淹沒出流雨水管簡易設(shè)計方法

第第頁順德地區(qū)淹沒出流雨水管

簡易設(shè)計方法佛山市順德區(qū)規(guī)劃設(shè)計院有限公司陳杰輝主題詞：雨水管、淹沒出流、淹沒出流系數(shù)B雨水管道常規(guī)設(shè)計方法是根據(jù)集雨面積計算流量，再根據(jù)排水管的物理坡度，按滿流出流確定管徑。排水管末端自由進(jìn)入河涌、湖泊水體，或通過排水泵站提升，再自由進(jìn)入水體。其計算假定為管口出流無壓。但是，位于珠江三角洲的順德，由于歷史的原因，地面標(biāo)高較低，排水管末端自由進(jìn)入河涌的條件較差，設(shè)計過程中，經(jīng)常出現(xiàn)按較小物理坡度選取管徑，排水管末端出口仍淹沒在常水位以下，排水管出流受水體水位頂托，并非自由出流，與我們常規(guī)設(shè)計方法的計算假定不符合。在《室外排水設(shè)計規(guī)范》GB14-87（1997年版）及《給排水設(shè)計手冊第五冊城鎮(zhèn)排水》中要求雨水管按滿流計算，并應(yīng)考慮排放水體水位頂托的影響。具體在工程上如何計算，則留給工程師各自理解和發(fā)揮。查找有關(guān)的資料，均未發(fā)現(xiàn)在出口有壓時雨水管道的實用計算方法。本文以水力學(xué)中的公式，推導(dǎo)出根據(jù)管口出流的壓力，利用常規(guī)的計算方法，對排水管管徑加以放大修正的計算方法，簡單，易在工程實際計算。一.雨水管道常規(guī)設(shè)計方法管口出流無壓，雨水管按滿流設(shè)計，雨水設(shè)計流量為Q=￥qF⑴Q——流量(L/s)中一一徑流系數(shù)，<1q暴雨強度(L/(s.ha))F——匯水面積6時根據(jù)2003年順德氣象局發(fā)布《順德市暴雨公式及計算圖表》，重現(xiàn)期為1年的順德地區(qū)暴雨強度公式為：q=4417.150*(t+13.960)o.8i2(2)(注：可根據(jù)不同設(shè)計重現(xiàn)期選取不同暴雨強度公式)根據(jù)各管段所承擔(dān)的匯水面積，計算各管段的設(shè)計流量Q1,并通過選定管材、管徑、坡度，確定流速，管段流量Q1a，并控制Q1a>=Q1同時，根據(jù)管段長度L,按選定的流速，計算出管內(nèi)雨水流行時間t2,t2作為下游管段的計算匯流時間t1,逐段設(shè)計各段雨水管。在該計算中，選定管材、管徑、坡度，確定流速，管段流量Q1a的步驟可通過查鋼筋混凝土圓管(滿流)水力計算表快速計算。設(shè)計步驟框圖如下二.雨水管管口出流水力計算實際工程中，排水管為長管出流，其管道水頭沿程損失與排水系統(tǒng)長度、管材、管型、坡度有關(guān)。為方便比較，假定一排水系統(tǒng)，其它物理條件不變，僅以管末端出口的有壓與無壓作比較，簡化采用短管出流、恒定流的水力學(xué)公式作比較：A.管口自由出流（出口無壓）

圖1Q=日/2gH⑶WC1%Qw—-通過管道流量（出口無壓）A—-管道斷面面積U1——管道系統(tǒng)流量系數(shù)，旦=1/、：1+-￡L/d+￡己c1C1Wg——重力加速度B.管口淹沒出流（出口有壓）圖2QYQy=日AQYQyC2——通過管道流量（出口有壓）,——管道系統(tǒng)流量系數(shù)，旦=1/、:迂L/d+左'C2Y在水力學(xué)上，入。L)/d為管道沿程水頭損失，Z為管道局部水頭損失。淹沒出流中，局部水頭損失比自由出流多了一出口的局部阻力損失，即WZY=WZw+ZS，ZS為淹沒出流(出口有壓)時，出口的局部阻力損失，當(dāng)出口處的A>>1/4nd2時，zs=1;故有%1%2，分析對比公式(3)、(4)Qw/Qy=(uc1A￥砌)/(uc2A,'荻)Qw=QY、,：H/ZB=JH/Z(5)Qw=BQY(6)H>Z,故B>1,由公式(6)知，當(dāng)淹沒出流時，同樣的管道，其過水能力QY,為自由出流Qw的1/B,將B稱為淹沒出流系數(shù)。根據(jù)公式(6)結(jié)果，在雨水管道常規(guī)設(shè)計方法的設(shè)計過程中，我們以Q=qF計算出流量q0,以q0按水力計算表選定排水管直徑Dw,及坡度iw，在淹沒出流(出口有壓)時，其出流能力會減小，出流量只為自由出流(出口無壓)的1/。故在淹沒出流的狀態(tài)下，沿用常規(guī)設(shè)計方法計算，排水管直徑D,及坡度i,應(yīng)按淹沒出流系數(shù)進(jìn)行修正。三.淹沒出流時雨水管實用設(shè)計方法淹沒出流時雨水管設(shè)計，在常規(guī)的出流無壓雨水管計算中，只需將雨水設(shè)計流量q0乘以一放大系數(shù)6=H/7Z，選定管徑、坡度。坡度的選取，結(jié)果會影響出口標(biāo)高h(yuǎn)l及H，只需先假定一hl試算，根據(jù)試算結(jié)果調(diào)整B值，多循環(huán)一次就可得到滿意的計算結(jié)果。設(shè)計步驟框圖如下四.數(shù)據(jù)取值h0——按管道沿線所有檢查井均有一定數(shù)值的涌水水深的假定，可取起始管端的地面標(biāo)高，也可考慮雨水口處的不滿流，計算到起始雨水管口標(biāo)高，由設(shè)計人控制。hl——出水口處管道中心標(biāo)高。h2—-受水水體水面標(biāo)高，可根據(jù)城市水利部門