截流式合流制系统的工作情况
晴天
截流管以非满流将生活污水、工业废水送往 污水厂进行处理。
雨天
Q≤q时，混合水全部送入污水处理厂
Q≥q时，部分混合水送入污水厂，部分水从 溢流井溢出直接进入水体
截流式合流制系统的使用条件
❖ 雨水稀少地区 ❖ 排水区域内有一处或多处水源充沛的水体 ❖ 必须采用暗管渠排除雨水，但街道横断面
❖ 平均径流系数
av
Fi i
F
区域综合径流系数 一般市区的综合径流系数取Ψ=0.5～0.8，郊区取Ψ=0.4～0.6
设计重现期的确定
➢ 影响因素： 汇水面积的地面建设性质、地形特点、汇水面 积和气象特点等。
➢ 重现期一般选用0.5～3a，对于重要地区，一 般选用2～5a。
➢ 在同一个排水系统中可采用同一个设计重现 期或不同的设计重现期。
管道衔接方式 管顶平接
雨水管渠水力计算方法
公式
81
Q
1
21
R3i2 A
D3i 2
n
43 16n
已知条件：n、Q 未知条件：i—参照地面坡度或相应管径的最小坡
度，假定管底坡度 D、v —从水力计算图或表中求得
雨水管渠系统的设计步骤
➢收集和整理设计地区的各种原始资料 ➢划分排水流域和管道定线 ➢划分设计管段 ➢划分并计算各设计管段的汇水面积 ➢确定各排水流域的平均径流系数值 ➢确定设计重现期P、地面集水时间t1 ➢求单位面积径流量q0 ➢列表进行雨水干管及支管的水力计算 ➢绘制雨水管道平面图及纵剖面图
特殊情况雨水设计流量的计算
当汇水面积的轮廓形状很不规则，即汇水面积呈 畸形增长时（包括几个相距较远的独立区域雨水 的交汇）；汇水面积地形坡度变化较大或汇水面 积各部分径流系数有显著差异时，就可能发生管 道的最大流量不是发生在全部面积参与径流时， 而发生在部分面积参与汇流时。
处理方法： 计算各种可能情况下的雨水设计流 量，取最大值
在设计流量确定后，渠线走向应多方案比较 合理利用地形坡度排水 排洪沟的布置应与城镇或厂区的总体规划密切配合 充分利用原有的天然沟道 渠线走向应选在地形较平缓，地质稳定地带，并要求
渠线短 最好将水导至城市下游，以减少河水顶托 尽量避免穿越铁路和公路 尽量减少弯道 排洪沟采用明渠还是暗管要视具体情况而定
排洪能力计算
v
1
Ry
I
1 2
n
Q
1
A
y
R
I
1 2
n
水力要素计算
矩形断面
A Bh
2h B
梯形断面
A Bh mh2
B 2h 1 m2
＝B h( 1 m12 1 m22 )
水力计算
已知Q、i 渠道断面 已知Q或v、n、渠道断面 i 已知渠道断面、n、i Q
合流制管渠系统的设计
➢ 当t<τ0时，部分汇流。t增大，q减小，F增 大，Q增大；
➢ 当t= τ0时，全面积汇流； ➢ 当t>τ0时，t增大，F不变，q减小，Q减小
极限强度理论的内容
当汇水面积上最远点的雨水达集流点时， 全面积汇流，雨水管渠的流量最大。 当降雨历时等于汇水面积上最远点的雨水 达集流点的集流时间时，雨水管道的雨量 最大。
降雨历时：连续降雨的时段 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
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度。
i H t
工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体积表示q(L/ha‧s)。
q 100001000i 167i 1000 60
降雨频率：等于或大于某特定值的暴雨强 度出现的次数m与观测资料总项数n之比。
雨水径流成因
地面点上的产流过程
降雨
植物截留 土壤渗流
余水
地面径流
流域上的汇流过程
流域： 地面径流
沟、溪 低洼处
城市：
雨水管渠 地面径流 雨水口
江河 江河
极限强度法原理
➢ 承认降雨强度随降雨历时的增长而减小 的规律性
➢ 汇水面积的增长与降雨历时成正比 ➢ 汇水面积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
雨水口应设置在街道交叉路口的汇水点、 低洼处
道路上平均间隔30～80m应设置一雨水口
有条件时应尽量采用明渠排水
城郊或新建工业区、建筑密度低的地区及交通量小的地区 尽量采用道路边沟排水以减少管道用量
设置排洪沟排出雨洪径流
雨水管渠水力计算的设计参数
设计充满度 管道设计充满度按满流考虑 明渠超高≥0.20m 街道边沟超高≥0.03m
降雨重现期：等于或大于某特定值的暴雨 强度可能出现一次的平均间隔时间。
暴雨强度公式
q
167
A1(1 c lg (t b)n
P)
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
确定暴雨强度公式的步骤
➢ 收集当地气象台的自记雨量记录（一般 不少于10年）
利用地形排水
地形坡度较大地区：雨水管布置在地形洼处或溪谷线上 地形平坦地区：雨水管布置在排水流域中间
出水口形式
分散出水口：雨水排入池塘或小河 河流水位变化大的地区
集中出水口 地形平坦地区
雨水管道布置与城市规划相协调
雨水管道平行道路布置 处理协调好雨水管道与地下构筑物及其它 管线的相交
合理布置雨水口
较窄管渠位置受限 ❖ 地面有一定的坡度倾向水体，当水体高水
位时，岸边不受淹没
布置特点
管渠的布置应使所有服务面积上的污废水均能合 理地排入管渠，并以尽可能短的距离坡向水体。
沿水体岸边布置与水体平行的截流干管，在截流 干管的适当位置上设置溢流井
须合理确定溢流井的数目和位置，既要减小对水 体的污染，又要减小截流干管的尺寸及长度
➢ 对雨量资料进行统计 ➢ 根据p—i—t关系求解b、n、A1、c各个
参数，得到当地暴雨强度公式 ➢ 计算抽样误差和暴雨公式均方差
雨水管渠设计流量的确定
➢ 雨水管渠设计流量计算公式（极限强 度法）：
Q=Ψ•q•F
式中：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(ha) q——设计暴雨强度( L/(s·ha) )
设计流速 最小流速：
管道≥0.75m/s 明渠≥0.40m/s 最大流速： 管道：金属管道≤10m/s
非金属管道≤5m/s
最小管径及最小设计坡度 雨水管道：DNmin=300
imin=0.003 雨水口连接管：DNmin=200
imin=0.010 最大埋深
干燥土壤：≤7～8m
多水、流沙、石灰岩地层：≤5m
地面集水时间t1的确定
➢ 影响因素：
地形坡度、地面铺砌、地面种植情况、 水流路程、道路纵坡和宽度、暴雨强度 等。
➢ 《室外排水设计规范》规定：一般采用 t1=5～15min。
管渠内雨水流行时间t2的确定
t2
L 60v
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，1min=60s
雨水管渠系统的设计
雨水管渠系统的组成
雨水口 雨水管渠 检查井 出水口 雨水泵站
雨水管渠系统的任务
及时地汇集并排出暴雨形成的地面径流。 以保障城市人民的生命财产的安全及工农 业生产的正常进行，达到既合理又经济的 要求。
雨水管渠的主要设计内容
收集基础资料 确定当地的暴雨强度公式 确定设计参数 划分排水流域 雨水管渠的定线 计算设计流量和进行管渠的水力计算 绘制管渠的平面图及纵剖面图
在合适的排水区域内，合流制排水系统的上游可 只设污水管道
合流制排水管渠的设计流量
第一个溢流井中上游管渠的设计流量
洋河镇雨水设计基础资料
➢洪水位：16.5m ➢常水位：14.3m ➢暴雨强度公式
q
167
A1(1 c lg (t b)n
P)
1510.7(1 0.514lg (t 9)0.64
P)
1
2
3
4
5 6
立体交叉道路排水
尽量缩小汇水面积 取用较高的排水设计标准 雨水口的布设位置要便于拦截径流 管道布置应于其它市政管道综合考虑 适当加大管道断面 设置排水及降低地下水位的措施
h
假设条件
➢ 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 ➢ 汇水面积随集流时间增长的速度为常数
雨水管段的设计流量计算
各管段的雨水设计流量等于该管段承担的所有汇水面积和设计暴雨强度的乘积。
集水时间的确定
t=t1+mt2
t1:地面集水时间 t2:管内雨水流行时间 m:折减系数
Q=A• v
推理公式法
适用于流域面积为40～50km2的地区，以及山区城镇。
Q
0.278
S
n
F
Ψ：洪峰径流系数 S：暴雨雨力(mm/h) F：流域面积 τ：流域的集流时间(h) n ：暴雨强
F:流域面积 K、n：随地区及洪水频率而变化的系数和
指数
设计原则
雨量分析
目的 确定降雨历时、暴雨强度与降雨重现期 之间的关系，以此作为雨水设计管渠设 计的依据，估算排水管渠断面的尺寸 。
分析要素
降雨量 降雨历时 暴雨强度 降雨面积及汇水面积 降雨频率和重现期
降雨量：降雨的绝对量，指某场降雨落 在不透水平面上的水层深度。
❖年平均降雨量 ❖月平均降雨量 ❖年最大日降雨量
q
(t
1625 4)0.57
0.5
径流调节
设置调节池 可供利用的调节池有：天然洼地、谷塘 或池塘，以及人工修建的调节池。
调节水池常用的布置形式