排水工程第五章ohx

第五章雨水管（沟）系统的设计雨水管（沟）系统包括：雨水口、连接管、检查井、雨水管、出水口等5-1雨量分析与暴雨强度公式5-2雨水设计流量5-3雨水管设计和计算5-4雨水径流的调节第五章雨水管（沟）系统的设计5-1雨量分析与暴雨强度公式雨水沟道的设计以降雨量为基础，其设计流量为雨水径流量。一、雨量参数降雨量（h）降雨历时（t）降雨强度（i/q）降雨面积和汇水面积降雨频率和重现期（P）一、雨量参数降雨量（h）：指一段时间内降落在某一面积上的总水量表示方式1hm2面积上的降雨量（m3/hm2）深度h（mm）2007年7月7日12时～8日12时，南京（市区）降水量198.9毫米。南京24小时降水量接近于2003年7月5日历史最高值207.2毫米——引自20070709《现代快报》2008年8月1日到2日受“凤凰”残留云系影响，南京出现持续性的强降水，南京浦口地区的降水量达到278.1毫米，下了罕见的特大暴雨。20080802《扬子晚报》降雨历时（t，min，h）：指连续降雨的时段降雨强度（i，mm/min;q，L/s.hm2）：某一降雨历时内的平均降雨量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（ha/km2）一、雨量参数i=h/t（mm·min-1）q=Ki=166.7i（L·s-1·hm-2）表示方式一、雨量参数降雨强度的频率和重现期（P）（1）通常称单位时间内某种事件出现的次数（或比例）为频率，水文统计上，用频率反映水文事件出现的频繁情况（2）降雨强度的重现期：指超过某一降雨强度的降雨出现一次的平均时间间隔，单位：年洪水的大小50年一遇100年一遇洪水重现期50年100年频率2%（0.02）1%（0.01）二、暴雨强度公式i=A*(1+C*lgP)/(t+b)nA:P=1年时的设计暴雨的雨力;C:雨力变动参数;b:历时附加参数;n:历时指数;i:设计暴雨强度;P:设计重现期;t:降雨历时A,C,b,n是地方参数，由统计方法确定二、暴雨强度公式min)/()228.13(lg914.11060.16775.0mmtPi)./()5.10()lg787.01(16.241878.0hasLtPq南京镇江min)/()09.8()lg642.01(315.13722.0mmtPi上海5-2雨水设计流量推理公式qAiAKQsQs：雨水管设计流量（L/s）;A：排水面积（hm2）i：设计降雨强度（mm/min）;q：设计降雨强度（L/s.hm2）;K：单位换算系数，167;Ψ：径流系数1、设计降雨历时——tt：设计降雨历时（min）；t1：地面集水时间（min）；m：折减系数；t2：管渠内雨水流行时间（min）21mttt（1）地面集水时间——t1视集水距离长短、地形坡度和地面覆盖情况定,一般采用5～15min（2）管渠内雨水流行时间——t2min602vLtv：各管段满流时的流速，m/sL：管段长度，m（3）折减系数——m暗管m=2，明渠m=1.2，在陡坡地区，暗管m=1.2～2增加折减系数的理论基础：利用管中空隙容量2、径流系数——Ψ影响径流系数的常见因素：（1）地面覆盖（2）地面坡度（3）地貌（4）降雨状况（5）前期影响雨量3、设计重现期——P根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。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。讨论应用推理公式确定雨水沟道的设计流量时排水面积的值精度较高；径流系数的值很难精确，且随城市的建设而变动；降雨强度设计值的确定，随意性很大；重现期的选用具有随意性；地面集水时间具有随意性。5-3雨水管的设计和计算设计基本要求：通畅及时地排除雨洪径流1、雨水管的布局（1）充分利用地形，合理选择排水形式（2）按城市布局布置雨水管，与总体规划相结合（3）合理布置雨水口，以水不淹路面为宜（4）暗管与明渠结合（5）用截流沟排区外来水2、雨水管水力计算有关规定（1）设计充满度：满流设计（2）设计流速雨水管最小设计流速0.75m/s（3）最小管径和最小设计坡度2、雨水管水力计算有关规定2、雨水管水力计算有关规定管顶平接管底平接（4）管段衔接2、雨水管水力计算有关规定（5）最小覆土厚度：与污水管一致（6）窨井间距例：已知某排雨系统采用钢筋混凝土管，设计流量qv=200L/s,地面坡度i=0.004。求：管径D，管底坡度I，以及管内流速v.3、雨水沟道水力学计算步骤步骤1：划分流域与沟道定线，确定雨水流向步骤2：划分设计沟段与沿线汇水面积步骤5：进行水力学计算步骤4：确定沟道的最小埋深步骤3：确定雨量参数的设计值雨量重现期采用一年，相应降雨强度公式：地面集水时间t用10min。径流系数及加权平均的计算：767.0)17.7(6.14tiiiiAA步骤1：从沟道系统图中量得各沟段的长度L列入第2项步骤2：根据排水面积的划分，将各沟段的沿线面积列入第3项步骤3：各沟段的排水面积列入第4项步骤4：从图中读出数据列入第14、15项步骤5：根据各沟段的假定流速，算出集流时间t，比流量q0，设计流量qv，而后从水力学算图上选定管径D与坡度I，并确定相应的流速v，当所确定的流速v与假定流速有出入时，再调假定流速并进行重新计算，最终使假定流速与确定的流速两者一致步骤6：计算各沟底高程，并填入表格列表计算及步骤为什么下游沟段3-2的设计流量(qv=607.2L/s)反而比上游沟段4-3的设计流量(qv=627.2L/s)小?窨井5处计算集水点t2的集水时间时有3个值,为什么选择最大的?计算沟段5-4的上端的沟底高程时可得3个数值,为什么要采用最小的?4、设计步骤（1）划定排水干线、支线，确定雨水流向、排水出口（2）定井位，划分设计管段，确定控制点高程（3）计算设计管段汇水面积A及其径流系数ψ（4）确定设计重现期P、设计降雨历时t（5）计算单位面积径流量q（6）列表水力计算（7）布置雨水口（8）绘排雨系统的平面图、纵剖面图（9）设计构筑物有可能降低整个沟系的造价由于雨水流量大，沟槽长，下游沟道的雨水流量尤其大，设置调节池，可使下游沟道的设计流量减小，降低下游沟系的造价，而且做调节池的造价要比沟管省，故有可能降低整个沟系的造价。能使雨水沟道的设计有较大的灵活性如今后在所在的汇水区域上大量造房，会使不透水面积增加，从而使径流量剧增，一般很少有可能再重新排管，此时若能设置一个调节池，将上游的流量引入调节池，洪峰过后再排入下游管道，则可使下游沟道仍能使用，从而解决该技术矛盾。能改善合流制管系暴雨时的溢流水水质由于合流制沟管在遇到暴雨时，会有大量溢流水产生，而溢流的水中含有相当的生活污水和工业废水，水质较差，若能在截流式合流制的溢流井后面设置调节池，并对进入调节池的溢流污水进行处理后再将其排入水体，就能使最终排入水体的溢流水的水质得到改善。5-4雨水径流的调节雨水径流调节池的作用调节池的位置选择很重要，调节池若设置在排水系统的开始或末端，可想而知是意义不大的，故最佳位置的选择需要慎重考虑。调节池的最佳设计位置选择尽可能利用当地的地形条件，如水库、池塘、河流等应专门建设。一般位置：汇流点。在有池塘、河床可以利用，或有洼池可以建池的情况下，往往可以调节径流量，以减小其下游的沟道口径。调节池构造底部流槽式泵汲式溢流堰式调节池的布局形式溢流堰式调节池q1q2q4q3q5底部流槽式调节池q1q3泵汲式调节池q1q3q2q4调节池容积（V）计算WfV)(]215.0)3.0lg()10.125.065.0([)(15.02.1nntbnfV：调节池容积，m3；W：径流总量,m3，：脱过系数，b、n：暴雨强度公式参数；t：雨水汇流历时，min调节池容积计算示例管径(mm)池内最大水深(m)1.01.52.015020030040019389919023461212332754140269出水管(管长10m计)平均出流量参考值已知：q1=1.2m3/s,径流历时20min,q2=0.36m3/s,暴雨公式参数b=8,n=0.7,池内最大水深为1.5m。求：放空历时在12h以内的调节池容积。调节池容积(m3)出水管管径(mm)500~10001000~20002000~4000150~200200~300300~400出水管管径参考值本章小结理解降雨的四个雨量参数，掌握暴雨强度公式重点掌握如何利用推理公式计算设计流量，理解公式中各参数的含义掌握雨水管沟水力计算的有关规定及水力计算步骤了解调节池的作用及其构造形式，掌握调节池容积的计算习题：P13019