1、雨水部分的設計說明及設計計算城市雨水管渠系統的布置與污水管道的布置相近，但也有自己的特點。雨水管渠規劃布置的主要內容有：確定排水流域與排水方式，進行雨水的管渠的定線；確定雨水泵房、雨水調節池、于是排放口的位置。3.1 雨水布管原則：1. 充分利用地形，就近排入水體。規劃雨水管線時，首先按照地形劃分排水區域，進行管線布置。根據分散和直接的原則，盡量利用自然地形坡度，多采用正交式布置，以最短的距離重力流排入附近的河流、湖泊等會匯水區域。一般不設泵站。2. 根據街區及道路規劃布置雨水管道。通常應根據建筑物的分布、道路的布置以及街坊或小區內部的地形、出水口的位置等布置雨水管道，是街坊和小區內大部分雨水

2、以最短的距離排入雨水管道。所以就需要對某一排水區域進行劃分，使其匯水更加的方便和直接。3. 合理布置雨水口，保證路面雨水舒暢排除。雨水口的布置應根據地形和匯水面積確定，以使雨水不至漫過路口。一般在道路交叉口的匯水點、低洼地段均應設置雨水口。4. 采用明渠與暗管相結合的方式。在城市市區，建筑密度較大、交通頻繁地區。應采用暗管排除雨水，盡管造價高，但是衛生情況好，養護方便，不影響交通；在城市郊區或建筑密度低、交通量小的地方可采用明渠，以節省工程費用。5. 出水口的位置。當匯水水體離流域很近，水體的水位變化不大，洪水位低于流域地面標高，出水口的建筑費用不大時，宜采用分散出口，使雨水盡快排放，反之，則

3、應該采用集中出口排放方式，本設計中采用分散出口排放。6. 調蓄水體的布置。充分利用地形，選擇適當的河湖水面作為調蓄池，以調節洪峰流量，減低溝道設計流量減少泵站的設計數量。7. 排洪溝的設置。城市中靠近山麓建設的中心區、居住區、工業區，除了應設雨水管道外，還應考慮在規劃地區周圍設置排洪溝。3.2 雨水布管內容：1) 確定排水區域與排水方式：本設計中有很明顯的排水區界，一條河流自東向西流動，將整個城鎮劃分為河南區與河北區；同時將河北區雨水排水區域分為五個個部分，分別有五條干管收集污水，河南區雨水排水區域作為一塊，有一條感官收集污水。由于該城鎮為中小型城鎮，且其大氣污染不是很嚴重，酸雨等不嚴重，同時

4、我們的排水管道的設計采用雨污完全分流制的排水，所以收集的雨水以最快的方式直接排入水體，減少城市的積水，沿著河堤自動往西共有六個排水口。2) 污水廠和出水口位置的選擇本設計城市為江西的一個中小型城市，采用雨污完全分流制排水，雨水收集后不用處理直接排放，對水體的影響不是很大，所以雨水收集過程中不用設置污水處理廠來專門處理雨水，浪費資源，出水口的位置分散在河堤處，河南區有一個，河北區有五個，共同完成城市的雨水排除工作。3) 污水管道的布置與定線雨水管道的平面布置，一般按照干管、支管的順序進行，雨水的管道設計過程中沒有主干管，干管直接把雨水引入水體。在總體規劃中，只決定雨水干管的走向和平面布置。定線時

5、，應該充分利用地形，使污水走向按照地面標高由高到低來進行，干管敷設在沿地面標高到低從一個至高點排至水體，最短卻是最快的匯水方式，管道敷設不宜設在交通繁忙的快車道和狹窄的道路下，一般設在兩側的人行道、綠化帶或慢車帶下。支管的平面布置形式采用穿坊式，同時將原有的各個匯水區域進行劃分，使原來的各個區域排入不同的管網，從而以最快的速度減少了匯水時間，從而以最少的時間減少地面的積水。進而組成的一個污水排放系統可將該系統穿過其他街區并與所穿過的街區的污水管道相連接。管道的材料采用混凝土管4) 確定雨水管道系統的控制點和跌水井設置地點管道系統的控制點為每條管道的起點和整個管段的地面標高起伏點，這些點決定著管

6、道的最小埋深，由于整個管道的敷設過程中，埋深一直滿足最實用條件，且對于將來的發展留有空間，所以不需要提升泵站，全部依靠重力流排水，由于管道坡度小于地面坡度，所以在下游的部分管段不能夠滿足最小的覆土厚度，所以需要設置跌水井，今本上每個干管需要設置一個跌水井，以滿足埋深和覆土深度的要求。5) 確定雨水管道在街道下的具體位置充分協調好與其他管段的關系，污水和雨水管道應該敷設在給水管道的下面，處理管道的原則為：未建讓已建的，臨時性管讓永久性管，小管讓大管，有壓管讓無壓管，可彎管讓不可彎管。雨水管道的直徑一般比其他的管道都要大，所以更要協調好各個管道的關系，明白各個管段的位置和相對規矩，一般雨污水管段要

7、在給水管道的下面。1城鎮邊界2排水流域分界線3干管4主干管5污水廠6泵站7出水口8匯水水體正交式雨水排水管道設置系統3.3 設計計算：3.3.1 基礎計算：降落到地面上的雨水并不是全部都流入雨水管道系統的，雨水管道系統的設計流量，只是相應匯水面積上全部將水量的一部分，所以進行一下基本計算：3.3.1.1 徑流系數的確定：降落到地面上的雨水，在沿地面流行的過程中，形成地面徑流，地面徑流的流量稱為雨水地面徑流量。因此將雨水管道系統匯水面積上的地面雨水徑流與總降水量的比值稱為徑流系數，用符號V表示，即：地面徑流量屮=總降雨量目前再設計計算中徑流系數根據地面覆蓋情況按經驗來定，室外排水設計規范中有關徑

8、流系數的規定見表9。由于在同一個匯水面積上，兼有多種地面覆蓋的情況，根據本設計中各中地面的覆蓋情況，用加權平均的方法可以求出整個城鎮的平均地表徑流系數，該城鎮的各種地面的覆蓋率等具體數據見表10。表1徑流系數V值地面種類徑流系數血各種屋面、混凝土和瀝青路面0.90大塊鋪砌路面和瀝青表面處理的碎石路面0.60級配碎石路面0.45干砌磚石和碎石路面0.40非鋪砌土路面0.30公園和綠地0.15表2各種性質地面所占面積百分率表地面名稱各種屋面砼瀝青路面碎石路面非鋪砌地面瀝青表面處理的碎石路面公園和菜地所占百分比438419620(%)所以本城鎮的平均徑流系數為：工(FV)ii屮=0.43x0.9+0

9、.08x0.9+0.04x0.4avF+0.19x0.3+0.06x0.6+0.2x0.15=0.582=0.6平均徑流系數為0.6，與國內的部分城市采用的綜合徑流系數相比，其符合江西城市的基本情況，所以采用本數值。3.3.1.2 設計暴雨強度的確定：由于各個地區的氣候條件不同，降雨的規律也不同，因此各地的降雨強度公式也不同。雖然，不同地區暴雨強度公式各異，但都反映出降雨強度與重現期p和降雨歷時t之間的函數關系。要求的某地區的暴雨強度，只需求出該地區的重現期和降雨歷時即可3313設計重現期p的確定有暴雨強度公式可知，暴雨強度隨著重現期p值的不同而不同，p值越大，暴雨強度越大，p值越小，暴雨強度

10、越小。P值的確定影響著設計流量，如果p值采用較高的值的話，計算的雨水設計流量就會比較大，雨水管道的設計斷面相應增大，安全性高，但是會增加工程的造價；反之，可降低工程造價，地面積水可能性大，可能發生排水不暢，不能及時排除雨水。我國地域遼闊，各地的重現期差別比較大，同一城市中也可能出現不同的重現期。但是本設計的目標城市為一個中小城市，暴雨強度的差別不會很大，同時沒有很多重要的區域，所以整個城市采用統一的重現期。結合國內的各個城市的經驗數值和對該城市的具體分析，確定該城鎮的重現期為la。3.3.1.4 設計降雨歷時的確定當匯水區域最遠點到達回水管道的那一刻，相應的設計斷面上產生最大的雨水流量。所以集

11、水時間t是由地面雨水集水時間t和管內雨水運行時間t兩部分12組成，所以降水歷時可用下式表達：t二t+mtm-折減系數；121）地面雨水集水時間t的確定1地面雨水集水時間是指雨水從匯水區域上最遠點A流位于雨水管道起始端點到第一個雨水口a的地面雨水流行時間。在實際應用中，要準確的確定t值較1為困難，故通常不予計算而直接采用經驗數值。根據室外排水設計規范中規定：一般采用5一15min。一般匯水面積較小，地形較陡，建筑密度較大，雨水口分布較密的地區，宜采用較小的t值，一般為58min左右，其他情況為8115min。本設計符合規范中的第一種情況，匯水面積較小，同時根據其周邊城市的情況來確定t，結合經驗數

12、值，最終確定地面集水時間t為8min。112)管內雨水流行時間t的確定2管內雨水流行時間t是指雨水在管內從第一個雨水口流到設計斷面的時間。2他與雨水在管內流經的距離L及管內雨水的流行速度v有關。可用下式計算：3)折減系數m值的確定Li60v(min)設計斷面的流量和流速并非同時達到設計狀況，實際上，雨水管道內的水流速度也是由零逐漸增加到設計流速的，雨水在管內的實際流行時間大于設計水流時間，所以折減系數的產生就是為了折算這段時間的差額。為是計算簡便，室外排水設計規范中規定:暗管采用m=2.0o對于明渠，為防止雨水外溢的可能,應采用m=1.2。在陡坡地區，不能利用空隙容量，暗管采用m=1.22.0

13、。本設計中的管道全部采用暗管，所折減系數按照m=2.0計算。3.3.1.5 暴雨強度公式綜上所述，當設計重現期、設計降雨歷時、折減系數確定以后，計算雨水管渠的設計流量所用的設計暴雨強度公式可寫為：167A(1+clgp)q=(t+mt+b)n12在設計要求中，部分參數已經給出,同時經過前面的確定，可知:A=20，C=0.7,b=19,n=0.86,t=8min,p=1a，m=2;11帶入相關參數進去可知：q-3340q(27+2t)0.862從而確定了暴雨強度公式，t需要根據管段流量確定，當進行水力計算后，2即可確定流速，t才能確定。23.3.1.6 單位面積徑流量的確定：單位面積徑流量qL/

14、shm2是暴雨強度q與徑流系數V的乘積，即0剩下的工作就只有確定雨水在管段內流行時間t即可。2相應的設計雨水徑流量為：Q=qFF為其相應的匯水面積。03.3.2 水力計算：3.3.2.1設計要求1. 設計充滿度：由于雨水較污水清潔，對水體及環境污染小。因發生暴雨時徑流量大，相應較高設計重現期的降雨歷時一般不會很長。允許雨水灌區溢流，以減少工程投資。因此，雨水灌區按滿流來設計，既充滿度h/D1。對于明渠,超高不得小于0.2m。街道邊溝，超高應大于等于0.3m。2. 設計流速與污水相似，設計流量、設計充滿度相對應的水流平均速度稱為設計流速。設計流速過小，雨水流動緩慢，其中的懸浮物容易沉淀淤積；反之

15、，設計流速過高，產生對管壁的沖刷，使得管材損壞嚴重，管道的使用壽命降低。室外排水設計規范規定：最小設計流速：雨水灌渠（滿流時）的最小設計流速為0.75m/s。由于明渠內發生淤積后易于清除、疏通，所以明渠的最小設計流速為0.4m/s。最大設計流速：金屬管道為10m/s，非金屬管道為4m/s，明渠根據不同材質按照設計說明來定。3. 最小設計坡度與污水管道的設計坡度相似，在雨水管道系統設計時，通常使管道敷設坡度與地面坡度一致，這對降低管道系統的造價非常有利。但相應于管道敷設坡度的雨水流速應該等于或大于最小設計流速，這在地勢平坦地區或管道逆坡敷設是尤為重要。為了防止其管道的沉淀淤積，所以行業中有規定最

16、小的設計坡度。我國室外排水設計規范一般規定：在設計充滿度為0.5時，管徑為200mm時，最小設計坡度為0.01；管徑為300mm時，最小設計坡度為0.003。街坊廠區內為0.004；街道為0.003。4. 最小管徑一般在雨水管道系統的上游部分，雨水設計流量很小，若根據設計流量計算，則設計管徑會很小。根據管徑養護經驗證明，管徑過小容易堵塞，從而增加管道清淤次數，并給用戶帶來不便。采用較大的管徑可采用較小的設計坡度，從而使管道的埋深減小，降低工程造價。我國室外排水設計規范規定：雨水管道到在街坊和廠區內的最小設計管應為200mm,在街道下的最小設計管徑為300mm。本設計中的所有管段均滿足以上要求。

17、5. 不計算管段在雨水管道的設計過程中,若某設計管段的設計流量小于其在最小管徑、最小設計流速、最小設計充滿度條件下管道通過的流量,則這樣的管段稱為不計算管段。設計時不再進行水力計算,直接采用最小管徑即可,其他的水力參數則按照最小管徑來核算。6. 最小埋設深度具體規定與污水管道相同,為了滿足如下的技術要求而提出最小覆土厚度：1. 防止冰凍膨脹而損壞管道2. 防止管壁因地面負載而破壞3. 滿足街坊雨水連接管銜接的要求根據室外排水設計規范規定：防凍無保溫時為冰凍線上0.15m；防負載車行道下最小覆土0.7m；銜接建筑物出戶管0.50.6m。所以就需要考慮管段控制點（管道的起點）的最小埋深,以確定整個

18、管道的埋深,同時還要考慮地下埋深,考慮地下地質和地下水以及工程造價情況,一般規定，在干燥土壤中不超過78m；在多水、流砂、石灰巖地層中不超過5m。當埋深超過最大埋深,可以考慮采用提升泵站,以提高下游管段的管位,減少下游管道的埋設深度。本設計中考慮地質條件，地下水位離地面有78m，且為砂質粘土，本設計中全部埋深都在0.7-5m之間,符合要求。7. 污水管道的銜接在污水管道系統中，為了滿足管道銜接和養護管理的要求，通常在管徑、坡度、高程、方向發生變化及支管接入的地方設置檢查井。在檢查井中必須考慮上下游管道銜接時的高程關系。管道銜接時應遵循一下兩個原則：1）盡可能提高下游管道的高程，以減少管道的埋深

19、，降低造價；2）避免在上游管段中形成回水而造成淤積。常見的銜接方式有：管頂平接、水面平接、設跌水井的方式。本設計采用管頂平接進行管道的敷設，管材為圓形的鋼筋混凝土管。3.3.2.2 計算步驟：從居住區地形圖中得知，該地區坡度較大，有很明顯的分水線，可按照就近排入附近雨水管道的原則劃分匯水面積，雨水分散出水口設在河岸邊，故雨水干管的分布基本方向垂直于河岸線，為保證在暴雨期間排水的可能性，故在雨水干管的終端設置雨水泵站。根據地形及管道布置情況，劃分設計管段。具體的管道的布置方法見附圖（雨水管道的平面布置圖）。將涉及管段的檢查井依次編號，并量出每一設計管段的長度，匯總到表11.確定出檢查井各檢查經的

20、地面標高填入表12。表1設計管道長度匯總表管段編號管段實際長度/m管段編號管段實際長度/m管段編號管段實際長度/m管段編號管段實際長度/m1-2289.6511-1257.2522-23126.9532-33227.402-3158.2513-14305.7023-24171.1533-34204.953-4213.0514-15176.0024-2583.4534-35197.554-5143.8015-16249.6525-26217.3035-36185.155-6189.8016-17201.1526-27216.1036-3754.456-724.4517-18167.7027-28

21、249.5038-39176.608-9209.8018-1997.3528-29193.6039-40166.559-10152.1019-2054.3529-30189.6540-4131.8010-11204.4521-22212.5030-3129.15每一設計管段所承擔的匯水面積可按就近排入附近雨水管道的原則劃分，然后將每塊回水面積編號，計算數值。雨水流向顯示在圖中（雨水管道的平面布置圖）。各設計管段的匯水面積的計算數值見表2.3.3.3 水力計算表計算采用列表的方法進行雨水管道設計流量及水力計算，計算的具體結果見表2。先從管段的起始端開始，然后依次向下游進行。1. 表2中第1項為需

22、要計算的設計管段，應從上游向下游一次寫出管段的編號在第2項，可從表1中獲得，設計地面標高即13、14列由平面圖估得，匯水面積即第3列根據水流方向計算得到。2. 在計算中，假定管段中雨水流量均從管段的起點進入，將各管段的起點作為設計斷面。因此，各設計管段中雨水的設計流量按該管段的起點，即上游管段的終點的設計降雨歷時進行計算的，也就是說，在計算各設計管段的暴雨強度時，所采用的t值是上游各管段內的雨水流行時間之和工t。工t的求段的12是起始管段，故t為0,將此值列入表中第4項。設計管段的2222得需要根據上一條管段的水力計算后，確定了流速才能確定。例如，設計管2t確定卻是需要等12的設計流速確定，求

23、出其運行時間，才能計2算得出。3. 該居民區的平均徑流系數屮在前面已經計算得出為0.6av4. 求單位面積的徑流量，在前面，本設計的單位面積的徑流量也已經計算得出。2004q=0=o(27+2t)0.862從而確定了暴雨強度公式，t需要根據管段流量確定，當進行水力計算后，2即可確定流速，t才能確定。25. 用各設計管段的單位面積徑流量乘以該管段的匯水面積的該管段的設計流量，例如，管段12的設計流量為Q二qxF二117.74x4.93二580.46L/s，01-2依次將計算值列入表2中第7項。6. 根據求得各設計管段的設計流量，參考地面坡度，查滿流水力計算圖，確定出管段的設計管徑、坡度和流速。在

24、查水力計算圖或者水力計算表時，Q、V、I、D這四個水力因素可以相互適當調整，使計算結果既符合設計數據的規定，又經濟合理。由于該街區的地面坡度不是很大，為不使管道埋深過大，管道坡度宜取最小值，但所取的最小坡度應能使管內水流速度不小于設計流速。例如管段12的設計流量為580.46L/S,按照其最小設計坡度，可調整其管段的實際輸水能力為585.44L/s，同時相應的管徑、流速都有擴大。7. 根據設計管段的設計流速求該管段的管內雨水流行時間t。例如管段122的管內雨水流行時間t=£亠二289.65二3.17min，將其計算值列入表2260v60X1.522中第5項。一28. 求降落量，由設計

25、管段的長度及坡度，求出設計管段上下端的設計高差(降落量)。例如管段12的降落量SL二0.004X289.65二1.16m，將此值列入表2中第12項。9. 確定管道埋深及銜接。在滿足最小覆土厚度的條件下，考慮冰凍情況，承受載荷及管道銜接，并考慮到與其地下管線交叉的可能，確定管道起點的埋深或標高。將此值列入表2中的第17項。各計算管段的銜接采用管頂平接。10. 求各設計管段上、下端的管內底標高。用1點地面標高減去該點管道的埋深，得到該點的管內底標高，即(104.2-2)m=102.2m列入表2中第15項，再用該值減去該管段的降落量，記得到終點的管內底標高值，即(102.2-1.16)m=101.0

26、4m，列入表2中第16項。用節點2的地面標高值減去該店的管內底標高值得到節點2的管道埋深，即(1028101.04)m=1.76m，經此值列入表2中第18項。由于管段12和管段23的管徑不同，采用管頂平接，即管段12的末端與管段23的起端的管頂標高應相同，所以計算得管段23的起端管內底標高應為(101.04-1.1+0.7)m=100.64m，求出其起端管內底標高后，可用前面方法求得末端管內底標高，直到求出全部的數值。表2雨水干管的水力計算表單位面匯水面管內雨水流行時量設計流量設計管長積A間/minq0/L/Q/(L/s)管段積徑流L(m)(F/hm(shm力流速管道輸水管徑坡能力v/(m/坡

27、降設計地面標高/mD/mm度s)Q'/(L/sS/)水設計管內底標高/m埋深/m編號2)2)%0SL/m起點終點起點終點起點終點12345678910111213141516171812289.654.930.003.17117.74580.467004.01.522585.441.16104.2102.8102.20101.042.001.7623158.2517.883.171.4198.201755.8011003.31.8691775.270.52102.8102.0100.64100.122.161.8834213.0521.324.581.7991.571952.30120

28、03.31.9802238.190.70102.0101.6100.0299.321.982.2845143.839.866.381.0984.423364.9614003.32.1953377.230.47101.6102.099.1298.642.483.3656189.852.297.471.4980.624215.8716002.62.1294278.440.49102.0101.298.4497.953.563.256724.4562.688.950.1776.014764.6116003.32.3994821.030.08101.2101.097.9597.873.253.1389

29、209.85.030.002.27117.74592.237004.11.541592.750.86103.8102.8101.80100.942.001.86910152.17.212.271.68103.01742.738003.31.511759.130.50102.8102.6100.84100.341.962.261011204.45,11.353.952.0094.441071.859003.61.7071085.400.74102.6101.4100.2499.502.361.90111257.2517.855.940.5686.041535.7311002.71.6901605

30、.250.15101.4101.099.3099.152.101.851314305.708.650.003.16117.741018.459003.21.6101023.720.98106.5105.4103.8102.822.72.581415176.0012.893.161.8298.241266.2610002.81.6151267.780.49105.4105.3102.72102.232.683.071516249.6518.444.982.3389.871657.2611003.01.7821692.630.75105.3104.3102.13101.383.172.921617

31、201.1527.407.321.5081.132223.0211004.72.2302118.170.95104.3102.6101.38100.432.922.171718167.7030.488.821.3376.412328.9712003.72.0972370.450.62102.6102.8100.3399.712.273.09181997.3533.8810.150.7472.692462.7912004.02.1802464.270.39102.8101.699.7199.323.092.28192054.3538.8410.900.4070.782749.1112504.12

32、.2682781.840.22101.6101.099.2799.052.331.952122212.504.830.002.39117.74568.697003.81.484570.820.81106.2105.7104.20103.392.002.312223126.958.182.391.52102.36837.307002.41.394536.200.30105.7105.6103.39103.092.312.512324171.159.623.901.9794.63910.389002.61.451922.620.44105.6104.6102.89102.442.712.16242

33、583.4513.705.870.8886.311182.4910002.71.5861245.010.23104.6104.6102.34102.122.262.482526217.3016.906.752.2783.091404.1911002.41.5941514.060.52104.6104.7102.02101.502.583.202627216.1021.819.021.9975.831653.7511003.11.8111720.180.67104.7103.4101.50100.833.202.572728249.5029.2911.012.2470.502065.031200

34、2.91.8562098.020.72103.4103.6100.73100.002.673.602829193.6035.3113.251.6665.392309.0412503.01.9402379.530.58103.6101.899.9599.373.652.432930189.6545.3614.911.6062.092816.2813502.81.9732822.700.53101.8101.399.2798.742.532.56303129.1547.9216.510.2459.232838.1313502.92.0082872.770.08101.3101.098.7498.662.562.343233227