3雨水管道的设计

3雨水管道的设计3.1划分并计算各设计管段的汇水面积该地区的雨水采用管道收集后直接排入就近水体的方式处理，因为各区汇水分界明显，坡度走势清晰，部分区域有逆坡现象，故雨水管道布置采用沿街顺坡布置，使雨水能够被很好的收集与排放。雨水干管数量：4条。具体雨水管道布置请参看某市排水管道设计布置总平面图。3.2求单位面积径流量qqav0式中0q—单位面积径流量av—平均径流系数q—暴雨强度公式由于影响因素多，要精确求定ψ值较为困难。因此目前径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值。径流系数ψ值见表3.1。表3.1径流系数ψ值地面种类ψ值各种屋面，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路面0.60级配碎石路面0.45干砌砖石和碎石路面0.40非铺砌土路面0.30公园和绿地0.15表中所列为单一覆盖时的ψ值。但汇水面积是由各种性质的地面覆盖所组成，在整个汇水面积上它们各自占有一定的比例，随它们占有的面积比例的变化，ψ值也不同。所以，整个汇水面积上的平均径流系数ψav值是按各类地面面积用加权平均法计算得出。iiFFav式中Fi——汇水面积上各类地面的面积(ha)；ψi——相应于各类地面的径流系数；F——全部汇水面积(ha)。市区地面种类如：屋面占36%，混凝土路面占16%，碎石路面占10%，非铺砌路面占20%，绿地占18%根据市区地面覆盖情况av＝0.9×0.36+0.9×0.16+0.4×0.1+0.3×0.2+0.15×0.18＝0.5953.3雨水干管的设计流量和水力计算3.3.1雨水水力计算的设计参数(1)采用的流量公式城市、厂矿中雨水管渠由于汇水面积小，属小汇水面积上的排水构筑物，其雨水设计流量可采用下式：FqQ式中Q——雨水设计流量(L/s)；ψ——径流系数，其值小于1；F——汇水面积(ha)；q——设计暴雨强度(L/s.ha)。(2)暴雨强度公式1nA(1ClgP)q(tb)式中q――设计暴雨强度P――设计重现期(a)；t――降雨历时(min)；1A，C，b，n――地方参数，根据统计方法进行计算确定。本设计采用如下公式计算：0.561272(10.65lgP)q(t6.64)(3)设计重现期的选取理由和数值暴雨强度随重现期的不同而不同。在设计中若重现期选用较大，则暴雨强度大，相应的雨水设计流量大，管渠的断面相应大。这样偏安全，有利于防止地面积水，但工程造价高。若重现期选用较低，则暴雨强度小，雨水设计流量小，管渠断面小。这样工程造价低，但可能会发生排水不畅、地面积水，或对城市生活及生产造成危害。应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。在同一排水系统中可采用同一重现期或不同重现期。重现期一般选用0.5～3a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般选用3～5a，并应与道路设计协调。特别重要地区和次要地区可酌情增减。本设计中选择P=1a。(4)集水时间选取数值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和管内流行时间t2两部分组成：t=t1+mt2式中t——降雨历时(min)；t1——地面集水时间(min)，视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5～15min；m——折减系数，暗管m=2，明渠m=1.2，在陡坡地区，暗管m=1.2～2；t2－管渠内雨水流行时间(min)。vLt602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，1min=60s。本设计中选择t1=10min。(5)折减系数的选取说明m的含义即为：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，折减系数实际是苏林系数与管道调蓄利用系数的乘积。我国《室外排水设计规范》建议：暗管：m=2，明渠：m=1.2。在陡坡地区，暗管的m=1.2~2。在本设计中，选取m=2。3.3.2雨水管道的水力计算（1)设计充满度雨水较污水清洁得多，对环境的污染较小，加上暴雨径流最大，而相应的较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长，且从减少工程投资的角度来讲，雨水灌渠允许溢流。故雨水灌渠的充满度按满管流设计，即h/D=1,明渠则应有等于或大于0.2m的超高，街道边沟应有等于或大于0.03m的超高。(2)设计流速为了避免雨水所夹带的泥沙等无机物，在灌渠内沉淀下来而堵塞灌渠：①满流时最小流速不得小于0.75m/s。②起始管段地形平坦，不小于0.6m/s。③明渠内最小设计流速为0.40m/s。为了防止管壁和渠壁的冲刷损坏，且最大流速只发生在暴雨时期，历时较短，因此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0.4—1.0m时，最大设计流速宜按规范采用。管渠设计流速应在最小流速与最大流速范围内。(4)最小管径和最小设计坡度街道下的雨水管道，最小管径为300mm，相应的最小坡度为0.003；街坊内部的雨水管道，最小管径一般采用200mm，相应的最小坡度为0.01.(5)检查井最大间距检查井通常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠段上。直线段上的最大间距见表3.2。(6)采用的管材采用钢筋混凝土圆管排水，粗糙系数n＝0.014。(7)起点埋深的确定表3.2检查井最大间距管径或暗渠净高(m)雨水(合流)管道最大间距(m)200~40050500~70070800~1000901100~15001201600~2000120在污水排水区域内，雨水管道起点是对管道系统的埋深起控制作用的地点。因此起点埋深的确定对对管道系统的埋深有很大影响。本设计确定起点埋深为2m。(8)衔接方式雨水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方都需要设置检查井。在设计时必须考虑在检查井内上下游管道衔接时的高程关系问题。雨水管道一般采用管顶平接。雨水干管水力计算成果表设计管段编号管长汇水管内雨水单位面积设计管径坡度流速管道坡降I*L(m)设计地面标高设计管内底标高(m)埋深(m)面积流行时间（min）径流量流量输水能力(m)L(m)F(ha)∑t2=∑L/vt2=L/vq0(L/(s.ha))Q(L/s)D(mm)(‰)V(m/s)Q`(L/s)起点终点起点终点起点终点a～b262.97.3704.471156.7321155.115110010.98930.8530.263255.7255.4253.7253.43721.963b～c233.89.384.471.968135.4951270.94313001.11.242626.7670.257255.4254.8252.7252.4432.72.357c～d25013.86.4381.398113.7031569.10115001.21.395263.4250.300254.8254.8252.334252.0342.4662.766d～e27019.267.8361.131108.0722081.46718001.31.6310122.7320.351254.8254.8251.693251.3423.1073.458e～f39032.368.9671.305104.0543367.18718001.71.8612666.1320.663254.8254.7251.371250.7083.4293.992f～g233.354.0310.2720.6599.95397.597180042.815209.5320.933254.7254250.891249.9583.8094.042g～h30082.5810.9220.71697.9968092.51020004.23.121917.21.260254251249.411248.1514.5892.849h～水体564.3117.5611.6381.17996.01211287.17122003.23.230319.2121.806254251249.411247.6054.5893.395(9)检查井及其数量表4.4雨水主干管工程数量表管径D(mm)管长L(m)管材检查井数量备注1100262.9钢筋混凝土圆管31300233.8钢筋混凝土圆管31500250钢筋混凝土圆管31800893.3钢筋混凝土圆管82000300钢筋混凝土圆管32200564.3钢筋混凝土圆管5