城镇雨水管渠设计
城镇雨水管渠的设计
2、能解决旧有雨水管渠排水能力不足的问题 如今后在所在的汇水区域上大量造房，会使不透水面积增加，从而
使径流量剧增，一般很少有可能再重新排管，此时若能设置一个调蓄池， 将上游的流量引入调蓄池，洪峰过后再排入下游管道，则可使下游管道 仍能使用，从而解决该技术矛盾。
雨量曲线， 可得出与任一 降雨历时（集 水时间）相应 的降雨强度。
雨水管道设计流量的估算——设计降雨强度的确定
降雨分析
自记雨量计降雨记录的整理—雨量曲线和雨量公式 分析每一年的记录
整理每一年的降雨分析汇总表 编制降雨分析整理成果表和绘制雨量曲线
全国十大城市雨量公式摘录表 表4-5
分析每一年的记录，从中选较大的几个降雨，通常6~8个 （室外排水设计规范），丰水年多选几个，旱年少选几个。
参数、计算设计流量和进行水力计算，确定每一 设计管段的断面尺寸、坡度、管底标高及埋深 ④绘制管渠平面图和纵剖面图。
4.1 雨水径流量的估算
雨水管道和合流管道的设计以降雨量为 基础，设计流量为雨水径流量（合流管道的 主要部分）。
4.1.1雨量分析的几个要素
• 降雨历时(t)：连续降雨的时段，可以指一场雨全 部降雨的时间(阵雨历时)，也可以指其中任一连 续的时段(min或者h);
地面上产流过程
排（汇）水面积上的汇流过程
集水时间——雨水径流从排（汇）水面 积的最远点流到集水点（如雨水口、雨 管渠上某一断面）的时间称为排（汇） 水面积的集水时间（或集流时间）。
雨水管道设计流量的估算——设计降雨历时的确定 极限强度理论：
设计暴雨强度i、降雨历时t、排（汇）水面积A多是相应的极限值。
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。
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。
高廷耀《水污染控制工程》(第4版)(上册)配套题库-章节题库】-第四章 城镇雨水管渠的设计【圣才出品
第四章城镇雨水管渠的设计一、选择题如图4-1为某地的雨水管道，则管段2-4的设计流量为（）。
图4-1 某地雨水管道图A．0.2L/sB．0.5L/sC．0.8L/sD．1.3L/s【答案】D【解析】设计流量包括沿线流量和转输流量。
其中沿线流量来自本街区为0.2L/s，转输流量来自之前的管段1-2、3-2，流量分别为0.4L/s、0.7L/s，故管段2-4的设计流量为（0.2＋0.4＋0.7）L/s＝1.3L/s。
二、填空题1．雨水管渠设计重现期确定，应根据______、______、______和______等因素确定。
【答案】汇水地区性质；城镇类型；地形特点；气候特征【解析】《规范》规定，雨水管渠设计重现期确定，应根据汇水地区性质、城镇类型、地形特点和气候特征等因素，经技术经济比较后按表4-1的规定取值。
表4-1 雨水管渠设计重现期（单位：a）2．在计算集水时间时，折减系数m的取值是：暗管采用______，明渠采用______。
【答案】2；1.2【解析】在排水工程中，计算雨水管渠降雨历时的公式为：t＝t1＋mt2式中，t为设计降雨历时（排水面积的集水时间），min；t1为地面集水时间，min，一般采用5～15min；t2为管渠内雨水流行时间，min；m为折减系数。
折减系数，暗管取m ＝2，明渠取m＝1.2，在陡坡地区，暗管折减系数m＝1.2～2。
3．雨水管道的最小管径是______。
【答案】300mm【解析】雨水管渠的水力设计，可按《室外排水设计规范》进行，规定雨水管道的最小管径是300mm。
4．雨水管的衔接方式是______，雨水管道的充满度是______。
【答案】管顶平接；1【解析】雨水管渠的水力设计，可按《室外排水设计规范》进行，规定管道按满流（即充满度h/D＝1）设计，明渠应留超高，不小于0.2m；管段衔接一般用管顶平接，当条件不利时也可用管底平接。
5．影响径流系数的主要因素是地面的______和______。
雨水管渠设计流量的确定(23页)
3
4
5
雨水管渠设计流量计算公式
流量叠加法
t=15min 1
t=16min 2
t=17min 3
4
5
t=15min 1
t=16min 2
t=17min 3
4
5
径流系数的确定
1 降雨在整个汇水面积上是均匀分布的;
2 降雨强度在选定的降雨时段内不变;
假定条件
3 4
雨水从计算管段的起端汇入管段; 径流系数为确定值，为讨论方便假定其值等于1;
影响地面集水时间的主要因素有地面坡度、地面覆盖、降雨强度和地面集水距离
对还是错？
集水时间的确定
L——各管段的长度，m; V——各管段满流时的水流速度，m/s; 60——时间的单位换算系数。
5min
雨水管渠设计流量计算公式
极限强度理论
Q
q
F
Q=q × F
集水时间
降雨历时
极限强度理论（一句话概括）：承认面积增加的影响大于雨强减小的影响，即在汇水面积最大前提 下降雨历时最短时，Q最大。即降雨历时=集流时间（最远点面积雨水刚到达设计断面时间）时， Q 最大。
雨水管渠设计流量计算公式
极限强度理论
Qs =ψqF
Q一雨水设计流量(L/s) ;
q一设计暴雨强度[L/ (s-hm2) ];
Ψ一径流系数;
F一汇水面积(hm2)。
注:当有允许排入雨水管道的生产废水排入雨水管道时，应将其水量计算在内。
雨水管渠设计流量计算公式
一、地面上产流过程
思考： 1. 地面入渗率在降雨过程中是否变化？ 2. 降雨量一地面入渗流=径流量？
圆石路面
0.6
非铺砌路面
城市雨水管路设计总结
雨水设计总结城市雨水管渠系统是由雨水口、雨水管渠、检查井、出水口等构筑物组成的整套工程设施。
1.管渠设计1.1 管道的埋深根据管道埋设深度的要求，必须保证管顶的最小覆土厚度，在车行道下时一般不低于0.7m，，此外，应结合当地埋管经验确定。
当在冻土层内埋设雨水管道，如有防止冰冻膨胀破坏管道的措施时，可埋设在冰冻线以上，管道的基础应设在冰冻线以下。
雨水管道的衔接，宜采用管顶平接。
1.2雨水管道设计最小坡度雨水管最小管径为300mm，相应的最小坡度；塑料管为0.002，其他管为0.003；雨水连接管的最小管径为200mm，相应的最小坡度为0.01。
1.3雨水管道布置原则通常应根据建筑物的分布、道路布置及街区内部的地形等布置雨水管道，使街区内绝大部分雨水能以最短距离排入街道低侧的雨水管道。
雨水管道应平行于道路敷设，宜布置在人行道或绿化带下，不宜设在快车道或交通量大的干道下。
若道路宽度大于40m时，可考虑在道路两侧分别设置雨水管道。
雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其他管线和地下构筑物在相交处相互协调，雨水管道与其他管线和构筑物在竖向布置应满足最小静距地要求。
1.4管渠材料的选择（1）混凝土和钢筋混凝土管混凝土和钢筋混凝土管为最常见和常用的排水管道，大部分在相关工厂预制。
按混凝土管内径的不同，可分为小直径管（内径400mm以下）、中直径管（内径400～1400mm）和大直径管（内径1400mm以上）。
混凝土的管径内径大于400mm时通常加配钢筋，制成钢筋混凝土管。
混凝土管的长度为1m、2m、2.5m；钢筋混凝土管的管长多为2m、2.5m、4.0m。
（2）塑料管由于塑料管具有表面光滑、水力性能好、水力损失小、耐磨蚀、不易结垢、质量轻、加工接口搬运方便、漏水率低以及价格低等优点，因此在排水管道工程中已得到应用和普及。
其中聚乙烯（PE）管、高密度聚乙烯（HDPE）管和硬聚氯乙烯（UPVC）管的应用较广，但塑料管管材强度低、易老化。
第三节雨水管渠水力设计
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 t 102vL60
降雨强度
i
(t
14.6 7.17)0.767
设计流量 qvqA 16i7A
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： t t1m2t
式中，地面集水时间t1取10min 折减系数m取2
7、本段雨水管段的设计流量
q v q 0 A 1.5 2 1 7 1.（ 5 2 L /s 7 )
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
确定各排水流域的径流系数Ψ
Ai(%)
Ψi
AiΨi
建筑面积
35不透水路面 250.9031.5
0.90
22.5
绿地
33
0.15
4.95
泥地
7
0.30
2.10
av
Aii 0.61
Ai
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：
i
(t
14.6 7.17)0.767
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
t2v L60 0.92 50 60 0 3.50m9in
2
v
L 60
3 .5 0 2 6 9 .0 1 5 .0 3 m 7
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A－A
溢流管
A
上游合流干管
溢流井结构
上游截流管道
堰
下游截流管道 上游合流同干一管 高程` 堰
溢流管
溢流管
下游截流管道
A
A－A
截留干管按满流设计，满流时堰口开始溢流。
水力学设计上，溢流开始时，二条入流管和一条截流出水管 的水位应在同一高程，即堰口高程（截流管段采用管顶平接）。
合流干管
溢流井
溢流负荷量
项目
BOD5 OC SS
截留雨水量（1mm/h）
截留雨水量（2mm/h）
溢流负荷量
溢流负荷量
(t/(100ha2)) 溢流负荷比/% (t/(100ha2))
36
3.6
10
22
4.6
6
76
10.8
21
溢流负荷比/%
1.0 1.3 3.0
晴天年流出负荷量 (t/(100ha2.年))
995.1 487.1 701.7
④用于旧城改造。对于新建的城镇应采用分流制排水体 制。
5.2合流污水水质和截流倍数
合流污水水质
合流制污 水的水质
特点
雨污混合水的BOD5与OC的平均浓度与晴 天污水并无很大的差异（见左下表 ）
雨污混合水的SS平均为晴天时的2倍
项目
BOD5 OC SS
晴天
范围 平均
50～ 195.9
29.9～ 135.8
41.1～ 175.2
112.8 58.9 84.6
雨天
范围 平均
6.45～ 267.23
12.43～ 181.34
88.13～ 394.97
119.67 74.26 209.91
雨污混合水水质的统计
项目 BOD5 OC
SS
水样几 率/%
50 70 90 50 70 90 50 70 90
范围/（mg· L-1）
研究认为采用截流雨水量2mm/h比较适当，按全国平均 的晴天最大小时污水量1mm/h计，则截流雨水量为最大 小时污水量的2倍，截流管按3倍最大小时污水量设计。
截流倍数
溢流井下游中，不从溢流井泄出的雨水量与平 均污水量的比例称为截流倍数n0。即截流雨水量与 晴天平均污水量之比。
《室外排水设计规范》规定： 截流倍数的确定应根据晴天时污水水质和水量及其 总变比系数、水体卫生要求、水文、气象条件等因 素经计算确定，一般采用1～5。 说明：
BOD5 OC SS
1.214 0.645 0.859
0.898
0.74
0.553
0.86
1.897
2.21
单位面积的流出负荷量与溢流负荷量
当截流雨水量增大，溢流污染物将急剧减少，当截流雨水 量到达2～3mm/h时，溢流污染物将显著减少；当截流雨 水量超过2～3mm/h时，溢流污染物的减少就不明显。
合流干管 河流
合流干管
截留式合流制排水系统
溢流井
截流主干管 溢流干管
河流
污水厂 出水口
与城市逐步发展的规律相一致，是迄今国内外现有排水体制 中使用最多的。
截流式合流管道与分流制系统相比的优缺点
截流式合流管道在管渠造价上投资较省，管 渠养护较简单。
地下管线可减少，不存在雨水管与污水管的 误接问题。
截流主干管 溢流干管
河流
截留式合流制排水系统
布置原则
①应使雨水及早溢入水体，以 降低下游干管的设计流量。
②当溢流井距离排放水体近且 不受倒灌影响时，可多设溢流 井。
③当溢流井受倒灌影响时，宜
污水厂
少设溢流井，并设潮门或橡胶 鸭嘴阀，必要时设置排水泵站
出水口。
④溢流井的位置，通常在干管 和截留管道的交汇处。具体位 置的设置应征询环保和航道部 门的意见。
（1）在实际设计时应从技术、经济的角度比较。 （2）在实际设计中，我国多数城市采用截流倍数
n0=2～3。 即截流管按3～4倍污水量进行设计。
5.3我国合流管道系统的工作情况与改造问题
直排式合流制排水系统的改造途径
直排式合流制 排水系统
截留式合流制排水系统
下游新建 截留管和 溢流井
分流制排水系统 新建污水管道系统
33~243 58~295 112~402 27~174 42~213 63~244 66~289 144~480 184~859
平均/ mg· L-1）
90 121 189 54 71 110 137 215 376
单位面积的流出负荷量与溢流负荷量
晴天污水的浓度，最大值大多在平均值的2～3倍内，而雨 污混合水浓度变化很大，最大值可超过平均值的10倍以上， 这是因管道晴天时的淤积在雨天时被冲刷所致。
将合流系统改造成分流制一般需具备三个技术条件·
（1）所有街坊与 庭院都需具有雨水 与污水两个管道系 统，严格分流。
（2）工厂内部的 雨水和冷却水等排 水系统与工业、生 活污水系统分开。
（3）城市街道要 有足够的地下空 间，使有可能实现 铺设雨水和污水两 个管系
(1)、(2)两条件难以具备，并且要改建几乎所有的接户管,要破坏 大量路面，改造工作量极大，需要很长时间才可能完成，因此合流 制改造成分流制在实践中较难实现。
合流制污水处理厂的造价比分流制污水厂高， 运行管理也较复杂。
截流式合流制在卫生上比分流制差，环境污 染较大。
1
5
溢流井位置和结构
A
上游合流干管
6
上游截流管道
堰
下游截流管道
溢流管
2
3
4
污水厂
河流
A
溢流井构造
干管和截留管道交汇处
上游合流干管
二条入流管：上游合流干管，上游截流干管
堰
二条出流管：下游截流管道，溢流管
一般雨天时的加权平均BOD5值约为晴天时的70％，很少 会超过晴天时的浓度；雨天时的加权平均OC值约为晴天
时的80％，但因地区不同，也有可能会超过晴天浓度的。
对于SS，雨天时的加权平均浓度约为晴天时的2倍，低于
晴天浓度的现象极为少见。
单位面积晴天雨天时的流出负荷量
项目 晴天(kg.ha-1.mm-1) 雨天(kg.ha-1.mm-1) 雨天/晴天
第四章 城镇雨水管渠的设计
主要内容
1. 雨水管渠系统概述 2.雨水径流量的计算 3.雨水径流量调节和利用 4.雨水管渠的设计 5.合流管道系统 6.城镇防洪Байду номын сангаас
第五节 合流管道系统
5.1合流管道系统的适用条件与布置特点
合流管道系统
直排式合流管道系统 截留式合流管道系统
合流支管
直排式合流制排水系统
合流制排水体制的应用场合
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，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，必须采用暗管渠排除雨 水，而街道横断面又较窄，管渠的设置位置受到限制时， 可考虑选用合流制。
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。污水在中途不需要泵汲。