雨量分析计算

10．3
雨水管网设计与计算
10.3.1 雨水管网平面布置特点 1．充分利用地形，就近排入水体 雨水管渠应尽量利用自然地形坡度布置，要以 最短的距离靠重力流将雨水排入附近的池塘、河流、
湖泊等水体中。
一般情况下，当地形坡度较大时，雨水干管布置 在地形低处或溪谷线上；当地形平坦时，雨水干管布 置在排水流域的中间，以便于支管接入，尽量扩大重 力流排除雨水的范围。 分散出水口：当管道将雨水排入池塘或小河时，水 位变化小，出水口构造简单，宜采用分散出水 口。就近排放管线短、管径小，造价低。 集中出水口式：当河流等水体的水位变化很大，管道 的出水口离常水位较远时，出水口的构造就复 杂，因而造价较高，此时宜采用集中出水口式 布置形式。
2）降雨历时 t 等于或大于汇水面积上最远
点的雨水流达设计断面的集水时间τ 1；
3）径流系数ψ 为定值。
（1）设计管段1～2的雨水设计流量
直到 t＝τ 1时，F1全部面积上的雨水均已全部
流到设计断面，这时管段1～2内流量达到最大值。
Q12 q1 F1
式中
（L/s）
q1—— 管段1～2的设计暴雨强度，即相应 降雨历时 t＝τ 1时的暴雨强度
计的管道断面所需时间。（min）
2．
式中
设计降雨历时（min）； t —— —— 地面集水时间（min）；
t1 mt2
t2 —— 管渠内雨水流行时间（min）； m —— 折减系数。
1
（1）地面集水时间 t1 的确定
地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流
到雨水口的地面流行时间。 地面集水时间受地形坡度、地面铺砌、地面植 被情况、距离长短等因素的影响，主要取决于水流 距离的长短和地面坡度。在工程实践中，地面集水 时间通常不予计算，一般采用5～15 min。
（L/s）
q2—— 管段2～3的设计暴雨强度，即相应于 降雨历时 t＝τ 1 + t 1－2的暴雨强度
（L/s ·ha）； t 1－2—— 管段1～2的管内雨水流行时间 （min）。
（3）设计管段3～4的雨水设计流量
Q34 q3 F1 F2 F3
式中
（L/s）
q3—— 管段3～4的设计暴雨强度，即相应
（2）管渠内雨水流行时间 t2的确定 t2 是指雨水在管渠内的流行时间，即： 式中 t2 —— 管渠内雨水流行时间（min）；
L —— 各设计管段的长度（m）；
v —— 各设计管段满流时的流速（m/s）；
60 —— 单位换算系数。
（3）折减系数 m的确定 折减系数 m的提出原因如下： 1）按公式算出的管渠内流行时间 t2将比实际时 间偏小。
设计流速为：金属管道为10 m/s；非金属管道为5
m/s；明渠按表采用。
明渠最大设计流速
明渠类别 最大设计 流速 （m/s） 明渠类别 最大设 计流速 （m/s）
粗砂或低塑性粘 土
0.8 1.0 1.2 4.0
草皮护面 干砌块石
1.6 2.0 3.0 4.0
粉质粘土
粘土 石灰岩或中砂岩
浆砌块石或浆砌
砖 混凝土
3．最小管径和最小设计坡度 雨水管道的最小管径为300 mm，相应的最小 坡度为0.003；雨水口连接管的最小管径为200 mm， 相应的最小坡度为0.01。 4．最小埋深与最大埋深 在冰冻地区，雨水管道正常使用是在雨季，冬 季一般不降雨，若该地区使雨水管内不贮留水，且 地下水位较深时，其最小埋深则可不考虑冰冻影响， 但应满足管道最小覆土厚度的要求。其它具体规定 同污水管道。
2．尽量避免设置雨水泵站
当地形平坦，且地面平均标高低于河流的洪水
位标高时，需将管道适当集中，在出水口前设雨水
泵站，经抽升后排入水体。尽可能使通过雨水泵站
的Hale Waihona Puke 量减到最小，以节省泵站的工程造价和经常运
行费用。
10.3.2 雨水管渠设计参数 （一）水力计算的基本公式
Q v
1 v R I n
在雨水管渠系统设计中，汇水面积通常是由各 种性质的地面覆盖组成的，随着它们占有的面 积比例变化，ψ 值也各异。因此整个汇水面积的 径流系数应采用平均径流系数

也可采用区域的综合径流系数。一般市区的综 合径流系数ψ＝0.5～0.8，郊区的综合径流系数ψ ＝0.4～0.6。
10．2．2 断面集水时间与折减系数 1．集水时间——指雨水从汇水面积上最远点流到设
于降雨历时 t＝τ
1
+ t
1－2
+ t
2－3
的暴雨强
度（L/s·ha）。
t
2－3——
管段2～3的管内雨水流行时间
（min）。
（4）设计管段4～5的雨水设计流量
Q45 q4 F1 F2 F3 F4
式中
（L/s）
q4—— 管段4～5的设计暴雨强度，即相应于 降雨历时 t＝τ 1 + t 1－2 + t 2－3 + t 3－4的暴
10.4
合流制管网设计与计算
10.4.1 合流制管网的使用条件和布置特点 1．截流式合流制排水管渠的使用条件 （1）排水区域内有一处或多处水源充沛的水体， 其流量和流速都足够大，当一定量的混合污 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）街坊和街道的建设都比较完善，必须采用暗管 （渠）排除雨水，而街道断面又较窄，管（渠）
一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口布置 较密的地区，宜采用较小值，取 t1＝5～8 min。 在建筑密度较小、地形较平坦、雨水口布置较 疏的地区，宜采用较大值，取 t1＝10～15 min。 同时，起点检查井上游地面雨水流行距离以不 超过120～150 m为宜。
应结合当地具体条件，合理地选定 t1值。 t1选用过大，将会造成排水不畅，致使管道上游 地面经常积水； 选用过小，又将加大雨水管渠尺寸，从而增加工 程造价。
（4）在合流制管渠系统的上游排水区域内，如雨水 可沿地面的道路边沟排泄，则该区域内可只设污 水管道。只有当雨水不能沿地面排泄时，才考虑 设置合流管渠。
雨强度（L/s·ha）。
t
3－4——
管段3～4的管内雨水流行时间
（min）。

某雨水管线如图所示，径流系数为0.5，q=1200 （1+0.75lgT）/(t+5)0.61，重现期T=1a，F1、F2 F3 的地面集水时间分别为10min、5min、10min，折 减系数m=2，管内流动时间t1-2=5min，t2-3=3.75min， t4-3=3min，则2-3管段和3-5管段的设计流量分别是 （ ）L/s，和（ ）L/s。
（L/s·ha）。
（2）设计管段2～3的雨水设计流量 该设计管段收集汇水面积 F1和 F2上的雨水，2 断面为管段2～3的设计断面。 当 t＝τ 1 + t 1－2时，F1和 F2全部面积上的雨 水均流到2断面，管段2～3的流量达到最大值。即：
Q23 q2 F1 F2
式中
根据管道的具体位置，在管道转弯、管径或坡
度改变、有支管接入、管道交汇等处以及超过一定
距离的直线管段上都应设置检查井。把两个检查井
之间流量不变且预计管径和坡度也不变的管段定为 设计管段。并从管段上游往下游依次进行检查井的 编号。
（三）确定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；
地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方
向划分。并将每块面积进行编号，计算其面积并将
数值标注在图上。汇水面积除包括街坊外，还应包
括街道、绿地等。
（四）确定各排水流域的平均径流系数
通常根据排水流域内各类地面的面积数或所占
比例，计算出该排水流域的平均径流系数。也可根
据规划的地区类别，采用区域综合径流系数。 （五）确定设计重现期 P 和地面集水时间 t1 结合地形特点、汇水面积的地区建设性质和气象 特点确定设计重现期。各排水流域的设计重现期可相 同，也可不同。 根据设计地区的建筑密度、地形坡度和地面覆盖 种类、街坊内是否设置雨水暗管等，确定雨水管道的 地面集水时间。
（3）合理地确定溢流井的数目和位置 ●从对水体的污染情况看，合流制管渠系统中的初期 雨水虽被截流，但溢流的混合污水总比一般雨水 脏，为保护受纳水体，溢流井的数目宜少，其位 置应尽可能设置在水体的下游。 ●从经济上讲，溢流井过多，会提高溢流井和排放管 渠的造价，特别是在溢流井离水体远，施工条件 困难时更是如此。当溢流井的溢流堰口标高低于 受纳水体的最高水位时，需在排放管渠上设置防 潮门、闸门或排涝泵站。为减少泵站造价、减少 对水体的污染和便于管理，溢流井应适当集中， 不宜过多。
2 ）为了利用管道的调蓄能力，应使管内水流实
际流速低于设计流速，故要延缓管内流行时间 t2。
考虑到以上两个原因，在设计降雨历时计算 时引入了折减系数m，延缓了管内流行时间，使之 更接近于实际情况，并达到折减管段设计流量， 减小管渠断面尺寸的目的。规范规定：暗管 m =2， 明渠 m =1.2，在陡坡地区的暗管 m＝1.2～2。
式中
2 3 1 2
Q —— 流量（m3/s）;
ω —— 过水断面面积（m2）； v —— 流速（m/s）； R —— 水力半径（m）； I —— 水力坡度； n —— 粗糙系数。
（二）水力计算的设计数据 1．设计充满度
雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同于城市
污水的性质，加之暴雨径流量大，而相应较高设计
10.3.4 雨水管网设计步骤
（一）划分排水流域，进行管道定线 根据城市总体规划图，按地形划分排水流域。 在每一排水流域内，结合建筑物及雨水口分
布，充分利用各排水流域内的自然地形，布置管