第10章雨水管网设计和计算.ppt

第10章 雨水管渠设计和优化计算 雨水管渠系统：由雨水口、雨水管渠、检查井、出水口等构筑物组成的一整套工程设施。 雨水管渠系统功能：及时汇集并排除暴雨所形成的地面径流，保障居民生命安全和正常生产。 雨水管渠设计主要内容 1．确定当地暴雨强度公式或暴雨强度曲线； 2．划分排水流域，进行雨水管渠定线； 3．划分设计管段，计算管段雨水设计流量； 4．管渠水力计算，确定设计管段的管径、坡度、标高及埋深； 5．绘制管渠平面图及纵剖面图。 10.1 雨量分析与雨量公式 10.1.1 雨量分析－－降雨过程分析 (1) 降雨量 指一定时间内在单位面积上的降水体积，计量单位为 体积/面积.时间，或长度/时间，这时降雨量又称为一定 时间内的降雨深度。 降雨量单位： 年平均降雨量：多年年降雨量平均值，mm/a； 月平均降雨量：多年月降雨量平均值，mm/月； 最大日降雨量：多年年中最大日降雨量，mm/d； 最大小时降雨量：指最大一小时降雨量，mm/h。 (2) 雨量计的数据整理 雨量计记录降雨量数据，构造如图9.1所示。 雨量数据为每场雨的瞬时降雨强度（mm/min）、累积降雨量（mm）和降雨时间（min）之间的变化关系，如图9.2所示。 以降雨时间为横座标和以累计降雨量为纵坐标绘制的曲线称为降雨量累积曲线，曲线上某一点的斜率即为该时刻的瞬时降雨强度。 将降雨量的增量除以该时间段长度，得到该段降雨历时的平均降雨强度。 10.1.1 雨量分析－－降雨过程分析（续） (3) 降雨历时和暴雨强度 降雨量累积曲线上某一时间段，称为降雨历时。 如果该降雨历时覆盖了降雨的雨峰时间，则该时段降雨量为对应于该降雨历时的暴雨强度，降雨历时越长，暴雨强度越小。 暴雨强度用符号i表示，常用单位为mm/min，或mm/h。亦常用单位时间内单位面积降雨量q表示，单位用L/s.ha。 暴雨强度i和q 之间的换算关系为 10.1.1 雨量分析－－降雨过程分析（续1） (4) 暴雨强度频率（续） 当对应于特定降雨历时的暴雨强度频率越小时，该暴雨强度值越大。 当每年取一个数据组成统计序列时，n为年数，频率值Fm称为“年频率” ；当当每年取多个数据组成统计序列时，n为数据总个数，频率值Fm称为“次（数）频率”。 年频率和次频率统称为经验频率，计算公式为 10.1.1 雨量分析－－降雨过程分析（续2） (5) 暴雨强度重现期（续） 《室外排水设计规范》 GB 50014—2006 （2011版）规定： 同一排水系统可采用同一重现期或不同重现期。重现期应采用1～3年，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，应采用3～5年，经济条件较好或有特殊要求的地区宜采用规定的上限。特别重要地区可采用10年或以上。 表10.1为某城市在不同历时的暴雨强度统计数据。 10.1.2 暴雨强度公式 表达暴雨强度i（或q）与降雨历时t和年重现期P之间关系的经验函数，称为暴雨强度公式。《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中规定我国采用的暴雨强度公式的形式为： 10.1.3 汇水面积 汇水面积（也称流域面积）是雨水管渠汇集和排除雨水的地面面积（ha或km2）。 一般的大雷雨能覆盖1~5 km2的地区，有时可高达数千km2。 一场暴雨在其整个降雨的面积上雨量分布并不均匀。但是，对于城市排水系统，汇水面积一般较小，一般小于100 km2，其最远点的集水时间往往不超过3~5小时，大多数情况下，集水时间不超过60~120分钟。因此，可以假定降雨量在城市排水小区面积上是均匀分布的，采用自记录雨量计所测得的降雨量可近似代表整个汇水面积上的降雨量。 10.2 雨水管渠设计流量计算 10.3 雨水管渠设计与计算 10.5 截流式合流制排水管网设计与计算 10.5.1 截流式合流制排水管网的适用条件和布置特点 □合流制排水系统在同一管网内排除所有的污水和雨水，管线单一，总长度减小。 □合流制截流管、提升泵站及污水厂的设计规模都较分流制排水系统大，截流管的埋深也较大。 □在暴雨期间，有部分带有生活污水和工业废水的混合污水溢入水体，使水体受到污染。 □合流制管渠的过水断面很大，晴天流量很小，流速很低，在管底造成淤积。降雨时，雨水将沉积在管底的大量污物冲刷起来带入水体，形成污染。 □排水体制的选择，应根据城镇和工业企业的规划、环境保护要求等条件，通过经济技术比较确定。 10.5.2 合流制排水管网设计水量 （1） 完全合流制排水管网设计流量： Qz = Qs + Qg + Qy = Qh + Qy （L/s）（10.15） 式中, Qz —— 完全合流制设计流量； Qs —— 设计生活污水量； Qg —— 设计工业废水量；Qy —— 设