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雨量分析与暴雨强度计算


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。 同时,起点检查井上游地面雨水流行距离以不 超过120~150 m为宜。
应结合当地具体条件,合理地选定 t1值。 t1选用过大,将会造成排水不畅,致使管道上游 地面经常积水; 选用过小,又将加大雨水管渠尺寸,从而增加工 程造价。
10.3
雨水管网设计与计算
10.3.1 雨水管网平面布置特点 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。
一般情况下,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 力流排除雨水的范围。 分散出水口:当管道将雨水排入池塘或小河时,水 位变化小,出水口构造简单,宜采用分散出水 口。就近排放管线短、管径小,造价低。 集中出水口式:当河流等水体的水位变化很大,管道 的出水口离常水位较远时,出水口的构造就复 杂,因而造价较高,此时宜采用集中出水口式 布置形式。
据规划的地区类别,采用区域综合径流系数。 (五)确定设计重现期 P 和地面集水时间 t1 结合地形特点、汇水面积的地区建设性质和气象 特点确定设计重现期。各排水流域的设计重现期可相 同,也可不同。 根据设计地区的建筑密度、地形坡度和地面覆盖 种类、街坊内是否设置雨水暗管等,确定雨水管道的 地面集水时间。
式中
2 3 1 2
Q —— 流量(m3/s);
ω —— 过水断面面积(m2); v —— 流速(m/s); R —— 水力半径(m); I —— 水力坡度; n —— 粗糙系数。
(二)水力计算的设计数据 1.设计充满度
雨水中主要含有泥砂等无机物质,不同于城市
污水的性质,加之暴雨径流量大,而相应较高设计
(六)求单位面积径流量 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)
对于某一设计来说,式中P、t1、ψ、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 t2,就可求出相应于该管段的 q 0值。
雨强度(L/s·ha)。
t
3-4——
管段3~4的管内雨水流行时间
(min)。

某雨水管线如图所示,径流系数为0.5,q=1200 (1+0.75lgT)/(t+5)0.61,重现期T=1a,F1、F2 F3 的地面集水时间分别为10min、5min、10min,折 减系数m=2,管内流动时间t1-2=5min,t2-3=3.75min, t4-3=3min,则2-3管段和3-5管段的设计流量分别是 ( )L/s,和( )L/s。
根据管道的具体位置,在管道转弯、管径或坡
度改变、有支管接入、管道交汇等处以及超过一定
距离的直线管段上都应设置检查井。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。并从管段上游往下游依次进行检查井的 编号。
(三)确定各设计管段的汇水面积 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而划定。
10.4
合流制管网设计与计算
10.4.1 合流制管网的使用条件和布置特点 1.截流式合流制排水管渠的使用条件 (1)排水区域内有一处或多处水源充沛的水体, 其流量和流速都足够大,当一定量的混合污 水排入后对水体造成的污染危害程度在允许 的范围以内;
(2)街坊和街道的建设都比较完善,必须采用暗管 (渠)排除雨水,而街道断面又较窄,管(渠)
的设置位置受到限制时;
(3)地面有一定的坡度倾向水体,当水体出现高水 位时,岸边不受淹没。污水在中途不需要泵汲。
2.布置特点 (1)管渠的布置应使所有服务面积上的生活污水、 工业废水和雨水都能合理地排入管渠,并能以 最短的距离坡向水体。 (2)沿水体岸边布置与水体平行的截流干管,在截 流干管的适当位置设置溢流井,使超过截流干管 截流能力的那部分混合污水能顺利地通过溢流 井就近排入水体。
计的管道断面所需时间。(min)
2.
式中
设计降雨历时(min); t —— —— 地面集水时间(min);
t1 mt2
t2 —— 管渠内雨水流行时间(min); m —— 折减系数。
1
(1)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。 地面集水时间受地形坡度、地面铺砌、地面植 被情况、距离长短等因素的影响,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。
10.3.4 雨水管网设计步骤
(一)划分排水流域,进行管道定线 根据城市总体规划图,按地形划分排水流域。 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。
(二)划分设计管段
(2)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: 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。
(3)折减系数 m的确定 折减系数 m的提出原因如下: 1)按公式算出的管渠内流行时间 t2将比实际时 间偏小。
于降雨历时 t=τ
1
+ t
1-2
+ t
2-3
的暴雨强
度(L/s·ha)。
t
2-3——
管段2~3的管内雨水流行时间
(min)。
(4)设计管段4~5的雨水设计流量
Q45 q4 F1 F2 F3 F4
式中
(L/s)
q4—— 管段4~5的设计暴雨强度,即相应于 降雨历时 t=τ 1 + t 1-2 + t 2-3 + t 3-4的暴
(3)合理地确定溢流井的数目和位置 ●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。 ●从经济上讲,溢流井过多,会提高溢流井和排放管 渠的造价,特别是在溢流井离水体远,施工条件 困难时更是如此。当溢流井的溢流堰口标高低于 受纳水体的最高水位时,需在排放管渠上设置防 潮门、闸门或排涝泵站。为减少泵站造价、减少 对水体的污染和便于管理,溢流井应适当集中, 不宜过多。
(L/s)
q2—— 管段2~3的设计暴雨强度,即相应于 降雨历时 t=τ 1 + t 1-2的暴雨强度
(L/s ·ha); t 1-2—— 管段1~2的管内雨水流行时间 (min)。
(3)设计管段3~4的雨水设计流量
Q34 q3 F1 F2 F3
式中
(L/s)
q3—— 管段3~4的设计暴雨强坡度 雨水管道的最小管径为300 mm,相应的最小 坡度为0.003;雨水口连接管的最小管径为200 mm, 相应的最小坡度为0.01。 4.最小埋深与最大埋深 在冰冻地区,雨水管道正常使用是在雨季,冬 季一般不降雨,若该地区使雨水管内不贮留水,且 地下水位较深时,其最小埋深则可不考虑冰冻影响, 但应满足管道最小覆土厚度的要求。其它具体规定 同污水管道。
设计流速为:金属管道为10 m/s;非金属管道为5
m/s;明渠按表采用。
明渠最大设计流速
明渠类别 最大设计 流速 (m/s) 明渠类别 最大设 计流速 (m/s)
粗砂或低塑性粘 土
0.8 1.0 1.2 4.0
草皮护面 干砌块石
1.6 2.0 3.0 4.0
粉质粘土
粘土 石灰岩或中砂岩
浆砌块石或浆砌
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

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。
10.2.2 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
2 )为了利用管道的调蓄能力,应使管内水流实
际流速低于设计流速,故要延缓管内流行时间 t2。
考虑到以上两个原因,在设计降雨历时计算 时引入了折减系数m,延缓了管内流行时间,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。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。
2.尽量避免设置雨水泵站
当地形平坦,且地面平均标高低于河流的洪水
位标高时,需将管道适当集中,在出水口前设雨水
泵站,经抽升后排入水体。尽可能使通过雨水泵站
的流量减到最小,以节省泵站的工程造价和经常运
行费用。
10.3.2 雨水管渠设计参数 (一)水力计算的基本公式
Q v
1 v R I n
地形较平坦时,可按就近排入附近雨水管道的
原则划分;
地形坡度较大时,应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。汇水面积除包括街坊外,还应包
括街道、绿地等。
(四)确定各排水流域的平均径流系数
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。也可根
(L/s·ha)。
(2)设计管段2~3的雨水设计流量 该设计管段收集汇水面积 F1和 F2上的雨水,2 断面为管段2~3的设计断面。 当 t=τ 1 + t 1-2时,F1和 F2全部面积上的雨 水均流到2断面,管段2~3的流量达到最大值。即:
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