第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件

第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計雨水管渠系統(tǒng)：是由雨水口、雨水管渠、檢查井、出水口等構(gòu)筑物所組成的一整套工程設(shè)施。雨水管渠系統(tǒng)的任務(wù)：就是及時地匯集并排除暴雨形成的地面徑流，防止城市居住區(qū)與工業(yè)企業(yè)受淹，以保障城市人民的生命安全和生活生產(chǎn)的正常秩序。

雨水管渠系統(tǒng)：是由雨水口、雨水管渠、檢查井、出水口等構(gòu)筑物所第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容包括：

1．確定當?shù)乇┯陱姸裙剑?/p>

2．劃分排水流域，進行雨水管渠的定線，確定可能設(shè)置的調(diào)節(jié)池、泵站位置

3．根據(jù)當?shù)貧庀笈c地理條件，工程要求等確定設(shè)計參數(shù)；

4．計算設(shè)計流量和進行水力計算，確定每一設(shè)計管段的斷面尺寸、坡度、管深；

5．繪制管渠平面圖及縱剖面圖。雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容包括：第1節(jié)雨量分析與暴雨強度公式雨量分析的目的：通過對降雨過程的多年(一般具有10年以上)資料的統(tǒng)計和分析，找出表示暴雨特征的降雨歷時、暴雨強度與降雨重現(xiàn)期之間的相互關(guān)系，作為雨水管渠設(shè)計的依據(jù)。第1節(jié)雨量分析與暴雨強度公式雨量分析的目的：雨量分析的幾個要素1．降雨量降雨量是指降雨的絕對量，即降雨深度。用H表示，單位以mm計。也可用單位面積上的降雨體積(L/ha)表示。年平均降雨量：指多年觀測所得的各年降雨量的平均值。月平均降雨量：指多年觀測所得的各月降雨量的平均值。年最大日降雨量：指多年觀測所得的一年中降雨量最大一日的絕對量。雨量分析的幾個要素1．降雨量第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件2．降雨歷時是指連續(xù)降雨的時段，可以指一場雨全部降雨的時間．也可以指其中個別的連續(xù)時段。用t表示，以min或h計，從自記雨量記錄紙(如圖3-1所示)上讀得。2．降雨歷時第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件3.暴雨強度是指某一連續(xù)降雨時段內(nèi)的平均降雨量，即單位時間的平均降雨深度，用i表示。

在工程上，常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積q(L／(s·ha))表示。q與i之間的換算關(guān)系是將每分鐘的降雨深度換算成每公頃面積上每秒鐘的降雨體積．即；3.暴雨強度在工程上，常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積q4．降雨面積和匯水面積降雨面積是指降雨所籠罩的面積，匯水面積是指雨水管渠匯集雨水的面積。用F表示，以公頃或平方公里為單位(ha或km2)。4．降雨面積和匯水面積5、降雨的頻率和重現(xiàn)期

(1)暴雨強度的頻率某特定值暴雨強度的頻率是指等于或大于該值的暴雨強度出現(xiàn)的次數(shù)m與觀測資料總項數(shù)n之比的百分數(shù)，即5、降雨的頻率和重現(xiàn)期n取值：n為降雨觀測資料的年數(shù)N與每年選入的平均雨樣數(shù)M的乘積，即n=N·M每年只選一個雨樣(年最大值法)M=1，則n＝N。Pn＝m/Nxl00%，稱為年頻率式。若平均每年選入M個雨樣數(shù)(一年多次法選樣)，則n＝NM，Pn＝m/NMxl00%稱為次頻率式。注：以上兩式成立的前提是n足夠長n取值：n為降雨觀測資料的年數(shù)N與每年選入的平均雨樣數(shù)M的乘一般情況下采用下面兩式計算年頻率和次頻率年頻率：次頻率：一般情況下采用下面兩式計算年頻率和次頻率(2)暴雨強度的重現(xiàn)期某特定值暴雨強度的重現(xiàn)期是指等于或大于該值的暴雨強度可能出現(xiàn)一次的平均間隔時間，單位用年(a)表示。重現(xiàn)期P與頻率互為倒數(shù)。即；(2)暴雨強度的重現(xiàn)期相應(yīng)可得：對于年頻率式：對于次頻率式：相應(yīng)可得：舉例：如課本P66-67表3-2中N=30年M=4次/年m=序號數(shù)NM=30*4=120舉例：如課本P66-67表3-2中此項

Pn=序號數(shù)/(120+1)此項第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件重現(xiàn)期的計算：當m=1時，當m=2時，當m=15時，重現(xiàn)期的計算：暴雨強度公式表示形式：式中q——設(shè)計暴雨強度(L/s·ha)；

P——設(shè)計重現(xiàn)期(a)；

t——降雨歷時(min)；Al、c、b、n：地方參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計方法進行計算確定；暴雨強度公式表示形式：式中q——設(shè)計暴雨強度(L/s·h我國部分城市暴雨強度計算式我國部分城市暴雨強度計算式第2節(jié)雨水管渠設(shè)計流量的確定第2節(jié)雨水管渠設(shè)計流量的確定一、雨水管渠設(shè)計流量計算公式Q=ψqF式中Q——雨水設(shè)計流量(L/s)；

ψ——徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1F——匯水面積(ha)；

q——設(shè)計暴雨強度(L/(s·ha))。一、雨水管渠設(shè)計流量計算公式Q=ψqF1．地面點上產(chǎn)流過程雨強I入滲率μˊ死水徑流1．地面點上產(chǎn)流過程雨強I入滲率μˊ死水徑流第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件t=0無雨水，無滲流0~t余始

I=μˊ無徑流，全下滲，植物截留t余始

~t徑始

I>μˊ余水積于洼地t徑始

~tmaxI>μˊ徑流且逐漸增大tmax~t等徑點

I>μˊ徑流且逐漸減小t等徑點

~t徑終

I<μˊ地面積水，植物截水參與徑流t徑終

~t滲終

I<μˊ死水下滲，降雨全下滲t滲終

~t雨終

I<<μˊ全下滲，無徑流t=0無雨水，無滲流2．流域上匯流過程通常將雨水徑流從流域的最遠點流到出口斷面的時間稱為流域的集流時間或集水時間。圖3—3(2)示一塊扇形流域匯水面積，其邊界線是ac，ab和bc弧，a點為集流點(如雨水口，管渠上某一斷面)。假定匯水面積內(nèi)地面坡度均等，則以a點為圓心所劃的圓弧線de，fg，hi，…稱為等流時線．a(chǎn)ghficbedτ0τ1τ2τ32．流域上匯流過程aghficbedτ0τ1τ2τ3每條等流時線上各點的雨水徑流流達“點的時間是相等的，它們分別為τ1、τ2、τ3、τ4，流域邊緣線bc上各點的雨水徑流流達a點的時間τ0稱為這塊匯水面積的集流時間或集水時間。流域全面積參與徑流，此時集流點a產(chǎn)生最大流量，也就是說，相應(yīng)于流域集流時間的全流域面積徑流產(chǎn)生最大徑流量每條等流時線上各點的雨水徑流流達“點的時間是相等的，它們分別雨水管道設(shè)計的極限強度理論：在設(shè)計中采用的降雨歷時等于匯水面積最遠點雨水流達集流點的集流時間，因此，設(shè)計暴雨強度q、降雨歷時t、匯水面積F都是相應(yīng)的極限值。極限強度法：承認降雨強度隨降雨歷時的增長而減小的規(guī)律性，同時認為匯水面積的增長與降雨歷時成正比，而且匯水面積隨降雨歷時的增長較降雨強度隨降雨歷時增長而減小的速度快。雨水管道設(shè)計的極限強度理論包括兩部分內(nèi)容：

1.當匯水面積上最遠點的雨水流達集流點時，全面積產(chǎn)生匯流，雨水管道的設(shè)計流量最大；2.當降雨歷時等于匯水面積上最遠點的雨水流達集流點的集流時間時,雨水管道需要排除的雨水量最大。雨水管道設(shè)計的極限強度理論：在設(shè)計中采用的降雨歷時等于匯水面3.雨水管段的設(shè)計流量計算3.雨水管段的設(shè)計流量計算上圖中：FA＝FB＝FC集水時間均為τ1(min)(1)匯水面積隨降雨歷時的增加而均勻的增加；

(2)降雨歷時t等于或大于匯水面積最遠點的雨水流達設(shè)計斷面的集水時間τ

；

(3)徑流系數(shù)ψ為確定值，為討論方便假定其值等于1。上圖中：1)管段1—2的雨水設(shè)計流量當t=τ1時，流量最大Q1-2=FA·q12)管段2—3的雨水設(shè)計流量當t=τ1+t1-2時，流量最大Q2-3=(FA+FB)·q23)管段3—4的雨水設(shè)計流量當t=τ1+t1-2+t2-3時，流量最大Q2-3=(FA+FB+FC)·q21)管段1—2的雨水設(shè)計流量2)管段2—3的雨水設(shè)計流量3)

二、徑流系數(shù)ψ的確足徑流量與降雨量的比值稱徑流系數(shù)ψ，其值常小于1。徑流系數(shù)的值因匯水面積的地面覆蓋情況、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面鋪砌等情況的不同而異。二、徑流系數(shù)ψ的確足徑流量與降雨量的比值稱徑流系數(shù)ψ，其徑流系數(shù)徑流系數(shù)徑流系數(shù)的計算方法按各類地面面積用加權(quán)平均法計算舉例如下：徑流系數(shù)的計算方法按各類地面面積用加權(quán)平均法計算舉例如下：第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件三、設(shè)計重現(xiàn)期P的確定若選用較高的設(shè)計重現(xiàn)期，計算所得設(shè)計暴雨強度大，相應(yīng)的雨水設(shè)計流量大，管渠的斷面相應(yīng)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(shè)計斷面的增大而增加了工程造價；若選用較低的設(shè)計重現(xiàn)期，管渠斷面可相應(yīng)減小，這樣雖然可以降低工程造價，但可能會發(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。因此，必需結(jié)合我國國情．從技術(shù)和經(jīng)濟方面統(tǒng)一考慮。三、設(shè)計重現(xiàn)期P的確定若選用較高的設(shè)計重現(xiàn)期，計算所得設(shè)計暴重現(xiàn)期的選用1）應(yīng)根據(jù)匯水面積的地區(qū)建設(shè)性質(zhì)(廣場、于道、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0.5—3a；2）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損失的地區(qū)，宜采用較高的設(shè)計重現(xiàn)期，一般選用2—5a；3）對于特別重要的地區(qū)可酌情增加，在同一排水系統(tǒng)中也可采用同一設(shè)計重現(xiàn)期或不同的設(shè)計重現(xiàn)期。重現(xiàn)期的選用國內(nèi)部分城市設(shè)計重現(xiàn)期見P75表3-6國內(nèi)部分城市設(shè)計重現(xiàn)期四、集水時間t的確定t=t1+mt2式中：t1——地面集水時間

t2——管內(nèi)雨水流行時間

m——折減系數(shù)，管道采用2，明渠采用1.2，陡坡地區(qū)管道采用1.2—2四、集水時間t的確定t=t1+mt2t1的確定一般采用t1＝5—15min在建筑密度較大、地形較陡、雨水口分布較密的地區(qū)或街區(qū)內(nèi)設(shè)置的雨水暗管，宜采用較小的t1值，可取t1＝5—8min左右。在建筑密度較小、匯水面積較大、地形較平坦、雨水口布置較稀疏的地區(qū)，宜采用較大值，一般可取t1=10—15min。起點井上游地面流行距離以不超過120—150m為宜t1的確定第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件t2的確定L——各管段的長度(m)；v——各管段滿流時的水流速度(m／s)60——單位換算系數(shù)，1min=60st2的確定L——各管段的長度(m)；m的確定m的確定按滿流時的設(shè)計流速計算所得的雨水流行時間小于管渠內(nèi)實際的雨水流行時間?！K林系數(shù)。當任一管段發(fā)生設(shè)計流量時，其他管段都不是滿流(特別是上游管段)，所以可設(shè)想利用此上游管段存在的空隙容積，使—部分水量暫時貯存在此空間內(nèi)，而起到調(diào)蓄管段內(nèi)最大流量的作用，從而可以削減其高峰流量，減小管渠斷面尺寸，降低工程造價?！艿勒{(diào)蓄利用系數(shù)。按滿流時的設(shè)計流速計算所得的雨水流行時間小于管渠內(nèi)實際的雨水五、特殊情況雨水設(shè)計流量的確定五、特殊情況雨水設(shè)計流量的確定第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計雨水管渠系統(tǒng)：是由雨水口、雨水管渠、檢查井、出水口等構(gòu)筑物所組成的一整套工程設(shè)施。雨水管渠系統(tǒng)的任務(wù)：就是及時地匯集并排除暴雨形成的地面徑流，防止城市居住區(qū)與工業(yè)企業(yè)受淹，以保障城市人民的生命安全和生活生產(chǎn)的正常秩序。

雨水管渠系統(tǒng)：是由雨水口、雨水管渠、檢查井、出水口等構(gòu)筑物所第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容包括：

1．確定當?shù)乇┯陱姸裙剑?/p>

2．劃分排水流域，進行雨水管渠的定線，確定可能設(shè)置的調(diào)節(jié)池、泵站位置

3．根據(jù)當?shù)貧庀笈c地理條件，工程要求等確定設(shè)計參數(shù)；

4．計算設(shè)計流量和進行水力計算，確定每一設(shè)計管段的斷面尺寸、坡度、管深；

5．繪制管渠平面圖及縱剖面圖。雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容包括：第1節(jié)雨量分析與暴雨強度公式雨量分析的目的：通過對降雨過程的多年(一般具有10年以上)資料的統(tǒng)計和分析，找出表示暴雨特征的降雨歷時、暴雨強度與降雨重現(xiàn)期之間的相互關(guān)系，作為雨水管渠設(shè)計的依據(jù)。第1節(jié)雨量分析與暴雨強度公式雨量分析的目的：雨量分析的幾個要素1．降雨量降雨量是指降雨的絕對量，即降雨深度。用H表示，單位以mm計。也可用單位面積上的降雨體積(L/ha)表示。年平均降雨量：指多年觀測所得的各年降雨量的平均值。月平均降雨量：指多年觀測所得的各月降雨量的平均值。年最大日降雨量：指多年觀測所得的一年中降雨量最大一日的絕對量。雨量分析的幾個要素1．降雨量第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件2．降雨歷時是指連續(xù)降雨的時段，可以指一場雨全部降雨的時間．也可以指其中個別的連續(xù)時段。用t表示，以min或h計，從自記雨量記錄紙(如圖3-1所示)上讀得。2．降雨歷時第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件3.暴雨強度是指某一連續(xù)降雨時段內(nèi)的平均降雨量，即單位時間的平均降雨深度，用i表示。

在工程上，常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積q(L／(s·ha))表示。q與i之間的換算關(guān)系是將每分鐘的降雨深度換算成每公頃面積上每秒鐘的降雨體積．即；3.暴雨強度在工程上，常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積q4．降雨面積和匯水面積降雨面積是指降雨所籠罩的面積，匯水面積是指雨水管渠匯集雨水的面積。用F表示，以公頃或平方公里為單位(ha或km2)。4．降雨面積和匯水面積5、降雨的頻率和重現(xiàn)期

(1)暴雨強度的頻率某特定值暴雨強度的頻率是指等于或大于該值的暴雨強度出現(xiàn)的次數(shù)m與觀測資料總項數(shù)n之比的百分數(shù)，即5、降雨的頻率和重現(xiàn)期n取值：n為降雨觀測資料的年數(shù)N與每年選入的平均雨樣數(shù)M的乘積，即n=N·M每年只選一個雨樣(年最大值法)M=1，則n＝N。Pn＝m/Nxl00%，稱為年頻率式。若平均每年選入M個雨樣數(shù)(一年多次法選樣)，則n＝NM，Pn＝m/NMxl00%稱為次頻率式。注：以上兩式成立的前提是n足夠長n取值：n為降雨觀測資料的年數(shù)N與每年選入的平均雨樣數(shù)M的乘一般情況下采用下面兩式計算年頻率和次頻率年頻率：次頻率：一般情況下采用下面兩式計算年頻率和次頻率(2)暴雨強度的重現(xiàn)期某特定值暴雨強度的重現(xiàn)期是指等于或大于該值的暴雨強度可能出現(xiàn)一次的平均間隔時間，單位用年(a)表示。重現(xiàn)期P與頻率互為倒數(shù)。即；(2)暴雨強度的重現(xiàn)期相應(yīng)可得：對于年頻率式：對于次頻率式：相應(yīng)可得：舉例：如課本P66-67表3-2中N=30年M=4次/年m=序號數(shù)NM=30*4=120舉例：如課本P66-67表3-2中此項

Pn=序號數(shù)/(120+1)此項第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件重現(xiàn)期的計算：當m=1時，當m=2時，當m=15時，重現(xiàn)期的計算：暴雨強度公式表示形式：式中q——設(shè)計暴雨強度(L/s·ha)；

P——設(shè)計重現(xiàn)期(a)；

t——降雨歷時(min)；Al、c、b、n：地方參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計方法進行計算確定；暴雨強度公式表示形式：式中q——設(shè)計暴雨強度(L/s·h我國部分城市暴雨強度計算式我國部分城市暴雨強度計算式第2節(jié)雨水管渠設(shè)計流量的確定第2節(jié)雨水管渠設(shè)計流量的確定一、雨水管渠設(shè)計流量計算公式Q=ψqF式中Q——雨水設(shè)計流量(L/s)；

ψ——徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1F——匯水面積(ha)；

q——設(shè)計暴雨強度(L/(s·ha))。一、雨水管渠設(shè)計流量計算公式Q=ψqF1．地面點上產(chǎn)流過程雨強I入滲率μˊ死水徑流1．地面點上產(chǎn)流過程雨強I入滲率μˊ死水徑流第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件t=0無雨水，無滲流0~t余始

I=μˊ無徑流，全下滲，植物截留t余始

~t徑始

I>μˊ余水積于洼地t徑始

~tmaxI>μˊ徑流且逐漸增大tmax~t等徑點

I>μˊ徑流且逐漸減小t等徑點

~t徑終

I<μˊ地面積水，植物截水參與徑流t徑終

~t滲終

I<μˊ死水下滲，降雨全下滲t滲終

~t雨終

I<<μˊ全下滲，無徑流t=0無雨水，無滲流2．流域上匯流過程通常將雨水徑流從流域的最遠點流到出口斷面的時間稱為流域的集流時間或集水時間。圖3—3(2)示一塊扇形流域匯水面積，其邊界線是ac，ab和bc弧，a點為集流點(如雨水口，管渠上某一斷面)。假定匯水面積內(nèi)地面坡度均等，則以a點為圓心所劃的圓弧線de，fg，hi，…稱為等流時線．a(chǎn)ghficbedτ0τ1τ2τ32．流域上匯流過程aghficbedτ0τ1τ2τ3每條等流時線上各點的雨水徑流流達“點的時間是相等的，它們分別為τ1、τ2、τ3、τ4，流域邊緣線bc上各點的雨水徑流流達a點的時間τ0稱為這塊匯水面積的集流時間或集水時間。流域全面積參與徑流，此時集流點a產(chǎn)生最大流量，也就是說，相應(yīng)于流域集流時間的全流域面積徑流產(chǎn)生最大徑流量每條等流時線上各點的雨水徑流流達“點的時間是相等的，它們分別雨水管道設(shè)計的極限強度理論：在設(shè)計中采用的降雨歷時等于匯水面積最遠點雨水流達集流點的集流時間，因此，設(shè)計暴雨強度q、降雨歷時t、匯水面積F都是相應(yīng)的極限值。極限強度法：承認降雨強度隨降雨歷時的增長而減小的規(guī)律性，同時認為匯水面積的增長與降雨歷時成正比，而且匯水面積隨降雨歷時的增長較降雨強度隨降雨歷時增長而減小的速度快。雨水管道設(shè)計的極限強度理論包括兩部分內(nèi)容：

1.當匯水面積上最遠點的雨水流達集流點時，全面積產(chǎn)生匯流，雨水管道的設(shè)計流量最大；2.當降雨歷時等于匯水面積上最遠點的雨水流達集流點的集流時間時,雨水管道需要排除的雨水量最大。雨水管道設(shè)計的極限強度理論：在設(shè)計中采用的降雨歷時等于匯水面3.雨水管段的設(shè)計流量計算3.雨水管段的設(shè)計流量計算上圖中：FA＝FB＝FC集水時間均為τ1(min)(1)匯水面積隨降雨歷時的增加而均勻的增加；

(2)降雨歷時t等于或大于匯水面積最遠點的雨水流達設(shè)計斷面的集水時間τ

；

(3)徑流系數(shù)ψ為確定值，為討論方便假定其值等于1。上圖中：1)管段1—2的雨水設(shè)計流量當t=τ1時，流量最大Q1-2=FA·q12)管段2—3的雨水設(shè)計流量當t=τ1+t1-2時，流量最大Q2-3=(FA+FB)·q23)管段3—4的雨水設(shè)計流量當t=τ1+t1-2+t2-3時，流量最大Q2-3=(FA+FB+FC)·q21)管段1—2的雨水設(shè)計流量2)管段2—3的雨水設(shè)計流量3)

二、徑流系數(shù)ψ的確足徑流量與降雨量的比值稱徑流系數(shù)ψ，其值常小于1。徑流系數(shù)的值因匯水面積的地面覆蓋情況、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面鋪砌等情況的不同而異。二、徑流系數(shù)ψ的確足徑流量與降雨量的比值稱徑流系數(shù)ψ，其徑流系數(shù)徑流系數(shù)徑流系數(shù)的計算方法按各類地面面積用加權(quán)平均法計算舉例如下：徑流系數(shù)的計算方法按各類地面面積用加權(quán)平均法計算舉例如下：第3章雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計1-2資料課件三、設(shè)計重現(xiàn)期P的確定若選用較高的設(shè)計重現(xiàn)期，計算所得設(shè)計暴雨強度大，相應(yīng)的雨水設(shè)計流量大，管渠的斷面相應(yīng)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(shè)計斷面的增大而增加了工程造價；若選用較低的設(shè)計重現(xiàn)期，管渠斷面可相應(yīng)減小，這樣雖然可以降低工程造價，但可能會發(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