雨水溝道的設(shè)計

1、第四章 城鎮(zhèn)雨水溝道的設(shè)計第一節(jié) 雨水徑流量的估算一. 雨量參數(shù)：雨水溝道和合流溝道的設(shè)計以降雨量為基礎(chǔ)，其設(shè)計流量為雨水徑流量。陣雨歷時：指一場暴雨經(jīng)歷的整個時段。降雨歷時：指陣雨過程中任一連續(xù)的時段。降雨量：一段時間內(nèi)降落在某一面積上的總水量。降雨量表示方法：深度h（mm）；1hm2面積上的降雨量（m3/hm2）降雨強度：指在某一降雨歷時內(nèi)的平均降雨量（單位時間內(nèi)的平均降雨深度）。降雨強度表示方式：i = h / t（mm · min-1）； q = K i =166.7 i （L·s-1·hm-2）降雨強度頻率：通常稱單位時間內(nèi)某種事件出現(xiàn)的次數(shù)（或比例）為

2、頻率，水文統(tǒng)計上，用頻率反映水文事件出現(xiàn)的頻繁情況。降雨強度的重現(xiàn)期。二. 推理公式：雨水溝道設(shè)計流量一般采用推理公式計算：式中：qv雨水溝道的設(shè)計流量，L/s； A 排水面積，hm2； i 降雨強度，mm/min； q 降雨強度，L/（s·hm2）； K 單位換算系數(shù)，等于167； 徑流系數(shù)，其值小于1，地面徑流量與降雨量之比。三. 雨水溝道設(shè)計流量的估算（一）設(shè)計降雨強度的確定1. 降雨分析2. 一個自記雨量計降雨記錄的整理雨量曲線和雨量公式分析每一年的記錄；整理每一年的降雨分析匯總表；編制降雨分析整理成果表和繪制雨量曲線；全國十大城市雨量公式摘要表。（二）設(shè)計降雨歷時的確定設(shè)計

3、降雨歷時：以排水面積中最遠的一點到集水點的雨水流行時間作為設(shè)計降雨歷時。式中：t設(shè)計降雨歷時（排水面積的集水時間），min；t1地面積水時間，min；t2在溝道中流行的時間，min；l集中點上游各溝段的長度，m；v相應(yīng)各溝段的設(shè)計流速，m/s。（三）設(shè)計重現(xiàn)期的確定設(shè)計雨水溝道，確定設(shè)計降雨強度時，常選用重現(xiàn)期較短的當?shù)亟涤陱姸?。選用重現(xiàn)期，主要看：溝道溢流；地區(qū)集水將造成的危害；施工費用。（四）徑流系數(shù)的確定影響徑流系數(shù)的因素：地面的透水性、地面坡度、降雨情況（久雨和暴雨）。 徑流系數(shù)常采用面積內(nèi)各類地面的徑流系數(shù)的加權(quán)平均值。表46。（五）降低設(shè)計流量的嘗試蘇聯(lián)：集水時間的修正、自由容積的

4、利用和壓力流的利用。我國：規(guī)范修訂。四. 討論應(yīng)用推理公式確定雨水溝道的設(shè)計流量時：排水面積的值精度較高；徑流系數(shù)的值很難精確，且隨城市的建設(shè)而變動；降雨強度設(shè)計值的確定，隨意性很大；重現(xiàn)期的選用富有隨意性；地面集水時間富有隨意性。雨水溝道口徑的決定同經(jīng)濟考慮有密切關(guān)系，不太可能避免溢流，如果溢流問題考慮周到，雨水溝道可以小些。第二節(jié)雨水徑流量的調(diào)節(jié)雨水徑流調(diào)節(jié)池的作用:有可能降低整個溝系的造價由于雨水流量大，溝槽長，下游溝道的雨水流量尤其大，設(shè)置調(diào)節(jié)池，可使下游溝道的設(shè)計流量減小，降低下游溝系的造價，而且做調(diào)節(jié)池的造價要比溝管省，故有可能降低整個溝系的造價。能使雨水溝道的設(shè)計有較大的靈活性如

5、今后在所在的匯水區(qū)域上大量造房，會使不透水面積增加，從而使徑流量劇增，一般很少有可能再重新排管，此時若能設(shè)置一個調(diào)節(jié)池，將上游的流量引入調(diào)節(jié)池，洪峰過后再排入下游管道，則可使下游溝道仍能使用，從而解決該技術(shù)矛盾。能改善合流制管系暴雨時的溢流水水質(zhì)由于合流制溝管在遇到暴雨時，會有大量溢流水產(chǎn)生，而溢流的水中含有相當?shù)纳钗鬯凸I(yè)廢水，水質(zhì)較差，若能在截流式合流制的溢流井后面設(shè)置調(diào)節(jié)池，并對進入調(diào)節(jié)池的溢流污水進行處理后再將其排入水體，就能使最終排入水體的溢流水的水質(zhì)得到改善。調(diào)節(jié)池的最佳設(shè)計位置選擇:調(diào)節(jié)池的位置選擇很重要，調(diào)節(jié)池若設(shè)置在排水系統(tǒng)的開始或末端，可想而知是意義不大的，故最佳位置的

6、選擇需要慎重考慮。 在有池塘、河床可以利用，或有洼池可以建池的情況下，往往可以調(diào)節(jié)徑流量，以減小其下游的溝道口徑。應(yīng)專門建設(shè)。 一般位置：匯流點。調(diào)節(jié)池構(gòu)造:第三節(jié)城鎮(zhèn)雨水溝道的設(shè)計一. 雨水溝道設(shè)計的原則：見教材。(1) 盡量利用池塘、河浜受納地面徑流，最大限度地減少雨水溝道的設(shè)置。(2) 利用地形，順溝排水。就近排入地面水體，降低造價。(3) 因明溝造價低，考慮采用明溝。在建筑物密度較高、交通繁忙的地區(qū)，可采用加蓋明溝。(4) 因雨水泵站投資、用電量都很大，盡量避免設(shè)置雨水泵站。二. 雨水溝道系統(tǒng)的平面布置:1. 布置原則：根據(jù)城市規(guī)劃和建設(shè)情況，考慮利用河湖水體與洼地調(diào)蓄雨水，把地形條件

7、、地下水位以及原有的和規(guī)劃的地下設(shè)施、施工條件等因素綜合考慮，合理布置，分期建設(shè)，逐步完善。 2. 溝系定線：受地形影響：a. 平坦地區(qū):為避免干溝埋深過大，增加造價，干溝應(yīng)設(shè)在流域的中部，以減少兩側(cè)支溝長度; b. 陡坡地區(qū):為避免因溝道坡度太陡，設(shè)跌水窨井等特殊構(gòu)筑物，使干溝與等高線斜交，以適當減少干溝坡度。 受道路交通影響：a.雨水溝系常沿道路鋪設(shè)，設(shè)在道路中線的一側(cè)，與道路相平行，盡量在快車道以外。b.雨水口的設(shè)置位置，要配合道路邊溝，在道路交叉口處，雨水不應(yīng)漫過路面。 三.雨水溝道水力學設(shè)計的準則管道按滿流設(shè)計，明溝應(yīng)留超高，不小于0.2m。最小設(shè)計流速為0.75m/s，明溝為0.4

8、 m/s。管道可不考慮最大流速，明溝的最大流速按表4-7采用。最小管徑300mm，最小坡度0.003；雨水口連接管管徑200mm，最小坡度0.01。當qv<53L/S,管徑取最小，坡度。雨水溝道流速公式。見教材管段銜接一般用管頂平接，當條件不利時也可用管底平接。最小覆土厚度，在車行道下時，一般不小于0.7m，基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)在冰凍線以下。在直線管段上窨井的最大間距見下表。四.雨水溝道水力學設(shè)計步驟步驟1：劃分流域與溝道定線，確定雨水流向；步驟2：劃分設(shè)計溝段與沿線匯水面積 ；步驟3：確定雨量參數(shù)的設(shè)計值 ；步驟4：確定溝道的最小埋深；步驟5：進行水力學計算；五.水力學計算示例基本公式和數(shù)據(jù)：雨量

9、重現(xiàn)期采用一年，相應(yīng)降雨強度公式：見教材。地面集水時間t用10min。 徑流系數(shù)及加權(quán)平均的計算：見教材。列表計算及步驟：步驟1：從溝道系統(tǒng)圖中量得各溝段的長度L列入第2項步驟2：根據(jù)排水面積的劃分，將各溝段的沿線面積列入第3項步驟3：各溝段的排水面積列入第4項步驟4：從圖中讀出數(shù)據(jù)列入第14、15項步驟5：根據(jù)各溝段的假定流速，算出集流時間t，比流量q0，設(shè)計流量qv，而后從水力學算圖上選定管徑D與坡度I，并確定相應(yīng)的流速v，當所確定的流速v與假定流速有出入時，再調(diào)假定流速并進行重新計算，最終使假定流速與確定的流速兩者一致步驟6：計算各溝底高程，并填入表格問題：為什么下游溝段3-2的設(shè)計流量

10、(qv=607.2L/s)反而比上游溝段4-3的設(shè)計流量(qv=627.2L/s)小? 窨井5處計算集水點t2的集水時間時有3個值,為什么選擇最大的? 計算溝段5-4的上端的溝底高程時可得3個數(shù)值, 為什么要采用最小的?六. 雨水溝道平面圖的繪制規(guī)劃階段：溝道系統(tǒng)平面布置圖上，加注計算所得數(shù)據(jù)。施工圖設(shè)計階段：完整的溝道平面圖；比例尺1:5001:2000；反映初步設(shè)計的要求；標明窨井的具體位置；可能有施工有關(guān)的地面建筑物；其他地下管線及地下建筑物的位置；管線圖例及施工說明。第四節(jié)雨水泵站的設(shè)計雨水的地面徑流量很大，雨水泵站的基建費用很高，使用率往往很低，只有當?shù)貏萜教埂⒐苈份^長或出水河道水位

11、很高時，才考慮設(shè)置雨水泵站。第五節(jié)城 鎮(zhèn) 防 洪河洪：見教材山洪：位于山坡或山腳下的城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)，為防止坡面上的徑流沖刷城鎮(zhèn)，應(yīng)在城鎮(zhèn)山坡下修建防洪設(shè)施，攔截山洪，繞過城鎮(zhèn)，把洪水泄入江河。山區(qū)溪河雨洪暴漲暴落，水勢洶涌，破壞力極大。 防治的原則是因地制宜，宜順不宜擋。 攔洪溝的設(shè)計應(yīng)憑實地考察和歷年洪災(zāi)的調(diào)查，推理公式一般不再適用。第六節(jié)合流溝道系統(tǒng)的設(shè)計一.合流溝道系統(tǒng)的適用條件與布置特點直排式合流制排水系統(tǒng)：全部污水不經(jīng)處理直接排入水體，對水體污染大，在環(huán)境保護上已不容許采用。截流式合流制排水系統(tǒng)：具有截流溝道，在截流溝道上設(shè)溢流井，當水量超過截流能力時，超過的水量通過溢流井泄入水體，

12、被截流的水予以適當處理。合流溝道系統(tǒng)適用條件：（1）接納溢流污水的水體自凈容量大；（2）現(xiàn)有街道只有敷設(shè)一條溝道的可能性；（3）地面有一定的坡度，坡向水體。合流溝道系統(tǒng)布置特點：（1）河流溝道以最短距離坡向水體；（2）沿河岸建截流干溝；（3）合理地確定溢流井的位置和數(shù)量。污水處理廠前面；倒虹管前；污染大戶前必須設(shè)溢流井。（4）合流溝道上游溝段盡可能利用雨水滿流，單設(shè)污水溝道。截流式合流溝道與分流制系統(tǒng)相比的優(yōu)缺點：（1）截流式合流溝道在溝系造價上投資較省，溝系養(yǎng)護較簡單。（2）地下管線可減少，不存在雨水管與污水管的誤接問題。（3）合流制污水處理廠的造價比分流制污水廠高，處理養(yǎng)護也較復雜。（4）

13、實踐表明：截流式合流制在衛(wèi)生上比分流制差，環(huán)境污染較大。故新建城市一般建議盡可能采用分流制。截流式合流溝系的布置原則：（1）應(yīng)使雨水及早溢入水體，以降低下游干溝的設(shè)計流量；（2）當溢流井離排放水體較近且溢流井不受高水位倒灌影響時，（為降低截流管的截流量，節(jié)省溝道投資，）原則上宜多設(shè)溢流井。（3）當溢流井受高水位倒灌影響時，宜減少溢流井數(shù)量，并在溢流管上設(shè)潮門，必要時設(shè)泵站排水。二.合流污水水質(zhì)與截流倍數(shù)（一）污水水質(zhì)1.雨污混合水的BOD5與OC的平均濃度與晴天污水并無很大的差異（見表 410）；2.雨污混合水的SS平均為晴天時的2倍；3.雨污混合水水質(zhì)的統(tǒng)計見表411。（二）流出負荷量與溢流

14、負荷量（表412，表413）截流倍數(shù)：溢流井下游干溝所截得的雨水量與流經(jīng)溢流井的旱流量之比。1.晴天污水的濃度，最大值大多在平均值的23倍內(nèi)，雨污混合水濃度變化很大，最大值可超過平均值的10倍以上，這是因溝道晴天時的淤積在雨天時被沖刷所致。2.一般雨天時的加權(quán)平均BOD5值約為晴天時的70，很少會超過晴天時的濃度；雨天時的加權(quán)平均OC值約為晴天時的80，但因地區(qū)不同，也有可能會超過晴天濃度的；對于SS，雨天時的加權(quán)平均濃度約為晴天時的2倍，低于晴天濃度的現(xiàn)象極為少見。3.當截流雨水量增大，溢流污染物將急劇減少，當截流雨水量到達23mm/h時，溢流污染物將顯著減少；當截流雨水量超過23mm/h時

15、，溢流污染物的減少就不明顯。4.研究認為采用截流雨水量2mm/h比較適當，按全國最大小時污水平均量1mm/h計，則截流雨水量為最大小時污水量的2倍，截流管按3倍最大小時污水量設(shè)計。 三.我國合流溝道系統(tǒng)的工作情況與改造問題 我國近年來有部分溝道系統(tǒng)改造成截流式合流溝道系統(tǒng)，但改造后的截流式合流溝道并不理想，污染仍極嚴重，只是污染程度有所減輕而已，原因如下：1.規(guī)范規(guī)定截流雨水量倍數(shù)n0一般用15，實際上為節(jié)省投資，一般用0.51.0，截流倍數(shù)過小，致使大量污染物泄入水體，遠遠超過水體的自凈能力。2.城市污水廠處理能力不足。目前城市污水廠按晴天污水量設(shè)計，甚至在晴天污水量下也已經(jīng)超負荷運行，因雨

16、天處理能力依舊，迫使大量雨污混合水不經(jīng)處理直接流出。3.目前大量工業(yè)廢水并沒有達到進入城市排水溝道的水質(zhì)要求，特別是一些水量大、濃度高或有毒的廢水未經(jīng)處理直接排入城市溝道。4.我國北方河流的流量較小，流量的季節(jié)性變化很大。將合流溝系改造成分流制一般需具備三個技術(shù)條件：（1）所有街坊與庭院都需具有雨水與污水兩個溝道系統(tǒng)，嚴格分流。（2）工廠內(nèi)部的雨水和冷卻水等排水系統(tǒng)與工業(yè)、生活污水系統(tǒng)分開。（3）城市街道要有足夠的地下空間，使有可能實現(xiàn)鋪設(shè)雨水和污水兩個溝系。（1）、（2）兩條件難以具備，并且要改建幾乎所有的接戶管,要破壞大量路面，改造工作量極大，需要很長時間才可能完成，因此合流制改造成分流制

17、在實踐中較難實現(xiàn)。從技術(shù)和經(jīng)濟兩個角度看，污水不經(jīng)處理直接排入水體的合流溝道，主要的改造方向是向截流式合流溝道過渡。直接排放型的合流溝道改造為截流式合流溝道，需規(guī)劃設(shè)計的幾個方面：截流倍數(shù)的選用要適當提高，我國規(guī)范建議的截流倍數(shù)15較低，所用n0值宜根據(jù)不同地區(qū)的水體稀釋能力和自凈能力作不同程度的提高。合流溝系污水處理廠的設(shè)計，應(yīng)對截流污水作適當處理，處理能力應(yīng)與截流量相適應(yīng)。溢流井的位置、構(gòu)造要得當，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。溢流口附近可設(shè)置雨污混合水調(diào)節(jié)池，以截取初雨徑流，改善溢流污水水質(zhì)，晴天時把調(diào)節(jié)池中混合污水送至處理廠處理。截流干溝的布置應(yīng)與市內(nèi)河道的整治和城市防洪排澇規(guī)劃相結(jié)合。四.截流式

18、合流溝道的水力學計算（一）合流溝道的設(shè)計標準1.設(shè)計流量：生活污水量按設(shè)計流量計算；工業(yè)廢水量按最大生產(chǎn)班內(nèi)的設(shè)計流量計算；雨水量:溢流井上游的溝段按最大徑流量計算; 溢流井下游的溝段按被截流的雨水量計算。2.設(shè)計充滿度：按設(shè)計流量滿流計算。3.設(shè)計最小流速：0.75m/s，另需校核旱流時溝內(nèi)流速。4.設(shè)計重現(xiàn)期：應(yīng)比同一情況下的雨水溝道設(shè)計適當提高。（二）截流式合流溝道的設(shè)計流量第一個溢流井上游溝道的設(shè)計流量qv： qv qvs qvg qvy qvhqvy式中:qvs平均生活污水量，L / s; qvg工業(yè)廢水的平均最大班流量，L / s; qvy設(shè)計雨水徑流量，L / s; qvhqvhqvs +qvg，旱流污水量，L / s。溢流井下游溝道的設(shè)計流量qv：qv = ( n0 + 1) qvh + qvh + qvy式中:qvh溢流井以后的污水設(shè)計流量，L / s； qvy溢流井以后匯水面積的設(shè)計雨水徑流量,L/s; n0截流倍數(shù)。（三）溢流井水力學設(shè)計 溢流井構(gòu)造：二條入