1、第8章 污水管網設計與計算81 污水設計流量計算82 管段設計流量計算83 污水管道設計參數84 污水管道設計計算實例. 污水管道系統是由污水管道及管道系統上的附屬構筑物組成。污水管渠道設計的主要內容包括： 1劃分排水流域，進展管網定線； 2劃分設計管段，確定各設計管段的設計流 量； 3進展管渠道的水力計算，確定管徑、坡度、流速及埋深等； 4繪制管渠道平面圖及剖面圖。.81 污水設計流量計算 污水設計流量是污水管道系統及附屬構筑物設計的根據。811 設計污水量定額1.居民生活污水定額和綜合生活污水定額居民生活污水定額是指居民每人每日所排出的平均污水量。居民生活污水定額與居民生活用水定額、建筑內

2、給排水設備程度及排水系統普及程度等要素有關。. 我國現行規定，可按當地用水定額的8090采用。對給排水系統完善的地域可按90計，普通地域可按80計。 綜合生活污水定額(還包括公共建筑排放的污水)留意：采用平均日污水量定額。2工業企業工業廢水和職工生活污水和淋浴廢水定額： 與給水定額相近，可參考。.812 污水量的變化 通常用變化系數來反映城鎮污水量的變化程度。變化系數有日變化系數、時變化系數和總變化系數。 日變化系數Kd：在一年中最大日污水量與平均日污水量的比值稱為日變化系數。 時變化系數Kh：最大日中最大時污水量與該日平均時污水量的比值，稱為時變化系數。 總變化系數Kz：最大日最大時污水量與

3、平均日平均時污水量的比值稱為總變化系數。. Kz= Kd Kh 1居民生活污水量變化系數總變化系數與平均流量有一定關系，平均流量愈大，總變化系數愈小。生活污水量總變化系數宜按現行規定采用。1查表生活污水量總變化系數 污水平均日流量（L/s）51540701002005001000總變化系數Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3.注：1.當污程度均日流量為中間數值時，總變化系 數用內差法求得。2.當居住區有實踐生活污水量變化資料時，可按實踐數據采用。2公式計算 該式是我國在多年觀測資料的根底上進展綜合分析總結出的計算公式。它反映了我國總變化系數與平均流量之間的關系：.式中 平均日平

4、均時污水量L/s。2工業廢水量變化系數日變化系數較小，接近1。時變化系數見下表：.工業種類冶金化工紡織食品皮革造紙時變化系數Kh1.01.11.31.51.52.01.52.01.52.01.31.83工業企業工業職工生活污水和淋浴污水量變化系數生活污水：普通車間3.0，高溫車間2.5。淋浴污水：下班后1小時運用，不思索變化。.813 污水設計流量計算1居民生活污水設計流量確實定 居民生活污水是指居民日常生活中洗滌、沖廁、洗澡等產生的污水。 居民生活污水設計流量可按下式計算：式中 Q1 居民生活污水設計流量L/s； q1 居民生活污水定額L/人d； N1 設計人口數； Kz 生活污水量總變化系

5、數。.設計人口指污水排水系統設計期限終期的規劃人口數。它與城市的開展規模及人口的增長率有關。2工業廢水設計流量.3工業企業的生活污水和淋浴污水設計流量確實定 工業企業生活污水和淋浴污水設計流量用下式計算：.4公共建筑污水設計流量 可利用綜合污水定額計算，如有詳細資料也可單獨計算。 式中 Q4 各公共建筑污水設計流量L/s； 各公共建筑最高日污水量規范 L/用水單位d；N4i各公共建筑用水單位數； T4i 各公共建筑最高日排水小時數；h Kh4i各公共建筑污水量時變化系數。.5城市污水設計總流量【例題】某工業區，居住區人口為4000人，居民生活污水定額平均日=80L/人d，工廠最大班職工人數10

6、00人，其中熱車間職工占25%，熱車間70%職工淋浴，普通車間10%職工淋浴。求該工業區生活污水總設計流量。.解：1. 居住區生活污水設計流量 2工業企業的生活污水和淋浴污水設計流量. 3生活污水總設計流量.82 管段設計流量計算1設計管段的劃分1設計管段：兩個檢查井之間的管段，假設采用的設計流量不變，且采用同樣的管徑和坡度，那么稱它為設計管段。2劃分設計管段：只是估計可以采用同樣管徑和坡度的延續管段，就可以劃作一個設計管段。根據管道的平面布置圖，凡有集中流量流入，有旁側管接入的檢查井均可作為設計管段的起止點。設計管段的起止點應依次編上號碼。.2設計管段設計流量確實定 每一設計管段的污水設計流

7、量能夠包括以下幾種流量。1本段流量 q1 是從本管段沿線鄰居流來的 污水量；2轉輸流量 q2 是從上游管段和旁側管段流來的污水量；3集中流量q3 是從工業企業或其它產生大量污水的公共建筑流來的污水量。. 對于某一設計管段，本段流量是沿管段長度變化的，即從管段起點的零逐漸添加到終點的全部流量。為便于計算，通常假定本段流量從管段起點集中進入設計管段。而從上游管段和旁側管流來的轉輸流量 q2和集中流量 q3對這一管段是不變的。本段流量是以人口密度和管段的效力面積來計算，公式如下：.式中 q1 設計管段的本段流量L/s； F 設計管段的本段效力面積ha； q s 比流量L/sha。比流量是指 單位面積

8、上排出的平均污水量?？捎孟率接嬎悖菏街?n 生活污水定額L/人d； 人口密度人/ ha。.某一設計管段的設計流量可由下式計算：式中 q ij 某一設計管段的設計流量L/s； q1 本段流量L/s； q2 轉輸流量L/s； q3 集中流量L/s； kz 生活污水總變化系數。.83 污水管道設計參數 水力計算的兩個根本公式給出了流量 Q、流速 v、粗糙系數 n、水力坡度 I、水力半徑和過水斷面面積等水力要素之間的關系。為使污水管渠正常運轉，需對這些要素加以思索和限制。作為污水管道設計的根據。831 設計充溢度1設計充溢度h/D：在設計流量下，污水管道中的水深 h與管道直徑 D的比值稱為設計充溢度或

9、水深比。當 h/D時稱為滿流；當 h/D1時稱為不滿流。.2污水管道的設計有按滿流和非滿流兩種方法。在我國，按非滿流進展設計。緣由是：污水的流量很難準確確定， 而且雨水或地下水能夠滲入污水管道添加流量， 因此，選用的污水管道斷面面積應留有余地，以防污水溢出； 污水管道內堆積的污泥能夠分解析出一些有害氣體，需留出適當的空間，以利管道內的通風，排除有害氣體便于管道的疏通和維護管理。.3最大設計充溢度的規定如下表 最大設計充溢度 管徑或渠高（mm）最大設計充滿度20030035045050090010000.550.650.700.75 在進展水力計算時，所選用的充溢度，應小于或等于表中所規定的數值

10、。 .833 最小管徑1緣由：1養護方便：普通在污水管道的上游部分，設計流量很小，假設根據流量計算，那么管徑會很小，根據養護閱歷闡明，管徑過小易堵塞，使養護管道的費用添加。而小口徑管道直徑相差一號在同樣埋深下，施工費用相差不多。2減小管道的埋深：此外采用較大的管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。最小管徑可見下表。.最小管徑和最小設計坡度污水管道位置最小管徑（mm）最小設計坡度街坊和廠區內街道2003000.0040.003 不計算管段：在污水管道的上游，由于設計管段效力的排水面積較小，所以流量較小，由此而計算出的管徑也很小。假設某設計管段的設計流量小于在最小管徑、最小設計坡度最小流速、充溢

11、度為0.5時管道經過的流量時，這個管段可以不用進展詳細的水力計算，直接選用最小管徑和最小設計坡度，該管段稱為不計算管段。在有沖洗水源時，這些管段可思索設置沖洗井定期沖洗以免堵塞。 .834 最小設計坡度1最小設計坡度：相應于管內最小設計流速時的坡度叫做最小設計坡度，即保證管道內污物不淤積的坡度。2I min=fv min，管道的水力半徑R。 不同管徑的污水管道應有不同的最小設計坡度，管徑一樣的管道，由于充溢度不同，也可以有不同的最小設計坡度。在表中規定了最小管徑管道的最小設計坡度。.835 污水管道埋設深度在污水管道工程中，管道的埋設深度愈大，工程造價愈高，施工期愈長。1含義1覆土厚度指管外壁

12、頂部到地面的間隔；2埋設深度指管內壁底部到地面的間隔。.2最小埋深 確定污水管道最小埋設深度時，必需思索以下要素：1必需防止管內污水冰凍或土壤冰凍而損壞管道 土壤的冰凍深度，不僅受當地氣候的影響，而且與土壤本身的性質有關。所以，不同的地域，由于氣候條件不同，土壤性質不同，土壤的冰凍深度也各不一樣。在污水管道工程中，普通所采用的土壤冰凍深度值，是當地多年觀測的平均值。. 由于生活污水水溫教高，且堅持一定的流量不斷地流動，所以污水不易冰凍。由于污水水溫的輻射作用，管道周圍的土壤不會冰凍，所以，在污水管道的設計中，沒有必要將整個管道都埋設在土壤的冰凍線以下。但假設將管道全部埋在冰凍線以上，那么會因土

13、壤凍漲而損壞管道根底。 現行的規定：無保溫措施的生活污水或水溫與其接近的工業廢水管道，管底可埋設在土壤冰凍線以上0.15m。有保溫措施或水溫較高或水流不斷、流量較大的污水管道，其管底在冰凍線以上的間隔可適當增大，其數值可根據閱歷確定。.2必需保證管道不致由于地面荷載而破壞 為保證污水管道不因受外部荷載而破壞，必需有一個覆土厚度的最小限值要求，這個最小限值，被稱為最小覆土厚度。此值取決于管材的強度、地面荷載類型及其傳送方式等要素。 現行的規定：在車行道下的排水管道，其最小覆土厚度普通不得小于0.7 m。在對排水管道采取適當的加固措施后，其最小覆土厚度值可以酌減。.3必需滿足鄰居污水管銜接的要求

14、此值受建筑物污水出戶管埋深的控制。從安裝技術方面思索，建筑物污水出戶管的最小埋深普通在0.50.7 m之間，以保證底層建筑污水的排出。所以鄰居污水管道的起端埋深最小也應有0.60.7 m。由此值可計算出街道污水管道的最小埋設深度。 對每一管道來說，從上面三個不同的要求來看，可以得到三個不同的管道埋深。這三個值中，最大的一個即是管道的最小設計埋深。 .3最大埋深 管道的最大埋深，應根據設計地域的土質、地下水等自然條件，再結合經濟、技術、施工等方面的要素確定。 普通在土壤枯燥的地域，管道的最大埋深不超越78 ；在土質差、地下水位較高的地域，普通不超越5 。 當管道的埋深超越了當地的最大限制值時，應

15、思索設置排水泵站提升，以提高下游管道的設計高程，使排水管道繼續向前延伸。.836 污水管道的銜接1檢查井設置原那么：污水管道在管徑、坡度、高程、方向發生變化及支管接入的地方及直線管段每隔一定間隔。2污水管道在檢查井中銜接時應遵照兩個原那么：1盡能夠提高下游管段的高程，以減少管道埋深，降低造價；2防止上游管段中構成回水而呵斥淤積。.3管道的銜接方法：主要有水面平接、管頂平接兩種 1水面平接：是指在水力計算中，上游管段終端和下游管段起端在指定的設計充溢度下的水面相平，即上游管段終端與下游管段起端的水面標高一樣。 適用于管徑一樣時的銜接。.2管頂平接：是指在水力計算中，使上游管段終端和下游管段起端的

16、管頂標高一樣。采用管頂平接時，下游管段的埋深將添加。 這對于平坦地域或埋深較大的管道，有時是不適宜的。這時為了盡能夠減少埋深，可采用水面平接的方法。 適用于管徑不一樣時的銜接。. 4留意：1下游管段起端的水面和管內底標高都不得高于上游管段終端的水面和管內底標高。2當管道敷設地域的地面坡度很大時，為調整管內流速所采用的管道坡度將會小于地面坡度。為了保證下游管段的最小覆土厚度和減少上游管段的埋深，可根據地面坡度采用跌水銜接。 3在旁側管道與干管交匯處，假設旁側管道的管內底標高比干管的管內底標高相差1m以上時，為保證干管有良好的水力條件，最好在旁側管道上先設跌水井后再與干管相接。.84 污水管道設計

17、計算實例 某市一個區的鄰居平面圖。居住區鄰居人口密度為350 人/ha，居民生活污水定額為120 L/人d。火車站和公共浴室的污水設計流量分別為3 L/s和4L/s。工廠甲排除的廢水設計流量為25 L/s。工廠乙排除的廢水設計流量為6 L/s。生活污水和經過部分處置后的工業廢水全部送至污水廠處置。工廠廢水排出口的管底埋深為2 m，該市冰凍深度為1.40 m。試進展該區污水管道系統的設計計算要求到達初步設計深度。 . 設計方法和步驟如下： 1在鄰居平面圖上布置污水管道 該區地勢北高南低，坡度較小，無明顯分水線，可劃分為一個排水流域。支管采用低邊式布置，干管根本上與等高線垂直，主干管布置在市區南部

18、河岸低處，根本上與等高線平行。整個管道系統呈截流式布置。 2鄰居編號并計算其面積 將鄰居依次編號并計算其面積，列入表中。用箭頭標出各鄰居污水排出的方向。 .鄰居面積匯總表 街坊編號1234567街坊面積（ha）1.211.702.081.982.202.201.43街坊編號891011121314街坊面積（ha）2.211.962.042.402.401.212.28街坊編號15161718192021街坊面積（ha）1.451.702.001.801.661.231.53街坊編號222324252627街坊面積（ha）1.711.802.201.382.042.40. 3劃分設計管段，計算設

19、計流量 根據設計管段的定義和劃分方法，將各干管和主干管有本段流量進入的點普通定為鄰居兩端、集中流量及旁側支管進入的點，作為設計管段的起止點的檢查井并編上號碼。 各設計管段的設計流量應列表進展計算。本例中，居住區人口密度為350人/ ha，居民污水定額為120 L/人d，那么生活污水比流量為L/sha .q 12 = 25 L/sq 89= qs F kz = 0.4861.21+1.70kz =1.41kz =1.412.3=3.24 L/sq 910= qs F kz = 0.4861.21+1.70+1.43+2.21kz =3.18kz =3.182.3=7.31 L/sq 102= q

20、s F kz = 0.4861.21+1.70+1.43+2.21+1.21+2.28kz =4.88kz =4.882.3=11.23 L/s.q 23= q sF kz + q甲 = (0.4862.20+4.88kz+ q甲 = (1.07+4.88)kz+25 =5.952.2+25 = 13.09+25=38.09 L/s管段編號居住區生活污水量Q1集中流量設計流量L/s本段流量轉輸流量q2L/s合計平均流量L/s總變化系數kz生活污水設計流量Q1L/s本段L/s轉輸L/s街坊編號街坊面積104m2比流量qsL/s104m2流量q1L/s123456789101112.4管渠資料的選

21、擇 由于生活污水對管材無特殊要求，且管道的敷設條件較好，故在本設計中，DN400 mm的管道采用混凝土管，DN400 mm以上的管道采用鋼筋混凝土管。5各管段的水力計算 在各設計管段的設計流量確定后，便可按照污水管道水力計算的方法，從上游管段開場依次進展各設計管段的水力計算。 .水力計算步驟如下： (1) 從管道平面布置圖上量出每一設計管段的長度，列入表中第2項。 2將各設計管段的設計流量填入表中第3項。設計管段起止點檢查井處的地面標高列入表中第10、11項。 3計算每一設計管段的地面坡度，作為確定管道坡度時的參考。 4根據管段的設計流量，參照地面坡度，確定各設計管段的管徑、設計流速、設計坡度

22、和設計充溢度。 . 其他各設計管段的管徑、坡度、流速和充溢度的計算方法與上述方法一樣。 在水力計算中，由于 Q、D、I、v、h/D各水力要素之間存在著相互制約的關系，因此，在查水力計算圖時，存在著一個試算過程，最終確定的 D、I、v、h/D要符合設計規范的要求。 5根據設計管段的長度和設計坡度求管段的降落量。如管段12的降落量為IL0.0021100.22 m，列入表中第9項。.6根據管徑和設計充溢度求管段的水深。如管段12的水深 hDh/D0.350.4470.16 m，列入表中第8項。7求各設計管段上、下端的管內底標高和埋設深度。 控制點：是指在污水排水區域內，對管道系統的埋深 起控制造用

23、的點。 各條干管的起點普通都是這條管道的控制點。 這些控制點中離出水口最遠最低的點，通常是整個管道系統的控制點。具有相當深度的工廠排出口也能夠成為整個管道系統的控制點，它的埋深影響整個管道系統的埋深。.確定控制點的管道埋深 應根據城市的豎向規劃，保證排水區域內各點的污 水都能自流排出，并思索開展，留有適當余地； 不能因照顧個別點而添加整個管道系統的埋深。 對個別點 應采取加強管材強度； 填土提高地面高程以保證管道所需的最小覆土厚度； 設置泵站提高管位等措施，減小控制點的埋深. 首先確定管網系統的控制點。本例中離污水廠較遠的干管起點有8、11、15及工廠出水口1點，這些點都能夠成為管道系統的控制

24、點。1點的埋深受冰凍深度和工廠廢水排出口埋深的影響，由于冰凍深度為1.40 m，工廠排出口埋深為2.0 m，1點的埋深主要受工廠排出口埋深的控制。8、11、15三點的埋深可由冰凍深度及最小覆土厚度的限值決議，但因干管與等高線垂直布置，干管坡度可與地面坡度相近，因此埋深添加不多，整個管線上又無個別低洼點，故8、11、15三點的埋深不能控制整個主干管的埋設深度。對主干管埋深起決議作用的控制點那么是1點。. 1點是主干管的起點，它的埋設深度定為2.0 m，將該值列入表126中第16項。 1點的管內底標高等于1點的地面標高減去1點的埋深，為86.2002.0084.200 m，列入表中第14項。 2點

25、的管內底標高等于1點的管內底標高減去管段12的降落量，為84.2000.22083.98 m，列入表126中第15項。. 2點的埋設深度等于2點的地面標高減去2點的管內底標高，為86.10083.982.12 m，列入表126中第17項。 82、114、156三條污水干管各設計管段均為不計算管段，管段間銜接采用管頂平接。 8計算管段上、下端水面標高。 管段上下端水面標高等于相應點的管內底標高加水深。如管段12中1點的水面標高為84.200+0.1684.36 m，列入表中第13項。. 根據管段在檢查井處采用的銜接方法，可確定下游管段的管內底標高。 1) 管段12與管段23的管徑一樣，采用水面平

26、接。 那么這兩管段在2點的水面標高一樣。于是，管段23中2點的管內底標高為84.140.2283.92 m。2如管段45與管段56管徑不同，可采用管頂平接。那么這兩管段在5點的管頂標高一樣。然后用5點的管頂標高減去56管徑，得出5點的管內底標高。.在進展管道的水力計算時，應留意如下問題： 慎重確定設計地域的控制點。這些控制點常位于本區的最遠或最低處，它們的埋深控制該地域污水管道的最小埋深。各條管道的起點、低洼地域的個別鄰居和污水排出口較深的工業企業或公共建筑都是控制點的研討對象。 研討管道敷設坡度與管線經過的地面坡度之間的關系。使確定的管道坡度在滿足最小設計流速的前提下，既不使管道的埋深過大，

27、又便于旁側支管的接入。. 水力計算自上游管段依次向下游管段進展，隨著設計流量逐段添加，設計流速也應相應添加。如流量堅持不變，流速不應減小。只需當坡度大的管道接到坡度小的管道時，下游管段的流速已大于1.0 m/s陶土管或1.2 m/s混凝土、鋼筋混凝土管道的情況下，設計流速才允許減小。 設計流量逐段添加，設計管徑也應逐段增大，但當坡度小的管道接到坡度大的管道時，管徑才可減小，但減少的范圍不得超越50100 mm，并不得小于最小管徑。. 在地面坡度太大的地域，為了減小管內水流速度，防止管壁蒙受沖刷，管道坡度往往小于地面坡度。這就能夠使下游管段的覆土厚度無法滿足最小限值的要求，甚至超出地面，因此應在

28、適當地點設置跌水井。 當地面由陡坡忽然變緩時，為了減小管道埋深，在變坡處應設跌水井。. 水流經過檢查井時，常引起部分水頭損失。為了盡量降低這項損失，檢查井底部在直線管段上要嚴厲采用直線，在轉彎處要采用勻稱的曲線。通常直線檢查井可不思索部分水頭損失。 在旁側管與干管的銜接點上，要思索干管的已定埋深能否允許旁側管接入。同時為防止旁側管和干管產生逆水和回水，旁側管中的設計流速不應大于干管中的設計流速。. 初步設計時，只進展干管和主干管的水力計算。技術設計時，要進展一切管道的水力計算。 6繪制管道平面圖和縱剖面圖 污水管道平面圖和縱剖面圖的繪制方法見本章第五節。本例題的設計深度僅為初步設計，所以，在水

29、力計算終了后將求得的管徑、坡度等數據標注在管道平面圖上。同時，繪制出主干管的縱剖面圖。.85 繪制管道平面圖和縱剖面圖 平面圖和縱剖面圖是排水管道設計的主要組成部分。污水管道設計和雨水管道設計均應繪制相應的管道平面圖和縱剖面圖，二者在繪制要求上根本是一致的。根據設計階段的不同，圖紙所表達的內容和深度也不同。.1平面圖的繪制 平面圖是管道的平面布置圖，應反映出管道的總體布置和流域范圍，不同設計階段的平面圖，其要求的內容也不同。 初步設計階段，普通只繪出管道平面圖。采用的比例尺通常為1：50001：10000，圖上應有地形、地物、河流、風向玫瑰或指北針等。新設計和原有的污水或雨水管道用粗單實線表示

30、，只繪出主干管和干管。在管線上畫出設計管段起止點的檢查井并編號，標出各設計管段的效力面積，能夠設置的泵站等。注明主干管和干管的管徑、坡度和長度等。此外，還應附有必要的闡明和工程工程表。. 技術設計或擴展初步設計和施工圖設計階段，采用的比例尺通常為1：5001：5000，圖上內容除反映初步設計的要求外，要求更加詳細、詳盡。要求注明檢查井的準確位置和標高，污水管道與其它地下管線或構筑物交叉點的準確位置和標高，以及居住區鄰居銜接納或工廠排出管接入污水干管或主干管的準確位置和標高。地面設備包括人行邊道、房屋界限、電桿、街邊樹木等。圖上還應有圖例、主要工程工程表和施工闡明。. 2縱剖面圖的繪制 縱剖面圖

31、是管道的高程布置圖，應反映出管道沿線的高程位置，它和平面圖是相互對應的。 圖中，普通用細實線加圖例表示原地面高程線和設計地面高程線，用雙粗實線表示管道高程線，用中實線的雙豎線表示檢查井。 對于工程量較小，地形、地物比較簡單的污水或雨水管道工程，可不繪制縱剖面圖，只需將設計管段的管徑、坡度、管長、檢查井的標高以及交叉點等內容注明在平面圖。. 但在較大工程中，情況比較復雜，必需繪制縱剖面圖以明確管道的高程情況。在縱剖面圖上應繪出原地面高程線和設計地面高程線，管道高程線，檢查井及支管接入處位置、管徑和高程，與其它地下管線、構筑物或妨礙物交叉點的位置和高程，沿線地質鉆孔位置和地質情況等。 初步設計普通

32、不繪制剖面圖。. 在剖面圖的下方要畫一表格，表中列出檢查井號、管道長度、管徑、管道設計坡度、設計地面高程、設計管內底高程、埋設深度、管道資料、接口方式和根底類型。有時也將流量、流速、充溢度等水力計算數據注上?？v剖面圖的比例尺，常采用橫向1：5001：2000，縱向1：501：200。 除管道的平、剖面圖外，技術設計和施工圖設計中，還應包括管道附屬構筑物的詳圖、管道交叉點特殊處置的平、剖面圖等。附屬構筑物可在中選用。.第9章 雨水管網設計與計算.第9章 雨水管網設計與計算91 雨量分析與暴雨強度公式92 雨水管網設計流量計算93 雨水管網設計與計算9.4 合流制管網設計與計算. 1確定當地的暴雨

33、強度公式或暴雨強度曲線； 2劃分排水流域，進展雨水管渠的定線； 3劃分設計管段，計算各設計管段雨水設計流量； 4進展管渠的水力計算，確定各設計管段的管徑、坡度、標高及埋深。 5繪制管渠平面圖及縱剖面圖。雨水管渠設計的主要內容包括：.91 雨量分析與暴雨強度公式 雨水設計流量是雨水管渠系統設計的根據。由于雨水徑流的特點是流量大而歷時短，因此應對雨量進展分析，以便經濟合理地推算暴雨量和徑流量，作為雨水管渠的設計流量。9.1.1 雨量分析 降雨景象的分析，是用降雨量、暴雨強度、降雨歷時、降雨面積和重現期等要素來表示降雨的特征。. 1降雨量 降雨量是指降雨的絕對量，是用降雨深度 Hmm表示，也可用單位

34、面積上的降雨體積L/ha表示。在研討降雨時，很少以一場雨為對象，而常用單位時間表示： 1年平均降雨量：指多年觀測所得的各年降雨量的平均值。 2月平均降雨量：指多年觀測所得的各月降雨量的平均值。 3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。. 2降雨歷時 是指延續降雨的時段，可以指一場雨全部的時間，也可以指其中個別的延續時段。用 t表示，單位以 min或 h計，從自計雨量記錄紙上直接讀得。 3降雨強度暴雨強度 降雨強度是指某一延續降雨時段內的平均降雨量，即單位時間的平均降雨深度，用 i表示。.mm/min 在工程上統計的降雨多屬暴雨性質，故稱暴雨強度，常用單位時間內單位面積上

35、的降雨體積 qL/sha表示。q與 i之間的換算關系為： q167i式中 167-換算系數。. 暴雨強度是描畫暴雨特征的重要目的，也是確定雨水設計流量的重要根據。在任一場暴雨中，暴雨強度是隨降雨歷時變化的。所取的降雨歷時長，那么與該歷時相對應的暴雨強度將小于短歷時對應的暴雨強度。在推求暴雨強度公式時，降雨歷時常采用5、10、15、20、30、45、60、90、120 min 9個時段。在分析暴雨資料時，必需選用對應各降雨歷時的最大降雨量。由于在各降雨歷時內每個時辰的暴雨強度也是不同的，所以計算出的各歷時的暴雨強度稱為最大平均暴雨強度。.4降雨面積和匯水面積1降雨面積是指降雨所覆蓋的面積，即降雨

36、的范圍。2匯水面積是指雨水管渠聚集雨水的面積，用 F表示，以公頃或平方公里為單位ha或km2。 任一場暴雨在降雨面積上各點的暴雨強度是不相等的，但在城鎮雨水管渠系統設計中，設計管渠的匯水面積較小，普通小于100 km2，其匯水面積上最遠點的集水時間不超越60 min到120 min，這種較小的匯水面積，在工程上稱為小匯水面積。在小匯水面積上可忽略降雨的非均勻分布，以為各點的暴雨強度都相等。. 5降雨的頻率和重現期1暴雨強度的頻率 某一大小的暴雨強度出現的能夠性是不能預知的，只能經過對以往大量觀測資料的統計分析，計算其發生的頻率，才干推求其今后發生的能夠性。 某特定值暴雨強度的頻率是指等于或大于

37、該值的暴雨強度出現的次數 m與觀測資料總項數 n之比的百分數，即：%n觀測資料總項數m暴雨強度出現的次數 .假設每年只選一個雨樣，稱為年頻率式 n = N， %N降雨觀測資料的年數 假設平均每年選入 M個雨樣數，稱為次頻率式。n = NM， M每年選入的平均雨樣數 . 這一定義是假定降雨觀測資料年限非常長，可代表降雨的整個歷史過程。但實踐上是不能夠的，只能獲得一定年限內的暴雨強度值，因此n是有限的。按上式求得的暴雨強度的頻率，只能反映一定時期內的閱歷，不能反映整個降雨的規律，故稱為閱歷頻率。因此，水文計算常采用公式 計算年頻率，用公式 計算次頻率。觀測資料的年限愈長，閱歷頻率出現的誤差也就愈小

38、。. 我國現行規定，在編制暴雨強度公式時必需具有10 a以上自計雨量記錄。在自計雨量記錄紙上，按降雨歷時為 5、10、15、20、30、45、60、90、120 min，每年每個歷時選擇 68場最大暴雨記錄，計算其暴雨強度值，然后不論年次，將每個歷時的暴雨強度按大小次序陳列，再從中選擇資料年數的 34倍的最大值，作為統計的根底資料。.2暴雨強度的重現期 某特定值暴雨強度的重現期是指等于或大于該值的暴雨強度能夠出現一次的平均間隔時間，普通用 P表示，以年為單位，按如下公式進展計算：式中 P - 暴雨強度的重現期a； N - 資料記錄的年限a； m - 等于或大于某特定值的暴雨強度出現 的次數。重

39、現期 P與年頻率 Pn互為倒數，即.912 暴雨強度公式 暴雨強度公式是在各地自計雨量記錄分析整理的根底上，按照我國現行規定的方法推求出來的。暴雨強度公式是暴雨強度 i或q、降雨歷時 t、重現期 P三者間關系的數學表達式，是雨水管渠的設計根據。我國常用的暴雨強度公式為：.式中 q 設計暴雨強度L/sha； P 設計重現期a； t 降雨歷時min；A1、c、b、n 地方參數，根據統計方法計算確定。 我國第5冊收錄了我國假設干城市的暴雨強度公式，統計時可直接選用。目前尚無暴雨強度公式的城鎮，可借用附近氣候條件類似地域城市的暴雨強度公式。.92 雨水管網設計流量計算921 地面徑流與徑流系數1地面徑

40、流：在地面沿地面坡度流動的雨水，稱 為地面徑流。 雨水管渠就是搜集雨水地面徑流量。2徑流系數 降雨量 地面滲水量，余水兩者之差在地面 開場積水，產生地面徑流.降雨強度q大，地面徑流量也大降雨強度q=入滲率，余水率=0， 由于地面積水，仍有地面徑流。 影響徑流系數的要素主要有匯水面積的地面覆蓋情況、地面坡度、地貌、建筑密度的大小、路面鋪砌等。此外，還與降雨歷時、暴雨強度及暴雨雨型有關。要準確確定 值，難度較大。目前在雨水管渠設計中，通常采用按地面覆蓋種類確定的閱歷數值。. 我國現行中規定的徑流系數 值見下表：徑流系數值地面種類值各種屋面、混凝土和瀝青路面0.90大塊石鋪砌路面和瀝青表面處理的碎石

41、路面0.60級配碎石路面0.45干砌磚石和碎石路面0.40非鋪砌土路面0.30公園或綠地0.15. 在雨水管渠系統設計中，匯水面積通常是由各種性質的地面覆蓋組成的，隨著它們占有的面積比例變化， 值也各異。因此整個匯水面積的徑流系數應采用平均徑流系數，其值是按各類地面面積用加權平均法計算求得，即：式中 i 匯水面積上各類地面的面積ha； i相應于各類地面的徑流系數； 全部匯水面積ha。. 也可采用區域的綜合徑流系數。普通市區的綜合徑流系數0.50.8，郊區的綜合徑流系數0.40.6。922 斷面集水時間與折減系數1集水時間指雨水從匯水面積上最遠點流到設 計的管道斷面所需時間。min2 式中 設計

42、降雨歷時min； t1 地面集水時間min； t2 管渠內雨水流行時間min； m 折減系數。.1地面集水時間 t1 確實定 地面集水時間是指雨水從匯水面積上最遠點流到雨水口的地面流行時間。 地面集水時間受地形坡度、地面鋪砌、地面植被情況、間隔長短等要素的影響，主要取決于水流間隔的長短和地面坡度。在工程實際中，地面集水時間通常不予計算，普通采用515 min。. 普通在建筑密度較大、地形較陡、雨水口布置較密的地域，宜采用較小值，取 t158 min。 在建筑密度較小、地形較平坦、雨水口布置較疏的地域，宜采用較大值，取 t11015 min。 同時，起點檢查井上游地面雨水流行間隔以不超越1201

43、50 m為宜。 應結合當地詳細條件，合理地選定 t1值。 t1選用過大，將會呵斥排水不暢，致使管道上游地面經常積水； 選用過小，又將加大雨水管渠尺寸，從而添加工程造價。.2管渠內雨水流行時間 t2確實定t2 是指雨水在管渠內的流行時間，即： 式中 t2 管渠內雨水流行時間min； L 各設計管段的長度m； v 各設計管段滿流時的流速m/s； 60 單位換算系數。.3折減系數 m確實定折減系數 m的提出緣由如下： 1雨水管渠按滿流設計，但降雨時，管渠中的水流并非一開場就到達設計流速，而是隨著降雨歷時的增長逐漸到達設計流速的。這樣，按公式算出的管渠內流行時間 t2將比實踐時間偏小。.2雨水管渠內各

44、設計管段的設計流量是按照相應于該管段的集水時間的設計暴雨強度來計算的，所以，各管段的最大流量不大能夠在同一時間發生。當任一管段出現設計流量時，其他管段特別是上游管段不一定都是滿流. . 管渠內的有一部分空隙容量，可想象利用該空隙容量暫時儲存一部分雨水，起到調蓄管段內最大流量的作用，從而削減其頂峰流量，減小管渠斷面尺寸，降低工程造價。為了利用管道的這種調蓄才干，應使管內水流實踐流速低于設計流速，故要延緩管內流行時間 t2。 . 思索到以上兩個緣由，在設計降雨歷時計算時引入了折減系數m，延緩了管內流行時間，使之更接近于實踐情況，并到達折減管段設計流量，減小管渠斷面尺寸的目的。規范規定：暗管 m =

45、2，明渠 m =1.2，在陡坡地域的暗管 m1.22。.2例題. 雨水從各匯水面積上最遠點分別流入雨水口 a、b、c、d的地面集水時間均為1，并假設： 1匯水面積隨集水時間的添加而均勻添加； 2降雨歷時 t 等于或大于匯水面積上最遠點的雨水流達設計斷面的集水時間1； 3徑流系數為定值。.1設計管段12的雨水設計流量 直到 t1時，F1全部面積上的雨水均已全部流到設計斷面，這時管段12內流量到達最大值。 L/s式中 q1 管段12的設計暴雨強度，即相應降雨歷時 t1時的暴雨強度L/sha。.2設計管段23的雨水設計流量 該設計管段搜集匯水面積 F1和 F2上的雨水，2斷面為管段23的設計斷面。

46、當 t1 + t 12時，F1和 F2全部面積上的雨水均流到2斷面，管段23的流量到達最大值。即： L/s式中 q2 管段23的設計暴雨強度，即相應于降雨歷時 t1 + t 12的暴雨強度L/s ha； t 12 管段12的管內雨水流行時間min。.3設計管段34的雨水設計流量 L/s式中 q3 管段34的設計暴雨強度，即相應于降雨歷時 t1 + t 12 + t 23的暴雨強 度L/sha。 t 23 管段23的管內雨水流行時間min。.4設計管段45的雨水設計流量 L/s式中 q4 管段45的設計暴雨強度，即相應于降雨歷時 t1 + t 12 + t 23 + t 34的暴 雨強度L/sh

47、a。 t 34 管段34的管內雨水流行時間min。. 各設計管段的雨水設計流量應等于該管段所承當的全部匯水面積與該管段設計暴雨強度的乘積。 各管段的設計暴雨強度就是以管段設計斷面集水時間作為降雨歷時所對應的暴雨強度。 由于各管段的集水時間不同，所以各管段的設計暴雨強度也不同。 .93 雨水管網設計與計算9.3.1 雨水管網平面布置特點1充分利用地形，就近排入水體 雨水管渠應盡量利用自然地形坡度布置，要以最短的間隔靠重力流將雨水排入附近的池塘、河流、湖泊等水體中。 . 普通情況下，當地形坡度較大時，雨水干管布置在地形低處或溪谷線上；當地形平坦時，雨水干管布置在排水流域的中間，以便于支管接入，盡量

48、擴展重力流排除雨水的范圍。分散出水口：當管道將雨水排入池塘或小河時，水 位變化小，出水口構造簡單，宜采用分散出水 口。就近排放管線短、管徑小，造價低。集中出水口式：當河流等水體的水位變化很大，管道 的出水口離常水位較遠時，出水口的構培育復 雜，因此造價較高，此時宜采用集中出水口式 布置方式。.2盡量防止設置雨水泵站 當地形平坦，且地面平均標高低于河流的洪水位標高時，需將管道適當集中，在出水口前設雨水泵站，經抽升后排入水體。盡能夠使經過雨水泵站的流量減到最小，以節省泵站的工程造價和經常運轉費用。.9.3.2 雨水管渠設計參數一水力計算的根本公式式中 Q 流量m3/s; 過水斷面面積m2； v 流速m/s； R 水力半徑m； I 水力坡度； n 粗糙系數。.二水力計算的設計數據 1設計充溢度 雨水中主要含有泥砂等無機物質，不同于城市污水的性質，加之暴雨徑流量大，