《排水管网计算》PPT课件.ppt

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1、第十二章 排水管道的设计计算 污水管道水管道的的设计计算算 雨水雨水管渠的管渠的设计计算算 截流截流式合流制排水管渠的式合流制排水管渠的设计 排水排水管道接口与基管道接口与基础 排水排水管道平面管道平面图和和纵剖面剖面图的的绘制制污水管道的设计计算污水管道的设计计算 v污水管道系水管道系统由由污水管道及管道系水管道及管道系统上的附属上的附属构筑物构筑物组成成v污水管道水管道设计的主要内容的主要内容v本本节内容内容设计管段管段设计流量的确定流量的确定污水管道的水力水管道的水力计算算污水管道的埋水管道的埋设深度深度污水管道的水管道的衔接接污水管道水管道设计计算算实例例设计管段设计流量的确定设计管段

2、设计流量的确定q设计管段的划分管段的划分q两个两个检查井之井之间的管段，如果采用的的管段，如果采用的设计流量不流量不变，且采用，且采用同同样的管径和坡度，的管径和坡度，则称它称它为设计管段。管段。设计管段的起止点管段的起止点应依次依次编上号上号码。q设计管段的管段的设计流量的确定流量的确定q如如图121，每一，每一设计管段的管段的污水水设计流量可能包括以下几种流量可能包括以下几种流量：流量：本段流量本段流量q1是从本管段沿是从本管段沿线街坊流来的街坊流来的污水量；水量；_集中流量集中流量q2是从上游管段和旁是从上游管段和旁侧管段流来的管段流来的污水量；水量；转输流量流量q3是从工是从工业企企业

3、或公共建筑流来的或公共建筑流来的污水量。水量。计算式算式 污水管段设计流量计算式污水管段设计流量计算式 q1=qsF（12-1）lq1-本段流量，本段流量，L/s；lF-本段服本段服务面面积，ha;lqs-比流量，比流量，L/(sha)。qs=n/86400（12-2）ln-生活生活污水定水定额，L/（人人d）l-人口密度，人人口密度，人/hal某一某一设计管段的管段的设计流量流量qij(L/s)为：qij=(q1+q2)Kz+q3（12-3）lKz-生活生活污水水总变化系数。化系数。污水管道的水力计算污水管道的水力计算v污水管道中的水流情况水管道中的水流情况v假定管道内的水流是均匀流假定管道

4、内的水流是均匀流v水力水力计算的基本公式算的基本公式v采用水力学中有关均匀流理采用水力学中有关均匀流理论与公式：与公式：lQ=v（12-4）v=（1/n）R2/3I1/2（12-5）lQ-流量，流量，m3/s；-过水断面面水断面面积，m2；lv-流速，流速，m/s；R-水力半径，水力半径，m；lI-水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；ln-管壁粗糙系数（管壁粗糙系数（见表表12-1）。混凝土和）。混凝土和钢筋混凝土筋混凝土污水管道的管壁粗糙系数一般采用水管道的管壁粗糙系数一般采用0.014，雨水管道一般采用，雨水管道一般采用0.013。v水力水力计算的算

5、的设计数据数据v污水管道的水力水管道的水力计算方法算方法水力计算的设计数据水力计算的设计数据v设计充充满度度l表表12-2中所列的最大充中所列的最大充满度是度是污水管道水管道l设计的最大限的最大限值。另外最小充。另外最小充满度不宜小于度不宜小于0.25。v设计流速流速l同同设计流量、流量、设计充充满度相度相应的管内水流平均速度叫做的管内水流平均速度叫做设计流速。流速。v最小管径和最小最小管径和最小设计坡度坡度在在设计流量下，流量下，污水管道中的水深水管道中的水深h与管道直径与管道直径D的比的比值称称为设计充充满度，度，用用h/D表示。当表示。当h/D=1时称称为满流；当流；当h/D1时称称为不

6、不满流。在我国按不流。在我国按不满流流设计。最小流速是保最小流速是保证管道内不致管道内不致发生淤生淤积的流速。根据国内国外的流速。根据国内国外经验定定为0.6m/s。最大最大设计流速是保流速是保证管道不被冲刷管道不被冲刷损坏的流速。金属：坏的流速。金属：10m/s，非金属非金属5m/s。最小管径和最小设计坡度最小管径和最小设计坡度一般在一般在污水管道的上游部分，水管道的上游部分，设计流量很小，若根据流量流量很小，若根据流量计算，算，则管径会很小，管径会很小，易堵塞，使养易堵塞，使养护费用增加。而小口径管道直径相差一号在同用增加。而小口径管道直径相差一号在同样埋深下，施工埋深下，施工费用用相差不

7、多。此外采用相差不多。此外采用较大的管径，可大的管径，可选用用较小的坡度，使管道埋深减小。因此，小的坡度，使管道埋深减小。因此，为了养了养护工作的方便和减小管道的埋深，常有一个最小管径的工作的方便和减小管道的埋深，常有一个最小管径的规定。定。相相应于管内最小于管内最小设计流速流速时的坡度叫做最小的坡度叫做最小设计坡度。坡度。表表12-3规定了最小管径及相定了最小管径及相应的最小的最小设计坡度坡度最小管径和最小最小管径和最小设计坡度坡度表表12-3注：注：管道坡度不能管道坡度不能满足上述要求足上述要求时，可酌情减小，但，可酌情减小，但应有防淤、清淤措施。有防淤、清淤措施。在在污水管道的上游，由于

8、水管道的上游，由于设计管段服管段服务的排水面的排水面积较小。如果某小。如果某设计管段的管段的设计流量小流量小于在最小管径、最小于在最小管径、最小设计坡度、充坡度、充满度度为0.5时管道通管道通过的流量的流量时，这个管段可以不必个管段可以不必进行行详细的水力的水力计算，直接算，直接选用最小管径和最小用最小管径和最小设计坡度，坡度，该管段称管段称为不不计算管段。在有算管段。在有冲洗水源冲洗水源时，这些管段可考些管段可考虑设置冲洗井，定期冲洗，以免堵塞。置冲洗井，定期冲洗，以免堵塞。污水管道位置最小管径（mm）最小设计坡度街坊和厂区内 街道 200 300 0.004 0.003污水管道的水力计算方

9、法污水管道的水力计算方法 在在污水管道的水力水管道的水力计算中，已知算中，已知设计流量流量Q及管道粗糙系数及管道粗糙系数n，需要求管径需要求管径D、充充满度度h/D、管道坡度管道坡度I和流速和流速v。在两个方在两个方程式（程式（式式12-4、12-5）中，有四个未知数，因此必）中，有四个未知数，因此必须先假定先假定2个求其他个求其他2个，个，这样的数学的数学计算极算极为复复杂。为了了简化化计算，常算，常采用水力采用水力计算算图进行行计算（算（见附附录12-1）。）。附附录12-1水力水力计算算图适用于混凝土及适用于混凝土及钢筋混凝土管道，其粗筋混凝土管道，其粗糙系数糙系数n=0.014。每每张

10、图适用于一个指定的管径。适用于一个指定的管径。例例已知已知n=0.014、D=400mm、Q=41L/s、v=0.9m/s，求求I和和h/D。l解解采用采用D=400mm的水力的水力计算算图（附（附录12-1附附图5）找出找出Q=41L/s的那条的那条竖线和和V=0.9m/s的那条斜的那条斜线。这两两线的交的交点落在代表点落在代表I=0.0043的那条横的那条横线上，上，I=0.0043；并落在并落在h/D=0.35与与0.4两条斜两条斜线之之间，可内插得出，可内插得出h/D=0.39。表表12-1 排水管渠粗糙系数表排水管渠粗糙系数表 管渠类别粗糙系数（n）管渠类别粗糙系数(n)石棉水泥管、

11、钢管0.012浆砌砖渠道0.015木槽0.0120.014浆砌块石渠道0.017陶土管、铸铁管0.013干砌块石渠道0.0200.025混凝土管、钢筋混凝土管 水泥砂浆抹面渠道 0.0130.014土明渠 包括（带草皮）0.0250.030表表12-2 最大设计充满度最大设计充满度 管径和渠高(mm)最大设计充满度200300 350450 500900 10000.55 0.65 0.70 0.75注：在计算污水管道充满度时，不包括沐浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按满流复核。污水管道的埋设深度污水管道的埋设深度 在在污水水管道工程中，土方工程在工程造价中占相

12、管道工程中，土方工程在工程造价中占相当比重。管道的埋当比重。管道的埋设深度愈大，工程造价愈高，施深度愈大，工程造价愈高，施工期愈工期愈长。合理地确定管道埋深。合理地确定管道埋深对于降低工程造价于降低工程造价是十分重要的。在土是十分重要的。在土质较差、地下水位差、地下水位较高的地区，高的地区，若能若能设法减小管道埋深，法减小管道埋深，对于降低工程造价尤于降低工程造价尤为明明显。确定确定污水管道埋水管道埋设深度深度时，必，必须考考虑下列因素：下列因素：必必须防止管内防止管内污水冰水冰冻或土壤冰或土壤冰冻而而损坏管道坏管道必必须保保证管道不致因管道不致因为地面荷地面荷载而破坏而破坏必必须满足街坊足街

13、坊污水管水管衔接的要求接的要求v影响影响污水管道埋水管道埋设深度的另一个因素是街坊深度的另一个因素是街坊污水管水管衔接的需要，此接的需要，此值受建受建筑物筑物污水出水出户管埋深的控制。管埋深的控制。v从安装技从安装技术方面考方面考虑，建筑物，建筑物污水出水出户管的最小埋深一般在管的最小埋深一般在0.50.6m之之间，以保以保证底底层建筑建筑污水的排出。所以街坊水的排出。所以街坊污水管道的起端埋深最小也水管道的起端埋深最小也应有有0.60.7m,由此由此值可可计算出街道算出街道污水管道的最小埋水管道的最小埋设深度。可由式深度。可由式12-6计算：算：lH=h+IL-（Z2-Z1）+hl即即H=h

14、+IL+Z1-Z2+hlH-街道街道污水管道起点的最小埋水管道起点的最小埋设深度，深度，m；lh-街坊街坊污水管道起点的最小埋水管道起点的最小埋设深度，深度，m；lZ1-街道街道污水管起点水管起点检查井井处地面地面标高，高，m；lZ2-街坊街坊污水管起点水管起点检查井井处地面地面标高，高，m；lI-街坊街坊污水管和水管和连接支管的坡度；接支管的坡度；lL-街坊街坊污水管和水管和连接支管的接支管的总长度，度，m；lh-连接支管与街道接支管与街道污水管的管内底高差，水管的管内底高差，m。ll对每一管道来每一管道来说，从上面三个不同的要求来看，可以得到三个不同的管道埋深。，从上面三个不同的要求来看，

15、可以得到三个不同的管道埋深。这三个三个值中，最大的一个即是管道的最小中，最大的一个即是管道的最小设计埋深。埋深。v污水管道除要考水管道除要考虑上述最小埋深限上述最小埋深限值外，外，还要考要考虑最大埋深的限最大埋深的限值。一般在土。一般在土壤干燥的地区，管道的最大埋深不超壤干燥的地区，管道的最大埋深不超过78；在土；在土质差、地下水位差、地下水位较高的地区，高的地区，一般不超一般不超过5。当管道的埋深超。当管道的埋深超过了当地的最大限度了当地的最大限度值时应考考虑设置排水置排水泵站提站提升，以提高下游管道的升，以提高下游管道的设计高程，使排水管道高程，使排水管道继续向前延伸。向前延伸。污水管道的

16、衔接污水管道的衔接v管道在管道在衔接接时应遵循两个原遵循两个原则：1.尽可能提高下游管段的高程，以减小尽可能提高下游管段的高程，以减小管道埋深，降低造价；管道埋深，降低造价；2.避免上游管段中形成回水而造成淤避免上游管段中形成回水而造成淤积。v管道的管道的衔接方法，主要有水面平接、管接方法，主要有水面平接、管顶平接两种，如平接两种，如图12-4所示。所示。v图12-4污水管道的水管道的衔接接v无无论采用哪种采用哪种衔接方法，下游管段起端的水面和管内底接方法，下游管段起端的水面和管内底标高都不得高于上游管高都不得高于上游管段段终端的水面和管内底端的水面和管内底标高。高。此外，当管道敷此外，当管道

17、敷设地区的地面坡度很大地区的地面坡度很大时，为调整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度。整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度。为了保了保证下游管段的最小覆下游管段的最小覆土厚度和上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水土厚度和上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。接。在旁在旁侧管段与干管管段与干管交交汇处，若旁，若旁侧管道的管内底管道的管内底标高比干管的管内底高比干管的管内底标高大很多高大很多时，为保保证干管干管有良好的水力条件，最好在旁有良好的水力条件，最好在旁侧管道上先管道上先设跌水井后再与干管相接。跌水井后再与干管相接。污水管道设计计算实例污水管道设计计算实例v已知条件已知

18、条件图12-5为某一个区的街坊平面某一个区的街坊平面图。居住区人口密度居住区人口密度为350人人/，综合生活合生活污水定水定额为100L/（人人）。工厂排除的）。工厂排除的废水水设计流量流量为25L/。生活生活污水和水和经过局部局部处理后的工理后的工业废水水全部送往全部送往污水厂水厂处理。工厂理。工厂废水排出口的管底水排出口的管底埋深埋深为2，该市冰市冰冻深度深度为1.40。试进行行该区区污水管道系水管道系统的的设计计算（要求达到初步算（要求达到初步设计深深度）度）v设计方法和步方法和步骤v在在进行管道的水力行管道的水力计算算时应注意的注意的问题设计方法和步方法和步骤1.在街坊平面在街坊平面图

19、上布置上布置污水管道（如水管道（如图12-6所示）所示）2.街坊街坊编号并号并计算其面算其面积（见表表12-4），并），并标出各街坊出各街坊污水排出的方向。水排出的方向。3.划分划分设计管段，管段，计算算设计流量流量4.管渠材料的管渠材料的选择1.由于生活由于生活污水水对管材无特殊要求，且管道的敷管材无特殊要求，且管道的敷设条件条件较好，故在本好，故在本设计中，中，DN400mm的管道采用混凝土管，的管道采用混凝土管，DN400mm以上的管道采以上的管道采用用钢筋混凝土管。筋混凝土管。5.各管段的水力各管段的水力计算算1.在各在各设计管段的管段的设计流量确定后，便可按照流量确定后，便可按照污水

20、管道水力水管道水力计算算的方法，从上游管段开始依次的方法，从上游管段开始依次进行各行各设计管段的水力管段的水力计算。本例算。本例为初步初步设计，只，只进行主干管和干管的水力行主干管和干管的水力计算，其算，其结果果见表表12-6和和表表12-7。6.绘制管道平面制管道平面图和和纵剖面剖面图（如（如图12-7所示）。所示）。划分设计管段，计算设计流量划分设计管段，计算设计流量v根据根据设计管段的定管段的定义和划分方法，将各干管和主干和划分方法，将各干管和主干管有本段流量管有本段流量进入的点（一般定入的点（一般定为街坊两端）、集街坊两端）、集中流量及旁中流量及旁侧支管支管进入的点，作入的点，作为设计

21、管段的起止管段的起止点的点的检查井并井并编上号上号码。如。如图12-6所示。所示。v各各设计管段的管段的设计流量流量应列表列表进行行计算。算。l本例中，居住区人口密度本例中，居住区人口密度为350人人/ha，综合合污水水定定额为100L/（人人d），），则生活生活污水比流量水比流量为：lqs=（100350）/86400=0.405L/(sha)l本例中有一个集中流量，在本例中有一个集中流量，在检查井井1处进入管入管道，道，设计流量流量为25L/s。l各管段的各管段的设计流量流量计算，算，见表表12-5。街坊编号12345678910街坊面积(ha)1.211.702.081.982.202.

22、201.432.211.962.04街坊编号11121314151617181920街坊面积(ha)2.402.401.212.281.451.702.001.801.661.23街坊编号2122232425262728街坊面积(ha)1.531.711.802.201.382.042.042.40管段编号居住区生活污水量Q1集中流量设计流量（L/s）本段流量转输流量q2(L/s)合计平均流量(L/s)总变化系数Kz生活污水设计流量Q1(L/s)本段(L/s)转输(L/s)街坊编号街坊面积（104m2）比流量q0(L/s104m2)流量q1(L/s)1234567891011121-2 8-9

23、 9-10 10-2 2-3 3-4 11-12 12-13 13-14 14-4 4-5 5-6 15-16 16-17 17-18 18-6 6-7_ _ _ _ 24 25 _ _ _ _ 26 27 _ _ _ _ 28_ _ _ _ 2.20 1.38 _ _ _ _ 2.04 2.04 _ _ _ _ 2.40_ _ _ _ 0.405 0.405 _ _ _ _ 0.405 0.405 _ _ _ _ 0.405_ _ _ _ 0.89 0.56 _ _ _ _ 0.83 0.83 _ _ _ _ 0.97_ 1.18 2.65 4.07 4.07 4.96 1.64 3.26

24、4.54 6.33 11.85 12.68 1.78 3.73 5.27 6.69 21.17_ 1.18 2.65 4.07 4.96 5.52 1.64 3.26 4.54 6.33 12.68 13.51 1.78 3.73 5.27 6.69 21.17_ 2.30 2.30 2.30 2.30 2.22 2.30 2.30 2.30 2.19 2.07 2.04 2.30 2.30 2.24 2.18 1.95_ 2.71 6.10 9.36 11.41 12.25 3.77 7.51 10.44 13.86 26.25 27.56 4.09 8.58 11.80 14.58 41.

25、2825 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 25 25 _ _ _ _ 25 25 _ _ _ _ 2525.00 2.71 6.10 9.36 36.41 37.25 3.77 7.51 10.44 13.86 51.25 52.56 4.09 8.58 11.80 14.58 66.28管段编号管道长度L（m）设计流量Q（L/S）管径D（mm)坡度I（）流速（m/s)充满度降落量IL（m）标高（m）埋设深度（m）h/Dh(m)地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端12345678910111213141516171-211025.003

26、003.00.700.510.1530.33086.2086.1084.35384.02384.20083.8702.002.232-325036.414002.30.700.440.1760.57586.1086.0583.94683.37183.77083.1952.332.863-417037.254002.70.750.440.1760.45986.0586.0083.37182.91283.19582.7362.863.264-522051.254502.30.750.430.1940.50686.0085.9082.88082.37482.68682.1803.313.725-62

27、4052.564502.30.760.440.1980.55285.9085.8082.37481.82282.17681.6242.724.186-724066.285002.20.800.440.2300.52885.8085.7081.80481.27681.57481.0464.234.65在进行管道的水力计算时应注意的问题在进行管道的水力计算时应注意的问题v必必须慎重确定慎重确定设计地区的控制点。地区的控制点。v在地面坡度太大的地区或当地面由陡坡突然在地面坡度太大的地区或当地面由陡坡突然变缓时，宜，宜设跌水井。跌水井。v必必须细致研究管道敷致研究管道敷设坡度与管坡度与管线经过的地面坡

28、度之的地面坡度之间的关系，使确定的管道的关系，使确定的管道坡度在坡度在满足最小足最小设计流速的前提下，既不使管道的埋深流速的前提下，既不使管道的埋深过大，又便于旁大，又便于旁侧支管支管接入。接入。水力水力计算自上游管段依次下游管段算自上游管段依次下游管段进行，一般情况下，随着行，一般情况下，随着设计流量逐流量逐段增加，段增加，设计流速也流速也应相相应增加。如流量保持不增加。如流量保持不变，流速不，流速不应减小。减小。v水流通水流通过检查井井时，常引起局部水，常引起局部水头损失。失。为了尽量降低了尽量降低这项损失，失，检查井底井底部在直部在直线管段上要管段上要严格采用直格采用直线，在，在转弯弯处

29、要采用匀称的曲要采用匀称的曲线。通常直。通常直线检查井可不考井可不考虑局部水局部水头损失。失。在旁在旁侧管与干管的管与干管的连接点上，要考接点上，要考虑干管的已定埋干管的已定埋深是否允深是否允许旁旁侧管接入。同管接入。同时为避免旁避免旁侧管和干管管和干管产生逆水和回水，旁生逆水和回水，旁侧管中管中的的设计流速不流速不应大于干管中的大于干管中的设计流速。流速。初步初步设计时，只，只进行干管和主干管的行干管和主干管的水力水力计算。技算。技术设计时要要进行所有管道的水力行所有管道的水力计算算。雨水管渠的设计计算雨水管渠的设计计算v雨水管渠系雨水管渠系统设计的必要性的必要性v雨水管渠系雨水管渠系统的的

30、组成及任成及任务v雨水管渠雨水管渠设计的主要内容的主要内容v本本节内容内容管段管段设计流量的确定流量的确定设计暴雨暴雨强度度q的确定的确定雨水管渠的水力雨水管渠的水力计算算雨水管渠系雨水管渠系统的的设计方法和步方法和步骤雨水管渠雨水管渠设计计算算实例例排洪沟排洪沟设计概述概述管段设计流量的确定管段设计流量的确定 前前已述及雨水已述及雨水设计流量的流量的计算公式，算公式，现举例例说明如何利用明如何利用该公式来确定管段公式来确定管段设计流量。流量。如如图12-8所示，雨水从各所示，雨水从各汇水面水面积上最上最远点分点分别流入雨水口流入雨水口a、b、c、d的地面集水的地面集水时间均均为1，并假并假设

31、：1.汇水面水面积随集水随集水时间的增加而均的增加而均匀增加；匀增加；2.降雨降雨历时t等于或大于等于或大于汇水面水面积上最上最远点的雨水流达点的雨水流达设计断面的集水断面的集水时间0；3.径流径流系数系数为定定值。图图12-8 四个街坊雨水管道示意四个街坊雨水管道示意及计算及计算v设计管段管段1-2的雨水的雨水设计流量流量lQ1-2=q1F1(L/s)lq1-管段管段1-2的的设计暴雨暴雨强度度L/(sha)，相相应的降雨的降雨历时t=1。v设计管段管段2-3的雨水的雨水设计流量流量lQ2-3=q2(F1+F2)(L/s)lq2-管段管段2-3的的设计暴雨暴雨强度度L/(sha)，相相应的降

32、雨的降雨历时t=1+t1-2。v设计管段管段3-4的雨水的雨水设计流量流量lQ3-4=q3(F1+F2+F3)(L/s)lq3-管段管段3-4的的设计暴雨暴雨强度度L/(sha)，相相应的降雨的降雨历时t=1+t1-2+t2-3。v设计管段管段4-5的雨水的雨水设计流量流量lQ4-5=q4(F1+F2+F3+F4)(L/s)vq4-管段管段4-5的的设计暴雨暴雨强度度L/(sha)，相相应的降雨的降雨历时t=1+t1-2+t2-3+t3-4。设计暴雨强度设计暴雨强度q的确定的确定v设计重重现期期P的确定的确定l重重现期一般期一般选用用0.53.0a，重要干道、重要地区或重要干道、重要地区或短期

33、短期积水即能引起水即能引起较严重后果的地区，一般重后果的地区，一般选用用25a，并并应与道路与道路设计协调。对于特于特别重要地区和次要地重要地区和次要地区可酌情增减。区可酌情增减。v设计降雨降雨历时t的确定的确定lt=t1+mt2(12-7)地面集水地面集水时间t1的确定的确定管渠内雨水流行管渠内雨水流行时间t2的确定的确定折减系数折减系数m的确定的确定地面集水时间地面集水时间t1的确定的确定 地面集水地面集水时间(min)是指雨水从是指雨水从汇水面水面积上最上最远点流点流到雨水口的地面流行到雨水口的地面流行时间。影响因素有影响因素有地形坡度地形坡度、地面、地面铺砌、地面植被情况、砌、地面植被

34、情况、距离距离长短短等。在工程等。在工程实践中，此践中，此值通常不予通常不予计算，一般采用算，一般采用515min。按照按照经验，一般在建筑密度，一般在建筑密度较大、地形大、地形较陡、雨水口布陡、雨水口布置置较密的地区，宜采用密的地区，宜采用较小小值，取，取t1=58min。反之，取反之，取t2=1015min。在在设计工作中，工作中，应结合当地具体条件，合理的合当地具体条件，合理的选定定t1值。管渠内雨水流行时间管渠内雨水流行时间t2的确定的确定 t2是指雨水在管渠内的流行是指雨水在管渠内的流行时间lt2=L/（60v）(12-8)lt2-管渠内雨水流行管渠内雨水流行时间，min；lL-各各

35、设计管段的管段的长度，度，m；lv-各各设计管段管段满流流时的流速，的流速，m/s；l60-单位位换算系数。算系数。折减系数的折减系数的m确定确定v折减系数折减系数m的提出原因的提出原因雨水管渠按雨水管渠按满流流设计，但降雨，但降雨时，管渠中的水流并非一开，管渠中的水流并非一开始就达到始就达到设计流速，而是随着降雨流速，而是随着降雨历时的增的增长逐逐渐达到达到设计流速的。流速的。这样按式（按式（12-8）算出的管渠流行）算出的管渠流行时间t2将比将比实际时间偏小。偏小。各管段的最大流量不大可能在同一各管段的最大流量不大可能在同一时间发生。当任一管段生。当任一管段出出现设计流量流量时，其他管段不

36、一定都是，其他管段不一定都是满流，管渠内有一流，管渠内有一部分空隙容量，可部分空隙容量，可设想利用想利用该空隙容量空隙容量暂时贮存一部分雨存一部分雨水，起到水，起到调蓄管段内最大流量的作用，从而削减其高峰流蓄管段内最大流量的作用，从而削减其高峰流量。量。为了利用管道的了利用管道的这种种调蓄能力，蓄能力，应使管内水流使管内水流实际流流速低于速低于设计流速，故要延流速，故要延缓管内流行管内流行时间t2.v考考虑到以上两个原因，在到以上两个原因，在设计降雨降雨历时计算算时引入了折减系数引入了折减系数m，延延缓了管内流行了管内流行时间，使之更接近于，使之更接近于实际情况，并达到折情况，并达到折减管段减

37、管段设计流量，减小管渠断面尺寸的目的，流量，减小管渠断面尺寸的目的，规范范规定：暗管定：暗管m=2，明渠明渠m=1.2，在陡坡地区的暗管在陡坡地区的暗管m=1.22。雨水管渠的水力计算雨水管渠的水力计算 水力水力计算的基本公式算的基本公式 Q=v（12-9）v=（1/n）R2/3I1/2（12-10）水力水力计算的算的设计数据数据 水力水力计算的方法算的方法 雨水管渠水力雨水管渠水力计算仍按均匀流考算仍按均匀流考虑，其水力，其水力计算公算公式与式与污水管道相同：水管道相同：水力计算的设计数据水力计算的设计数据为使雨水管渠正常工作，避免使雨水管渠正常工作，避免发生淤生淤积、冲刷等、冲刷等现象，象

38、，对雨水管渠水力雨水管渠水力计算的算的设计数据作如下数据作如下规定：定：设计充充满度度l按按满流考流考虑，即，即h/D=1。明渠明渠则应有不小于有不小于0.20m的超高。的超高。设计流速流速l规范范规定定满流流时管道的最小管道的最小设计流速流速为0.75m/s；明渠最小明渠最小设计流速流速为0.4m/s。雨水管渠的最大雨水管渠的最大设计流速流速为：金属管道：金属管道为10m/s；非金属管道非金属管道为5m/s；明明渠按渠按表表12-8采用。采用。最小管径和最小最小管径和最小设计坡度坡度l雨水管道的最小管径雨水管道的最小管径为300mm，相相应的最小坡度的最小坡度为0.003；雨水口；雨水口连接

39、接管的最小管径管的最小管径为200mm，相相应的最小坡度的最小坡度为0.01。最小埋深和最大埋深最小埋深和最大埋深l在冰在冰冻地区，雨水管道正常使用是在雨季，冬季一般不降雨，若地区，雨水管道正常使用是在雨季，冬季一般不降雨，若该地区地区使雨水管内不使雨水管内不贮留水，且地下水位留水，且地下水位较深深时，其最小埋深可不考，其最小埋深可不考虑冰冰冻影响，影响，但但应满足最小覆土厚度的要求。其他具体足最小覆土厚度的要求。其他具体规定同定同污水管道。水管道。水力计算的方法水力计算的方法在在实际计算中，通常根据式算中，通常根据式12-9、12-10制成的水力制成的水力计算算图（见附附录12-1附附图13

40、），按），按满流流计算。算。在工程在工程设计中，通常在中，通常在选定管材后，定管材后，为已知数，已知数，设计流量流量Q也是也是经计算后求得的已知数，剩下三个未知数算后求得的已知数，剩下三个未知数D、v和和I。在在实际应用水力用水力计算算图时，可参照地面坡度假定管底坡度，可参照地面坡度假定管底坡度I，查水力水力计算算图求得求得D和和v值，并使所求得的，并使所求得的D、v和和I各各值符合水力符合水力计算算设计数据的数据的规定。定。l例例题已知已知n=0.013，设计流量流量Q=200L/S，该管段管段处的地面坡度的地面坡度为0.004，试计算算该管段的管径管段的管径D、流速流速v和管底坡度和管底坡

41、度I。l解解设计采用采用n=0.013的的满流水力流水力计算算图(附附录12-1附附图13)。l设采用采用D=400mm，则将将Q=200L/s的的竖线与与D=400mm的斜的斜线相相交，交，该交点交点处的的I=0.0092、v=1.60m/s。此此结果果v符合符合设计规定，而定，而I与地面坡度相差与地面坡度相差较大，大，势必增大管道的埋深，不宜采用。必增大管道的埋深，不宜采用。l若采用若采用D=500mm时，将，将Q=200L/s的的竖线与与D=500mm的斜的斜线相交，相交，该交点交点处的的I=0.0028、V=1.02m/s。此此结果合适，故采用。果合适，故采用。雨水管渠系统的设计方法和

42、步骤雨水管渠系统的设计方法和步骤v设计前要收集相关前要收集相关资料，然后，根据具体情况料，然后，根据具体情况进行行设计。一。一般雨水管道的般雨水管道的设计方法和步方法和步骤如下：如下：v划分排水流域，划分排水流域，进行管道定行管道定线v划分划分设计管段管段v确定各确定各设计管段的管段的汇水面水面积v确定各排水流域的径流系数确定各排水流域的径流系数v确定确定设计重重现期期P和地面集水和地面集水时间t1v求求单位面位面积径流量径流量q0(L/(sha)即：即：lq0=q=167A1(1+cP)/(t1+mt2+b)n(12-11)v管渠材料的管渠材料的选择v雨水管道的水力雨水管道的水力计算算v绘制

43、雨水管道的平面制雨水管道的平面图和和纵剖面剖面图雨水管道设计计算实例雨水管道设计计算实例q题意意图12-10为某区一部分街坊的雨水管道布置平面某区一部分街坊的雨水管道布置平面图，该街区采街区采用暗管排除雨水。用暗管排除雨水。该市的暴雨市的暴雨强度公式度公式为lQ=500(1+1.38P)/t0.65L/(sha)l，重重现期采用期采用1a。各各类地面面地面面积见表表12-9。管道起点管道起点处地面集水地面集水时间为8.5min。管道起点埋深管道起点埋深1.40m。试进行雨水干管的水力行雨水干管的水力计算。算。q解解本例本例设计管段的划分如管段的划分如图12-10所示。将所示。将设计管段的管段的

44、检查井依次井依次编上号上号码，各，各检查井的地面井的地面标高高见表表12-10。每一。每一设计管段的管段的长度度在在200mm以内以内为宜，各宜，各设计管段的管段的长度度见表表12-11。每一。每一设计管段管段所承担的所承担的汇水面水面积可按就近排入附近雨水管道的原可按就近排入附近雨水管道的原则划分。将每划分。将每块汇水面水面积的的编号、面号、面积数、雨水流向数、雨水流向标注在注在图中（中（见图12-10）。）。表表12-12为各各设计管段的管段的汇水面水面积计算表。算表。l平均径流系数平均径流系数av=(Fii)/F=(2.560.90+1.440.90+0.800.15+0.600.30)

45、/5.40=0.717l本本设计的雨水管道管径小于的雨水管道管径小于400mm采用采用圆形断面的混凝土管，形断面的混凝土管，管径大于管径大于400mm采用采用钢筋混凝土管，筋混凝土管，n值取取0.013。l水力水力计算算结果果见表表12-13。表表12-9 街坊及街道各类面积街坊及街道各类面积 地面种类面积Fi（ha）采用i屋面 沥青路面 草地 土路面2.56 1.44 0.80 0.600.90 0.90 0.15 0.30合计5.400.717表表12-10 图图12-10中地面标高汇总表中地面标高汇总表 检查井编号地面标高（m）1 2 3 4 5 6186.700 186.630 186

46、.560 1860550 186.530 186.500表表12-11 图图12-10中管道长度汇总表中管道长度汇总表 管段编号管段长度（m）1-2 2-3 3-4 4-5 5-675 150 83 150 125表表12-12 汇水面积计算表汇水面积计算表 设计管段编号本段汇水面积编号本段汇水面积（ha）转输汇水面积（ha）总汇水面积（ha）1-2 2-3 3-4 4-5 5-61 3、8 10、11 14 00.45 0.925 0.40 0.475 00 0.45 2.275 3.35 5.400.45 1.375 2.675 3.825 5.40设计管段编号管长L(m)汇水面积F(ha

47、)管内流行时间(min)单位面积径流量q0(L/sha)设计流量Q(L/s)管D(mm)坡度I()t=（L/60v）本段L/60v1234567891-2 2-3 3-4 4-5 5-675 150 83 150 1250.45 1.375 2.675 3.825 5.400 1.67 4.80 6.53 9.031.67 3.13 1.73 2.50 2.0889.2 71.9 54.6 48.7 42.540.1 98.9 146.1 186.3 229.5300 400 500 500 6003 2.3 1.75 2.7 2.1流速(m/s)管道输水能力Q(L/S)坡降IL(m)设计地面

48、标高(m)设计管内底标高(m)埋深(m)起点终点起点终点起点 终点1011121314151617180.75 0.80 0.80 1.00 1.0052 100 160 200 2800.225 0.345 0.145 0.428 0.263186.700 186.630 1860560 1860550 1860530186.630 186.560 186.550 186.530 186.500185.300 184.975 184.530 184.385 183.857185.075 184.630 184.385 183.957 183.9541.40 1.66 2.03 2.17 2.

49、671.56 1.93 2.17 2.57 2.91q0=500(1+1.381)/(8.5+2t2)0.65 0.717=358.5/(8.5+2t2)0.65 L/(sha)排水管道平面图和纵剖面图的绘制排水管道平面图和纵剖面图的绘制 平面平面图和和纵剖面剖面图是排水管道是排水管道设计的主要的主要组成部分。成部分。污水管道水管道设计和雨水管道和雨水管道设计均均应绘制相制相应的管道平面的管道平面图和和纵剖面剖面图，二者在，二者在绘制要求上基本上是一致的。制要求上基本上是一致的。v平面平面图的的绘制制l平面平面图是管道的平面布置是管道的平面布置图，应反映出管道的反映出管道的总体布置和流域范体布

50、置和流域范围，不同，不同设计阶段的平面段的平面图，其要求的内容也不同。，其要求的内容也不同。l初步初步设计阶段，一般只段，一般只绘出管道平面出管道平面图。采用的比例尺通常。采用的比例尺通常为1/50001/10000，图上上应有地形、地物、河流、有地形、地物、河流、风向玫瑰或指北向玫瑰或指北针等。等。l技技术设计（或（或扩大初步大初步设计）和施工）和施工图设计阶段，采用的比例尺通常段，采用的比例尺通常为1/5001/5000，图上内容除反映初步上内容除反映初步设计的要求外，要求更加具体、的要求外，要求更加具体、详尽。尽。v纵剖面剖面图的的绘制制l纵剖面剖面图是管道的高程布置是管道的高程布置图，