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1、第二节第二节 城市雨水管渠系统规城市雨水管渠系统规 划划 一雨水管渠系统布置一雨水管渠系统布置 二二雨水管网设计与计算雨水管网设计与计算一雨水管渠系统布置1充分利用地形，就近排入水体（1）基本原则：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。（2）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。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流
2、量减到最小，以节省泵站的工程造价和经常运行费用。3 3根据城市规划布置雨水管道根据城市规划布置雨水管道通常应根据建筑物的分布，道路布通常应根据建筑物的分布，道路布 置及街坊或小区内部的地形，出水口的置及街坊或小区内部的地形，出水口的 位置等布置雨水管道，使街坊或小区内位置等布置雨水管道，使街坊或小区内 大部分雨水以最短距离排入街道低侧的大部分雨水以最短距离排入街道低侧的 雨水管道。雨水管道。v 雨水干管的平面和竖向布置应考虑与其它地下管线 和构筑物在相交处相互协调，以满足其最小净距的要求。排水管道与其它管线（构筑物）的最小净距见规范。市区内如有可利用的池塘、洼地等，可考虑雨水的调蓄。在有连接条
3、件的地方，可考虑两个管渠系统之间的连接。 vv 雨水管道应平行道路敷设，宜布置在人雨水管道应平行道路敷设，宜布置在人行道或绿化带下，不宜布置在快车道下行道或绿化带下，不宜布置在快车道下，以免积水时影响交通或维修管道时破，以免积水时影响交通或维修管道时破坏路面。当道路大于坏路面。当道路大于40 m40 m时，应考虑在时，应考虑在道路两侧分别设置雨水管道。道路两侧分别设置雨水管道。4采用明渠或暗管的选择（1）暗管：在城市市区或厂区内，由于建筑密度高，交通量大，一般采用暗管排除雨水。特点-卫生条件好、不影响交通，造价高。（2）明渠：在城市郊区，建筑密度较低，交通量较小的地方，一般考虑采用明渠。特点特
4、点-造价低；但明渠容易淤积，孳生造价低；但明渠容易淤积，孳生 蚊蝇，影响环境卫生，且明渠占地大，蚊蝇，影响环境卫生，且明渠占地大， 使道路的竖向规划横断面设计受限，桥使道路的竖向规划横断面设计受限，桥 涵费用也增加。涵费用也增加。在地形平坦、埋设深度或出水口深在地形平坦、埋设深度或出水口深 度受限制的地区，可采用暗渠（盖板渠度受限制的地区，可采用暗渠（盖板渠 ）排除雨水）排除雨水5合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除雨水口的布置应根据地形和汇水面积确定，以使雨水不致漫过路口。一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。此外，在道路上每隔2550 m也应设置雨水口。此外，在道路路面上应尽可
5、能利用道路边沟排除雨水，为此，在每条雨水干管的起端，通常利用道路边沟排除雨水，从而减少暗管长度约100150 m，降低了整个管渠工程的造价。6雨水出水口的布置（1）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。（2）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。7排洪沟的设置对于傍山建设的城市和厂矿企业，为了消除洪水的影响，除在设计地区内部设置雨水管道外，尚应考虑在设计地区周围或超过设计地区设置排洪沟，以拦截从分水岭以内排泄下来的洪
6、水，并将其引入附近水体，以保证城市和厂矿企业的安全。8调蓄水体的设置可调节洪峰流量。 二 雨水管网设计与计算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一整套工程设施。雨水管渠系统的任务就是及时汇集并排除暴雨所形成的地面径流，以保障人民的生命安全和正常生产。1确定当地的暴雨强度公式或暴雨强度曲线；2划分排水流域，进行雨水管渠的定线；3划分设计管段，计算各设计管段雨水设计流量；4进行管渠的水力计算，确定各设计管段的管径、坡度、标高及埋深。5绘制管渠平面图及纵剖面图。雨水管渠设计的主要内容包括：（一） 雨量分析与暴雨强度公式雨水设计流量是雨水管渠系统设计的依据。由于雨水径流的特点
7、是流量大而历时短，因此应对雨量进行分析，以便经济合理地推算暴雨量和径流量，作为雨水管渠的设计流量。1.1 雨量分析降雨现象的分析，是用降雨量、暴雨强度、降雨历时、降雨面积和重现期等因素来表示降雨的特征。1 1降雨量降雨量降雨量降雨量是指降雨的绝对量，是用降雨深度是指降雨的绝对量，是用降雨深度 H H（mmmm ）表示，也可用单位面积上的降雨体积（）表示，也可用单位面积上的降雨体积（L/haL/ha）表示）表示 。在研究降雨时，很少以一场雨为对象，而常用单位。在研究降雨时，很少以一场雨为对象，而常用单位 时间表示：时间表示：（1 1）年平均降雨量年平均降雨量：指多年观测所得的各年降：指多年观测所
8、得的各年降 雨量的平均值。雨量的平均值。（2 2）月平均降雨量月平均降雨量：指多年观测所得的各月降：指多年观测所得的各月降 雨量的平均值。雨量的平均值。（3 3）年最大日降雨量年最大日降雨量：指多年观测所得的一年：指多年观测所得的一年 中降雨量最大一日的绝对量。中降雨量最大一日的绝对量。2 2降雨历时降雨历时是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部的时是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部的时间，也可以指其中个别的连续时段。用间，也可以指其中个别的连续时段。用 t t表示，单表示，单位以位以 minmin或或 h h计，从自计雨量记录纸上直接读得。计，从自计雨量记录纸上直接读得。3 3降雨强度（暴雨
9、强度）降雨强度（暴雨强度）降雨强度是指某一连续降雨时段内的平均降雨降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，用量，即单位时间的平均降雨深度，用 i i表示。表示。（mm/min）在工程上统计的降雨多属暴雨性质，故称暴雨强度，常用单位时间内单位面积上的降雨体积 q（L/sha）表示。q与 i之间的换算关系为：q167i式中 167-换算系数。暴雨强度是描述暴雨特征的重要指标，也是确定雨水设计流量的重要依据。在任一场暴雨中，暴雨强度是随降雨历时变化的。所取的降雨历时长，则与该历时相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、1
10、5、20、30、45、60、90、120 min 9个时段。在分析暴雨资料时，必须选用对应各降雨历时的最大降雨量。由于在各降雨历时内每个时刻的暴雨强度也是不同的，所以计算出的各历时的暴雨强度称为最大平均暴雨强度。4降雨面积和汇水面积 （1）降雨面积是指降雨所笼罩的面积，即降雨 的范围。 （2）汇水面积是指雨水管渠汇集雨水的面积， 用 F表示，以公顷或平方公里为 单位（ha或km2）。任一场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相 等的，但在城镇雨水管渠系统设计中，设计管渠的汇 水面积较小，一般小于100 km2，其汇水面积上最远 点的集水时间不超过60 min到120 min，这种较小的 汇水面积
11、，在工程上称为小汇水面积。在小汇水面积 上可忽略降雨的非均匀分布，认为各点的暴雨强度都 相等。5降雨的频率和重现期 （1）暴雨强度的频率某一大小的暴雨强度出现的可能性是不能预知的 ，只能通过对以往大量观测资料的统计分析，计算其 发生的频率，才能推求其今后发生的可能性。某特定值暴雨强度的频率是指等于或大于该值的 暴雨强度出现的次数 m与观测资料总项数 n之比的百 分数，即：% %n观测资料总项数 m暴雨强度出现的次数 若每年只选一个雨样，称为年频率式 n = N， % %N降雨观测资料的年数 若平均每年选入 M个雨样数，称为次频率式。n = NM， M每年选入的平均雨样数 这一定义是假定降雨观测
12、资料年限非常长，可代表降雨的整个历史过程。但实际上是不可能的，只能取得一定年限内的暴雨强度值，因而n是有限的。按上式求得的暴雨强度的频率，只能反映一定时期内的经验，不能反映整个降雨的规律，故称为经验频率。因此，水文计算常采用公式 计算年频率，用公式 计算次频率。观测资料的年限愈长，经验频率出现的误差也就愈小。我国现行室外排水设计规范规定，在编制暴雨强度公式时必须具有10 a以上自计雨量记录。在自计雨量记录纸上，按降雨历时为 5、10、15、20、30、45、60、90、120 min，每年每个历时选择 68场最大暴雨记录，计算其暴雨强度值，然后不论年次，将每个历时的暴雨强度按大小次序排列，再从
13、中选择资料年数的 34倍的最大值，作为统计的基础资料。（2）暴雨强度的重现期某特定值暴雨强度的重现期是指等于或大于该值 的暴雨强度可能出现一次的平均间隔时间，一般用 P 表示，以年为单位，按如下公式进行计算：式中 P - 暴雨强度的重现期（a）；N - 资料记录的年限（a）；m - 等于或大于某特定值的暴雨强度出现的次数。 重现期 P与年频率 Pn互为倒数，即12 暴雨强度公式暴雨强度公式是在各地自计雨量记录分析整理的基础上，按照我国现行室外排水设计规范规定的方法推求出来的。暴雨强度公式是暴雨强度 i（或q）、降雨历时 t、重现期 P三者间关系的数学表达式，是雨水管渠的设计依据。我国常用的暴雨
14、强度公式为：式中 q 设计暴雨强度（L/sha）；P 设计重现期（a）；t 降雨历时（min）； A1、c、b、n 地方参数，根据统计方法计算 确定。我国给水排水设计手册第5册收录了我国若干城市的暴雨强度公式，统计时可直接选用。目前尚无暴雨强度公式的城镇，可借用附近气象条件相似地区城市的暴雨强度公式。（二） 雨水管网设计流量计算 11 地面径流与径流系数1地面径流：在地面沿地面坡度流动的雨水，称 为地面径流。雨水管渠就是收集雨水地面径流量。 2径流系数降雨量 地面渗水量，余水（两者之差）在地面开始积水，产生地面径流降雨强度q大，地面径流量也大 降雨强度q=入渗率，余水率=0， 由于地面积水，
15、仍有地面径流。影响径流系数的因素主要有汇水面积的地面覆 盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的大小、路面 铺砌等。此外，还与降雨历时、暴雨强度及暴雨雨 型有关。要精确确定 值，难度较大。目前在雨水 管渠设计中，通常采用按地面覆盖种类确定的经验 数值。我国现行室外排水设计规范中规定的径流系 数 值见下表： 径流系数值地面种地面种类类 值值各种屋面、混凝土和各种屋面、混凝土和沥沥青路面青路面0.900.90大大块块石石铺铺砌路面和砌路面和沥沥青表面青表面处处理的碎石路面理的碎石路面0.600.60级级配碎石路面配碎石路面0.450.45干砌干砌砖砖石和碎石路面石和碎石路面0.400.40非非铺铺砌土路
16、面砌土路面0.300.30公园或公园或绿绿地地0.150.15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， 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，其值是按各类地面面积用加权平均法计算求得，即：式中 i 汇水面积上各类地面的面积（ha）； i相应于各类地面的径流系数；全部汇水面积（ha）。也可采用区域的综合径流系数。一般市区的综 合径流系数0.50.8，郊区的综合径流系数 0.40.6。12 断面集水时间与折减系数1 1集水时间集水时间指雨水从汇水面积上最远点流到设指雨水从汇水面积上最远点流到设计的管道断面所需时间。（计的管道断面所需时间。（minm
