给水排水管道系统 第十章 雨水管网设计与计算

10.1 雨量分析与暴雨强度公式

10.1.1 雨量分析

（1）降雨量：只单位地面面积上在一定时间内降雨的雨水体积，其计量单位为体积/（面积·时间）。

（2）自动雨量计的数据整理：自动雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量和降雨时间之间的对应关系。

（3）降雨历时和暴雨强度：在降雨量累积曲线上，去某一时间段，称为降雨历时；如果该降雨历时覆盖了降雨的雨峰时间，怎上面计算的数值即为对应于该降雨历时的暴雨强度。

（4）暴雨强度频率：通过长期的观测数据计算某个特定的降雨历时的暴雨强度出现的经验频率。

（5）暴雨强度重现期：重现期是指在多次的观测中，事件数据值大于等于某个设定值重复出现的平均间隔年数，单位为年。

10.1.2 暴雨强度公式

根据数理统计理论，暴雨强度i与降雨历时t和年重现期P之间关系，可用一个经验函数表示，称为暴雨强度公式。

10.1.3 汇水面积

汇水面积F指的是雨水管渠汇集和排除雨水的地面面积。

10.2 雨水管网设计流量计算

10.2.1 地面径流与径流系数

降落在地面上的雨水在沿地面流行的过程中，一部分雨水本地面上的植物、洼地、土壤或地面缝隙截留，剩余的雨水在地面上沿地面坡度流动，称为地面径流。

地面径流量与总降雨量的比值称为径流系数。

10.2.2 断面集水时间与折减系数

集水时间是指雨水从汇水面积上的最远点流到设计的管道断面所需要的时间。

因为管道中流行的时间会比按满管流计算的流行时间大得多，所以采用折减系数，也称容积利用系数。

10.2.3 雨水管网设计流量计算

10.3 雨水管网设计与计算

10.3.1 雨水管网平面布置特点

要充分利用自然地形地势，以重力流，方式和最短距离排入附近水体，以减低管渠工程造价。

10.3.2 雨水管网设计步骤

（1）划分排水流域和管道定线

（2）划分设计管段与沿线汇水面积

（3）确定设计计算基本数据

（4）确定管渠的最小埋深

（5）设计流量的计算

（6）雨水管网的水力计算，确定雨水管道的坡度、管径和埋深

（7）绘制雨水管道平面图及纵剖面图

10.3.3 雨水管渠设计参数

（1）设计充满度：雨水管渠的充满度按满流考虑。

（2）设计流速：满流时管道内的最小设计流速为0.75m/s，明渠最小设计流速为0.4m/s。

（3）最小坡度：为了保证管内不发生沉积，雨水管内的最小坡度应按最小流速计算确定。

（4）最小管径：为保证管道在养护上的便利，便于管道清除阻塞，雨水管道的管径不能太小，因此规定了最小管径。

10.3.4 雨水管渠断面设计

当雨水排水系统设计管段的计算流量确定之后，即可使用水力学计算公式计算合理的管渠断面尺寸，并绘制设计图纸和编写设计文件。

10.4 雨水径流调节

调节管渠高峰径流量的方法有两种：（1）利用管渠本身的调节能力蓄洪，称为管渠容量调洪法；（2）建造人工调节池或利用天然洼地、池塘、河流等蓄洪。

10.5 排洪沟设计与计算

10.5.1 防洪设计标准

为了准确、合理地拟定某项工程规模，需要根据该工程的性质、范围以及重要性等因素，选定某一降雨频率作为计算洪峰流量的依据，称为防洪设计标准。

10.5.2 洪水设计流量计算

计算小汇水面积的暴雨洪峰流量主要有以下三种方法：

（1）   洪水调查法：包括形态调查法和直接类比法的两种。

（2）   推理公式法：Q=0.278×S·ψ·F/τn

（3）   经验公式法：Q=K·Fn

10.5.3 排洪沟设计要点

（1）排洪沟布置应与区域总体规划统一考虑；

（2）排洪沟应尽可能利用原有天然山洪沟道；

（3）排洪沟应尽量利用自然地形坡度；

（4）注意排洪渠平面布置的基本要求；

（5）排洪沟纵向坡度的确定；

（6）注意排洪沟的断面形式、材料及其选择；

（7）排洪沟最大流速的规定。

10.6 合流制管网设计与计算

10.6.1 合流制管网的使用条件和布置特点

使用条件：

（1）      排水区域内有一处或多处水量充沛的水体，其流量和流速都足够大，一定量的混合污水排入后对水体造成的污染危害程度在允许的范围以内。

（2）      街坊和街道的建设比较完善，必须采用暗埋管渠排除雨水，而街道横断面又较窄，管渠的设置位置受到时。

（3）      地面有一定的坡度倾向水体，当水体高水位时，岸边不受淹没。污水在中途不需要中途泵站。

布置特点：

（1）   管网布置应使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，并能以可能的最短距离坡向水体。

（2）   沿水体岸边布置与水体平行的截流干管，在截流干管的适当位置上设置溢流井。 

（3）   必须合理确定溢流井的数目和位置。

（4）   在合流制管网的上游排水区域，如雨水可沿地面和街道边沟排泄，则该区域可只设置污水管道。只有当雨水不能沿地面排泄时，才考虑布置合流管网。

10.6.2 合流制排水管网设计流量

（1）完全合流制排水管网设计流量

（2）截流式合流制排水管网设计流量

溢流井下游截流管道的设计流量：

10.6.3 合流制排水管网的水力计算要点

合流制排水管网水力计算内容包括：

（1）溢流井上游合流管渠的计算；

（2）截流干管和溢流井的计算；

（3）晴天旱流情况校核。

10.6.4 城市旧合流制排水管网的改造

（1）改为分流制；

（2）改为截流式合流制管网；

（3）对溢流混合污水进行适当处理；

（4）对溢流混合污水量进行控制。