第十章 雨水管网设计与优化计算10-2 10-3

§10.2 雨水管渠设计流量计算四、雨水管渠设计流量计算 1、计算公式

Q qF

——推理公式

式中：Q——雨水设计流量，L/s; Ψ——径流系数，其数值小于1; F——汇水面积，ha; q——设计暴雨强度，L/s.ha。

GB50014-2011:有条件的地区可采用数学模型法计算。

167A1 (1 c lg P) Q .F n (t1 m t2 b)

Q—雨水设计流量(L/s)Ψ—径流系数，其数值小于1k

167A1 (1 c lg P) Qi (t1 m t2i b) n

k i

.Fk

F—汇水面积(hm2) q—设计暴雨强度(L/s· hm2 ) P—设计重现期(a)

t1—地面集水时间(min)Qi—管段i雨水设计流量(L/s) t2—管渠内雨水流行时间 Fk—管段i上游各汇水面积(hm2) m—折减系数 t2i—上游各管段i的计算流行时间 A 、c、b、n—地方参数1

Ψk—管段i上游各汇水面积径流系数

推理公式的推导过程详第四版P70~72页F

流域上汇流过程

集 流 时 间

集流点(如雨水口)从流域上最远一点的雨水流至出口断面的时间称为 流域的集流时间或集水时间

极限强度法：即承认降雨强度随降雨历时的增长而减小的规律性，同时认为汇水面积的增 长与降雨历时呈正比，而且汇水面积的增长速 度更快，因此只有当降雨历时等于集流时间时，

全部面积参与径流，产生最大径流量 。

2. 管段设计流量：A F1 F2 F3

1

2

3

4

起始管段：

设雨水从最远点分别流入雨水口所需的集水时间均为t 1 。

Q1~2 1 F1 q1

167A1 (1 c lg P) q1 n (t1 b)

t

2

0

q1 — t=t1的暴雨强度

第二管段：

Q2~3 q 2 ( 1.F1 2 .F2 )167A1 (1 c lg P) q2 n (t1 m t2 b)q2 —

l1 t2 60v 1

t=t1+m· t1~2的暴雨强度

第三管段：

Q3~4 q3 ( 1.F1 2 .F2 3.F3 )167A1 (1 c lg P) q3 n (t1 m t2 b)l1 l2 t2 60v 60v 1 2

q3 — t=t1+m( t1~2 + t2~3)的暴雨强度

结论：各设计管段的雨水设计流量等于该管段承 担的全部汇水面积和设计暴雨强度的乘积。各设

计管段的设计暴雨强度是相应于该管段设计断面的集水时间的暴雨强度。

从以上流量计算公式可以看出，在雨水管渠设 计与计算中，各管段的流量计算与水力计算同时进 行。

计算过程中因为汇水面积不断增加的同时，降雨强度逐渐减小，有可能出现下游管段的计算流量

小于上游管段计算流量的情况，此时以上游管段的计算流量作为下游管段的设计流量。

§10.3 雨水管渠设计与计算一、雨水管渠平面布置的特点

详第二章P41

二、雨水管渠系统设计步骤：1、收集、分析资料，划分排水流域、进行管道定线。

2、划分设计管段。注意：不宜划分过多；管径

增长要连续；划分要从密到疏。 3、划分并计算汇水面积。 汇水面积包括绿地、街道等。 4、确定设计基本数据： 1)计算平均径流系数。一般经验值为： 城市0.5~0.8;郊区0.4~0.6。 2)确定重现期P 3)地面集水时间t1。 5、确定管渠最小埋深

6、计算单位面积径流量q0。

Q qF q0 q F F7、水力计算： 计算各管段的设计流量，并求出Q、D、v、I及埋深等。 8、绘制图纸。包括平面图和剖面图 9、管网构筑物选用和计算： 管道基础、雨水口、窨井、出水口等。

三、雨水管渠水力计算的设计参数1.设计充满度：按满流设计，h/D=1. 2.设计流速：最小流速0.75m/s; 最大流速10m/s(金属管),5m/s(非金属管). 3.最小管径和最小设计坡度：雨水管最小管径为 300mm,相应的最小坡度为0.003;雨水口

连接管最小管径为200mm,最小坡度为0.014.最小埋深与最大埋深 同污水管

5.管段衔接：一般用管顶平接，当条件不利时也可用 管底平接。

四、雨水管渠断面设计雨水管渠断面型式： (1)大多为圆形，采用暗埋敷设。 (2)矩形——明渠或暗渠。

(3)梯形(倒)——明渠或排洪沟，不同的土质条件 有不同的边坡要求

mhh αm=ctgα—边坡系数 边坡=tgα=h:mh

五、雨水管渠系统的设计步骤和水力计算及举例设计步骤总体分三大步骤：前期准备、设计计算、绘图。

第四版 P92 【例】

已知某居住区平面图.地形西高东低,东面有一自南向北流的河流,河流常年洪水位14m,常

水位12m.该市的暴雨强度公式给定.要求布置雨水管道并进行干管的水力计算.