雨水管道的设计
雨水管道的设计计算
地面种类
ψ
各种屋面、混凝土和沥青路面
0.90
大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面
0.60
级配碎石路面
0.45
干砌砖石和碎石路面
0.40
非铺砌地面
0.30
公园或绿地
0.15
1.2 雨水管道的设计
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。
利用地形， 就近排放 地面水体， 降低造价。
平坦地区:为避免干沟埋深过 大，增加造价，干沟应设在流域 的中部，以减少两侧支沟长度。
陡坡地区:为避免因沟道坡度太陡， 设跌水窨井等特殊构筑物，使干沟与 等高线斜交，以适当减少干沟坡度。
雨水沟系常沿道路铺设， 设在道路中线的一侧，与道路 相平行，尽量在快车道以外。
雨水口的设置位置，要 配合道路边沟，在道路交叉 口处，雨水不应漫过路面。
设计降雨历时：以排水面积中最远的一点到集水 点的雨水流行时间作为设计降雨历时。
t t1 t2
t2
l 60 v
(min)
式中： t——设计降雨历时（排水面积的集水时间），min；
t1——地面积水时间，min； t2——在管道中流行的时间，min； l——集中点上游各沟段的长度，m；
v——相应各管段的设计流速，m/s。
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
雨水管道平面图的绘制
规划阶段
雨水管道水力学设计的准则
管道按满流设计，明沟应留超高，不小于0.2m。 最小设计流速为0.75m/s，明沟为0.4 m/s。 管道可不考虑最大流速，明沟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。 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。
雨水管道的设计与计算
Hit——暴雨强度(mm/min)——某一段时间内的降雨总量（——降雨时间(min)。
在工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体积100%mnqF ——雨水设计流量（L/s ）；——径流系数，其数值小于1）；))s ha 。
： 1167(1lg )()nA c P qt b/s ha ）； ——地方参数，根据统计方法计算确定，本设计中暴雨强度0.7583027.3(10.655lg )(19)p qt (2-5)雨水流量主要参数及其确定依据a) 径流系数Ψ降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的洼地截流，一部分渗入土壤，余下的一部分沿地面流入雨水灌渠，这部分进入雨水灌渠的雨水量称作径流量。
径流量与降雨量的比值称径流系数Ψ，其值常小于1。
径流系数的值与汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌等情况相关。
由于影响因素很多，精确求它的值是相当困难的，因此我们采用经验数值确定。
该区域大部分地区为沥青路面，有部分地区为公园及绿地，综合径流系数为0.6。
b) 重现期P暴雨强度随着重现期的不同而不同。
在雨水管渠设计中，若选用较高的设计重现期，计算所得设计暴雨强度大，相应的雨水设计流量大，管渠的断面相应大。
这对防止地面积水是有利的，安全性高，但经济上则因管渠设计断面的增大而增加了工程造价；若选用较低的设计重现期，管渠断面的相应减小，这样虽然可以降低工程造价，但可能会经常发生排水不畅、地面积水而影响交通，甚至给城市人民的生活及工业生产造成危害。
雨水管渠设计重现期的选用，应根据回水面积的地区建设性质（广场、干道、厂区、居住区）、地形特点、汇水面积和气象特点等因素确定，一般选用0.5～3a ，对于重要干道，立交道路的重要部分，重要地区或短期积水即能引起较严重的地区，宜采用较高的设计重现期，一般选用2～5a ，并应和道路设计协调[9]。
对于特别重要的地区可酌情增加，而且在同一排水系统中也可采用同一设计重现期或不同的设计重现期。
雨水管渠系统的设计和计算
4．确定各排水流域的平均径流系数值 5．确定设计重现期P、地面集水时间t1 6．求单位面积径流量q0 7．列表进行雨水干管的设计流量和水力计算， 8．绘制雨水管道平面图及纵剖面图。
5 雨水管渠设计计算举例
定线 划分管段并编号 划分汇水面积 计算径流系数ψ=0.5 确定P=1a、t1=10min 确定起点埋深h=1.30m 确定暴雨强度公式，算q0 计算
I=0.0028 V=1.02
例2 已知：n＝0.013，Q＝400L/s，该管段地面坡度为i＝ 0.002 求：D、v、i
v=1.4 I=0.004 D=600
v=1.0 I=0.0018 D=700
例3 已知：n＝0.013，Q＝500L/s，上游如例2 求：本段D、v、i
5 3 2
9
10
11 12
16
17
18
19 3
1
3．划分并计算各设计管段的汇水面积 各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水 面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。 地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原则 划分汇水面积； 地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划 分汇水面积。 将每块面积进行编号，计算其面积的数值注明在图 中。 汇水面积除街区外，还包括街道、绿地。
V=1.0 I=0.0015 D=800
明渠和盖板渠的底宽，不宜小于0.3m。 无铺砌的明渠边坡，根据不同的地质按下表采 用；
用砖石或混凝土块铺砌的明渠可采用1:0.75—1:1 的边坡
4 雨水管渠系统的设计步骤和水力计算
步骤： (1)管道定线：根据地形特点，布置雨水管渠，雨水 应以最短的距离尽快排入水体。 (2) 划分干管和支管的服务面积，进行编号并计算 出面积的大小。 (3) 确定干管和支管的检查井位置和编号，并计算 设计管段长度和管渠总长度。 (4) 列表计算各设计管段的设计流量：地面径流系 数、暴雨强度和集水面积的乘积。 (5)列表进行水力计算。 (6) 图纸绘制：根据管道定线结果绘制平面图；根 据水力计算最终结果，绘制的纵断面图。
雨水管道的设计
3 雨水管道的设计3、1划分并计算各设计管段的汇水面积该地区的雨水采用管道收集后直接排入就近水体的方式处理,因为各区汇水分界明显,坡度走势清晰,部分区域有逆坡现象,故雨水管道布置采用沿街顺坡布置,使雨水能够被很好的收集与排放。
雨水干管数量:4 条。
具体雨水管道布置请参瞧某市排水管道设计布置总平面图。
3、2求单位面积径流量q =€ q0 av式中q —单位面积径流量€ —平均径流系数avq —暴雨强度公式由于影响因素多，要精确求定V值较为困难。
因此目前径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值。
径流系数V值见表3、1。
表3、1径流系数V值表中所列为单一覆盖时的V值。
但汇水面积就是由各种性质的地面覆盖所组成，在整个汇水面积上它们各自占有一定的比例，随它们占有的面积比例的变化，V值也不同。
所以，整个汇水面积上的平均径流系数V av值就是按各类地面面积用av 加权平均法计算得出。
F i x €式中Fi ——汇水面积上各类地面的面积(ha);M ——相应于各类地面的径流系数； F ——全部汇水面积(ha)。
市区地面种类如:屋面占 36%,混凝土路面占 16%,碎石路面占 10%,非铺砌路 面占20%,绿地占18%根据市区地面覆盖情况屮 =0、9X 0、36+0、9X 0、16+0、4X 0、1+0、3X 0、2+0、15X 0、18 = 0、av5953、3雨水干管的设计流量与水力计算3、3、1 雨水水力计算的设计参数(1) 采用的流量公式城市、厂矿中雨水管渠由于汇水面积小,属小汇水面积上的排水构筑物,其雨 水设计流量可采用下式:Q ，屮 … q … F式中 Q ---------- 雨水设计流量(L/s);V ——径流系数，其值小于1; F ——汇水面积(ha);q ----- 设计暴雨强度(L/s 、ha)。
(2) 暴雨强度公式qA” + ClgP) q ，―—(t + b)n式中q ——设计暴雨强度P ――设计重现期(a);t ----- 降雨历时(min);A 1,C,b,n ――地方参数，根据统计方法进行计算确定。
雨水管渠系统的设计
01
02
03
设计流量计算
根据气象水文资料和设计 规范，计算管道材质、管径等因 素，计算水力坡降，确定 管道埋深。
水力模型建立
利用水力计算软件，建立 雨水管渠系统的水力模型， 模拟水流情况。
方案比选与优化
方案初步设计
01
根据现场勘查和水力计算结果，进行雨水管渠系统的初步设计。
组成部分及功能
雨水口
收集地面径流的装置，通常设置在道路边沟或低洼地带，将雨水引入 雨水管道。
连接管
连接雨水口和雨水干管的管道，负责将雨水从雨水口输送到雨水干管。
雨水干管
城市雨水管渠系统的主干管道，负责输送和排放雨水。根据地形和排 水要求，雨水干管可布置成树枝状、环状等不同形式。
出水口
将雨水从雨水干管排放到受纳水体的装置，通常设置在河流、湖泊等 水域附近。
通过雨水管渠系统的合理设计，可以实现 雨水的收集、储存和利用，提高水资源的 利用效率。
改善城市生态环境
促进城市规划与发展
雨水管渠系统不仅具有排水功能，还可以 通过绿化、渗透等措施改善城市生态环境 ，提升城市居民的生活质量。
雨水管渠系统的设计与城市规划和发展密 切相关，其合理布局和规划可以为城市的 可持续发展提供有力支持。
设计原则与规范
设计原则
雨水管渠系统的设计应遵循重力流原则，确保雨水能够顺畅地流入管道并排放 到受纳水体；同时要考虑地形、气候、土壤等自然条件以及城市规划、环境保 护等要求。
设计规范
雨水管渠系统的设计应符合国家相关规范和标准的要求，如《室外排水设计规 范》、《城市排水工程规划规范》等。这些规范对雨水管渠系统的布局、设计 参数、施工和验收等方面都有详细的规定。
雨水是宝贵的水资源，通过合理设 计雨水管渠系统，可以实现雨水的 收集、利用和保护。
雨水管渠系统的设计课件.ppt
（2）降雨历时t等于或大于汇水面积最远点的雨水流达设计断面的集水 时间τ；
（3）径流系数Ψ为确定值，为讨论方便，假定其值等于1。
求：图中各管段的设计流量
A
B
C
τ1
1
2
3
4
解：（1）管段1~2的雨水设计流量
Q1~2= Ψ1·q1·FA=q1·FA
其中，q1为降雨历时t= τ1时对应的暴雨强度。
0
∫ 其中：
τ0
i·dt
0
表示的是τ0时段内的总降雨量h
所以：Qn=f·h=
Fh
τ0
=F·i
▪ 若流量的单位以L/s表示，则： Qn = 167F i = Fq (L/S)
4、雨水管段的设计流量计算举例
A
B
C
1
2
3
4
图中：A、B、C为3块互相毗邻的区域，设面积FA=FB=FC，雨水从各块 面积上的最远点分别流入设计断面1、2、3所需的集水时间均为 τ1( min)，并设：
暴雨强度公式是反映暴雨强 度q(i)、降雨历时t、重现期P 三者之间的关系，是设计雨水 管渠的依据。
我国《室外排水设计规范》 中规定，我国采用的暴雨强度 公式的形式为：
q167A1(1clgP) (t b)n
降雨历时
式中： q——设计暴雨强度，L/s.ha；
（min)
P——设计重现期，年；
t ——降雨历时，min；
▪ 暴雨强度是描述暴雨特征的重要指标，是 确定雨水设计流量的重要依据。
▪ 在任一场暴雨中，暴雨强度随降雨历时的 变化而变化 。就雨水管渠设计而言，有意 义的是找出降雨量最大的那个时段内的降 雨量。因此，暴雨强度的数值与所取的连 续时间段t的跨度和位置有关。在城市暴雨 强度公式推求中，经常采用的降雨历时为 5min、10min、15min、20min、30min、 45min、60min、90min、120min等9个历 时数值，特大城市可以用到180min。
屋面雨水排水方式及雨水管的设计要求
屋面雨水排水方式及雨水管的设计要求1.1.屋面雨水排水方式屋面雨水排水系统应迅速、及时地将屋面雨水排至室外雨水管渠或地面屋面雨水排水方式分为外排水和内排水两类。
外排水是指屋面不设雨水斗且建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式。
按屋面有无天沟，又分为檐沟外排水和天沟外排水两种方式。
檐沟外排水由檐沟、雨水斗、承雨斗及立管组成。
天沟外排水系统由天沟、雨水斗、排水立管及排出管组成。
内排水是指屋面设雨水斗且建筑物内部有雨水管道的雨水排放方式或排水系统。
内排水系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管和检查井组成。
内排水系统按每根立管接纳的雨水斗的个数，分为单斗和多斗雨水排水系统两类，单斗系统一般不设悬吊管。
按雨水排至室外的方法,内排水系统可分为架空管排水系统和埋地管排水系统。
架空管内排水系统是通过架空管将雨水排人埋地管中，由于使用要求不同，又可分为敞开式和封闭式。
内排水系统两种。
(1)架空管排水系统将雨水通过架空管道系统直接引到室外排水管(渠)中，室内不设埋地管，可以避免室内冒水。
架空管道需用金属管材多，易产生凝结水，管系内不能排入生产废水。
(2)埋地管排水系统埋地管排水系统是通过架空管、立管将雨水接入室内埋地管排至室外，按使用要求又分敞开式和封闭式两种：1)敞开式内排水系统。
由架空管道将雨水引入室内埋地管的检查井中，然后由埋地管引至室外。
若设计和施工不当,会引起检查井发生冒水现象。
此种系统可使用非金属材料，并可排入生产废水。
2)封闭式内排水系统。
封闭式内排水系统是压力排水,埋地管在检查井内装设封闭的三通管，管口用盖封闭以防冒水。
封闭式排水系统用于不允许冒水的建筑物。
系统不能排入生产废水。
1.2.雨水管的设计要求(1)雨水量计算屋面雨水排水系统雨水量的大小是设计计算雨水排水系统的依据，其值与该地暴雨强度、汇水面积、以及径流系数有关。
1)设计降雨强度应按当地或相邻地区暴雨强度计算确定。
建筑屋面、建筑物基地、居住小区的雨水管道的设计降雨历时，可按下列规定确定：A.屋面雨水排水管道设计降雨历时按5min计算。
设计雨水管道
一、雨水管道施工方案为收集道路附近的雨水，主要管径为钢筋混凝土管道，自流方式汇入东南侧污水处理池。
管道埋深一般为左右，管道坡度2%。
〜2.5%。
1.、1雨水管道施工工艺流程测量放线f沟槽挖土和支护f管道基础施工f铺设管道f砖砌检查井f沟槽回填1.2、测量放线根据设计图，测设管道中心线和井中心位置，设立中心桩。
管道中心线和井中心位置须经监理复核。
根据施工管道直径大小，按规定的沟槽宽定出边线，开挖前用白粉划线来控制，在沟槽检查井位置的两侧设置控制桩，并记录两桩至检查井中心的距离，以备校核。
1.3、沟槽开挖和支护及排水设施由于现场埋地各专业管道比较复杂，为保证其它管道不被损坏，管沟开挖采取人机结合的方法进行。
施工时，要按照工区段的划分情况分段施工。
开挖前，对地下管线情况进行实地调查、进行物探确定位置，不明处开挖探坑，确定好开挖尺度，由专人指挥、看护，不得损坏其它管线。
（1）开挖遇其它管线时，确定安全距离，并对所遇管线先进行支撑，悬吊等保护后，然而开挖土方。
（2）施工时现场应设置明显标志，根据现场实际情况在单位门口及十字路口处，架设临时便桥（20,采取施工措施加快施工进度，尽快恢复交通。
（3）土方开挖后，应在设计槽底高程以上保留一定余量，避免超挖,槽底以上2必须用人工修整底面，槽底的松散土、淤泥、大石块等要及时清除，并保持沟槽干燥，两侧进行边坡支护，修整好底面，立即进行基础施工。
（）挖槽时，堆土高度不宜超过.5且距槽口边不宜小于.8在电杆、变压器附近堆土时其高度要考虑到距电线的安全距离，离槽边距离不得小于.2m施工机具设备停放离沟槽距离不得小于.8槽底量出检验尺寸、标高，合格后填写工程报验单报请有关部门验槽。
沟槽开挖时边开挖边进行沟槽支护，支护采用组合钢撑板，其尺寸为厚6〜6.cm宽〜20cm,长3〜m横向放置，竖撑采用20X20cm木方，中间采m63.5X6mm钢管作为撑柱。
详见下图。
羯1.4、管道基础施工本工程管道基础严格按照“市政排水管渠工程质量检验标准”及施工图纸要求进行施工。
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3 雨水管道的设计
3.1划分并计算各设计管段的汇水面积
该地区的雨水采用管道收集后直接排入就近水体的方式处理，因为各区汇水分界明显，坡度走势清晰，部分区域有逆坡现象，故雨水管道布置采用沿街顺坡布置，使雨水能够被很好的收集与排放。
雨水干管数量：4条。
具体雨水管道布置请参看某市排水管道设计布置总平面图。
3.2求单位面积径流量
q q av ψ=0
式中 0q —单位面积径流量 av ψ—平均径流系数 q —暴雨强度公式
由于影响因素多，要精确求定ψ值较为困难。
因此目前径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值。
径流系数ψ值见表3.1。
表3.1 径流系数ψ值
表中所列为单一覆盖时的ψ值。
但汇水面积是由各种性质的地面覆盖所组成，在整个汇水面积上它们各自占有一定的比例，随它们占有的面积比例的变化，ψ值也不同。
所以，整个汇水面积上的平均径流系数ψav 值是按各类地面面积用
加权平均法计算得出。
i
i
F F
av
ψψ
⨯=
∑
式中 Fi ——汇水面积上各类地面的面积(ha)； ψi ——相应于各类地面的径流系数； F ——全部汇水面积(ha)。
市区地面种类如：屋面占36%，混凝土路面占16%，碎石路面占10%，非铺砌路面占20%，绿地占18%
根据市区地面覆盖情况
av
ψ＝0.9×0.36+0.9×0.16+0.4×0.1+0.3×0.2+0.15×0.18＝0.595
3.3雨水干管的设计流量和水力计算
3.3.1雨水水力计算的设计参数 (1) 采用的流量公式
城市、厂矿中雨水管渠由于汇水面积小，属小汇水面积上的排水构筑物，其雨水设计流量可采用下式：
F q Q ⋅⋅=ψ
式中 Q —— 雨水设计流量(L/s)； ψ —— 径流系数，其值小于1； F ——汇水面积(ha)； q ——设计暴雨强度(L/s.ha)。
(2) 暴雨强度公式
1n
A (1Clg P)
q (t b)+=
+
式中 q――设计暴雨强度
P――设计重现期(a)； t――降雨历时(min)；
1A ，C ，b ，n――地方参数，根据统计方法进行计算确定。
本设计采用如下公式计算：
0.56
1272(10.65lg P)
q (t 6.64)
+=
+
(3) 设计重现期的选取理由和数值 暴雨强度随重现期的不同而不同。
在设计中若重现期选用较大，则暴雨强度大，相应的雨水设计流量大，管渠的断面相应大。
这样偏安全，有利于防止地面积水，但工程造价高。
若重现期选用较低，则暴雨强度小，雨水设计流量小，管渠断面小。
这样工程造价低，但可能会发生排水不畅、地面积水，或对城市生活及生产造成危害。
应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。
在同一排水系统中可采用同一重现期或不同重现期。
重现期一般选用0.5～3a ，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，一般选用3～5a ，并应与道路设计协调。
特别重要地区和次要地区可酌情增减。
本设计中选择P=1a 。
(4) 集水时间选取数值
对管道的某一设计断面来说，集水时间t 由地面集水时间t 1和管内流行时间t 2两部分组成：
t =t 1 + mt 2
式中 t ——降雨历时(min)；
t 1——地面集水时间(min)，视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，
一般采用5～15 min ；
m ——折减系数，暗管m=2，明渠m=1.2，在陡坡地区，暗管m=1.2～2； t 2－管渠内雨水流行时间(min)。
∑
=v
L
t 602 式中 L ——各管段的长度(m)；
v ——各管段满流时的水流速度(m/s)； 60——单位换算系数，1min=60s 。
本设计中选择t 1=10min 。
(5) 折减系数的选取说明
m 的含义即为：因缩小了管道排水的断面尺寸使上游蓄水，就必然会增长泄水时间。
因而采用了增长管道中流行时间的办法，达到适当折减设计流量，进而
缩小管道断面尺寸的要求。
因此，折减系数实际是苏林系数与管道调蓄利用系数的乘积。
我国《室外排水设计规范》建议：暗管：m=2，明渠：m=1.2。
在陡坡地区，暗管的m=1.2~2。
在本设计中，选取m=2。
3.3.2雨水管道的水力计算
（1)设计充满度
雨水较污水清洁得多，对环境的污染较小，加上暴雨径流最大，而相应的较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长，且从减少工程投资的角度来讲，雨水灌渠允许溢流。
故雨水灌渠的充满度按满管流设计，即h/D=1,明渠则应有等于或大于0.2m的超高，街道边沟应有等于或大于0.03m的超高。
(2)设计流速
为了避免雨水所夹带的泥沙等无机物，在灌渠内沉淀下来而堵塞灌渠：
①满流时最小流速不得小于0.75m/s。
②起始管段地形平坦，不小于0.6m/s。
③明渠内最小设计流速为0.40m/s。
为了防止管壁和渠壁的冲刷损坏，且最大流速只发生在暴雨时期，历时较短，因此对雨水管渠的最大设计流速规定为：金属管最大流速为10m/s；非金属管最大流速为5m/s；明渠中水流深度为0.4—1.0m时，最大设计流速宜按规范采用。
管渠设计流速应在最小流速与最大流速范围内。
(4) 最小管径和最小设计坡度
街道下的雨水管道，最小管径为300mm，相应的最小坡度为0.003；街坊内部的雨水管道，最小管径一般采用200mm，相应的最小坡度为0.01.
(5) 检查井最大间距
检查井通常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠段上。
直线段上的最大间距见表3.2。
(6) 采用的管材
采用钢筋混凝土圆管排水，粗糙系数n＝0.014。
(7) 起点埋深的确定
表3.2 检查井最大间距
在污水排水区域内，雨水管道起点是对管道系统的埋深起控制作用的地点。
因此起点埋深的确定对对管道系统的埋深有很大影响。
本设计确定起点埋深为2m。
(8) 衔接方式
雨水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方都需要设置检查井。
在设计时必须考虑在检查井内上下游管道衔接时的高程关系问题。
雨水管道一般采用管顶平接。
雨水干管水力计算成果表
(9)检查井及其数量
表4.4 雨水主干管工程数量表。