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雨水管渠水力设计

课程目标掌握雨水管渠水力设计的基本理论了解雨水管渠水力设计的基本原理和方法。熟悉雨水管渠水力设计的常用计算方法掌握各种计算公式和软件的使用方法。提高实际工程设计的能力能够独立进行雨水管渠水力设计。

雨水管渠设计的重要性雨水管渠是城市排水系统的重要组成部分，它承担着收集、输送和排放雨水的重任。合理的设计和建设雨水管渠对于保障城市安全、防洪、改善生态环境具有重要意义。雨水管渠设计不当会导致洪涝灾害、道路积水、地下水位下降等问题，严重影响城市居民的生活和城市发展。

降雨特性1降雨强度单位时间内降雨量的大小，反映降雨的强弱。2降雨历时降雨持续的时间，影响汇流过程的持续时间。3降雨频率某一特定强度和历时的降雨在一定时间内出现的次数，反映降雨发生的概率。

流量计算流量计算是雨水管渠设计的基础。

径流系数名称含义径流系数降雨量转化为地表径流量的比例影响因素地表覆盖类型、降雨强度、坡度等

时间汇流系数1集水面积指雨水汇集到排水管渠的区域面积。2汇流时间指雨水从最远点流到排水管渠入口的时间。3时间汇流系数指汇流时间与降雨历时之比。

管径选择流量需求根据计算的排水流量，选择合适的管径以确保排水通畅。管材性能不同管材的耐压性能、抗腐蚀能力等指标会影响管径选择。施工条件管径过大可能导致施工难度增加，影响工程进度。经济因素综合考虑管径成本、维护成本等因素，选择经济合理的管径。

管材选择1混凝土管耐用性强，价格较低，但施工难度较大。2钢管承载能力强，但易腐蚀，成本较高。3塑料管轻便易安装，价格适中，但耐用性较差。4其他管材如玻璃钢管、陶瓷管等，可根据实际情况选择。

管材性能对比钢管强度高，抗腐蚀性好，使用寿命长，但价格较高，易锈蚀。铸铁管耐腐蚀，价格适中，但强度较低，易脆裂。塑料管轻便易安装，价格低廉，但强度较低，耐热性差。混凝土管强度高，耐腐蚀，价格低廉，但易破损，施工难度大。

管径计算公式管径计算公式主要考虑流量、流速、管材等因素。

管水位计算计算方法公式水力坡降法hf=R*Q^2/(A^2*g)能量方程法H1+Z1=H2+Z2+hf

管水位计算实例1已知条件管径、流量、管渠坡度、粗糙系数2计算步骤使用水力公式计算水位3结果分析根据计算结果判断管水位是否满足要求

管渠水力特性流量是管渠水力计算的重要参数，决定着管渠的尺寸和排放能力。压力是管渠水力计算的另一个重要参数，决定着管渠的承受能力和安全性能。流速是管渠水力计算的第三个重要参数，决定着管渠的运行效率和冲刷能力。

管道水力计算1流量计算根据降雨强度和汇水面积计算流量2水头损失计算摩擦损失和局部损失3流速计算根据流量和管道截面积计算流速4管径验证确保流速和水头损失满足要求

管道压力计算1静压计算管道中水柱的重量产生的压力，与水深成正比。2动压计算水流速度产生的压力，与流速平方成正比。3总压计算静压和动压之和，反映管道内水流的总压力。

管道流速计算管道流速计算是雨水管渠水力设计的重要环节，用于评估管道的输送能力和水流状态。

管渠断面计算1确定管渠断面形状圆形、矩形、卵形2确定管渠断面尺寸管径、宽度、高度3计算管渠断面面积圆形：πr^24计算管渠断面周长圆形：2πr

管渠坡度计算确定管渠长度根据设计图纸和现场测量数据，确定管渠的总长度。计算管渠流量根据降雨强度、汇水面积和径流系数等因素，计算管渠的排水流量。确定管渠流速根据管径、流量和管材类型等因素，计算管渠的流速。计算管渠坡度根据管渠流速、管径和管材类型等因素，计算管渠的坡度。

管渠支管计算1支管流量计算根据支管汇水面积和降雨强度计算2支管管径选择根据支管流量和流速选择合适的管径3支管坡度设计根据支管流速和水力坡度设计合适的坡度

疏通与维护定期清理定期清理雨水管渠，防止淤积和堵塞，保持排水畅通。检查维护定期检查管渠的结构和功能，及时修复损坏和故障。安全管理确保管渠作业的安全，采取必要的防护措施，避免人员伤亡。

设计参数选择1地形条件考虑坡度、地质条件和土壤类型，影响排水效率。2降雨量根据地区的气候特点，选择适当的降雨量，确保排水能力。3管渠类型选择合适的管渠类型，例如圆形、矩形或卵形，取决于流量和排水需求。4管材考虑管材的耐久性、抗腐蚀性和成本，例如钢筋混凝土、塑料或铸铁。

设计案例解析1城市雨水管渠系统典型城市雨水管渠系统，包括收集系统、排放系统、处理系统。2工业园区雨水管渠系统工业园区雨水收集、排放、处理系统，需考虑工业废水排放。3农村雨水管渠系统农村雨水管渠系统，需考虑地形特点、土地利用方式。

案例一案例一主要介绍了城市雨水管渠设计中，如何结合当地降雨特性，合理选择管径和管材，并进行水力计算，以确保排水系统安全高效运行。案例中还包括了对不同管材性能的比较分析，以及管渠坡度和支管设计的具体实例。

案例二该案例展