3 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 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,ψ值也不同。所以,整个汇水面积上的平均径流系数ψav 值就是按各类地面面积用加权平均法计算得出。

i

i

F F

av

ψ

ψ

?=

∑

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:

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与数值 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、地形特点与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。特别重要地区与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与管内流行时间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、地形坡度与地面铺盖情况而定,

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,折减系数实际就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。

为了防止管壁与渠壁的冲刷损坏,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) 最小管径与最小设计坡度

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,雨水管道起点就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