雨水管渠的设计
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雨水管渠设计重现期
雨水管渠设计重现期随着城市建设的不断发展，雨水管渠的设计重现期成为了一个重要的问题。
在城市规划和基础设施建设中，合理确定雨水管渠设计重现期，对于提高城市排水能力、避免城市内涝等问题具有重要的意义。
本文将围绕雨水管渠设计重现期展开讨论，探讨该概念的定义、计算方法以及在城市建设中的应用。
一、定义雨水管渠设计重现期是指某一雨洪频率和雨洪强度下，雨水管渠在一定期限内内涝发生的概率。
简言之，设计重现期越小，表示该管渠的抗洪能力越强，发生内涝的概率越低。
二、计算方法确定雨水管渠设计重现期需要进行雨洪频率分析。
常用的方法有经验公式法、频率分析法和抛物线法。
1. 经验公式法经验公式法是根据历史数据和经验总结得出的计算方法，适用于缺乏观测点的区域。
常见的经验公式有MDF（Molinari, 1950）公式、SPA（Sherman, 1952）公式等。
该方法简单易行，但由于缺乏可靠的观测数据，所得结果存在一定的不确定性。
2. 频率分析法频率分析法基于雨洪资料进行统计学分析，建立雨洪频率分布模型，通过计算雨水管渠在不同重现期下的水位或流量，确定其设计重现期。
常用的频率分析方法有概率密度函数法、重现期推测法和极值理论法等。
3. 抛物线法抛物线法是一种近似估算设计重现期的方法，适用于中小流域或缺乏观测数据的情况。
该方法通过确定适宜的频率分布曲线形状参数，结合关键雨洪事件进行近似计算。
三、应用实例雨水管渠设计重现期在城市建设中具有重要的应用价值。
下面以某城市某个区域的雨水管渠设计为例，介绍其在实际项目中的应用。
1. 数据准备首先，需要收集该区域的雨洪频率数据，包括历年来的降雨量和径流量观测资料。
同时，还需获得该区域的地形地貌数据、土壤类型和土地利用状况等信息，以便进行流域特征分析。
2. 频率分析基于收集到的降雨量和径流量数据，采用频率分析法进行雨洪频率分析。
根据统计学原理，建立雨洪频率分布模型，拟合出适合该区域的概率密度函数，并计算不同重现期下的水位或流量。
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。
第三节雨水管渠水力设计
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?
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
2.98
5-4
?
5-4管段起端的管底高程： 5-4管段终端的管底高程：
6－5段 起点管底高程 3.50m iL=167×0.0031=0.52 末端管底高程3.50－0.52＝2.98
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
t2
L v 60
167 0.75 60
3.71min
t=10+2×3.71=17.42 min
5、降雨强度
i
(t
14.6 7.17 )0.767
代入t=17.42min，i=1.252mm/min
6、本段雨水管段的比流量
q0 q 167i
q0=167×0.61×1.252=127.5(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
t2
L v 60
为什么选择最大的?
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
2.98
5-4
?
5-4管段起端的管底高程： 5-4管段终端的管底高程：
6－5段 起点管底高程 3.50m iL=167×0.0031=0.52 末端管底高程3.50－0.52＝2.98
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
t2
L v 60
167 0.75 60
3.71min
t=10+2×3.71=17.42 min
5、降雨强度
i
(t
14.6 7.17 )0.767
代入t=17.42min，i=1.252mm/min
6、本段雨水管段的比流量
q0 q 167i
q0=167×0.61×1.252=127.5(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
t2
L v 60
雨水管渠系统的设计课件.ppt
（1）汇水面积随降雨历时的增加而均匀的增加；
（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。
（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。
第九章雨水管渠系统的设计
第九章雨水管渠系统的设计雨水管渠系统是城市排水系统中重要的组成部分，它负责收集并排除城市中的雨水。
在城市化进程中，雨水管渠系统的设计和建设变得尤为重要。
本文将探讨雨水管渠系统的设计方法和注意事项。
一、雨水管渠系统的设计原则1. 保证排水功能：雨水管渠系统的设计首要目标是确保排水功能的可靠性。
要求设计合理的管径、坡度和配置，使其能够有效地收集和排除大量的雨水。
2. 考虑水资源利用：在设计雨水管渠系统时，应考虑水资源的合理利用。
可以通过引入雨水收集设施、增加蓄水容量等方式，将雨水利用于景观绿化、冲洗马路等用途，减轻城市供水压力。
3. 考虑环保和生态因素：雨水管渠系统的设计应注重环保和生态因素。
可以采用生态沟渠、湿地处理等技术手段，促进雨水的自然分散和净化，减缓城市水体的污染。
4. 考虑城市规划要求：雨水管渠系统的设计要与城市规划相协调。
要根据城市的用地功能和道路布局，合理配置雨水收集点、雨水口等设施，确保整个系统顺畅运行。
二、雨水管渠系统的设计步骤1. 确定收集区域：首先需要确定雨水管渠系统的收集区域。
根据城市规划和地形地貌特点，划分出需要收集雨水的区域。
2. 计算设计雨量：根据当地气象数据和统计资料，计算出设计雨量，即单位时间内的最大雨水量。
这是确定雨水管渠系统设计参数的基础。
3. 确定管道类型和规格：根据设计雨量和收集区域的特点，选择适当的管道类型和规格。
常见的管道材料有混凝土管、钢管、玻璃钢管等。
管道的规格应根据流量、坡度等因素进行合理计算。
4. 设计管道线路和布置：根据收集区域的地形地貌和城市规划要求，设计管道的线路和布置。
要合理选择管道的坡度，确保雨水能够顺利流动，并避免积水和堵塞。
5. 设计雨水口和检查井：根据管道线路和布置，确定雨水口和检查井的位置和数量。
雨水口和检查井的设置要便于维护和清理，以确保系统的正常运行。
6. 设计雨水储存设施：根据设计要求和城市需求，设计雨水储存设施，如雨水花园、蓄水池等。
第3章雨水管渠系统的设计1-2资料
2．降雨历时
是指连续降雨的时段，可以指一场雨 全部降雨的时间．也可以指其中个别的 连续时段。
用t表示，以min或h计，从自记雨量记 录纸(如图3-1所示)上读得。
3.暴雨强度 是指某一连续降雨时段内的平均降雨量， 即单位时间的平均降雨深度，用i表示。
i H (mm / min) t
在工程上，常用单位时间内单位面积上的降雨体积 q(L／(s·ha))表示。 q与i之间的换算关系是将每分钟的 降雨深度换算成每公顷面积上每秒钟的降雨体积．即；
t渗终 ~ t雨终 I<<μˊ 全下渗，无径流
2．流域上汇流过程
通常将雨水径流从流域的最
远点流到出口断面的时间称
为流域的集流时间或集水时 间。
b
图3—3(2)是一块扇形流域汇 水面积，其边界线是ac，ab 和bc弧，a点为集流点(如雨 水口，管渠上某一断面)。
假定汇水面积内地面坡度均
等，则以a点为圆心所划的 圆弧线de，fg，hi，…称为等 流时线．
雨强I
死水
径流 入渗率μˊ
t=0
无雨水，无渗流
0~t余始
I=μˊ 无径流，全下渗，植物截留
t余始 ~ t径始 I>μˊ 余水积于洼地
t径始 ~ tmax I>μˊ 径流且逐渐增大
tmax ~ t等径点 I>μˊ径流且逐渐减小
t等径点 ~ t径终 I<μˊ 地面积水，植物截水参与径流
t径终 ~ t渗终 I<μˊ 死水下渗，降雨全下渗
第3章 雨水管渠系统的设计
雨水管渠系统：是由雨水口、雨水管渠、 检查井、出水口等构筑物所组成的一整 套工程设施。
雨水管渠系统的任务：就是及时地汇集 并排除暴雨形成的地面径流，防止城市 居住区与工业企业受淹，以保障城市人 民的生命安全和生活生产的正常秩序。
雨水管渠的设计
联结段
尽量布置成直线，若有弯道，要确保转 弯处良好旳水流条件。
排洪沟旳宽度发生变化时应设渐变段， 以防引起冲刷和涡流现象，渐变段长度 可取底宽差旳5～20倍。
排洪沟穿越道路应设桥涵。
纵坡旳确定
根据地形、地质、护砌、原有排洪沟坡度 以及冲淤情况等条件确定，通常不小于1％。
纵坡过大，需设置跌水或陡槽。
h
假设条件
➢ 降雨在整个汇水面积上旳分布是均匀旳 ➢ 降雨强度在选定旳降雨时段内均匀不变 ➢ 汇水面积随集流时间增长旳速度为常数
雨水管段旳设计流量计算
各管段旳雨水设计流量等于该管段承担旳全部汇 水面积和设计暴雨强度旳乘积。
集水时间旳拟定
t=t1+mt2
t1:地面集水时间 t2:管内雨水流行时间 m:折减系数
折减系数m值旳拟定
➢ 按极限强度法计算旳重力流雨水管道存在 空隙容量。
➢ 折减系数m实际是苏林系数与管道调蓄利 用系数两者旳乘积。
➢ 《室外排水设计规范》提议：暗管m=2.0， 明渠m=1.2。在陡坡地域，暗管m=1.2~2.0。
径流系数旳拟定
径流量
降雨量
影响原因：地面覆盖情况、地面坡度、地貌、 建筑密度旳分布、路面铺砌、降雨历时、暴 雨强度、暴雨雨型等
排洪沟旳设计与计算
设计防洪原则
一般以洪峰流量计算旳设计频率表达 根据城市、工厂旳性质，规模大小、受淹
后损失和修复难易等原因综合考虑拟定 一般设计重现期为10～100a
设计洪峰流量
洪水调查法：进一步现场，勘察洪水位旳 痕迹，推出它发生旳频率，选择和测量河 槽断面。
v
1
Ry
I
1 2
n
y 2.5 n 0.13 0.75 R( n 0.1)
第四章 城镇雨水管渠的设计
暴雨强度
暴雨强度公式1：
暴雨强度公式2：
换算系数K：
暴雨强度
自记雨量曲线实际上是降雨量 累积曲线。曲线上任一点的斜 率表示降雨过程中任一瞬时的 强度，称为瞬时暴雨强度。 由于曲线上各点的斜率是变化 的，表明暴雨强度是变化的。 曲线愈陡、暴雨强度愈大。 在分析暴雨资料时，必须选用 对应各降雨历时的最陡那段曲 线，即最大降雨量。但由于在 各降雨历时内每个时刻的暴雨 强度也是不同的，因此计算出 的各历时的暴雨强度称为最大 平均暴雨强度。
降雨历时
降雨历时 是指连续降雨的时段，可 以指一场雨全部降雨的时 间，也可以指其中个别的 连续时段。用t表示，以 min或h计。 一场暴雨经历的整个时段 称为阵雨历时。
暴雨强度
暴雨强度：是指在某一连续降雨时段（如10min、 20min、 30min ）内的平均降雨量，即单位时间 的平均降雨深度，用i表示。 在一场暴雨中，暴雨强度是随降雨历时变化的。 如果所取历时长，则与这个历时对应的暴雨强度 将小于短历时对应的暴雨强度； 在推求暴雨强度公式时，降雨历时常采用5、10、 15、20、30、45、60、90、120min9个时段。
暴雨强度
降雨面积和汇水面积
降雨面积是指降雨所笼罩的面积，汇水面积是指雨水管 渠汇集雨水的面积。用F表示，以ha或km2为单位。 任一场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相等的， 就也就是说，降雨是非均匀分布的。 城镇或工厂的雨水管渠或排洪沟汇水面积较小，一般小 于100km2，最远点的集水时间不至超过60min到120min。 在这种小汇水面积上降雨不均匀分布的影晌较小。因此， 可假定降雨在整个小汇水面积内是均匀分布，即在降雨 面积内各点的i相等。从而可以认为，雨量计所测得的点 雨量资料可以代表整个小汇水面积的面雨量资料，即不 考虑降雨在面积上的不均匀性。
雨水管渠设计流量计算公式
提高降雨强度和重现期选取的合理性
降雨强度
应基于当地的气候条件、地形地貌和降雨观 测数据，采用更为合理的降雨强度公式或模 型，以更准确地反映实际降雨情况。
重现期
在选择重现期时，应综合考虑当地的经济社 会发展水平、防洪排涝要求和工程投资等因
素，以确定合理的重现期标准。
提高设计降雨历时和暴雨历时确定的准确性
设计降雨量
表示某一降雨强度和降雨历时的 降雨量，是计算雨水管渠设计流 量的基础数据。
设计暴雨量
表示某一暴雨强度和暴雨历时的 暴雨量，是计算雨水管渠设计流 量的基础数据。
设计流量计算公式推导
• 设计流量计算公式推导基于水文 学、水力学和概率统计等学科的 理论基础，通过分析降雨强度、 重现期、设计降雨历时、设计暴 雨历时、设计降雨量和设计暴雨 量等参数之间的关系，推导出计 算雨水管渠设计流量的公式。
高计算精度和可靠性。
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03 雨水管渠设计流量计算实 例
某城市雨水管渠设计流量计算
总结词
城市雨水管渠设计流量计算需要考虑多种因素，包括降雨强度、汇水面积、径流系数等，通过计算确定管渠的排 水能力，保障城市排水安全。
详细描述
在某城市中，根据气象资料和地形数据，采用适当的降雨强度和汇水面积计算公式，结合径流系数和管道损失等 参数，计算出雨水管渠的设计流量。同时，根据管渠的排水能力和实际情况，对管渠进行合理布局和优化设计， 确保城市排水系统的安全和可靠性。
某工业区雨水管渠设计流量计算
要点一
总结词
要点二
详细描述
工业区雨水管渠设计流量计算需要考虑工业区的生产特点 、污染物排放等因素，采用适当的计算方法和参数，确保 管渠的排水能力满足实际需求，同时减少对环境的负面影 响。
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QKFn
F:流域面积 K、n：随地区及洪水频率而变化的系数和
指数
设计原则
u 在设计流量确定后，渠线走向应多方案比较 u 合理利用地形坡度排水 u 排洪沟的布置应与城镇或厂区的总体规划密切配合 u 充分利用原有的天然沟道 u 渠线走向应选在地形较平缓，地质稳定地带，并要求
渠线短 u 最好将水导至城市下游，以减少河水顶托 u 尽量避免穿越铁路和公路 u 尽量减少弯道 u 排洪沟采用明渠还是暗管要视具体情况而定
雨量分析
目的 确定降雨历时、暴雨强度与降雨重现
期之间的关系，以此作为雨水设计管渠 设计的依据，估算排水管渠断面的尺寸 。
分析要素
降雨量 降雨历时 暴雨强度 降雨面积及汇水面积 降雨频率和重现期
降雨量：降雨的绝对量，指某场降雨落 在不透水平面上的水层深度。
年平均降雨量 月平均降雨量 年最大日降雨量
u 最大流速 防止山洪对沟底及沟壁的冲刷。 排洪沟不同的铺砌其最大设计流速也不同。
u 最小流速 防止排洪沟产生淤积。
Vmin 0.01d4
p 0.022R 5 0.01 n
u 排洪沟的断面形式、材料及其选择 断面形式：矩形或梯形 最小断面尺寸：B×H＝0.4m ×0.4m 铺砌材料：片石或块石
管道衔接方式 管顶平接
雨水管渠水力计算方法
公式
81
Q
1
21
R3i2
A
D3i2
n
43 16n
已知条件：n、Q 未知条件：i—参照地面坡度或相应管径的最小坡
度，假定管底坡度 D、v —从水力计算图或表中求得
雨水管渠系统的设计步骤
收集和整理设计地区的各种原始资料 划分排水流域和管道定线 划分设计管段 划分并计算各设计管段的汇水面积 确定各排水流域的平均径流系数值 确定设计重现期P、地面集水时间t1 求单位面积径流量q0 列表进行雨水干管及支管的水力计算 绘制雨水管道平面图及纵剖面图
洋河镇雨水设计基础资料
洪水位：16.5m 常水位：14.3m 暴雨强度公式
q167A(1t(1b)cnlgP) 151.07((t190).05.614 4lgP)
1
2
3
4
5 6
立体交叉道路排水
尽量缩小汇水面积 取用较高的排水设计标准 雨水口的布设位置要便于拦截径流 管道布置应于其它市政管道综合考虑 适当加大管道断面 设置排水及降低地下水位的措施
折减系数m值的确定
按极限强度法计算的重力流雨水管道存在 空隙容量。
折减系数m实际是苏林系数与管道调蓄利 用系数两者的乘积。
《室外排水设计规范》建议：暗管m=2.0， 明渠m=1.2。在陡坡地区，暗管m=1.2~2.0。
径流系数的确定
径流量
降雨量
影响因素：地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌、降雨 历时、暴雨强度、暴雨雨型等
排洪沟的设计与计算
设计防洪标准
u 一般以洪峰流量计算的设计频率表示 u 根据城市、工厂的性质，规模大小、受淹
后损失和修复难易等因素综合考虑确定 u 一般设计重现期为10～100a
设计洪峰流量
u 洪水调查法：深入现场，勘察洪水位的痕 迹，推出它发生的频率，选择和测量河槽 断面。
v
1
Ry
I
1 2
n
y 2 .5n 0 .1 0 3 .7R 5 (n 0 .1 )
Q=A• v
u 推理公式法
适用于流域面积为40～50km2的地区，以及山区城镇。
Q0.278Sn F
Ψ：洪峰径流系数 S：暴雨雨力(mm/h) F：流域面积 τ：流域的集流时间(h) n ：暴雨强度衰减系数
u 地区性经验公式
排洪沟的水力计算
u 排洪能力计算
v
1
Ry
I
1 2
n
Q
1
A
y
R
I
1 2
n
水力要素计算
u 矩形断面
A Bh
2h B
u 梯形断面
A Bhmh2
B2h 1m2
＝ B h (1m 1 21m 2 2)
水力计算
u 已知Q、i 渠道断面 u 已知Q或v、n、渠道断面 i u 已知渠道断面、n、i Q
降雨历时：连续降雨的时段 降雨面积：降雨所笼罩的面积 汇水面积：雨水管渠汇集雨水的面积
暴雨强度
指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即 单位时间的平均降雨深度。
i H t
工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体积表示q(L/ha‧s)。
q10001000i016i7 100600
降雨频率：等于或大于某特定值的暴雨强 度出现的次数m与观测资料总项数n之比。
q
(t
1625 4)0.57
0.5
径流调节
设置调节池 可供利用的调节池有：天然洼地、谷塘 或池塘，以及人工修建的调节池。
调节水池常用的布置形式
n 溢流堰式调节水池 设置在干管一侧，有进水管和出水管。 进水管较高，出水管较低
调节池
Q4
Q5
Q1
Q2
Q3
底部流槽式调节水池 当进水量小于出水量时，雨水经设在池最底部的渐缩断面流槽全部流入下游干管而排 走。 当进水量大于出水量时，池内水位逐渐上升，直到进水量减少至小于下游干管的通过 能力时，池内水位才逐渐下降，至排空为止
u 联结段
尽量布置成直线，若有弯道，要保证转 弯处良好的水流条件。
排洪沟的宽度发生变化时应设渐变段， 以防引起冲刷和涡流现象，渐变段长度 可取底宽差的5～20倍。
排洪沟穿越道路应设桥涵。
u 纵坡的确定
根据地形、地质、护砌、原有排洪沟坡度以及 冲淤情况等条件确定，通常不小于1％。
纵坡过大，需设置跌水或陡槽。
设计要求
u 平面布置要求
进口布置要创造良好的导流条件，一般布置成喇叭口形 进口段长度不得小于3m，可取渠中水深的5～10倍。
进口形式
直插式 侧流堰式
u 出口段
要使水流均匀平缓扩散，防止冲刷。
应设置于地形地质良好的地段，并采取 护砌措施。
当排洪沟直接排入河道时，出口宜逐渐 加宽成喇叭口形状。
当排洪沟穿越防洪堤时，应在出口设置 涵洞。
h
假设条件
降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的 降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变 汇水面积随集流时间增长的速度为常数
雨水管段的设计流量计算
各管段的雨水设计流量等于该管段承担的所有汇水面积和设计暴雨强度的乘积。
集水时间的确定
t=t1+mt2
t1:地面集水时间 t2:管内雨水流行时间 m:折减系数
较窄管渠位置受限 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
布置特点
n 管渠的布置应使所有服务面积上的污废水均能合 理地排入管渠，并以尽可能短的距离坡向水体。
n 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
n 须合理确定溢流井的数目和位置，既要减小对水 体的污染，又要减小截流干管的尺寸及长度
l 利用地形排水
地形坡度较大地区：雨水管布置在地形洼处或溪谷线上 地形平坦地区：雨水管布置在排水流域中间
出水口形式
分散出水口：雨水排入池塘或小河 河流水位变化大的地区
集中出水口 地形平坦地区
雨水管道布置与城市规划相协调
雨水管道平行道路布置 处理协调好雨水管道与地下构筑物及其它 管线的相交
l 合理布置雨水口
降雨重现期：等于或大于某特定值的暴雨 强度可能出现一次的平均间隔时间。
暴雨强度公式
q167A(1t(1b)cnlgP)
q:设计暴雨强度（L/s•ha) P:设计重现期（a） t：降雨历时（min） A1、c、b、n：地方参数
确定暴雨强度公式的步骤
收集当地气象台的自记雨量记录（一般 不少于10年）
对雨量资料进行统计 根据p—i—t关系求解b、n、A1、c各个
参数，得到当地暴雨强度公式 计算抽样误差和暴雨公式均方差
雨水管渠设计流量的确定
雨水管渠设计流量计算公式（极限强 度法）：
Q=Ψ•q•F
式中：Q——雨水设计流量( L/s ) Ψ——径流系数，其数值小于1； F——汇水面积(ha) q——设计暴雨强度( L/(s·ha) )
Q1
调节池
Q3
调节池容积的计算
调节池内最高水位与最低水位之间的容 积为有效调节容积
V(1)1.5Q matxc
Qmax ：调节池上游干管设计流量（m3/s）
t c ：相应于Qmax时的设计降雨历时（s）
：下游干管设计流量的降低系数
调节池下游干管设计流量计算
QQmaxQ
Q’：调节池下游干管汇水面积上的雨水 设计流量
平均径流系数
av
Fi i
F
区域综合径流系数 一般市区的综合径流系数取Ψ=0.5～0.8，郊区取Ψ=0.4～0.6
设计重现期的确定
影响因素： 汇水面积的地面建设性质、地形特点、汇水面 积和气象特点等。
重现期一般选用0.5～3a，对于重要地区，一 般选用2～5a。
在同一个排水系统中可采用同一个设计重现 期或不同的设计重现期。
合流制管渠系统的设计
截流式合流制系统的工作情况
晴天
截流管以非满流将生活污水、工业废水送 往污水厂进行处理。
雨天
Q≤q时，混合水全部送入污水处理厂
Q≥q时，部分混合水送入污水厂，部分水 从溢流井溢出直接进入水体
截流式合流制系统的使用条件
雨水稀少地区 排水区域内有一处或多处水源充沛的水体 必须采用暗管渠排除雨水，但街道横断面
F:流域面积 K、n：随地区及洪水频率而变化的系数和
指数
设计原则
u 在设计流量确定后，渠线走向应多方案比较 u 合理利用地形坡度排水 u 排洪沟的布置应与城镇或厂区的总体规划密切配合 u 充分利用原有的天然沟道 u 渠线走向应选在地形较平缓，地质稳定地带，并要求
渠线短 u 最好将水导至城市下游，以减少河水顶托 u 尽量避免穿越铁路和公路 u 尽量减少弯道 u 排洪沟采用明渠还是暗管要视具体情况而定
雨量分析
目的 确定降雨历时、暴雨强度与降雨重现
期之间的关系，以此作为雨水设计管渠 设计的依据，估算排水管渠断面的尺寸 。
分析要素
降雨量 降雨历时 暴雨强度 降雨面积及汇水面积 降雨频率和重现期
降雨量：降雨的绝对量，指某场降雨落 在不透水平面上的水层深度。
年平均降雨量 月平均降雨量 年最大日降雨量
u 最大流速 防止山洪对沟底及沟壁的冲刷。 排洪沟不同的铺砌其最大设计流速也不同。
u 最小流速 防止排洪沟产生淤积。
Vmin 0.01d4
p 0.022R 5 0.01 n
u 排洪沟的断面形式、材料及其选择 断面形式：矩形或梯形 最小断面尺寸：B×H＝0.4m ×0.4m 铺砌材料：片石或块石
管道衔接方式 管顶平接
雨水管渠水力计算方法
公式
81
Q
1
21
R3i2
A
D3i2
n
43 16n
已知条件：n、Q 未知条件：i—参照地面坡度或相应管径的最小坡
度，假定管底坡度 D、v —从水力计算图或表中求得
雨水管渠系统的设计步骤
收集和整理设计地区的各种原始资料 划分排水流域和管道定线 划分设计管段 划分并计算各设计管段的汇水面积 确定各排水流域的平均径流系数值 确定设计重现期P、地面集水时间t1 求单位面积径流量q0 列表进行雨水干管及支管的水力计算 绘制雨水管道平面图及纵剖面图
洋河镇雨水设计基础资料
洪水位：16.5m 常水位：14.3m 暴雨强度公式
q167A(1t(1b)cnlgP) 151.07((t190).05.614 4lgP)
1
2
3
4
5 6
立体交叉道路排水
尽量缩小汇水面积 取用较高的排水设计标准 雨水口的布设位置要便于拦截径流 管道布置应于其它市政管道综合考虑 适当加大管道断面 设置排水及降低地下水位的措施
折减系数m值的确定
按极限强度法计算的重力流雨水管道存在 空隙容量。
折减系数m实际是苏林系数与管道调蓄利 用系数两者的乘积。
《室外排水设计规范》建议：暗管m=2.0， 明渠m=1.2。在陡坡地区，暗管m=1.2~2.0。
径流系数的确定
径流量
降雨量
影响因素：地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌、降雨 历时、暴雨强度、暴雨雨型等
排洪沟的设计与计算
设计防洪标准
u 一般以洪峰流量计算的设计频率表示 u 根据城市、工厂的性质，规模大小、受淹
后损失和修复难易等因素综合考虑确定 u 一般设计重现期为10～100a
设计洪峰流量
u 洪水调查法：深入现场，勘察洪水位的痕 迹，推出它发生的频率，选择和测量河槽 断面。
v
1
Ry
I
1 2
n
y 2 .5n 0 .1 0 3 .7R 5 (n 0 .1 )
Q=A• v
u 推理公式法
适用于流域面积为40～50km2的地区，以及山区城镇。
Q0.278Sn F
Ψ：洪峰径流系数 S：暴雨雨力(mm/h) F：流域面积 τ：流域的集流时间(h) n ：暴雨强度衰减系数
u 地区性经验公式
排洪沟的水力计算
u 排洪能力计算
v
1
Ry
I
1 2
n
Q
1
A
y
R
I
1 2
n
水力要素计算
u 矩形断面
A Bh
2h B
u 梯形断面
A Bhmh2
B2h 1m2
＝ B h (1m 1 21m 2 2)
水力计算
u 已知Q、i 渠道断面 u 已知Q或v、n、渠道断面 i u 已知渠道断面、n、i Q
降雨历时：连续降雨的时段 降雨面积：降雨所笼罩的面积 汇水面积：雨水管渠汇集雨水的面积
暴雨强度
指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即 单位时间的平均降雨深度。
i H t
工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体积表示q(L/ha‧s)。
q10001000i016i7 100600
降雨频率：等于或大于某特定值的暴雨强 度出现的次数m与观测资料总项数n之比。
q
(t
1625 4)0.57
0.5
径流调节
设置调节池 可供利用的调节池有：天然洼地、谷塘 或池塘，以及人工修建的调节池。
调节水池常用的布置形式
n 溢流堰式调节水池 设置在干管一侧，有进水管和出水管。 进水管较高，出水管较低
调节池
Q4
Q5
Q1
Q2
Q3
底部流槽式调节水池 当进水量小于出水量时，雨水经设在池最底部的渐缩断面流槽全部流入下游干管而排 走。 当进水量大于出水量时，池内水位逐渐上升，直到进水量减少至小于下游干管的通过 能力时，池内水位才逐渐下降，至排空为止
u 联结段
尽量布置成直线，若有弯道，要保证转 弯处良好的水流条件。
排洪沟的宽度发生变化时应设渐变段， 以防引起冲刷和涡流现象，渐变段长度 可取底宽差的5～20倍。
排洪沟穿越道路应设桥涵。
u 纵坡的确定
根据地形、地质、护砌、原有排洪沟坡度以及 冲淤情况等条件确定，通常不小于1％。
纵坡过大，需设置跌水或陡槽。
设计要求
u 平面布置要求
进口布置要创造良好的导流条件，一般布置成喇叭口形 进口段长度不得小于3m，可取渠中水深的5～10倍。
进口形式
直插式 侧流堰式
u 出口段
要使水流均匀平缓扩散，防止冲刷。
应设置于地形地质良好的地段，并采取 护砌措施。
当排洪沟直接排入河道时，出口宜逐渐 加宽成喇叭口形状。
当排洪沟穿越防洪堤时，应在出口设置 涵洞。
h
假设条件
降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的 降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变 汇水面积随集流时间增长的速度为常数
雨水管段的设计流量计算
各管段的雨水设计流量等于该管段承担的所有汇水面积和设计暴雨强度的乘积。
集水时间的确定
t=t1+mt2
t1:地面集水时间 t2:管内雨水流行时间 m:折减系数
较窄管渠位置受限 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
布置特点
n 管渠的布置应使所有服务面积上的污废水均能合 理地排入管渠，并以尽可能短的距离坡向水体。
n 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
n 须合理确定溢流井的数目和位置，既要减小对水 体的污染，又要减小截流干管的尺寸及长度
l 利用地形排水
地形坡度较大地区：雨水管布置在地形洼处或溪谷线上 地形平坦地区：雨水管布置在排水流域中间
出水口形式
分散出水口：雨水排入池塘或小河 河流水位变化大的地区
集中出水口 地形平坦地区
雨水管道布置与城市规划相协调
雨水管道平行道路布置 处理协调好雨水管道与地下构筑物及其它 管线的相交
l 合理布置雨水口
降雨重现期：等于或大于某特定值的暴雨 强度可能出现一次的平均间隔时间。
暴雨强度公式
q167A(1t(1b)cnlgP)
q:设计暴雨强度（L/s•ha) P:设计重现期（a） t：降雨历时（min） A1、c、b、n：地方参数
确定暴雨强度公式的步骤
收集当地气象台的自记雨量记录（一般 不少于10年）
对雨量资料进行统计 根据p—i—t关系求解b、n、A1、c各个
参数，得到当地暴雨强度公式 计算抽样误差和暴雨公式均方差
雨水管渠设计流量的确定
雨水管渠设计流量计算公式（极限强 度法）：
Q=Ψ•q•F
式中：Q——雨水设计流量( L/s ) Ψ——径流系数，其数值小于1； F——汇水面积(ha) q——设计暴雨强度( L/(s·ha) )
Q1
调节池
Q3
调节池容积的计算
调节池内最高水位与最低水位之间的容 积为有效调节容积
V(1)1.5Q matxc
Qmax ：调节池上游干管设计流量（m3/s）
t c ：相应于Qmax时的设计降雨历时（s）
：下游干管设计流量的降低系数
调节池下游干管设计流量计算
QQmaxQ
Q’：调节池下游干管汇水面积上的雨水 设计流量
平均径流系数
av
Fi i
F
区域综合径流系数 一般市区的综合径流系数取Ψ=0.5～0.8，郊区取Ψ=0.4～0.6
设计重现期的确定
影响因素： 汇水面积的地面建设性质、地形特点、汇水面 积和气象特点等。
重现期一般选用0.5～3a，对于重要地区，一 般选用2～5a。
在同一个排水系统中可采用同一个设计重现 期或不同的设计重现期。
合流制管渠系统的设计
截流式合流制系统的工作情况
晴天
截流管以非满流将生活污水、工业废水送 往污水厂进行处理。
雨天
Q≤q时，混合水全部送入污水处理厂
Q≥q时，部分混合水送入污水厂，部分水 从溢流井溢出直接进入水体
截流式合流制系统的使用条件
雨水稀少地区 排水区域内有一处或多处水源充沛的水体 必须采用暗管渠排除雨水，但街道横断面