雨水管渠的设计计算

第九章雨水管渠的设计计算

（一）教学要求：

1、熟练掌握雨水设计流量的确定方法；

2、了解截流制合流式排水管渠的设计；

3、掌握管道平面图和纵剖面图的绘制。

（二）教学内容：

1、雨量分析及暴雨强度公式；

2、雨水管网设计流量计算；

3、雨水管网设计与计算；

4、雨水径流调节；

5、排洪沟设计与计算；

6、合流制管网设计与计算。

（三）重点：

雨水管网设计计算、合流制管网设计计算。

第一节雨量分析及暴雨强度公式

一、雨量分析

1. 降雨量

降雨量指单位地面面积上在一定时间内降雨的雨水体积，其计量单位为（体积/时间）/面积。由于体积除以面积等于长度，所以降雨量的单位又可以采用长度/时间。这时降雨量又称为单位时间内的降雨深度。常用的降雨量统计数据计量单位有：

年平均降雨量：指多年观测的各年降雨量的平均值，计量单位用mm/a；

月平均降雨量：指多年观测的各月降雨量的平均值，计量单位用mm/月；

最大日降雨量：指多年观测的各年中降雨量最大的一日的降雨量，计量单位用mm/d。

2. 雨量的数据整理

自记雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量（mm）和降雨时间（min）之间的对应关系，以降雨时间为横坐标和以累计降雨量为纵坐标绘制的曲线称为降雨量累积曲线。降雨量累积曲线上某一点的斜率即为该时间的降雨瞬时强度。将降雨量在该时间段内的增量除以该时间段长度，可以得到描述单位时间内的累积降雨量，即该段降雨历时的平均降雨强度。

3.降雨历时和暴雨强度

在降雨量累积曲线上取某一时间段t，称为降雨历时。如果该降雨历时覆盖了降雨的雨峰时间，则上面计算的数值即为对应于该降雨历时的暴

雨强度，降雨历时区间取得越宽，计算得出的暴雨强度就越小。

暴雨强度用符号i表示，常用单位为mm/min，也可为mm/h。设单位时间t内的平均降雨深度为H，则其关系为：

H

（9-1）

i

t

在工程上，暴雨强度亦常用单位时间内单位面积上的降雨量q表示，单位用（L/s）/hm2。

采用以上计量单位时，由于1mm/min＝l（L/m2）/min＝10000（L/min）/hm2，可得i和q之间的换算关系为：

10000

16760

q i i =

= （9-2） 式中 q —降雨强度，（L/s ）/hm 2；

i —降雨强度，mm/min 。

就雨水管渠设计而言，有意义的是找出降雨量最大的那个时段内的降雨量。因此，暴雨强度的数值与所取的连续时间段t 的跨度和位置有关。在城市暴雨强度公式推求中，经常采用的降雨历时为5min 、10min 、15min 、20min 、30min 、45min 、60min 、90min 、120min 等9个历时数值，特大城市可以用到180min 。

4.暴雨强度频率

对应于特定降雨历时的暴雨强度的出现次数服从一定的统计规律，可以通过长期的观测数据计算某个特定的降雨历时的暴雨强度出现的经验频率，简称暴雨强度频率。

5.暴雨强度重现期

工程上常用比较容易理解的“重现期”来等效地替代较为抽象的频率概念。重现期的定义是指在多次的观测中，事件数据值大于等于某个设定值重复出现的平均间隔年数，单位为年 (a)。

重现期与经验频率之间的关系可直接按定义由下式表示： 1

n

p p =

（9-6）

二、暴雨强度曲线与暴雨强度公式

1.暴雨强度曲线

2.暴雨强度公式

《室外排水设计规范》中规定，我国采用的暴雨强度公式的形式为： 1167(1lg )

()

n

A c p q t b +=

+ （9-9） 式中 q —设计暴雨强度，（L/s ）/hm 2；

p —设计重现期，a ；

t —降雨历时，min 。

1,,,A c b n —地方参数（待定参数），根据统计方法进行计算确定。 当0b =时，

1167(1lg )

n A c p q t += （9-10）

当1n =时，

1167(1lg )

A c p q t b

+=+ （9-11）

三、降雨面积和汇水面积

降雨面积是指每一场降雨所笼罩的地面面积。汇水面积是指雨水管渠所汇集和排除雨水的地面面积，用F 表示，常以公顷hm 2或平方公里km 2为单位。

第二节 雨水管渠设计流量的确定

一、雨水设计流量计算公式

雨水管渠的设计流量按下式计算：

Q qF ψ= （9-12） 式中 Q —雨水设计流量，L/s ；

ψ—径流系数，径流量和降雨量的比值，其值小于1； F —汇水面积，hm 2；

q —设计暴雨强度（L/s ·hm 2）。

假定：（1）暴雨强度在汇水面积上的分布是均匀的；（2）单位时间径流面积的增长为常数；（3）汇水面积内地面坡度均匀；（4）:地面不透水，1ψ=。

二、雨水管段设计流量的计算

在图9-6中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为相毗邻的四个街区。设汇水面积F Ⅰ＝F Ⅱ＝F Ⅲ＝F Ⅳ，雨水从各块面积上最远点分别流入雨水口所需的集水时间均为τ（min ）。1～2、2～3、3～4、4～5分别为设计管段，试确定各设计管段的雨水流量。

从图9-6可知，四个街区的地形均为北高南低，道路是西高东低，雨水管道沿道路中心线敷设，道路断面呈拱形为中间高，两侧低。降雨时，降落在地面上的雨水顺着地形坡度流到道路两侧的边沟中，道路边沟的坡度和地形坡度相一致。雨水沿着道路的边沟流到雨水口经检查井流入雨水管道。I 街区的雨水 (包括路面上雨水)，在1号检查井集中，流人管段1～2。Ⅱ街区的雨水在2号检查井集中，并同I 街区经管段1～2流来的雨水汇合后流入管段2～3。Ⅲ街区的雨水在3号检查井集中，同I 街区和Ⅱ街区流来的雨水汇合后流入管段3～4。其他依次类推。

已知管段1～2的汇水面积为F Ⅰ，检查井1为管段1～2的集水点。由于汇水面积上各点离集水点1的距离不同，所以在同一时间内降落到F I 面积上各点的雨水，就不可能同时到达集水点1，同时到达集水点1的雨水则是不同时间降落到地面上的雨水。 集水点同时能汇集多大面积上的雨水量，和降雨历时的长短有关。如雨水从降雨面积最远点流到集水点1所需的集水时间为20（min ），而这场降雨只下10（min ）就停了，待汇水面积上的雨水流到集水点时，降落在离集水点1附近面积上的雨水早已流过去了。也就是

说，同时到达集水点1的雨水只能来自F 1中的一部分面积，随着降雨历时的延长，就有愈来愈大面积上的雨水到达集水点1，当恰好降雨历时t ＝20（min ）时，则第1（min ）降落在最远点的雨水与第20（min ）降落在集水点1附近的雨水同时到达，这时，集水点1处的径流量达到最大。

通过上述分析可知，汇水面积是随着降雨历时t 的增长而增加，当降雨历时等于集水时间时，汇水面积上的雨水全部流到集水点，则集水点产生最大雨水量。

为便于求得各设计管段相应雨水设计流量，作几点假设：（1）汇水面积随降雨历时的增加而均匀增加；（2）降雨历时大于或等于汇水面积最远点的雨水流到设计断面的集水时间（t ≥τ0）；（3）地面坡度的变化是均匀的，径流系数ψ为定值，且ψ＝1.0。 1. 管段1～2的雨水设计流量的计算

管段1～2是收集汇水面积F I （hm 2）上的雨水，设最远点的雨水流到1断面的时间为τ（min ），只有当降雨历时t ＝τ时，F I 全部面积的雨水均已流到1断面，此时管段1～2内流量达到最大值。因此，管段1～2的设计流量为：

1~21Q F q =Ⅰ

（L/s ） 式中 q 1— 管段1～2的设计暴雨强度，即相应于降雨历时t ＝τ时的暴雨强度，（L/s ·hm 2）。

2. 管段2～3的雨水设计流量计算

当t ＝τ时，全部F Ⅱ和部分F Ⅰ面积上的雨水流到2断面，此时管段2～3的雨水流量不是最大。只有当t ＝τ+t 1-2时，F I 和F Ⅱ全部面积上的雨水均流到2断面，此时管段2～3雨水流量达到最大值。设计管段2～3的雨水设计流量为： 2~32()Q F F q =+ⅠⅡ （L/s ）

式中 q 2— 管段2～3的设计暴雨强度，是用（F I + F Ⅱ）面积上最远点雨水流行时间

求得的降雨强度。即相应于t ＝τ+t 1-2的暴雨强度，（L/s ·hm 2）； t 1-2— 管段1～2的管内雨水流行时间，min 。

同理可求得管段3～4及4～5的雨水设计流量分别为：

3~43~4(Q F F F q =++ⅠⅡⅢ） 4~54~5()Q F F F F q =+++ⅠⅡⅢⅣ

式中 q 3、q 4－ 分别为管段3～4、4～5的设计暴雨强度，即相应于是用 t ＝τ+t 1-2 + t 2-3和

t ＝τ+t 1-2 + t 2-3+ t 3-4的暴雨强度，（L/s ·hm 2）；

t 2-3、t 3-4－ 分别为管道2～3、3～4的管内雨水流行时间，min 。

由上可知，各设计管段的雨水设计流量等于该管段所承担的全部汇水面积和设计暴雨强度的乘积。各设计管段的设计暴雨强度是相应于该管段设计断面的集水时间的暴雨强度，因为各设计管段的集水时间不同，所以各管段的设计暴雨强度亦不同。在使用计算公式

Q qF ψ=时，应注意到随着排水管道计算断面位置不同，管道的计算汇水面积也不同，从

汇水面积最远点到不同计算断面处的集水时间（其中也包括管道内雨水流行时间）也是不同的。因此，在计算平均暴雨强度时，应采用不同的降雨历时t i 。

根据上述分析，雨水管道的管段设计流量，是该管道上游节点断面的最大流量。在雨水管道设计中，应根据各集水断面节点上的集水时间t i 正确计算各管段的设计流量。

第三节 雨水管道设计数据的确定

一、径流系数的确定

雨水径流量与总降雨量的比值称为径流系数，用符号ψ表示，即： ψ=径流量

降雨量

（9-13）

根据定义，其值小于1。

影响径流系数ψ的因素很多，如汇水面积上地面覆盖情况、建筑物的密度与分布地形、地貌、地面坡度、降雨强度、降雨历时等。其中影响的主要因素是汇水面积上的地面覆盖情况和降雨强度的大小。目前，在设计计算中通常根据地面覆盖情况按经验来定。《室外排水设计规范》GB50101-2005中有关径流系数的取值见表9-3。

实际设计计算中，在同一块汇水面积上，兼有多种地面覆盖的情况，需要计算整个汇水面积上的平均径流系数av ψ值。 ()

i i av F F

ψψ?=

∑ （9-14） 式中 av ψ－ 汇水面积上的平均径流系数； i F － 汇水面积上各类地面的面积，hm 2； i ψ－ 相应于各类地面的径流系数； F － 全部汇水面积，hm 2。

[例9.1] 某小区各类地面i F 及i ψ值见表9-4，试求该小区平均径流系数av ψ值。 [解] 由表9-4求得 5.0i F F ==∑（hm 2），则：

()

1.60.90.80.90.80.40.90.30.90.155

0.577

i i av F F

ψψ?=

?+?+?+?+?==∑

在设计中可采用区域综合径流系数。国内部分城市采用的综合径流系数ψ值见表9-5。

一般城市市区的综合径流系数采用ψ=0.5～0.8，城市郊区的径流系数采用ψ=0.4～0.6。随着各城市规模的不断扩大，不透水的面积亦迅速增加，在设计时，应从实际情况考虑，综合径流系数可取较大值。《室外排水设计规范》GB50101-2005推荐的城市综合径流系数取值见表9-6。

城市综合径流系数

表9-6

二、设计暴雨强度的确定 1. 设计重现期p 的确定

一般情况下，低洼地段采用的设计重现期应大于高地；干管采用的设计重现期应大于支管；工业区采用的设计重现期应大于居住区。市区采用的设计重现期应大于郊区。

设计重现期p 的最小值不宜低于0.33a ，一般地区选用0.5～3a ，对于重要干道或短期积水可能造成严重损失的地区，一般选用3～5a ，并应与道路设计相协调。特别重要的地区，可根据实际情况采用较高的设计重现期。在同一设计地区，可采用同一重现期或不同重现期。

2. 设计降雨历时的确定

对于雨水管道某一设计断面来说，集水时间t 是由地面雨水集水时间1t 和管内雨水流行时间2t 两部分组成（如图9-7所示）。所以，设计降雨历时可用下式表达：

1

t t mt =+式中 t －设计降雨历时，min ；

1t －地面雨水集水时间，min ；

2t －设计管段管内雨水流行时间，min ； m －折减系数，暗管2m =，明渠 1.2m =，

陡坡地区暗管采用1.2～2。 （1）地面雨水集水时间1t 的确定

地面雨水集水时间1t 是指雨水从汇水面积上最远点A 到第1个雨水口a 的地面雨水流行时间。

地面雨水集水时间1t 的大小，主要受地形坡度、地面铺砌及地面植被情况、水流路程的

图9-7 设计断面集水时间示意图

长短、道路的纵坡和宽度等因素的影响，这些因素直接影响水流沿地面或边沟的流行速度。其中，雨水流程的长短和地面坡度的大小，是影响集水时间最主要的因素。

根据 《室外排水设计规范》中规定：一般采用5~15min 。按经验，一般在汇水面积较小，地形较陡，建筑密度较大，雨水口分布较密的地区，宜采用较小的1t 值，可取15~8min

t =左右，而在汇水面积较大，地形较平坦，建筑密度较小，雨水口分布较疏的地区，宜采用较大值，可取110~15min t =。起点检查井上游地面雨水流行距离以不超过120～150m 为宜。

（2）管内雨水流行时间2t 的确定

管内雨水流行时间2t 是指雨水在管内从第一个雨水口流到设计断面的时间。它与雨水在管内流经的距离及管内雨水的流行速度有关，可用下式计算： 260L

t v

=∑ （9-16） 式中 2t — 管内雨水流行时间，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 值的确定

管道内的水流速度也是由零逐渐增加到设计流速的。雨水在管内的实际流行时间大于设计水流时间。此外，雨水管道各管段的设计流量是按照相应于该管段的集水时间的设计暴雨强度来设计计算的。因此在一般情况下，各管段的最大流量不大可能在同一时间内发生。折减系数实际是苏林系数和管道调蓄利用系数两者的乘积，所以折减系数

0.2=m 。

为使计算简便，《室外排水设计规范》中规定:暗管采用 2.0m =。对于明渠，为防止雨水外溢的可能，应采用 1.2m =。在陡坡地区，不能利用空隙容量，暗管采用 1.2~2.0m =。

综上所述，当设计重现期、设计降雨历时、折减系数确定后，计算雨水管渠的设计流量所用的设计暴雨强度公式及流量公式可写成： ()

()1121671lg n

A c p q t mt b +=

++ （9-17）

()

()

1121671lg n

A c p Q F t mt b ψ+=

++ （9-18）

式中 q － 设计暴雨强度， （L/s ）/hm 2； Q － 雨水设计流量，L/s ； ψ－ 径流系数，其值小于1； F － 汇水面积，hm 2； p － 设计重现期，a ；

1t － 地面集水时间，min ； 2t － 管渠内雨水流行时间，min ； m － 折减系数；

1A 、c 、b 、n － 地方参数。

对于雨水设计管段i 的流量计算公式可写为： 112167(1lg )

()

i i i n

A c p Q F t mt b ψ+=

++∑ （i ＝1，2，3，…..，n ） (9-19) 式中 i Q － 第i 管段雨水设计流量，L/s ； i F － 第i 管段所承担的汇水面积，hm 2； i ψ－ 第i 管段所承担的汇水面积上的径流系数。

其他符号意义同上。

三、单位面积径流量的确定

单位面积径流量0q 是暴雨强度q 与径流系数ψ的乘积，即： ()

()

10121671lg n

A c p q q t mt b ψψ+==

++（L/s ·hm 2） （9-20）

对于某一具体工程来说，式中p 、1t 、ψ、A 1、b 、c 、n 均为已知数。因此，只要求得符合各计算管段内的雨水流行时间2t ，即可求出相应设计管段的0q 值。则相应设计雨水流量为：

0Q q F =

四、雨水管渠水力计算设计参数

1. 设计充满度

雨水管渠按满流来设计，即充满度1h D =。对于明渠，超高不得小于0.2m 。街道边沟，超高应大于等于0.3m 。

2. 设计流速

《室外排水设计规范》中规定，雨水管渠 (满流时)的最小设计流速为0.75m/s 。由于明渠内发生淤积后易于清除、疏通，所以可采用较低的设计流速，一般明渠内最小设计流速为0.4m/s 。

为防止管壁及渠壁因冲刷而损坏，雨水管道最大设计流速为：金属管道为10m/s ，非金 属管道为4m/s ，明渠最大设计流速则根据其内壁材料的抗冲刷性质，按设计规范选用。见表9-9。

3. 最小管径

《室外排水设计规范》中规定，在街道下的雨水管道，最小管径为300mm，雨水口连接管最小管径为200mm。

4. 最小坡度

关于雨水管道最小设计管径和最小坡度的规定，见表9-10。

表9-10

雨水管道最小管径和最小坡度

5. 最小埋深与最大埋深

具体规定与污水管道相同。

6. 管渠的断面形式

雨水管渠一般采用圆形断面，当直径超过2000mm时也采用矩形、半椭圆形或马蹄形断面，明渠一般采用梯形断面。

五、雨水管道水力计算方法

雨水管道水力计算仍按均匀流考虑，其水力计算公式与污水管道相同。但按满流计算，即：h/D＝1。

在设计计算中，常采用根据式3-19、3-20绘制成的水力计算图（见附录9-1）或水力计算表（见表9-11）。在工程设计中，通常是在选定管材后，n值即为已知数，雨水管道通常选用的是混凝土或钢筋混凝土管，其管壁粗糙系数n一般采用0.013。设计流量Q是经过计

算后求得的已知数。因此只剩下3个未知数D、v及i。在实际应用中，可参考地面坡度假定管底坡度，并根据设计流量值，从水力计算图或水力计算表中求得D及v值，并使所求得的D、v、i值符合水力计算基本参数的规定。

h D=，粗糙度n＝0.013，设计流量

[例9-2]已知：钢筋混凝土圆管，充满度1

I=，试确定该管段的管径D、流速v和管底坡度i。

200

Q=L/s,设计地面坡度0.004

[解] （1）采用圆管满流，0.013n =钢筋混凝土管水力计算图，见图9-10

（2）在横坐标上找出200Q =L/s 点，向上作垂线，与坡度0.004I =相交于点A ，在A 点可得到 1.17v =m/s ，其值符合规定。而D 值介于400～500mm 之间，不符合管材规格的要求。需要调整管径D 。

（3）当采用D ＝400mm 时，则Q ＝200L/s 的垂线于D ＝400斜线相交于点B ，从图中得到v ＝1.60m/s ，符合规定，而I ＝0.0092与地面坡度I ＝0.004相差很大，势必增大管道埋深，不宜采用。

（4）如果采用D ＝500mm 时，则Q ＝200L/s 的垂线于D ＝400斜线相交于点C ，从图中得出v ＝1.02m/s ，I ＝0.0028。此结果既符合水力计算要求，又不会增大管道埋深。 六、雨水管渠断面设计

采用暗管或是明渠排除雨水，直接涉及到工程投资、环境卫生及管渠养护管理等方面的问题，在设计时，应因地制宜，结合具体条件确定。

七、雨水管渠的设计方法和步骤 雨水管渠的设计通常按以下步骤进行：

1. 收集并整理设计地区各种原始资料 (如地形图、排水工程规划图、水文、地质、暴雨等)作为基本的设计数据。

2. 划分排水流域，进行雨水管道定线

3. 划分设计管段

4. 划分并计算各设计管段的汇水面积

5. 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。

另外，也可根据规划的地区类别，采用区域综合径流系数。 6. 确定设计重现期p 及地面集水时间t 1

设计时，应结合该地区的地形特点、工程建设性质和气象条件选择设计重现期p ，各排水流域雨水管道的设计重现期可选用同一值，也可选用不同值。

根据设计地区建筑密度情况、地形坡度和地面覆盖种类、街坊内是否设置雨水管渠，确定雨水管道的地面集水时间t 1。 7. 确定管道的埋深与衔接

根据管道埋设深度的要求，必须保证管顶的最小覆土厚度，在车行道下时一般不低于0.7m ，此外，应结合当地埋管经验确定。当在冰冻层内埋设雨水管道，如有防止冰冻膨胀破坏管道的措施时，可埋设在冰冻线以上，管道的基础应设在冰冻线以下。雨水管道的衔接，宜采用管顶平接。

8. 确定单位面积径流量q 0

q 0是暴雨强度与径流量系数的乘积，称为单位面积径流量，即：

110112167(1lg )167(1lg )

()()

n n

A c p A c p q q t b t mt b ψψ

ψ++===+++ （L/s ）/hm 2 对于具体的工程设计来说，公式中的p 、1t 、ψ、m 、1A 、b 、c 、n 均为已知数，因此，只要求出各管段的管内雨水流行时间2t ，就可求出相应于该管段的0q 值，然后根据暴雨强度公式，可绘制出单位面积径流量与设计降雨历时关系曲线。 9. 管渠材料的选择

雨水管道管径小于或等于400mm ，采用混凝土管，管径大于400mm ，采用钢筋混凝土管。

10. 设计流量的计算

根据流域具体情况，选定设计流量的计算方法，计算从上游向下游依次进行，并列表计算各设计管段的设计流量。

11. 进行雨水管渠水力计算，确定雨水管道的坡度、管径和埋深 计算并确定出各设计管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深。 12. 绘制雨水管道平面图及纵剖面图

绘制方法及具体要求与污水管道基本相同。 八、雨水水管渠设计计算实例

[例9-3] 某市居住区部分雨水管道布置如图9-13所示。地形西高东低，一条自西向东流的天然河流分布在城市的南面。

该城市的暴雨强度公式为：

0.65

q t

=

（L/s ）/hm 2 该街区采用暗管排除雨水，管材采用圆形钢筋混凝土管。管道起点埋深1.40m 。各类地面面积见表9-12，试进行雨水管道的设计与计算。

街坊及街道各类面积 表9-12

[解] （1）从居住区地形图中得知，该地区地形较平坦，无明显分水线，因此可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积，雨水出水口设在河岸边，故雨水干管走向从西向东南，为保证在暴雨期间排水的可能性，故在雨水干管的终端设置雨水泵站。

（2）根据地形及管道布置情况，划分设计管段，将设计管段的检查井依次编号，并量出每一设计管段的长度，汇总到表9-13。确定出各检查井的地面标高填入表9-14。

设计管道长度汇总表 表9-13

地面标高汇总表表9-14

（3）每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排人附近雨水管道的原则划分，然后将每块汇水面积编号，计算数值。雨水流向标注在图中，见图9-13所示。

表9-15为各设计管段的汇水面积计算表。

汇水面积计算表表9-15.

（4）水力计算：采用列表方法进行雨水管道设计流量及水力计算。

单位面积径流量计算表表9-16

图9-14 单位面积径流量曲线

雨水管道在设计计算时，应注意以下几方面的问题：

①在划分汇水面积时，应尽可能使各设计管段的汇水面积均匀增加，否则会出现下游管段的设计流量小于上游管段的设计流量，这是因为下游管段的集水时间大于上游管段的集水时间，故下游管段的设计暴雨强度小于上游管段的设计暴雨强度，而总汇水面积只有很少增加的缘故。若出现了这种情况，应取上游管段的设计流量作为下游管段的设计流量。

②水力计算自上游管段依次向下游进行，一般情况下，随着流量的增加，设计流速也相应增加，如果流量不变，流速不应减小。

③雨水管道各设计管段的衔接方式应采用管顶平接。

④本例只进行了雨水干管水力计算，但在实际工程设计中，干管与支管是同时进行计算

t∑和管内底的。在支管和干管相接的检查井处，会出现到该断面处有两个不同的集水时间

2

标高值，在继续计算相交后的下一个管段时，应采用其中较大的集水时间值和较小的管内底标高。

雨水干管水力计算表表9-17

续表9.17

12）绘制雨水管道的平面图和纵断面图。

绘制的方法、要求及内容参见污水管道平面图和纵剖面图。

第四节合流制排水管渠的设计计算

合流制管渠系统是利用同一管渠排除生活污水、工业废水及雨水的排水方式。本节只介绍截流式合流制排水系统。

一、截流式合流制排水系统的工作情况与特点

截流式合流制排水系统，是在同一管渠内输送多种混合污水，集中到污水处理厂处理，从而消除了晴天时城市污水及初期雨水对水体的污染，在一定程度上满足环境保护方面的要

求。另外还具有管线单一，管渠的总长度小等优点。因此在节省投资、管道施工等方面较为有利。

截流式合流制排水系统的缺点是：在暴雨期间，会有部分混合污水通

过溢流井排入水体，将造成水体周期性污染，另外，由于截流式合流制排

水管渠的过水断面很大，而在晴天时流量小，流速低，往往在管底形成淤

积，降雨时，雨水将沉积在管底的大量污物冲刷起来带入水体形成严重的

污染。

厂的设计规模都比分流制排水系统大，截流

管的埋深也比单设雨水管渠的埋深大。

二、截流式合流制排水系统的使用

条件

在下列情形下可考虑采用截流式合流

制排水系统：

1. 排水区域内有充沛的水体，并且具有

较大的流量和流速，一定量的混合污水溢入

水体后，对水体造成的污染危害程度在允许范围内；

2. 街区、街道的建设比较完善，必须采用暗管排除雨水时，而街道的横断面又较窄，

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，当水体高水位时，岸边不被淹没；

4. 排水管渠能以自流方式排入水体，在中途不需要泵站提升；

5. 降雨量小的地区；

6. 水体卫生要求特别高的地区，污、雨水均需要处理。

显然，对于某个地区或城市来说，上述条件不一定能够同时满足，但可根据具体情况，

酌情选用合流制排水系统。若水体距离排水区域较远，水体流量、流速都较小，城市污水中

的有害物质经溢流井排入水体的浓度超过水体允许卫生标准等情况下，则不宜采用。

三、截流式合流制排水系统布置

采用截流式合流制排水管渠系统时，其布置特点及要求是：

1. 排水管渠的布置应使排水面积上生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，管渠尽可能以最短的距离坡向水体；

2. 在排水区域内，如果雨水可以沿道路的边沟排泄，这时可只设污水管道，只有当雨水不宜沿地面径流时，才布置合流管渠，截流干管尽可能沿河岸敷设，以便于截流和溢流；

3. 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，以保证超过截流干管的设计输水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；

4. 在截流干管上，必须合理地确定溢流井的位置及数目，以便尽可能减少对水体的污染，减小截流干管的断面尺寸和缩短排放渠道的长度；

5. 在汛期，因自然水体的水位增高，造成截流干管上的溢流井，不能按重力流方式通过溢流管渠向水体排放时，应考虑在溢流管渠上设置闸门，防止洪水倒灌，还要考虑设置排水泵站提升排放，这时宜将溢流井适当集中，利于排水泵站集中抽升；

6. 为了彻底解决溢流混合污水对水体的污染问题，又能充分利用截流干管的输水能力及污水处理厂的处理能力，可考虑在溢流出水口附近设置混合污水贮水池，在降雨时，可利用贮水池积蓄溢流的混合污水，待雨后将贮存的混合污水再送往污水处理厂处理。此外，贮水池还可以起到沉淀池作用，可改善溢流污水的水质。但一般所需贮水池容积较大，另外，蓄积的混合污水需设泵站提升至截流管。 四、合流制排水管渠的水力计算 1. 完全合流制排水管渠设计流量的确定

完全合流制排水管渠的设计流量按下式计算：

w s g y h y Q Q Q Q Q Q =++=+ （9-31） 式中 w Q ——完全合流制管渠的设计流量，L/s ；

s Q ——生活污水设计流量，L/s ；

g Q ——工业废水设计流量，L/s ；

h Q ——旱流流量（指晴天时的城市污水量，即h s g Q Q Q =+）

，L/s ； y Q ——雨水设计流量，L/s 。

截流式合流制排水管渠系统中溢流井上游部分实际上相当于完全合流制排水管渠系统。

2. 截流式合流制排水管渠设计流量的确定

在截流式合流制排水管渠系统中，由于在截流干管上设置了溢流井，当溢流井上游合流污水流量超过截流干管的输水能力时，就会有部分合流污水经溢流井直接排入水体。当溢流井内的水量刚好达到溢流状态时，雨水流量和旱流流量的比值称为截流倍数，用n 0表示。n 0值的大小，应根据旱流污水的性质和水量及其总变化系数、水体环境要求以及水文、气象条件等因素计算确定。显然，n 0的取值也决定了下游管渠的断面尺寸和污水处理厂的规模。

溢流井下游截流干管的设计雨水流量可按下式计算：

'

0()y s g y Q n Q Q Q =++ （9-32）

溢流井下游截流干管的设计总流量，是上述雨水设计流量与生活污水平均流量及工业废水最大班平均流量之和，可按下式计算：

''

0()z s g y s g h

Q n Q Q Q Q Q Q =+++++ ''

0(1)()s g y h

n Q Q Q Q =++++ ''

0(1)h y h

n Q Q Q =+++ （9-33） 式中 z Q ——溢流井下游截流干管的总设计流量，L/s ；

0n ——设计截流倍数；

'

h

Q ——溢流井下游纳入的旱流流量，L/s ； '

y

Q ——溢流井下游纳入的雨水设计流量，L/s 。 3. 从溢流井溢出的混合污水设计流量的确定

当溢流井上游合流污水的流量超过溢流井下游管段的截流能力时，将有一部分混合污水经溢流井处溢流，并通过排放渠道排入水体。其溢流的混合污水设计流量按下式计算：

0()(1)x s g y h Q Q Q Q n Q =++-+ （9-34） 式中 x Q ——经溢流井处溢流的混合污水设计流量，L/s

五、截流式合流制管渠的水力计算要点

截流式合流制排水管渠一般按满流设计。水力计算方法，水力计算数据，包括设计流速、最小坡度、最小管径、覆土厚度以及雨水口布置要求与分流制中雨水管道的设计基本相同。 合流制排水管渠水力计算内容包括： 1. 溢流井上游合流管渠计算

溢流井上游合流管渠的计算与雨水管渠计算基本相同，只是它的设计流量包括设计污水量、工业废水量和设计雨水量。

2. 截流式合流制管渠的雨水设计重现期

截流式合流制管渠的雨水设计重现期，可适当高于同一情况下的雨水管道的设计重现期的10%～25%。因为合流管渠一旦溢出，溢出混合污水比雨水管道溢出的雨水所造成的危害更为严重，所以为防止出现这种情况，应从严掌握合流管渠的设计重现期和允许的积水程度。

3. 截流干管和溢流井的计算 合理地确定所采用的截流倍数n 0值。

截流倍数n 0应根据旱流污水的水质、水量、总变化系数、水体的卫生要求及水文气象等因素经计算确定。工程实践证明，截流倍数n 0值采用2.6～4.5时比较经济合理。

《室外排水设计规范》规定，截流倍数一般采用1～5。在同一排水系统中可采用同一截流倍数或不同截流倍数。合流制排水系统宜采取削减雨天排放污染负荷的措施，包括：

（1）合流管渠的雨水设计重现期可适当高于同一情况下的雨水管道设计重现期； （2）提高截流倍数，增加截流初期雨水量；

（3）有条件地区可增设雨水调蓄池或初期雨水处理措施，

经多年工程实践，我国多数城市一般采用截流倍数n 0=3。而美国、日本及西欧等国家多采用n 0=3～5。

4. 晴天旱流流量的校核

晴天旱流流量应能满足污水管渠最小流速的要求，一般不宜小于0.35~0.5m/s ，当不能满足时，可修改设计管渠断面尺寸和坡度。 六、截流式合流制管渠水力计算实例

[例9.5] 某市一小区域的截流式合流干管的平面布置如图9-29所示。

已知该市暴雨强度公式36

+=t q ；

设计重现期P=1a ； 地面集水时间t 1=10min ； 平均径流系数0.45ψ=； 设计地区人口密度

2280/hm ρ=cap ；

生活污水量定额n=100L/（cap ·d ）； 总变化系数K z =1.0； 截流倍数n 0=3； 管道起点埋深为1.75m ；

出口处河流的平均水面标高为17.500m ；

该区域内有五个工业企业，其工业废水量见表9-28。 试进行管渠的水力计算，并校核河水是否会倒灌。

[解] 计算方法及步骤如下：

1. 划分并计算各设计管段及汇水面积，见表9-29

2. 根据地形图读出各检查井处的设计地面标高见表9-30

3. 计算生活污水比流量q S

2100280

0.324(L/s)hm 8640086400

s n q ρ?=

==

则生活污水设计流量为：

0.324(L/s)S S Z Z Q q FK FK ==

4. 确定单位面积径流量q 0并计算雨水设计流量 单位面积流量为：

010020(10.56lg )

0.4536

P q q t ψ?+==?

+

222

10020(10.56lg1.0)4509

0.45(L/s)/hm 10236462t t ?+=?

=+++

则雨水设计流量为：

02

4509(L/s)462y Q q F F t ψ

==

+

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 q q av ψ=0 式中 0q —单位面积径流量 av ψ—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 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。 i i F F av ψψ ?= ∑ 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 ψ＝0.9×0.36+0.9×0.16+0.4×0.1+0.3×0.2+0.15×0.18＝0.595 3.3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： F q Q ??=ψ 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 1n A (1Clg P) q (t b)+= + 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： 0.56 1272(10.65lg P) q (t 6.64) += +

雨水管道设计说明书

雨水管渠系统设计 一、设计资料与要求 试进行某研究所西南区雨水管道（包括生产废水在内）的设计和计算。并绘制该区的雨水管道平面图。已知条件： (1) 如图2-1所示该区总平面图； (2) 当地暴雨强度公式为)10/() lg 81.01(7002 45 .0m s L t P q ??+= (3) 采用设计重现期P=1a,地面集水时间min 101=t (4) 厂区道路主干道宽6m,支干道宽3.5m,均为沥青路面； (5) 各试验室生产废水量见表2-1，排水管出口位置见图2-1； (6) 生产废水允许直接排入雨水道，各车间生产废水管出口埋深均为1.50m(指室内地 面至管内底的高度)； (7) 厂区各车间及试验室均无室内雨水道； (8) 厂区地质条件良好，冰冻深度较小，可不予考虑；

(9)出去的雨水口接入城市雨水道，接管点位置在厂南面，坐标为x=722.50,y=520.00, 城市雨水道为砖砌拱形方沟，沟宽1.2m,沟高（至拱内顶）1.8m,改点处的沟内底标高为37.70，地面标高为41.10m. 表2-1 各车间生产废水量表 (1)设计说明书一份； (2)管道平面布置图一张(A3)； (3)管道水力计算图一张(A3)； (4)管段水力计算表一份。

二、划分排水流域及管道定线 根据厂区的总平面布置图，可知该厂地形平坦，雨水和生产废水就近排入各雨水口。厂区内建筑较多，相应的交通量会比较大，故雨水管道采取暗管。雨水出口接入城市雨水道，城市雨水道为砖砌拱形方。 根据总平面图给出的标高绘制等高线，可知厂区西北高，东南低，局部有高地。再根据等高线合理布置雨水口，适当划分排水区域。根据地形、雨水口分布定管线，使绝大部分雨水以最短的距离排入街道低侧的雨水管道。拟将该厂区划分为16个流域。如图2-2所示。 图2-2 三、划分设计管段 根据管道的具体位置，在管道转弯处、管径或坡度改变出，有支管接入出或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管端上都应该设置检查井。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位设计管段。并从管段从下游往下游按循序进行检查井的编号。 四、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。并将每块面积进行编号，计算其面积的数值。经简化，厂区的流水区域如图2-3所示，图中每一区域已包含街道及绿地在内，不仅仅是建筑面积。表2-1为地面标高表。表2-2为管道长度表。表2-3为汇水面积计算表。

雨水管道的设计与计算

0.758 3027.3(10.655lg ) (19) p q t += + (2-5) 雨水流量主要参数及其确定依据 a) 径流系数Ψ 降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的洼地截流，一部分渗入土壤，余下的一部分沿地面流入雨水灌渠，这部分进入雨水灌渠的雨水量称作径流量。径流量与降雨量的比值称径流系数Ψ，其值常小于1。 径流系数的值与汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌等情况相关。由于影响因素很多，精确求它的值是相当困难的，因此我们采用经验数值确定。 该区域大部分地区为沥青路面，有部分地区为公园及绿地，综合径流系数为0.6。 b) 重现期P 暴雨强度随着重现期的不同而不同。在雨水管渠设计中，若选用较高的设计重现期，计算所得设计暴雨强度大，相应的雨水设计流量大，管渠的断面相应大。这对防止地面积水是有利的，安全性高，但经济上则因管渠设计断面的增大而增加了工程造价；若选用较低的设计重现期，管渠断面的相应减小，这样虽然可以降低工程造价，但可能会经常发生排水不畅、地面积水而影响交通，甚至给城市人民的生活及工业生产造成危害。 雨水管渠设计重现期的选用，应根据回水面积的地区建设性质（广场、干道、厂区、居住区）、地形特点、汇水面积和气象特点等因素确定，一般选用0.5～3a ，对于重要干道，立交道路的重要部分，重要地区或短期积水即能引起较严重的地区，宜采用较高的设计重现期，一般选用2～5a ，并应和道路设计协调[9]。对于特别重要的地区可酌情增加，而且在同一排水系统中也可采用同一设计重现期或不同的设计重现期。 雨水管渠设计重现期规定的选用范围，是根据我国各地目前实际采用的数据，经归纳综合后确定的。在选用雨水管渠的设计重现期是，必须根据当地的气候、地形等条件确定。我国南部地区主要城市的重现期间下表：

雨水管渠的设计计算

第九章雨水管渠的设计计算 （一）教学要求： 1、熟练掌握雨水设计流量的确定方法； 2、了解截流制合流式排水管渠的设计； 3、掌握管道平面图和纵剖面图的绘制。 （二）教学内容： 1、雨量分析及暴雨强度公式； 2、雨水管网设计流量计算； 3、雨水管网设计与计算； 4、雨水径流调节； 5、排洪沟设计与计算； 6、合流制管网设计与计算。 （三）重点： 雨水管网设计计算、合流制管网设计计算。 第一节雨量分析及暴雨强度公式 一、雨量分析 1. 降雨量 降雨量指单位地面面积上在一定时间内降雨的雨水体积，其计量单位为（体积/时间）/面积。由于体积除以面积等于长度，所以降雨量的单位又可以采用长度/时间。这时降雨量又称为单位时间内的降雨深度。常用的降雨量统计数据计量单位有： 年平均降雨量：指多年观测的各年降雨量的平均值，计量单位用mm/a； 月平均降雨量：指多年观测的各月降雨量的平均值，计量单位用mm/月； 最大日降雨量：指多年观测的各年中降雨量最大的一日的降雨量，计量单位用mm/d。 2. 雨量的数据整理 自记雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量（mm）和降雨时间（min）之间的对应关系，以降雨时间为横坐标和以累计降雨量为纵坐标绘制的曲线称为降雨量累积曲线。降雨量累积曲线上某一点的斜率即为该时间的降雨瞬时强度。将降雨量在该时间段内的增量除以该时间段长度，可以得到描述单位时间内的累积降雨量，即该段降雨历时的平均降雨强度。 3.降雨历时和暴雨强度 在降雨量累积曲线上取某一时间段t，称为降雨历时。如果该降雨历时覆盖了降雨的雨峰时间，则上面计算的数值即为对应于该降雨历时的暴 雨强度，降雨历时区间取得越宽，计算得出的暴雨强度就越小。 暴雨强度用符号i表示，常用单位为mm/min，也可为mm/h。设单位时间t内的平均降雨深度为H，则其关系为： H （9-1） i t 在工程上，暴雨强度亦常用单位时间内单位面积上的降雨量q表示，单位用（L/s）/hm2。 采用以上计量单位时，由于1mm/min＝l（L/m2）/min＝10000（L/min）/hm2，可得i和q之间的换算关系为：

雨水管网设计说明

5 雨水管网设计说明 5．1 雨水量计算 （1）暴雨强度公式 我国常用的暴雨强度公式为：() ()n b t P c A q ++=lg 11671……………………（式5—1） 式中 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，根据统计方法计算确定。 根据所处地区分别选用不同的暴雨强度公式，经过查表的本设计地区福建福安的暴雨强度公式为：() ()688.0409.8lg 536.01072.2060++=t P q ………………………………（式5—2） 重现期：一般地区重现期为0.5～3年，重要地区3～5年，本设计地区取值为3年 降雨历时：21mt t t +=………………………………………………………（式5—3） .(min)602i i v L t ∑=…………………………………………………（式5—4） 式中 t —— 设计降雨历时（min ） t1 —— 地面集水时间（min ），取5～15min ，本设计地区取值为10 min t2 —— 管渠内雨水流行时间（min ） m —— 折减系数，暗管取2，明渠取1.2，本设计都为暗管，即取值为2 L —— 设计断面上游各管道的长度（m ） V —— 上游各管道中的设计流速（m/s ） （2）径流系数ψ计算 通常根据排水流域内各类地面的面积数或所占比例，采用加权平均法计算出该排水流域的平均径流系数。也可根据规划的地区类别，采用区域综合径流系数，本设计地区采用区域综合径流系数，并取值为0.5。

（3）实际地面径流量即雨水管渠设计流量Q 计算 按推理公式：qF Q ψ=………………………………………………（式5—5） 式中 Q ——计算汇水面积的设计最大径流量，亦即要排除的雨水设计流量（L/S ） q ——雨峰时段内的平均设计暴雨强度[(L/S) /2hm ] ψ——径流系数 F ——计算汇水面积（2hm ） 把（式5-2）、（式5-3）和ψ=0.5代入（式5-5）得 ∑∈+++=i k k i i F t Q 5.0)409.8210()3lg 536.01(072.2060688.02…………………………………（式5—6） 式中Q i ——管段的设计流量（L/s ） t2i ——管段i 的计算流经时间（min ） Fk ——管段i 上游各集水面积（2hm ） 5．2 雨水管网定线（分散排放和集中排放相结合） （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。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。 （2）出水口布置： 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。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。一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置各流域的主干管、干管和支管的具体位置见《雨水计算图》。 5．3 划分设计管段（管材采用钢筋混凝土） 设计管段：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。划分设计管段方法：只是估计可以采用同样管径和坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。 设计管段检查井从上游往下游依次编号，具体位置见《雨水计算图》。

城镇雨水沟道的设计

第四章 城镇雨水沟道的设计 §4-1 雨水径流量的估算 为了确定雨水管渠的断面尺寸和坡度，必须先确定管渠的设计流量。而雨水管渠的设计流量与地区降雨强度、地面情况、汇水面积等因素有关。 一、雨量参数 1、阵雨历时、降雨历时 (1) 阵雨历时：一场暴雨经历的整个时段 (2) 降雨历时：阵雨过程中任一连续的时段 两者都用分钟计算。 2、降雨量 (1) 降雨量定义：是指降雨的绝对量，有2种表示方法。 ① 一段时间(日、月、年)内降落在某一面积上的总水量，可用深度h (mm)表示。 ② 1公顷(ha)面积上的降水立方米数(m 3)，即(m 3/ha)表示。 (2) 其他参数 年平均降雨量：多年观测所得的各年降雨量的平均值； 月平均降雨量：多年观测所得的各月降雨量的平均值； 年最大日降雨量：多年观测所得的一年中降雨量最大一日的绝对量。 历史上出现的最大日或最大24小时降雨量对城镇雨水沟道设计有参考价值。 降雨量一般用自记降雨计记录。 3、暴雨强度/降雨强度：又称雨率，是某一降雨历时(如10min 、20min 、30min)内的平均降雨量。 有2种表示方法： ① ()min /mm t h i = ——单位时间的平均降雨深度 ② q ：单位时间内单位面积上的降雨体积——工程上常用 ()i i K ha s L q 7.166/=?=? 式中：K 为换算总数，其值为： 1677.16660 10001000 100001≈=???= K 1ha=104m 2 暴雨强度越大，雨越猛烈。 4、降雨面积和汇水面积 (1) 降雨面积：降雨所笼罩的面积； (2) 汇水面积：雨水管渠汇集雨水的面积。 60min 到120min 此，可假定降雨在整个小汇水面积内是分布均匀，即在面积内各i 相等。从而可以认为：雨量计所测得的点雨量资料可以代表整个汇水面积的面雨量资料，即不考虑降雨在面积上的不均匀性。

雨水管渠的设计与计算例题

给水排水管网工程 P216 习题4 各管段设计流量计算： 已知min 101=t ，2=m ，则∑+=2 210t t 故单位面积径流量 () () ()[]ha s L t t i q q ./2768.2843 .2019768.18210154 .201676.01676.0784 .02 784 .02 0∑∑+= ++??= ?==? （1）1-2管段的设计流量 02=∑t ，则()[]ha s L q ./03.145768.2843 .2019784 .00== 管段设计流量()s L F q Q /57.3333.203.1451021=?==- （2）2-3管段的设计流量 ()min 20 .160120 6021212=?== --∑νL t ， 则()[]ha s L q ./95.130768.3243.2019784.00== 管段设计流量()()()s L F F q Q /18.5761.23.295.13021032=+?=+=- （3）4-3管段的设计流量 02=∑t ，则()[]ha s L q ./03.145768 .2843 .2019784 .00== 管段设计流量()s L F q Q /97.35042.203.1453034=?==- （4）3-5管段的设计流量 ()min 92.3)92.3,81.12max()60,6060max(3 4343232212 12 =+=+=------∑νννL L L t 则()[]ha s L q ./06.120228 .4443 .2019784 .00== 管段设计流量()()s L F F F F q Q /94.108202.906.1204321053=?=+++=-

雨水管渠的设计

（三）雨水管渠的设计 1、相关概念 1）平均径流系数ψ 径流系数是指流到管渠中的雨水量和降落到地面上的雨水量的比值。 不同地面具有不同的径流系数，见P112表2-2-4 将该地段所有地面的径流系数加权平均，即得ψ 如：汇水区面积：Ⅰ、4hm2；Ⅱ、3 hm2；Ⅲ、4 hm2；Ⅳ、5 hm2 总F=16（ha ） 其中：绿地10 hm2 ；建筑1 hm2 ；块石道路1 hm2；裸地4 hm2，求ψ 查表P112表2-2-4 1630 .0460.0190.0115.010?+?+?+?=ψ≈0.26 2）降雨强度q 是指单位时间内的降雨量。 广州523.0)lg 662.01(1195t p q +?= ①P （重现期）的确定 重现期P 是指某一强度的降雨重复出现所需年限。 P ↑，q ↓，设计要求高。 园林中P 为1~3年（重点地段：出入口，广场可选高些）天安门是按P=10年设计的。 ②降雨历时t 的确定 公式中降雨历时t 应等于集水时间(t)→是指集水区域内最远点雨水流到管道中所需时间（此时该点汇集了全部集水区域的雨水）。 集水时间t 由两部分组成：地面集水时间t1，雨水在管段中流行时间t2。 △ t1一般采用5-15分钟，园林中一般采用10分钟。 △ )(6012分钟?∑=v l t l —上游各管段长度(m) v —上游各管段设计流速（m/s ） t=t1+mt2 t2前的系数m （延缓系数） 管道m 取2，明渠m 取1.2 2、计算步骤 1）在绘有规划总图的地形图上安排管渠系统，并划分汇水区（按原地形分水线划分，并使面积相对均匀），雨水口及各种管井按规范设置（小范围内可将管井口和雨水口综合考虑）。 标出各段管线长度及各汇水区面积。 2）求平均径流系数ψ 本题为0.22 3）求降雨强度q

给排水雨水管道设计计算

3雨水管道设计计算 3．1雨水排水区域划分及管网布置 3.1.1排水区域划分 该区域最北端有京杭大运河，中部有明显分水线。因此以明远路为分界线，明远路以北雨水排入大运河，以南地区雨水排入中部水体。这样划分有利于减小雨水管线长度和管道，并且可以缩小管径，提高经济效益。 3.1.2管线布置 根据该地区水体及地势特点，雨水管道为正交式布置，沿水体不设主干管，雨水通过干管直接排入水体。一些距水体较近的街区的雨水直接以地表径流的方式直接流入水体。明远路以北区域雨水干管的走向为自南向北；以南地区部分干管走向为自南向北，部分为自北向南，个别自南北汇入中间，具体流向根据水体所在位置确定。具体如图3所示。3．2雨水流量计算 图3 雨水管道平面布置（初步设计） 3.2.1 雨量分析要素 a) 降雨量指一定时段降落在某一点或某一面积上的水层深度，其计量单位以mm计。也可用单位面积上的具体及（L/ha）表示[9]。 b) 降雨历时指一次连续降雨所经历的时间，可以指全部降雨时间，也可以指其中某个个别的连续时段，其计量以min或h计，可从自记雨量记录纸上读取。 c) 暴雨强度指某一连续降雨时段内的平均降雨量，用i表示 H =(3-1) i t 式中，i——暴雨强度(mm/min)； H——某一段时间内的降雨总量（mm）； t——降雨时间(min)。 在工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体积q表示。 d) 降雨面积指降雨所笼罩的面积。单位为公顷(ha) 雨水管渠的收集并不是整个降雨面积上的雨水，雨水管渠汇集雨水的地面面积称为汇水面积。每根管段的汇水面积如下表所示：

表7 汇水面积计算表： 管道编 号 管道长 度（m） 本段汇水面积 编号 本段汇水面 积(ha) 传输汇水面积 (ha) 总汇水面积 (ha) 5～4230.7656 6.670 6.67 4～3153.84578 6.6714.67 3～2230.7658、5918.6814.6733.35 2～1153.8466、691233.3545.35 6～7192.36511.86011.86 9～8230.76538.1508.15 8～7153.84549.788.1517.93 16～10230.7660（3）、61（3）8.1508.15 10～11115.3861（4） 5.938.1514.08 11～12153.8460（4）、6222.9714.0837.05 12～13192.350(2)、52(2)10.6237.0547.67 13～14230.7650(1)、50（2）10.6247.6758.29 14～15230.7646(2)21.3458.2979.63 17～18115.3861（1）、（2）11.86011.86 18～19269.2260（1）、（2） 4.4411.8616.3 19～20230.7647 5.1916.321.49 20～21230.7648、4914.2321.4935.72 21～22230.7645(2)10.2335.7245.95 23～24192.331(2)、329.4909.49

雨水管的设计计算

雨水管的设计计算 【篇一：雨水管渠的设计计算】 第九章雨水管渠的设计计算 （一）教学要求： 1、熟练掌握雨水设计流量的确定方法； 2、了解截流制合流式排水管渠的设计； 3、掌握管道平面图和纵剖面图的绘制。 （二）教学内容： 1、雨量分析及暴雨强度公式； 2、雨水管网设计流量计算； 3、雨水管网设计与计算； 4、雨水径流调节； 5、排洪沟设计与计算； 6、合流制管网设计与计算。 （三）重点： 雨水管网设计计算、合流制管网设计计算。 第一节雨量分析及暴雨强度公式 一、雨量分析 1. 降雨量 降雨量指单位地面面积上在一定时间内降雨的雨水体积，其计量单位为（体积/时间）/面积。由于体积除以面积等于长度，所以降雨量的单位又可以采用长度/时间。这时降雨量又称为单位时间内的降雨深度。常用的降雨量统计数据计量单位有： 年平均降雨量：指多年观测的各年降雨量的平均值，计量单位用mm/a； 月平均降雨量：指多年观测的各月降雨量的平均值，计量单位用mm/月； 最大日降雨量：指多年观测的各年中降雨量最大的一日的降雨量，计量单位用mm/d。 2. 雨量的数据整理 自记雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量（mm）和降雨时间（min）之间的对应关系，以降雨时间为横坐标和以累计降雨量为纵坐标绘制的曲线称为降雨量累积曲线。降雨量累积曲线上某一点的斜率即为该时间的降雨瞬时强度。将降雨量在该时间段内的

增量除以该时间段长度，可以得到描述单位时间内的累积降雨量， 即该段降雨历时的平均降雨强度。 3.降雨历时和暴雨强度 在降雨量累积曲线上取某一时间段t，称为降雨历时。如果该降雨历时覆盖了降雨的雨峰时间，则上面计算的数值即为对应于该降雨历 时的暴 雨强度，降雨历时区间取得越宽，计算得出的暴雨强度就越小。 暴雨强度用符号i表示，常用单位为mm/min，也可为mm/h。设 单位时间t内的平均降雨深度为h，则其关系为： i?h （9-1） t 在工程上，暴雨强度亦常用单位时间内单位面积上的降雨量q表示，单位用（l/s）/hm2。采用以上计量单位时，由于1mm/min＝l （l/m2）/min＝10000（l/min）/hm2，可得i和q之间的换算关系为： q?10000i?167i （9-2） 60 式中 q—降雨强度，（l/s）/hm2； i —降雨强度，mm/min。 就雨水管渠设计而言，有意义的是找出降雨量最大的那个时段内的 降雨量。因此，暴雨强度的数值与所取的连续时间段t的跨度和位置 有关。在城市暴雨强度公式推求中，经常采用的降雨历时为5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、 120min等9个历时数值，特大城市可以用到180min。 4.暴雨强度频率 对应于特定降雨历时的暴雨强度的出现次数服从一定的统计规律， 可以通过长期 的观测数据计算某个特定的降雨历时的暴雨强度出现的经验频率， 简称暴雨强度频率。 5.暴雨强度重现期 工程上常用比较容易理解的“重现期”来等效地替代较为抽象的频率 概念。重现期的定义是指在多次的观测中，事件数据值大于等于某 个设定值重复出现的平均间隔年数，单位为年 (a)。 重现期与经验频率之间的关系可直接按定义由下式表示： p?1 （9-6） pn 二、暴雨强度曲线与暴雨强度公式 1.暴雨强度曲线