第三节雨水管渠水力设计.ppt

第三节 雨水管渠的设计,因雨水泵站投 资、用电量都 很大，尽量避 免设置雨水泵 站。,因明渠造价低， 考虑采用明渠。 在建筑物密度较 高、交通繁忙的 地区，可采用加 盖明渠。,利用地形， 就近排放 地面水体， 降低造价。,尽量利用池塘、 河浜受纳地面径 流，最大限度地 减少雨水管道的 设置。,雨水管渠设计的原则,雨水管渠 系统的 平面布置,管道按满流设计，明渠应留超高，不小于0.2m。 最小设计流速为0.75m/s，明渠为0.4 m/s。 管道可不考虑最大流速，明渠的最大流速按下页表采用。 最小管径300mm，最小坡度0.003；雨水口连接管管径200mm，最小坡度0.01。 雨水沟道流速公式。V=? 管段衔接一般用管顶平接，当条件不利时也可用管底平接。 最小覆土厚度，在车行道下时，一般不小于0.7m，基础应设在冰冻线以下。 在直线管段上窨井的最大间距见下表。,雨水管渠水力学设计的准则,明渠最大设计流速,雨水管渠水力学设计步骤,步骤1：划分流域与管渠定线，确定雨水流向,雨水管渠水力计算示例,原始规划图,划分排水流域、管道定线和设计管段,划分并设计各管段的汇水面积,确定各排水流域的径流系数,确定设计重现期P、地面集水时间t1,1.重现期采用1年,2.相应降雨强度公式：,3.地面集水时间t1：10 min,t1一般在515min,=q,本例中地形比较平坦，所以各管段设计流速不能用得过大，以减少管道埋深。 首先假定各设计管段流速，根据各管段的假定流速，算出集流时间t，比流量q0(q0=166.7i)，设计流量Qs。 而后从水力学算图上选定管径D与坡度I，并确定相应的流速v，当所确定的流速与假定流速有出入时，再调假定流速并作重新计算，最终使假定流速与确定的流速一致。,水力计算见表,步骤1：从管道系统图中量得各管段的长度L列入第2项,步骤2：根据排水面积的划分，将各管段的沿线面积列入第3项,步骤3：各管段的排水面积列入第4项,步骤4：从图中读出数据列入第14、15项,步骤5：根据各管段的假定流速，算出集流时间t，比流量q0， 设计流量qv，而后从水力学算图上选定管径D与坡度I，并确定相 应的流速v，当所确定的流速v与假定流速有出入时，再调假定 流速并进行重新计算，最终使假定流速与确定的流速两者一致,步骤6：计算各管底高程，并填入表格,列表计算及步骤,划分并设计各管段的汇水面积,具体计算过程,6-5管段 1、长度：167m 2、排水面积：1.0ha 3、流速：,【设计计算】计算部分,水力半径：过水断面面积与湿周之比，m,3、流速： 设计降雨历时t 降雨强度,设计流量,q0=167i,管径、管底坡度,高程,3、流速：假定流速为最小流速0.75m/s,4、设计降雨历时：,式中，地面集水时间t1取10min,折减系数m取2,t=10+2×3.71=17.42 min,5、降雨强度,代入t=17.42min，i=1.252mm/min,7、本段雨水管段的设计流量,6、本段雨水管段的比流量,q0=167×0.61×1.252=127.5(L/s·ha),8、查图 P237 已知设计流量Q=127.5L/s，最小流速v=0.75m/s,查图得：管径D=400mm 流速v=0.92m/s 管底坡度i=0.003,由图得流速0.92m/s与设计流速0.75m/s相差太多，需进行调整,9、流速v取0.92m/s计算降雨历时和设计流量,t=10+2×3.025=16.05min,降雨强度,本段雨水管段的比流量,q0=167×0.61×1.3=133.0(L/s·ha),本段雨水管段的设计流量,再查图，验证,再查图，验证,Q=133 L/s 管径D=400 mm 流速v=0.92 m/s 管底坡度i=0.0031,计算7-5段,3、流速：假定流速为最小流速0.75 m/s,4、设计降雨历时：,式中，地面集水时间t1取10min,折减系数m取2,t=10+2×3.22=16.44min,5、降雨强度,代入t=16.44min，i=1.292mm/min,7、本段雨水管段的设计流量,6、本段雨水管段的比流量,q0=167×0.61×1.292=131.6(L/s·ha),8、查图 已知设计流量qv=78.96L/s，最小流速v=0.75m/s,查图得：管径D=300mm 流速v=0.90 m/s 管底坡度i=0.0032,由图得流速0.90 m/s与设计流速0.75m/s相差的多，需进行调整,9、流速v取0.90 m/s计算降雨历时和设计流量,t2=145/(0.9×60)=3.22 min t=10+2×3.22=16.44 min,降雨强度i=1.29 mm/min,本段雨水管段的比流量,q0=167×0.61×1.29=131.4 (L/s·ha),本段雨水管段的设计流量 Q=131.4×0.6=78.9 L/s,再查图，验证,再查图，验证,管径D=300mm 流速v=0.90 m/s 管底坡度i=0.0032,计算85段,3、流速：假定流速为最小流速0.75m/s,4、设计降雨历时：,式中，地面集水时间t1取10min,折减系数m取2,t=10+2×3.33=16.66min,5、降雨强度,代入t=16.66min，i=1.283mm/min,7、本段雨水管段的设计流量,6、本段雨水管段的比流量,q0=167×0.61×1.283=130.7(L/s·ha),8、查图 已知设计流量qv=130.7L/s，最小流速v=0.75m/s,查图得：管径D=400mm 流速v=0.95m/s 管底坡度i=0.0032,由图得流速0.95m/s与设计流速0.75m/s相差不是太多，但仍需进行调整。,9、流速v取0.95m/s计算降雨历时和设计流量,t=10+2×2.38=14.75min,降雨强度,本段雨水管段的比流量,q0=167×0.61×1.37=138.5(L/s·ha),本段雨水管段的设计流量,再查图，验证,再查图，验证,管径D=400mm 流速v=0.97m/s 管底坡度i=0.0033,5-4管段 1、长度：200m (上游排水面积） 2、排水面积：0.9(沿线排水面积) +1.0+0.6+1.0=3.5 3、流速：,【设计计算】计算部分,水力半径：过水断面面积与湿周之比，m,流速：假定一个流速 设计降雨历时t 降雨强度,设计流量,管径、管底坡度,高程,3、流速：假定流速为最小流速0.75m/s,4、设计降雨历时：,式中，地面集水时间t1取10min,折减系数m取2,t=10+14.93=24.93min,本段雨水流行时间,总流行时间,5、降雨强度,代入t=24.93min，i=1.021mm/min,7、本段雨水管段的设计流量,6、本段雨水管段的比流量,q0=167×0.61×1.021=104.0(L/s·ha),8、查图 已知设计流量qv=364L/s,查图得：管径D=700mm 流速v=0.95m/s i=0.0013,由图得流速0.95m/s与设计流速0.75m/s相差太多，需进行调整,9、流速v取0.95m/s计算降雨历时和设计流量,t=10+13.07=23.07min,降雨强度,本段雨水管段的比流量,q0=167×0.61×1.07=109.0(L/s·ha),本段雨水管段的设计流量,再查图，验证qV=381.5时，管径D为700mm，流速0.95m/s，管道坡度为0.0016,比较管段43和32,为什么下游管段3-2的设计流量qv=607.2L/s)反而比上游管段4-3的设计流量qv=627.2L/s)小?,窨井5处计算集水点t2的集水时间时有3个值,为什么选择最大的?,Questions,10、坡降（表格里13列） =i·L=0.0016×200=0.32m,11、高程 先确定起点埋深,6-5,5-4,2.98,?,5-4管段起端的管底高程： 5-4管段终端的管底高程：,5-4管段起端的管底高程： 2.980.40.72.68 m 5-4管段终端的管底高程： 2.68-iL=2.68-0.00165×200=2.35 m,65段 起点管底高程 3.50m iL=167×0.0031=0.52 末端管底高程3.500.522.98 75段 起点管底高程 3.40m iL=145×0.0026=0.38 末端管底高程3.400.383.02 85段起点管底高程 3.60m iL=150×0.0030=0.45 末端管底高程3.600.453.15 采用管顶平接,计算管段5-4的上端的管底高程时可得3个数值, 为什么要采用最小的?,4.60,2.68,？,5-4管段起端的覆土厚度：d5-4(起)=4.60-2.68-0.7=1.22 m 5-4管段终端的覆土厚度： d5-4(终）4.502.350.71.45 m,作业,1. P132 第19题 2.预习合流管道系统： 合流系统适用场合及布置特点？ 合流系统溢流井上下游设计流量的计算有何不同？,