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    雨水设计计算 1

  • 上传人: 娟**
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  • 上传时间:2021-11-26
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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。

    2、体。尽可能使通过雨 水泵站的流量减到最小,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。

    3、用的池塘、洼地等,可考虑雨水的 调蓄。在有连接条件的地方,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。

    4、: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。

    5、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。

    6、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。

    7、、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 。。

    8、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。

    9、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。

    10、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、15、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。

    11、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,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。

    12、 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。

    13、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。

    14、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。

    15、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, 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。

    16、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 各种屋面、混凝土和各种屋面、混凝土和青路面青路面0.900.90 大大石石砌路面和砌路面和青表面青表面理的碎石路面理的碎石路面0.600.60 配碎石路面配碎石路面0.450.45 干砌干砌石和碎石路面石和碎石路面0.400.40 非非砌土路面砌土路面0.300.30 公园或公园或地地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。

    17、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。(minmin) 2 2 式中式中 设计降雨历时(设计降雨历时(minmin);); t t1 1 地面集水时间(地面集水时间(minmin);); t t2 2 管渠内雨水流行时间(管渠内雨水流行时间(minmin);); m m 折减系数。折减系数。 。

    18、(1 1)地面集水时间)地面集水时间 t t 1 1 的确定 的确定 地面集水时间地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流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。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,一般采用时间通常不予计算,一般采用5 515 min15 min。 一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口布置较 密的地。

    19、区,宜采用较小值,取 t158 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 t11015 min。 同时,起点检查井上游地面雨水流行距离以不超 过120150 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。 (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: t2=L/60 v 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。 (。

    20、3 3)折减系数)折减系数 mm的确定的确定 折减系数折减系数 mm的提出原因如下:的提出原因如下: 1 1)雨水管渠按满流设计,但降雨时,管渠中的)雨水管渠按满流设计,但降雨时,管渠中的 水流并非一开始就达到设计流速,而是随着降雨历水流并非一开始就达到设计流速,而是随着降雨历 时的增长逐渐达到设计流速的。这样,按公式算出时的增长逐渐达到设计流速的。这样,按公式算出 的管渠内流行时间的管渠内流行时间 t t 2 2 将比实际时间偏小。将比实际时间偏小。 2)雨水管渠内各设计管段的设计流量是按照相应 于该管段的集水时间的设计暴雨强度来计算的 ,所以,各管段的最大流量不大可能在同一时 间发生。当任。

    21、一管段出现设计流量时,其他管 段(特别是上游管段)不一定都是满流. 管渠内的有一部分空隙容量,可设想利用该空 隙容量暂时贮存一部分雨水,起到调蓄管段内最大 流量的作用,从而削减其高峰流量,减小管渠断面 尺寸,降低工程造价。为了利用管道的这种调蓄能 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 m1.22。 2 2例题例题 雨水从各汇水面积上最远点分别流入。

    22、雨水口 a 、b、c、d的地面集水时间均为1,并假设: 1)汇水面积随集水时间的增加而均匀增加; 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1; 3)径流系数为定值。 (1)设计管段12的雨水设计流量 直到 t1时,F1全部面积上的雨水均已全部 流到设计断面,这时管段12内流量达到最大值。 (L/s) 式中 q1 管段12的设计暴雨强度,即相应 降雨历时 t1时的暴雨强度( L/sha)。 (2)设计管段23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23的设计断面。 当 t1 + t 12时,F1和 F2全部面积上的雨水 均流到。

    23、2断面,管段23的流量达到最大值。即: (L/s) 式中 q2 管段23的设计暴雨强度,即相应于 降雨历时 t1 + t 12的暴雨强度 (L/s ha); t 12 管段12的管内雨水流行时间( min)。 (3)设计管段34的雨水设计流量 (L/s) 式中 q3 管段34的设计暴雨强度,即相应于 降雨历时 t1 + t 12 + t 23的 暴雨强 度(L/sha)。 t 23 管段23的管内雨水流行时间( min)。 (4)设计管段45的雨水设计流量 (L/s) 式中 q4 管段45的设计暴雨强度,即相应于 降雨历时 t1 + t 12 + t 23 + t 34的暴 雨强度(L/sha。

    24、)。 t 34 管段34的管内雨水流行时间(min )。 各设计管段的雨水设计流量应等于该管段所承 担的全部汇水面积与该管段设计暴雨强度的乘积。 各管段的设计暴雨强度就是以管段设计断面集 水时间作为降雨历时所对应的暴雨强度。 由于各管段的集水时间不同,所以各管段的设 计暴雨强度也不同。 1.3 雨水管渠设计参数 1 .水力计算的基本公式 式中 Q 流量(m3/s); 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。 2.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。

    25、重现期的暴雨强度的降雨历时 较短。故管道设计充满度按满流考虑,即 h/D=1。明渠则应有不小于0.20 m的超高。 (2)设计流速 为避免雨水所挟带的泥砂等无机物在管 渠内沉积下来而堵塞管道,我国设计规范规 定满流时管道最小设计流速为0.75 m/s;明 渠最小设计流速为0.4 m/s。 为防止管壁受到冲刷而损坏,雨水管渠 的最大设计流速为: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最大设计流速 明渠明渠 最大最大 流速(流速( m/sm/s) 明渠明渠 最大最大 流速流速 (m/sm/s) 粗砂或低塑性粘土粗砂或低塑性粘土 粉粉粘土粘土 粘土粘土 。

    26、石灰岩或中砂岩石灰岩或中砂岩 0.80.8 1.01.0 1.21.2 4.04.0 草皮草皮面面 干砌干砌石石 砌砌石或石或砌砌 混凝土混凝土 1.61.6 2.02.0 3.03.0 4.04.0 (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。 (四) 雨水管。

    27、网设计步骤 1.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,布置管道, 使雨水以最短距离靠重力流就近排入水体。在总平 面图上绘出各流域的主干管、干管和支管的具体位 置。 2.划分设计管段 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。 3.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。

    28、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。 4.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。 5.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。

    29、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。 6.求位面径流量 q0 暴雨强度 q与径流系数的乘,称位面 径流量 q0。即: 于某一来,式中P、t1、m、A1、b、c 、n均已知数,只要求得各管段的管内雨水流行 t2,就可求出相于管段的 q 0。 (L/sha) 7.管渠材料的选择 雨水管道管径小于或等于400 mm采用圆形断面的 混凝土管,管径大于400 mm采用钢筋混凝土管。 8.雨水管道的水力计算 列表进行雨水干管的水力计算,求得各设计管段 的设计流量。并确定各设计管段的管径、坡度、流速 、管内底标高及管道埋深等值。 9.绘制雨水管道的平面图和纵剖面图 雨水管。

    30、道平面图和纵剖面图的绘制方法和要求 与污水管道相同 第三节 城市合流制管渠系统规划 一 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)的设置位置受到限制时; (3)地面有一定的坡度倾向水体,当水体出 现高水位时,岸边不受淹没。污水在中途 不需要泵汲。 2布置特点 (1)管渠的布置应使所有服务面积上的生活污水 、工业废水和雨水都能合理地排入管渠,并。

    31、能 以最短的距离坡向水体。 (2)沿水体岸边布置与水体平行的截流干管,在截 流干管的适当位置设置溢流井,使超过截流干管 截流能力的那部分混合污水能顺利地通过溢流 井就近排入水体。 (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。 从经济上讲从经济上讲,溢流井过多,会提高溢流井,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。当水体远,施工条件困难时更是如此。当 溢流。

    32、井的溢流堰口标高低于受纳水体的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、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。井应适当集中,不宜过多。 (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。 二 截流式合流制排水管渠的设计流量 1第一个溢流井上游管渠的设计流量 第一个溢流井上游管渠的设计流量为设计生活污 水量Q。

    33、s、设计工业废水量 Qg和设计雨水量 Qy之和 Q = Q s + Q g + Q y = Q h + Q y 要求高的场合可取最大时生活污水量和最大生 产班内的最大时工业废水量; 一般情况下可取平均日生活污水量和最大班内 平均日工业废水量。 Q s + Q g为晴天的设计流量,称为旱流 流量 Qh。由于 Q h相对较小,Q 计算所 得的管径、坡度和流速,应用旱流流量 Q h进行校核,检查管道在输送旱流流量 时是否满足最小流速的要求。 2溢流井下游管渠的设计流量 溢流井下游管渠的雨水设计流量为: Q y = n0(Q s +Q g)+ Q y 式中 Q y 溢流井下游汇水面积上的雨水设计流 量。

    34、,按相当于此汇水面积的集水时间求得。 溢流井下游管段的设计流量是雨水设计流量与 生活污水设计流量及工业废水设计流量之和,即: Q = n0(Q s + Q g)+ Q y+ Q s + Q g + Q h =(n0 + 1)(Q s + Q g)+ Q y+ Q h =(n0+1)Q h + Q y+ Q h 式中 Q h 溢流井下游汇水面积上的生活污水设 计流量与工业废水设计流量之和。 3从溢流井溢出的混合污水设计流量 当溢流井上游管段的设计流量超过溢流 井下游管段的截流能力后,就会有一部分混 合污水从溢流井处溢流泄出,通过排放渠道 泄入水体。该溢流的混合污水设计流量为: Q =(Q s +。

    35、 Q g + Q y )( n0 + 1) Q h 三三. .设计数据设计数据 1.1.设计充满度设计充满度 全部设计流量用满流计算。全部设计流量用满流计算。 2.2.设计最小流速设计最小流速 合流管渠(满流时)设计最小流速合流管渠(满流时)设计最小流速 0.75m/s0.75m/s,为改善旱流的水力条件,需校核旱,为改善旱流的水力条件,需校核旱 流时管内流速,一般宜在流时管内流速,一般宜在0.2-0.5m/s0.2-0.5m/s范围。范围。 3.3.设计重现期设计重现期 合流管渠的雨水重现期一般应比统一情况合流管渠的雨水重现期一般应比统一情况 下雨水管渠的设计重现期适当提高(一般比雨下雨水管。

    36、渠的设计重现期适当提高(一般比雨 水管渠的设计大水管渠的设计大20%-30%20%-30%),以防止混合污),以防止混合污 水的溢流。水的溢流。 4.4.截流倍数截流倍数 截流倍数根据旱流污水的水质、水量情况截流倍数根据旱流污水的水质、水量情况 、水体条件、卫生方面要求及降雨情况等综合、水体条件、卫生方面要求及降雨情况等综合 确定。我国一般采用确定。我国一般采用1-51-5,较多用,较多用3 3(见(见166166页页 表表7-217-21);随着对水体环境保护要求的提高,);随着对水体环境保护要求的提高, 采用采用n n 0 0 有逐渐增大的趋势。有逐渐增大的趋势。 四城市旧合流制排水管渠系。

    37、统四城市旧合流制排水管渠系统 改造改造 (一)改合流制为分流制(一)改合流制为分流制 一般方法是将旧合流制管渠局部改一般方法是将旧合流制管渠局部改 建后作为单纯排除雨水(或污水)的管建后作为单纯排除雨水(或污水)的管 渠系统,另外新建污水(或雨水)管渠渠系统,另外新建污水(或雨水)管渠 系统。这样可以解决城市污水对水体的系统。这样可以解决城市污水对水体的 污染。适于城市半新建地区、成片彻底污染。适于城市半新建地区、成片彻底 改造旧区、建筑物不密集的工业区以及改造旧区、建筑物不密集的工业区以及 其他地形起伏有利改造的地区。其他地形起伏有利改造的地区。 针对我国现状,某些地区可以考虑由合流针对我国。

    38、现状,某些地区可以考虑由合流 制逐步过渡到分流制。制逐步过渡到分流制。 一种做法是在规划中近期采用合流制,埋一种做法是在规划中近期采用合流制,埋 设污水截流总管,但可采用较低的截流倍数,设污水截流总管,但可采用较低的截流倍数, 使城市旧水体的污染面貌得以迅速的初步改善使城市旧水体的污染面貌得以迅速的初步改善 。但随着旧区的逐步改造以及道路的拓宽与新。但随着旧区的逐步改造以及道路的拓宽与新 辟,可以相应的埋设污水管,接通截流总管,辟,可以相应的埋设污水管,接通截流总管, 并接纳污水管经过地区新建的或改造的房屋的并接纳污水管经过地区新建的或改造的房屋的 污水以及收纳原有建筑物的污染严重的污水,污水。

    39、以及收纳原有建筑物的污染严重的污水, 可逐步的由合流制过渡到合流与分流并存,最可逐步的由合流制过渡到合流与分流并存,最 后做到旧区大部分污染严重的污水分流到污水后做到旧区大部分污染严重的污水分流到污水 管道中去,基本达到分流制的要求。而把原有管道中去,基本达到分流制的要求。而把原有 合流管道作为雨水管道。合流管道作为雨水管道。 另一种做法是以原有合流管道作物另一种做法是以原有合流管道作物 水管道来进行分流,而另建一套简易的水管道来进行分流,而另建一套简易的 雨水排泄系统。通过采用街道暗沟、明雨水排泄系统。通过采用街道暗沟、明 渠等排泄雨水,可以免去接户管的拆装渠等排泄雨水,可以免去接户管的拆装。

    40、 费用,也可避免破坏道路、增设管道,费用,也可避免破坏道路、增设管道, 等有条件时,可以把暗沟、明渠等改为等有条件时,可以把暗沟、明渠等改为 雨水管道。这种方法经济,适用于过渡雨水管道。这种方法经济,适用于过渡 时期的改造。时期的改造。 (二)保留合流制,修建截留干管(二)保留合流制,修建截留干管 保留原有体制,沿河修建截流干管保留原有体制,沿河修建截流干管 ,即将直排式合流制改造成截流式合流,即将直排式合流制改造成截流式合流 制管渠系统。制管渠系统。 1 1)建混合污水贮水池或利用自然河道和洼)建混合污水贮水池或利用自然河道和洼 塘,把溢流的合流污水调蓄起来,雨后塘,把溢流的合流污水调蓄起来。

    41、,雨后 再把贮存的水送往污水处理厂,能起到再把贮存的水送往污水处理厂,能起到 沉淀的预处理作用;沉淀的预处理作用; 2 2)在溢流出水口设置简单的处理设施,如)在溢流出水口设置简单的处理设施,如 对溢流混合污水筛滤、沉淀等;对溢流混合污水筛滤、沉淀等; 3 3)适当提高截流倍数,增加截流干管及扩)适当提高截流倍数,增加截流干管及扩 大污水处理厂容量等;大污水处理厂容量等; 4 4)是降雨尽量)是降雨尽量 多地分散贮流,尽可能向多地分散贮流,尽可能向 地下渗透,减少溢流的混合污水量,将地下渗透,减少溢流的混合污水量,将 雨水回收利用。主要手段有依靠公园、雨水回收利用。主要手段有依靠公园、 运动场。

    42、、广场、停车场地下贮流雨水,运动场、广场、停车场地下贮流雨水, 依靠渗井、地下盲沟、渗水性路面渗透依靠渗井、地下盲沟、渗水性路面渗透 雨水,消减洪峰。雨水,消减洪峰。 第四节第四节 压力式和真空式排水压力式和真空式排水 系统系统 一压力式排水系统一压力式排水系统 通过压力作用,把建筑物的污水引至通过压力作用,把建筑物的污水引至 集水池,利用池内配有破碎机构的污水集水池,利用池内配有破碎机构的污水 泵将污水抽升,经由小管径的压力排水泵将污水抽升,经由小管径的压力排水 支管、干管压送至污水处理设施内,或支管、干管压送至污水处理设施内,或 排送到重力流的排水管渠中。排送到重力流的排水管渠中。 系统主。

    43、要由研磨潜水泵井、压力支管、压系统主要由研磨潜水泵井、压力支管、压 力干管组成。力干管组成。 优点:优点: (1 1)建设费用低。可使用小口径的管道输)建设费用低。可使用小口径的管道输 送污水而不必担心堵塞,污水泵与压力送污水而不必担心堵塞,污水泵与压力 排水干管之间的排水连接支管可使用小排水干管之间的排水连接支管可使用小 于于50mm50mm的管道。的管道。 (2 2)由于埋深浅,管径小,管沟开挖宽度)由于埋深浅,管径小,管沟开挖宽度 小,容易施工,可大大缩短工期。小,容易施工,可大大缩短工期。 (3 3)由于是压力输送,管道不必在地势地)由于是压力输送,管道不必在地势地 处选线;污水处理厂。

    44、的位置也不必选在处选线;污水处理厂的位置也不必选在 区域内的最低处,可以自由选定。区域内的最低处,可以自由选定。 (4 4)施工时,可以避免破坏自然环境,保)施工时,可以避免破坏自然环境,保 护良好的自然和人为景观。护良好的自然和人为景观。 (5 5)重力流排水系统不能防止地下水的渗)重力流排水系统不能防止地下水的渗 入,压力流可以避免地下水的渗入,减入,压力流可以避免地下水的渗入,减 少污水处理设施的负荷。少污水处理设施的负荷。 (6 6)在合流制改分流制过程中,根据资金)在合流制改分流制过程中,根据资金 情况便于分期实施。情况便于分期实施。 缺点:缺点: 压力式排水系统是单排管路,发生压力。

    45、式排水系统是单排管路,发生 故障不仅造成全线停水,还会污染环境故障不仅造成全线停水,还会污染环境 ; 维护保养条件较高;管材要求比重力维护保养条件较高;管材要求比重力 流高,对管件连接、伸缩性、抗震性也流高,对管件连接、伸缩性、抗震性也 有一定要求。有一定要求。 二真空式排水系统二真空式排水系统 以真空吸力同时输送污水与空气的污以真空吸力同时输送污水与空气的污 水收集系统;水收集系统; 由真空阀井、中继泵站、真空管道由真空阀井、中继泵站、真空管道 组成。各个家庭排出的污水靠重力流进组成。各个家庭排出的污水靠重力流进 入真空阀井中的集水井,当污水在集水入真空阀井中的集水井,当污水在集水 井内上升。

    46、到某一高度时,真空阀打开,井内上升到某一高度时,真空阀打开, 在真空状态下,污水与空气按一定比例在真空状态下,污水与空气按一定比例 沿真空管路被吸引到中继泵站,从而被沿真空管路被吸引到中继泵站,从而被 压送到重力流干管或污水处理厂。压送到重力流干管或污水处理厂。 真空式与压力式排水系统不同点:真空式与压力式排水系统不同点: (1 1)真空式易于集中化管理。真空式水道)真空式易于集中化管理。真空式水道 只需在中继真空泵站处需电源;而压力只需在中继真空泵站处需电源;而压力 式水道要求每个研磨井处都有动力电源式水道要求每个研磨井处都有动力电源 。 (2 2)真空式下水道的污水靠真空输送,污)真空式下。

    47、水道的污水靠真空输送,污 水不会漏泄到管道外,避免对周围的污水不会漏泄到管道外,避免对周围的污 染。染。 (3 3)由于受真空高度限制,真空式下水道)由于受真空高度限制,真空式下水道 适于地形较平坦起伏较小的地区。而压适于地形较平坦起伏较小的地区。而压 力式可适于任何坡度。力式可适于任何坡度。 一般真空式小水道的扬程为一般真空式小水道的扬程为4m4m左右,而左右,而 压力式下水道扬程在压力式下水道扬程在20m20m左右。左右。 (4 4)真空式下水道气密性要求高,管材条)真空式下水道气密性要求高,管材条 件要好,并要严格施工质量,不能发生件要好,并要严格施工质量,不能发生 真空漏气。真空漏气。。

    48、 (5 5)真空式下水道由于污水与空气一起输)真空式下水道由于污水与空气一起输 入管道,污水呈好气性,而压力式管道入管道,污水呈好气性,而压力式管道 中呈厌气状态,易产生中呈厌气状态,易产生H H 2 2 O O等。等。 三压力式和真空式排水系统的三压力式和真空式排水系统的 适应条件适应条件 (1 1)地形平坦或起伏多、穿越山谷、河川)地形平坦或起伏多、穿越山谷、河川 多的地区;多的地区; (2 2)地下水位高或地质条件差如岩基露出)地下水位高或地质条件差如岩基露出 、地面多软土层等的地方,开挖深掘困、地面多软土层等的地方,开挖深掘困 难的地区;难的地区; (3 3)局部低洼的地区;)局部低洼。

    49、的地区; (4 4)道路狭窄,地下构筑物多,管网密集)道路狭窄,地下构筑物多,管网密集 ,施工难度大,赔偿费用多地地区;,施工难度大,赔偿费用多地地区; (5 5)人文景观和自然保护区,避免开挖破)人文景观和自然保护区,避免开挖破 坏景观,特别适于我国历史文化古城区坏景观,特别适于我国历史文化古城区 的改造;的改造; (6 6)人口密度低,居民分散,建筑物稀少)人口密度低,居民分散,建筑物稀少 的村落、别墅、观光区等;的村落、别墅、观光区等; (7 7)资金不足,需要分期建设,逐步完善)资金不足,需要分期建设,逐步完善 下水管网的地区。下水管网的地区。 第五节第五节 排水管材、泵站及管道附属排。

    50、水管材、泵站及管道附属 构筑物构筑物 一排水管材一排水管材 (一)对管渠材料的要求(一)对管渠材料的要求 1 1有足够的强度,以承受外部的荷载和内部的有足够的强度,以承受外部的荷载和内部的 水压;水压; 2 2有抵抗水中杂质的冲刷和磨损的作用,有抗有抵抗水中杂质的冲刷和磨损的作用,有抗 腐蚀的性能,特别对某些腐蚀性的工业废水;腐蚀的性能,特别对某些腐蚀性的工业废水; 3 3不透水,以防治污水渗出或地下水渗入,而不透水,以防治污水渗出或地下水渗入,而 污染地下水或腐蚀其他管线和建筑物基础;污染地下水或腐蚀其他管线和建筑物基础; 4 4内壁应整齐光滑,使水流阻力尽量减小;内壁应整齐光滑,使水流阻力。

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