排水工程第3章雨水管渠系统的设计3

第3节雨水管渠系统的设计和计算3.3.1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。分散出水口式雨水管布置集中出水口式雨水管布置2．根据城市规划布置雨水管道。雨水管道应平行道路布设布置在人行道或草地带下，而不宜布置在快车道下，以免积水时影响交通或维修管道时破坏路面若道路宽度大于40m时，可考虑在道路两侧分别设置雨水管道。雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其它地下构筑物在相交处相互协调雨水管道与其它各种管线(构筑物)在竖向布置上要求的最小净距见p1743．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。在城市市区或工厂内，由于建筑密度较高，交通量较大，雨水管道一般应采用暗管。在地形平坦地区，埋没深度或出水口深度受限制地区，可采用盖板渠排除雨水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。但明渠容易淤积，滋生蚊蝇，影响环境卫生。在每条雨水下管的起端，应尽可能采用道路边沟排除路面雨水。这样通常可以减少暗管约100—150m长度。当管道接人明渠时，管道应设置挡土的端墙，连接处的土明渠应加铺砌；铺砌高度不低于设计超高，铺砌长度自管道末端算起3—10m。宜适当跌水，当跌差0.3—2m时，需作45º斜坡，斜坡应加铺砌。当跌差大于2m时，应按水工构筑物设计。明渠接入暗管时，除应采取上述措施外，尚应设置格栅，栅条间距采用100—150mm。也宜适当跌水．在跌水前3—5m处即需进行铺砌。5．设置排洪沟排除设计地区以外的雨洪径流。3.3.2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，即h/D＝1。由于雨水较洁净，不产生有害气体，而雨后管道自然排空，无需保持输水时段管内通风。另外，雨水溢出地面带来的影响较污水轻，且雨水从管道外溢地面的现象也不可避免。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雨水管渠满流时管道内最小设计流速为0.75m/s；明渠内最小设计流速为0.40m/s。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0.4—1.0m时，最大设计流速。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0.0l。4．最小埋深与最大埋深具体现定同污水管道。另外：雨水管渠通常采用管顶平接3.3.3雨水管渠水力计算的方法常用计算方法水力计算图p173水力计算表p87计算举例例1已知：n＝0.013，Q＝200L/s，该管段地面坡度为i＝0.004求：D、v、iI=0.0092V=1.6坡度太大I=0.0028V=1.02例2已知：n＝0.013，Q＝400L/s，该管段地面坡度为i＝0.002求：D、v、iv=1.4I=0.004D=600v=1.0I=0.0018D=700例3已知：n＝0.013，Q＝500L/s，上游如例2求：本段D、v、iV=1.0I=0.0015D=800明渠和盖板渠的底宽，不宜小于0.3m。无铺砌的明渠边坡，根据不同的地质按下表采用；用砖石或混凝土块铺砌的明渠可采用1:0.75—1:1的边坡3.3.4雨水管渠系统的设计步骤和水力计算步骤：(1)管道定线：根据地形特点，布置雨水管渠，雨水应以最短的距离尽快排入水体。(2)划分干管和支管的服务面积，进行编号并计算出面积的大小。(3)确定干管和支管的检查井位置和编号，并计算设计管段长度和管渠总长度。(4)列表计算各设计管段的设计流量：地面径流系数、暴雨强度和集水面积的乘积。(5)列表进行水力计算。(6)图纸绘制：根据管道定线结果绘制平面图；根据水力计算最终结果，绘制的纵断面图。1、划分排水流域和管道定线应根据城市的总体规划图或工厂的总平面图，按实际地形划分排水流域雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低一侧为了充分利用街道边沟的排水能力，每条干管起端100m左右可视具体情况不设雨水暗管雨水支管一般设在街坊较低侧的道路下2．划分设计管段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把两个检查井之间流量没有变化且预计管径和坡度也没有变化的管段定为设计管段。并从管段上游往下游按顺序进行检查井的编号。132512911103161718193．划分并计算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。地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积；地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积。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。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t16．求单位面积径流量q07．列表进行雨水干管的设计流量和水力计算，8．绘制雨水管道平面图及纵剖面图。3.3.5雨水管渠设计计算举例定线划分管段并编号划分汇水面积计算径流系数ψ=0.5确定P=1a、t1=10min确定起点埋深h=1.30m确定暴雨强度公式，算q0计算计算步骤(1)从管道平面布置图上量得每一设计管段的长度。计算步骤(1)从管道平面布置图上量得每一设计管段的长度。(2)计算各设计管段的汇水面积并列入水力计算表中。计算步骤(1)从管道平面布置图上量得每一设计管段的长度。(2)计算各设计管段的汇水面积并列入水力计算表中。(3)计算各设计管段的地面坡度。计算步骤(1)从管道平面布置图上量得每一设计管段的长度。(2)计算各设计管段的汇水面积并列入水力计算表中。(3)计算各设计管段的地面坡度。(4)计算第一条设计管段时，管内流行时间t2取零，计算出第一条管段的单位面积径流量q0和设计流量Q。(5)根据设计流量和一般规定，查水力计算图表，求得各管段的管径、坡度、流速和管道的输水能力。(6)计算各管段的降落量。(7)确定的管渠起点埋深，计算第一条管渠的上下游管内底标高及埋深。(8)根据管长和流速，计算管内流行时间t2，由此再开始计算下游管段的流量及水力计算。雨水干管水力计算表55.9894.584002.10.760.31596.0012.73012.4151.653.2940.29163.985001.90.840.190165.0012.31512.1251.983.291.651.7535.05233.786001.50.840.150240.0012.02511.8751.985.272.272.04注意：保留小数绘图作业：P117第3、4、5题3.3.6立体交叉道路排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。汇水面积包括引道、坡道、匝道、跨线桥、绿地以及建筑红线以内的适当面积(约10m左右)如果条件许可，尽量将属立交范围的一部分面积划归附近另外的排水系统。或采取分散排放的原则，将地面高的水接入较高的排水系统，自流排出：地面低的雨水接入另一较低的排水系统，若不能自流排出，设置排水泵站提升。还应有防止地面高的水进入低水系统的拦截措施。2．注意地下水的排除。通常可埋设渗渠或花管，以吸收、汇集地下水，使其自流人附近排水干管或河流。若高程不允许自流排出时，则没泵站抽升。3．排水设计标准高于一般道路暴雨强度的设计重现期一般采用1一5a。地面集水时间宜取5一10min地面坡度大，管内流行时间不乘折减系数2径流系数一般取0.8一1.0。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。考虑其它市政管道，并应避开立交桥基础。若无法避开时，应从结构上加固，或加设柔性接口，或改用铸铁管材等，以解决承载力和不均匀下沉问题。起点断面最小管径不小于400mm，以下各段的设计断面均应加大一级。6．对于立交地道工程，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