雨水管道的设计与计算

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雨水管道设计计算

1、雨水排水区域划分

划分雨水排水区域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，是雨水系统设计的前提。

2、雨水流量计算

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

                                                            (2-1)

式中，i——暴雨强度(mm/min)；

      ——某一段时间内的降雨总量（mm）；

      ——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)
5～4	230.76	56	6.67	0	6.67
4～3	153.84	57	8	6.67	14.67
3～2	230.76	58、59	18.68	14.67	33.35
2～1	153.84	66、69	12	33.35	45.35
6～7	192.3	65	11.86	0	11.86
9～8	230.76	53	CS CN 8.15	0	8.15
8～7	153.84	54	9.78	8.15	17.93
16～10	230.76	60（3）、61（3）	8.15	0	8.15
10～11	115.38	61（4）	5.93	8.15	14.08
11～12	153.84	60（4）、62	22.97	14.08	37.05
12～13	192.3	50(2)、52(2)	10.62	37.05	47.67
13～14	230.76	50(1)、50（2）	10.62	47.67	58.29
14～15	230.76	46(2)	21.34	58.29	79.63
17～18	115.38	61（1）、（2）	11.86	0	11.86
18～19	269.22	60（1）、（2）	4.44	11.86	16.3
19～20	230.76	47	5.19	16.3	21.49
20～21	230.76	48、49	14.23	21.49	35.72
21～22	230.76	45(2)	10.23	35.72	45.95
23～24	192.3	31(2)、32	9.49	0	9.49

高速公路收费系统无触点开关

24～25	153.84	29、30	11.12	9.49	20.61
25～26	153.84	26、27	19.34	20.61	39.95
26～27	153.84	6(2.2)、7（2.2)	9.67	39.95	49.62
27～28	173.07	6(2.1)、7(2.1)	9.67	49.62	59.29
28～29	173.07	6（1.2)、7(1.2)	9.67	59.29	68.96
30～31	192.3	24(2)、31（1）	13.34	0	13.34
31～32	230.76	24（1）、28	14.82	13.34	28.16
32～33	153.84	22、25	17.04	28.16	45.2
33～34	153.84	4（4.2)、5（4）	12.06	45.2	57.26
34～35	153.84	4（4.1)、5(3)	12.06	57.26	69.32
35～36	153.84	4（2.2）、5（2）	12.06	69.32	81.38
37～38	230.76	20、23	31.42	0	31.42
38～39	153.84	18（2）、21	28.23	31.42	59.65
39～40	153.84	3（2）、4（3.2)	13.64	59.65	73.29
40～41	153.84	3(1)、4（3.1)	13.64	73.29	86.93
41～42	153.84	2(2)、4（1.2)	12.53	86.93	99.46
43～44	153.84	18(1)	12.45	0	12.45
44～45	153.84	1(3)	8.86	12.45	21.31
45～4	230.76	1(2)	8.86	21.31	30.17
47～48	269.22	37	1.48	0	1.48

48～49	192.3	35、36	11.12	1.48	12.6
49～50	153.84	33、34	7.42	12.6	20.02
50～51	153.84	9（1.2)、9（2.2)	5.93	20.02	25.95
51～52	192.3	9(1.1)	2.97	25.95	28.92
52～53	134.61	9(2.1)	2.97	28.92	31.89
53～54	134.61	8(2）	4.67	31.89	36.56
55～56	153.84	38、39	48.91	0	48.91
56～57	153.84	11（2）、13（2)	11.78	48.91	60.69
57～58	134.61	11(1)、13（1）	11.78	60.69	72.47
58～59	134.61	10（2）、12（2）	12.67	72.47	85.14
60～61	230.76	40	22.23	0	22.23
61～62	203.838	41、42	31.13	22.23	53.36
62～63	203.838	15（3）	6.72	跨网传输53.36	60.08
63～64	203.838	15（2）	6.72	60.08	66.8
65～66	203.838	43、44	49.06	0	49.06
66～67	203.838	16(3)、17（3）	16.85	49.06	65.91
67～68 钢管扩口机	203.838	16（2）、17（2）	16.85	65.91	82.76

e) 暴雨强度频率和重现期  指定暴雨强度出现的可能性一般不是预知的。但它出现的次数服从一定的统计规律，可以通过对以往大量观测资料的统计分析，计算某个特定的降雨历时的暴雨强度发生频率。

暴雨强度频率是指等于或超过某指定暴雨强度值出现的次数m与观测资料总项数n之比，即：

                              (2-2)

2.2  雨量基本公式

雨水设计流量按下式计算：

                                                        (2-3)

式中Q——雨水设计流量（L/s）；

——径流系数，其数值小于1；

F——汇水面积（ha）；

        q——设计暴雨强度。

暴雨强度公式：                                            (2-4)

式中：    q——设计暴雨强度（）；

          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，本设计中暴雨强度公式为：

                                                    (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。

血浆分离器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：

选择该地区选择暴雨重现期为0.7a。

c) 集水时间t

对管道的某一设计断面来说，集水时间t有地面集水时间t1和管内雨水流行时间t2部分组成[3]。

地面集水时间t1的确定

地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流到第1个雨水口的时间。影响t1的因素众多，如地形坡度、地面铺砌、地面种植、水流路程等，因此一般对t1不进行计算，而采用经验数值。根据《室外排水设计规范》规定：地面积水时间视距离长短和地形坡度及地面覆盖情况而定，一般采用t1=5～15min。根据经验，在建筑密度大、地形较陡、雨水口分布较密的地区或街区内设置的雨水暗管，可取5～8min；而在建筑密度小，汇水面积较大、地形平坦、雨水口布置较稀疏的地区，取10～15min[9]。

管渠内雨水流行时间t2的确定

t2的计算公式为：                                  (2-6)

式中：  L——各管段的长度（m）；

        ——各管段满流时的水流速度（m/s）；

60——单位换算系数，1min=60s。

3、雨水管水力计算

3.1 水力计算参数确定

a) 设计充满度

雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同污水的性质，加以暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历史一般不会很长。故管道设计充满度按满流考虑，即h/D=1。明渠则应由等于或大于0.20m的超高。街道边沟应有等于或大于0.03m的超高[3]。

b) 设计流速

雨水中挟带泥砂等无机物质，为避免这些物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道。具体雨水管道的最小及最大设计流速如下表所示：

表8  最小及最大设计流速

	管渠		明渠
	金属	非金属
最小设计流速m/s	0．75	0．75	0．40
最大设计流速m/s	10	5	根据类别而定

本文发布于:2023-05-27 19:48:51，感谢您对本站的认可！

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