給排水雨水管道設計計算

1、3 雨水管道設計計算31 雨水排水區(qū)域劃分及管網(wǎng)布置3.1.1 排水區(qū)域劃分該區(qū)域最北端有京杭大運河，中部有明顯分水線。因此以明遠路為分界線，明遠路以北雨水排入大運河，以南地區(qū)雨水排入中部水體。這樣劃分有利于減小雨水管線長度和管道，并且可以縮小管徑，提高經(jīng)濟效益。3.1.2 管線布置根據(jù)該地區(qū)水體及地勢特點，雨水管道為正交式布置，沿水體不設主干管，雨水通過干管直接排入水體。一些距水體較近的街區(qū)的雨水直接以地表徑流的方式直接流入水體。明遠路以北區(qū)域雨水干管的走向為自南向北；以南地區(qū)部分干管走向為自南向北，部分為自北向南，個別自南北匯入中間，具體流向根據(jù)水體所在位置確定。具體如圖3所示。32 雨水

2、流量計算圖3 雨水管道平面布置（初步設計）3.2.1 雨量分析要素a) 降雨量 指一定時段降落在某一點或某一面積上的水層深度，其計量單位以mm計。也可用單位面積上的具體及（L/ha）表示9。b) 降雨歷時 指一次連續(xù)降雨所經(jīng)歷的時間，可以指全部降雨時間，也可以指其中某個個別的連續(xù)時段，其計量以min或h計，可從自記雨量記錄紙上讀取。c) 暴雨強度 指某一連續(xù)降雨時段內(nèi)的平均降雨量，用i表示 (3-1)式中，i暴雨強度(mm/min)； 某一段時間內(nèi)的降雨總量（mm）； 降雨時間(min)。在工程上常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積q表示。d) 降雨面積 指降雨所籠罩的面積。單位為公頃(ha)雨

3、水管渠的收集并不是整個降雨面積上的雨水，雨水管渠匯集雨水的地面面積稱為匯水面積。每根管段的匯水面積如下表所示：表7 匯水面積計算表：管道編號管道長度（m）本段匯水面積編號本段匯水面積(ha)傳輸匯水面積(ha)總匯水面積(ha)54230.76566.6706.6743153.845786.6714.6732230.7658、5918.6814.6733.3521153.8466、691233.3545.3567192.36511.86011.8698230.76538.1508.1587153.84549.788.1517.931610230.7660（3）、61（3）8.1508.1510

4、11115.3861（4）5.938.1514.081112153.8460（4）、6222.9714.0837.051213192.350(2)、52(2)10.6237.0547.671314230.7650(1)、50（2）10.6247.6758.291415230.7646(2)21.3458.2979.631718115.3861（1）、（2）11.86011.861819269.2260（1）、（2）4.4411.8616.31920230.76475.1916.321.492021230.7648、4914.2321.4935.722122230.7645(2)10.2335.

5、7245.952324192.331(2)、329.4909.492425153.8429、3011.129.4920.612526153.8426、2719.3420.6139.952627153.846(2.2)、7（2.2)9.6739.9549.622728173.076(2.1)、7(2.1)9.6749.6259.292829173.076（1.2)、7(1.2)9.6759.2968.963031192.324(2)、31（1）13.34013.343132230.7624（1）、2814.8213.3428.163233153.8422、2517.0428.1645.23334

6、153.844（4.2)、5（4）12.0645.257.263435153.844（4.1)、5(3)12.0657.2669.323536153.844（2.2）、5（2）12.0669.3281.383738230.7620、2331.42031.423839153.8418（2）、2128.2331.4259.653940153.843（2）、4（3.2)13.6459.6573.294041153.843(1)、4（3.1)13.6473.2986.934142153.842(2)、4（1.2)12.5386.9399.464344153.8418(1)12.45012.454445

7、153.841(3)8.8612.4521.31454230.761(2)8.8621.3130.174748269.22371.4801.484849192.335、3611.121.4812.64950153.8433、347.4212.620.025051153.849（1.2)、9（2.2)5.9320.0225.955152192.39(1.1)2.9725.9528.925253134.619(2.1)2.9728.9231.895354134.618(2）4.6731.8936.565556153.8438、3948.91048.915657153.8411（2）、13（2)11

8、.7848.9160.695758134.6111(1)、13（1）11.7860.6972.475859134.6110（2）、12（2）12.6772.4785.146061230.764022.23022.236162203.83841、4231.1322.2353.366263203.83815（3）6.7253.3660.086364203.83815（2）6.7260.0866.86566203.83843、4449.06049.066667203.83816(3)、17（3）16.8549.0665.916768203.83816（2）、17（2）16.8565.9182.76e

9、) 暴雨強度頻率和重現(xiàn)期 指定暴雨強度出現(xiàn)的可能性一般不是預知的。但它出現(xiàn)的次數(shù)服從一定的統(tǒng)計規(guī)律，可以通過對以往大量觀測資料的統(tǒng)計分析，計算某個特定的降雨歷時的暴雨強度發(fā)生頻率。暴雨強度頻率是指等于或超過某指定暴雨強度值出現(xiàn)的次數(shù)m與觀測資料總項數(shù)n之比，即： (3-2)3.2.2 雨量基本公式雨水設計流量按下式計算： (3-3)式中Q雨水設計流量（L/s）；徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1；F匯水面積（ha）； q設計暴雨強度。暴雨強度公式： (3-4)式中： q設計暴雨強度（）； P設計重現(xiàn)期（a）； t降雨歷時（min）；A1,c,b,n地方參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計方法計算確定，本設計中暴雨強度公式為：

10、(3-5)雨水流量主要參數(shù)及其確定依據(jù)a) 徑流系數(shù)降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的洼地截流，一部分滲入土壤，余下的一部分沿地面流入雨水灌渠，這部分進入雨水灌渠的雨水量稱作徑流量。徑流量與降雨量的比值稱徑流系數(shù)，其值常小于1。徑流系數(shù)的值與匯水面積的地面覆蓋情況、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面鋪砌等情況相關。由于影響因素很多，精確求它的值是相當困難的，因此我們采用經(jīng)驗數(shù)值確定。該區(qū)域大部分地區(qū)為瀝青路面，有部分地區(qū)為公園及綠地，綜合徑流系數(shù)為0.6。b) 重現(xiàn)期P暴雨強度隨著重現(xiàn)期的不同而不同。在雨水管渠設計中，若選用較高的設計重現(xiàn)期，計算所得設計暴雨強度大，相應的雨水設計流量大

11、，管渠的斷面相應大。這對防止地面積水是有利的，安全性高，但經(jīng)濟上則因管渠設計斷面的增大而增加了工程造價；若選用較低的設計重現(xiàn)期，管渠斷面的相應減小，這樣雖然可以降低工程造價，但可能會經(jīng)常發(fā)生排水不暢、地面積水而影響交通，甚至給城市人民的生活及工業(yè)生產(chǎn)造成危害。雨水管渠設計重現(xiàn)期的選用，應根據(jù)回水面積的地區(qū)建設性質(zhì)（廣場、干道、廠區(qū)、居住區(qū)）、地形特點、匯水面積和氣象特點等因素確定，一般選用0.53a，對于重要干道，立交道路的重要部分，重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴重的地區(qū)，宜采用較高的設計重現(xiàn)期，一般選用25a，并應和道路設計協(xié)調(diào)9。對于特別重要的地區(qū)可酌情增加，而且在同一排水系統(tǒng)中也可采用同

12、一設計重現(xiàn)期或不同的設計重現(xiàn)期。雨水管渠設計重現(xiàn)期規(guī)定的選用范圍，是根據(jù)我國各地目前實際采用的數(shù)據(jù)，經(jīng)歸納綜合后確定的。在選用雨水管渠的設計重現(xiàn)期是，必須根據(jù)當?shù)氐臍夂?、地形等條件確定。我國南部地區(qū)主要城市的重現(xiàn)期間下表：選擇該地區(qū)選擇暴雨重現(xiàn)期為0.7a。c) 集水時間t對管道的某一設計斷面來說，集水時間t有地面集水時間t1和管內(nèi)雨水流行時間t2部分組成3。地面集水時間t1的確定地面集水時間是指雨水從匯水面積上最遠點流到第1個雨水口的時間。影響t1的因素眾多，如地形坡度、地面鋪砌、地面種植、水流路程等，因此一般對t1不進行計算，而采用經(jīng)驗數(shù)值。根據(jù)室外排水設計規(guī)范規(guī)定：地面積水時間視距離長短

13、和地形坡度及地面覆蓋情況而定，一般采用t1=515min。根據(jù)經(jīng)驗，在建筑密度大、地形較陡、雨水口分布較密的地區(qū)或街區(qū)內(nèi)設置的雨水暗管，可取58min；而在建筑密度小，匯水面積較大、地形平坦、雨水口布置較稀疏的地區(qū)，取1015min9。管渠內(nèi)雨水流行時間t2的確定t2的計算公式為： (3-6)式中： L各管段的長度（m）； 各管段滿流時的水流速度（m/s）；60單位換算系數(shù)，1min=60s。33 雨水管水力計算3.3.1 水力計算參數(shù)確定a) 設計充滿度雨水中主要含有泥砂等無機物質(zhì)，不同污水的性質(zhì)，加以暴雨徑流量大，而相應較高設計重現(xiàn)期的暴雨強度的降雨歷史一般不會很長。故管道設計充滿度按滿流

14、考慮，即h/D=1。明渠則應由等于或大于0.20m的超高。街道邊溝應有等于或大于0.03m的超高3。b) 設計流速雨水中挾帶泥砂等無機物質(zhì)，為避免這些物質(zhì)在管渠內(nèi)沉淀下來而堵塞管道，雨水管渠的最小設計流速應大于污水管道。具體雨水管道的最小及最大設計流速如下表所示：表8 最小及最大設計流速管渠明渠金屬非金屬最小設計流速m/s075075040最大設計流速m/s105根據(jù)類別而定c) 最小管徑與最小設計坡度：雨水管道的最小管徑為300mm，相應的最小坡度為0.003m，雨水口連接管最小管徑為200mm，最小坡度為0.01。d) 最小埋深與最大埋深具體規(guī)定同污水管道。e) 雨水管徑的斷面形式雨水管道

15、中常用的斷面形式大多為圓形，但尺寸較大時，宜采用矩形、馬蹄形或其它形式。f) 雨水管渠的銜接方式雨水管道是按滿流進行設計的，因此雨水管道的銜接一般采用管頂平接。3.3.2 雨水管道的設計這是雨水管道設計的重點部分。雨水管道的設計管段不宜過長，也不宜有過多的彎道，因此易于用較短的雨水管道。本區(qū)域的最北部地區(qū)是京杭大運河，區(qū)域內(nèi)部也有少量水體，這些水體附近的雨水可以就近排放，以減小管道的長度。具體的管道布置見圖所示，管道水力計算圖表所示。表9 雨水干管1水力計算表管道編號管道長度(mm)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間單位面積徑流量q0(L/(sha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=

16、L/vt2=L/v12345678954230.766.670.003.85120.86806.1510000.001143153.8414.673.852.33110.611622.6413000.000932230.7633.356.182.96105.313512.1518000.0008521153.8445.359.141.9099.374506.5820000.0008流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降(m)設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點10111213141516171818100.25420.220.217.90017.6462.30

17、2.551.116300.13820.220.217.34617.2082.852.991.335200.19620.220.216.70816.5123.493.691.3545100.12320.220.216.31216.1883.894.01管道編號管道長度（m）總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(s·ha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v12345678967192.311.860.003.11120.861433.4312500.0008598230.768.150.003.92120.86985.03110

18、00.000987153.8417.933.922.21110.421979.8514500.0011流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降(m)設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點1011121314151617181.0314500.16320.220.217.90017.7372.302.460.989900.20820.220.217.90017.6922.302.511.1619900.16920.220.217.34217.1732.863.03管道編號管道長度(m)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(s·

19、;ha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567891610230.768.150.003.53120.86985.0310500.00121011115.3814.083.531.67111.381568.2212500.001051112153.8437.055.202.18107.463981.3016500.00171213192.347.677.381.79102.794900.2018000.00161314230.7658.299.171.9199.305788.3320000.00181415230.7679.6311.091.6495.86

20、7633.4120000.0024流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降（m）設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點1011121314151617181.0910000.27720.220.217.90017.6232.302.581.1515700.12120.220.217.42317.3022.782.901.17540000.26220.220.216.90216.6403.303.561.7949500.30820.220.216.49016.1833.714.022.0158000.41520.220.215.98315.5674.224.632.

21、3576400.55420.220.215.56715.0144.635.19管道編號管道長度(m)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(s·ha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567891718115.3811.860.001.48120.861433.4311000.00161819269.2216.301.483.45116.671901.6713000.00131920230.7621.494.932.85108.072322.4014500.00132021230.7635.727.782.81102.

22、003643.2918000.00162122230.7645.9510.592.3796.734444.8818000.0014流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降（m）設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點1011121314151617181.314500.18520.220.217.90017.7152.302.481.319100.35020.220.217.51517.1652.683.031.3523300.30020.220.217.01516.7153.183.481.3736400.36920.220.216.36515.9963.834.

23、201.6244500.32320.220.215.99615.6734.204.53管道編號管道長度(m)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(s·ha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567892324192.39.490.002.91120.861146.9911000.00132425153.8420.612.911.97112.912327.0114500.0012526153.8439.954.891.53108.174321.4318000.00162627153.8449.626.411.35104

24、.815200.6418000.00182728173.0759.297.761.31102.036049.4618000.00242829173.0768.969.071.1599.496860.9018000.0031流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降（m）設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點1011121314151617181.111500.25020.220.217.90017.6502.302.551.323300.15420.220.217.30017.1462.903.051.6843300.24620.220.216.79616.5503

25、.403.651.952100.27720.220.216.55016.2733.653.932.260600.41520.220.216.27315.8583.934.342.568700.57320.220.215.85815.3214.344.88管道編號管道長度(m)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(sha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567893031192.313.340.002.67120.861612.3112500.00123132230.7628.162.672.67113.523196.8216

26、500.00123233153.8445.205.341.53107.144842.7918000.00163334153.8457.266.871.51103.855946.5620000.00143435153.8469.328.381.25100.826989.0220000.00183536153.8481.389.631.0798.468012.7420000.002流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降（m）設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點1011121314151617181.216200.23120.220.217.90017.6692.3

27、02.531.4432000.27720.220.217.26916.9922.933.211.6848500.24620.220.216.84216.5963.363.601.759500.21520.220.216.39616.1813.804.022.0570000.27720.220.216.18115.9044.024.302.480200.30820.220.215.90415.5964.304.60管道編號管道長度(m)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(sha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v12345678937

28、38230.7631.420.002.26120.863797.5018000.00163839153.8459.654.521.29109.006502.0820000.00173940153.8473.295.821.09106.097774.9920000.00244041153.8486.936.910.93103.769020.1120000.00334142153.8499.467.840.79101.8710131.9420000.0044流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降（m）設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點10111213141516

29、17181.738000.36920.220.217.90017.5312.302.671.9865100.26220.220.217.33117.0692.873.132.3577800.36920.220.217.06916.7003.133.502.7590300.50820.220.216.70016.1922.503.013.25101400.67720.220.216.19215.5153.013.68管道編號管道長度(m)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(sha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567894

30、344153.8412.450.002.25120.861504.7410500.001354445153.8421.312.251.56114.612442.4113500.00194546230.7630.173.812.16110.693339.5215000.0019流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降（m）設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點1011121314151617181.1415100.20820.220.217.90017.6922.302.511.6424500.29220.220.217.39217.1002.813.101.783

31、3500.43820.220.216.95016.5123.253.69管道編號管道長度(m)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(sha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567894748269.221.480.005.10120.86178.885000.00214849192.312.605.102.39107.691356.8611000.00174950153.8420.027.491.86102.582053.5713500.00145051153.8425.959.351.8698.982568.4015000

32、.00125152192.328.9211.212.2695.652766.3315000.00145253134.6131.8913.461.3891.952932.3115000.00165354134.6136.5614.851.2789.843284.4715000.0019流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降（m）設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點1011121314151617180.881900.56520.220.217.90017.3352.302.871.3413600.32720.220.216.73516.4083.473.791.

33、3820600.21520.220.216.15815.9424.044.261.3825800.18520.220.215.79215.6084.414.591.4227700.26920.220.215.60815.3394.594.861.6229400.21520.220.215.33915.1234.865.081.7732900.25620.220.215.12314.8675.085.33管道編號管道長度(m)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(sha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567895556153

34、.8448.910.001.19120.865911.3918000.00235657153.8460.691.191.18117.457128.2420000.0025758134.6172.472.370.89114.298282.4220000.00275859134.6185.143.270.85112.029537.4522000.0026流速v(m/s)管道輸水能力Q (L/s)坡降(m)設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點1011121314151617182.1559200.35420.220.217.90017.5462.302.652.17714

35、00.30820.220.217.34617.0382.853.162.5182900.36320.220.217.03816.6753.163.522.6595500.35020.220.216.47516.1253.724.07管道編號管道長度(m)總匯水面積(ha)管內(nèi)雨水流行時間(min)單位面積徑流量q0(L/(sha)設計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度t2=L/vt2=L/v1234567896061230.7622.230.002.56120.862686.7714500.00156162203.83853.362.561.53113.806072.2218000.002496263203.83860.084.091.40110.026609.7418000.00296364203.83866.805.501.31106.797133.7718000.0029流速v(m/s)管道輸水能力Q(L/s)坡降(m)設計地面(m)設計管內(nèi)底(m)埋深(m)起點終點起點終點起點終點1011121314151617181.526900.34620