时与一般道路排水相比具有下述特点：1、要尽量缩小汇水面积，以减少设计流量2、注意地下水的排除3、排水设计标准高于一般道路4、雨水口布设的位置要便于拦截径流5、管道布置及断面选择6、对于立交地道

49、工程，当最低点位于地下水位以下时，应采取排水或降低地下水位的措施。宜设置独立的排水系统，并保证系统出水口畅通，排水泵站不能停电。 第四节第四节 排洪沟的设计与计算排洪沟的设计与计算概述1、建设防洪工程的必要性2、排洪沟设计的任务：开沟引洪，整治河沟，修建筑物等，以便有组织地及时地拦截并排除山洪径流，保护山坡下的工厂和城镇的安全。设计防洪标准 在进行防洪工程设计时，首先要确定洪峰设计流量，然后根据该流量拟定工程规模。为了准确、合理地拟定某项工程的性质、范围以及重要性等因素，选定某一频率作为计算洪峰流量的标准，称为防洪设计标准。设计洪峰流量的计算 排洪沟属于小汇水面积上的排水构筑物，计算小汇水面积

50、的山洪洪峰流量的三种方法：1.洪水调查法（形态调查法、直接类比法）；形态调查法主要是深入现场，勘察洪水位的痕迹，推导它发生的频形态调查法主要是深入现场，勘察洪水位的痕迹，推导它发生的频率，选择和测量河槽断面，按公式计算流速，并计算出调查的洪峰率，选择和测量河槽断面，按公式计算流速，并计算出调查的洪峰流量。然后通过流量变差系数和模比系数法，将调查得到的某一频流量。然后通过流量变差系数和模比系数法，将调查得到的某一频率的流量换算成设计频率的洪峰流量。率的流量换算成设计频率的洪峰流量。2 2、推理公式法、推理公式法 推理公式有水科院水文研究所公式，小径流研究组公式和林平一公推理公式有水科院水文研究所