雨水流经雨水口中的连接管再 进入雨水管渠水力计算还是直接进入雨水管渠水力计算中的

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第3章雨水管渠系统的设计1-2
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第3章雨水管渠系统的设计1-2
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什么是雨水口,雨水口有哪几种形式,能截图说明吗?
什么是雨水口,雨水口有哪几种形式,能截图说明吗?
地区:新疆
等级:14 级
头衔:中国区总裁
【inlet;gully】指的是管道排水系统汇集地表水的设施,由进水箅、井身及支管等组成。分为偏沟式、平篦式和联合式。
1,城市排水系统由雨水系统和污水系统构成。雨水口(inlet;gully)指的是管道排水系统汇集地表水的设施,在雨水管渠或合流管渠上收集雨水的构筑物,由进水箅、井身及支管等组成。雨水系统的基本组成单元。道路、草地,甚至一些建筑的屋面雨水首先通过篦子汇入雨水口,再经过连接管道流入河流或湖泊。雨水口是雨水进入城市地下的入口,收集地面雨水的重要设施,把天降的雨水直接送往城市河湖水系的通道,既是城市排水管系汇集雨水径流的瓶颈,又是城市非点源污染物进入水环境的首要通道。它既为城市道路排涝,又为城市水体补水。
2,城市的雨水口在哪儿? 城市雨水口随处可见,它们就在路边栅条状铸铁篦子下,就在马路边上的雨箅子下。
3,雨水口的形式,主要有平篦式和立篦式两类。平篦式水流通畅,但暴雨时易被树枝等杂物堵塞,影响收水能力。立篦式不易堵塞,边沟需保持一定水深,但有的城镇因逐年维修道路,由于路面加高,使立篦断面减小,影响收水能力。
4,在城市排水管网设计中,雨污排水管网是分离的。生活污水通过专用污水管道被送到污水处理厂,而雨水口则只负责雨水收集防洪防涝排放。因为任何城市的雨水通道都不与污水处理厂相通,否则一遇下雨,成千上万吨雨水会使污水处理厂的运行瘫痪。排污井盖上一般标有字母“W”,排雨井盖则标“Y”。
二、雨水口型式有平箅式、立式和联合式等。
平箅式雨水口有缘石平箅式和地面平箅式。缘石平箅式雨水口适用于有缘石的道路。地面平箅式适用于无缘石的路面、地面低洼聚水处等。
立式雨水口有立孔式和立箅式,适用于有缘石的道路。其中立孔式适用于箅隙容易被杂物堵塞的地方。
联合式雨水口是平箅与立式的综合形式,适用于路面较宽、有缘石、径流量较集中且有杂物处。
三、雨水口的泄水能力,平箅式雨水口约为20l/s,联合式雨水口约为30l/s。大雨时易被杂物堵塞的雨水口泄水能力应乘以0.5~0.7的系数。多箅式雨水口、立式雨水口的泄水能力经计算确定。
四、平箅式雨水口的箅面应低于附近路面3~5cm,并使周围路面坡向雨水口。
立式雨水口进水孔底面应比附近路面略低。
雨水口井的深度宜小于或等于1m。冰冻地区应对雨水井及其基础采取防冻措施。在泥沙量较大的地区,可根据需要设沉泥槽。
五、雨水口连接管最小管径为200mm。连接管坡度应大于或等于10%,长度小于或等于25m,覆土厚度大于或等于0.7m。
必要时雨水口可以串联。串联的雨水口不宜超过三个,并应加大出口连接管管径。
雨水口连接管的管基与雨水管道基础做法相同。
六、雨水口的间距宜为25~50m,其位置应与检查井的位置协调,连接管与干管的夹角宜接近90°;斜交时连接管应布置成与干管的水流顺向。
七、平面交叉口应按竖向设计布设雨水口,并应采取措施防止路段的雨水流入交叉口。
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3秒自动关闭窗口关于雨水花园的设计应用中的各种可能性的研究报告
&&&&&&&&&&&关于雨水花园的设计应用中的各种可能性的研究报告
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
内容摘要:本文对收集到的有关雨水花园的设计及应用的资料进行整理,归纳出雨水花园的主要做法,优势与注意事项。同时根据基本原理提出雨水花园在设计应用中一些值得考虑的可能性,希望通过以上的总结给予以后想要进行雨水花园设计的设计者一定的启发。
&&&&由于水资源的匮乏,雨水被视为城市的第二大水资源。自20世纪60年代以来,人们关注雨水的收集与利用,研究和开发了相关的雨水收集与利用技术,建设了一大批示范项目,并已取得良好的经济收益和城市环境优化的回报。在国内经常可以见到承载雨水收
集的关键容器——雨水管、排水渠等设施素面朝天,毫无美感和设计细节地出现在建筑物外墙上、高架桥桥墩上,或裸露在雨水井旁。正是由于目前雨水利用的非生产性功用,如雨水储留、改善环境景观和调节局部微气候等尚需更多地重视和关注。所以探讨雨水口、雨水管和排水沟渠的景观化设计,以及通过雨水花园的造景系统实现雨水利用的非生产性功用和环境友好型的雨水造景系统是非常必要的。
雨水基础设施是承载雨水收集与排放的构件设施,其功能性与艺术性的统一自工业化生产以来就被逐渐淡化。作为城市基础设施中的一道景观,和城市美学与文化取向的表征,雨水基础设施构件的艺术性和景观化需要被关注和提升。
关键词:雨水花园&&基础设施&艺术性&&可能性&
雨水花园的定义比较多,本文研究的主要根据《技术与艺术的完美统一——雨水花园建造探析》一文中的雨水花园定义为准。“雨水花园是自然形成的或人工挖掘的浅凹绿地,被用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水,是一种生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。[1]”
&&&&雨水花园出现于20世纪90年代,起源于美国,是一种新兴的以有效利用雨水。节约水资源为目的的花园形式。
&&&&&&表1&雨水花园对部分污染物的去处效果
雨水花园除了能够有效地进行雨水渗透之外,还具有多方面的功能:
3.1)能够有效地去除径流中的悬浮颗粒、有机污染物以及重金属离子、病原
体等有害物质。
3.2)通过合理的植物配置,雨水花园能够为昆虫与鸟类提供良好的栖息环境;
3.3)雨水花园中通过植物的蒸腾作用可以调节环境中空气的湿度与温度,改善小气候环境;3.4)雨水花园的建造成本较低,且维护与管理比草坪简单;
3.5)与传统的草坪景观相比,雨水花园能够给人以新的景观感知与视觉感受。
3.6)雨水花园中植被的截留作用以及土壤的渗透作用能降低雨水径流的流速,消减径流量,减少洪涝灾害,而且雨水下渗还可以补给地下水。
3.7)通过合理设计可以控制雨水滞留时间,避免滋生蚊蝇。
其特殊的净化作用主要有:
a.物理净化作用:有规则的沉降
b.植被净化作用:植物体系会从雨水中吸收生长所需氮、磷等化学元素,起到生态净化的作用。
c.土壤净化作用:土壤中所包含的微生物和植物代谢产物共同作用,将雨水渗入土壤中有机分解掉。
d.人工湿地综合:在雨水花园景观内设置一定的人工湿地对收集来的雨水进行净化处理。
4.1)以控制&径流污染&为目的的雨水花园(生物滞留区域)
适用于停车场、广场、道路的周边,利用雨水花园处理污染较严重的初期雨水。
4.1.1土质要求
&&&&以控制径流污染为目的的雨水花园对土质的要求比较高.一般要求为壤质砂土,&含大约&35-60%&的砂土,&黏土含量&25%&,&渗透系数&0.&3&m&/d;土壤中含有大量的直径&&&25&mm&的碎石、木屑、树根或其他腐质材料以及大量的无害草籽等。另外,&雨水花园的土质比较疏松,&应用锄或铲轻轻夯实。
4.1.2结构和深度确定
&&&&&当雨水花园以控制径流污染为目的时,&它既要保证很好的处理效果,&又要保证及时排除多余雨水,因此其结构一般比较复杂,&主要由植被缓冲&(过滤&)带&(预处理作用&)、蓄水区、有机覆盖层、种植土层、植物、地下排水暗管组成,&并设有紧急溢流装置,&有时还可设置一贮水池,&贮存溢流及底部排水管排出的水质较好的雨水,&用于喷洒道路、浇灌绿地等,&以实现雨水资源的再利用。
4.1.3表面积的确定
雨水花园的表面积主要由以下因素决定:&雨水花园的深度、处理的雨水径流量和土壤类型。
4.2)以控制&径流量&为目的的雨水花园
适用于处理水质较好的小汇流面积雨洪。例如公共建筑,小区屋面等
4.2.1土质要求
雨水花园的主要功能是控制径流量时,&只要土壤的渗透性达到要求即可。可通过以下简易方法测试:&挖一约&15&cm&深的坑,&充满水后如果能在&24&h内渗完,&即适合作为雨水花园的土壤。如果土壤达不到渗透要求,&可以通过局部换土达到要求。可按以下比例配制:&50%&~&60%&的砂土和碎石;&20%&-&30%&的腐殖土;&20%&-&30%&的表层土。
4.2.2结构及深度的确定
&&&&&当雨水花园的主要功能是控制径流量时,&其结构比较简单,&一般只要能保证超过其设计能力的雨水及时排入排水系统即可。如果是分散的或位于郊区、农村的单户庭院的雨水花园,&超过其渗蓄能力的雨水会进入庭院排水沟,&因此一般无需设计专门的溢流装置,&多余雨水只要沿四周高坎流出,&进入庭院排水系统即可。如果雨水花园所在的位置不方便将多余雨水直接排入排水系统,&则可设计一个简单的溢流装置,&使雨水由溢流管&(渠&)排入就近的排水系统&.
&&&&&深度由土壤渗透性能及地面坡度决定。渗透性能比较差的土壤的建议深度为&7.5&cm左右,&渗透性能较好的砂土的建议深度为&15&cm&左右。一般要求雨水花园的地面坡度12%&,&底部必须平坦,&为了减少土方量,&可根据不同的地面坡度采取不同的雨水花园深度.
&&&&&&&&&&&&&&表4&坡度与深度的关系
4.2.3表面积的确定
5.雨水花园植物选择原则
5.1)本地植物应多于引进的外来植物。
5.2)特别注意排除有毒的、妨碍交通和有安全问题的植物。
5.3)对于以控制径流量为目的的雨水花园,&尽量选择一些四季性的植物&(&如灌木、草、蕨类植物等&),&另外从美化环境的角度考虑尽量选择漂亮的能吸引蜜蜂、蝴蝶的植物。
5.4)物种的规划应随意而自然,&规模相对较大的雨水花园中植物的物种也应相对较多。
5.5)尽量选择在水中浸泡&48&h仍能存活且耐旱的植物。
6.雨水花园维护管理
7.结合国情,雨水花园的发展可能
7.1&建造有代表性的公共雨水花园&&&
7.2&在居住区内大力兴建雨水花园(可参见居住区雨水花园建造方法探析)
7.3&政府出台相关股利政策与措施
7.4&雨水花园与现代农业景观开发相结合。(参见&现代农业景观中雨水花园技术的运用_以武汉市木兰古镇农业生态观光区蔬果园规划设计为例。)
8.雨水花园的景观化发展可能性
8.1)雨水管的可能性:
雨水管是建筑物屋面排水和雨水收集的重要构件。作为大多数建筑立面上不可或缺的构件,雨水管的造型与精良的细节设计不仅发挥雨水疏导等基本功能,而且当其外露在墙身上时,也是影响建筑物立面细节设计品质的重要元素。在工业时代以前的历史建筑中,常常会看见一些雨水管管口有非常讲究的造型与细节设计。日本神社或是老建筑、景园建筑的角部或檐口,常见雨链(rain&chain)的使用(图1)。它被用作排水管的替代品——雨水顺雨链下流,雨链下方接水池或是面层覆有砾石的排水设施,在&&&&日本神社雨链&&&&&&&&&&现代绿色建筑雨链
完成排水的同时也增添了景观效果。雨链多为铜制,铜链上串联着形态各异有如铃铛的铜饰品。
&&&&在当代的绿色建筑中我们可以看到各种似曾相识的面孔,但是他被装扮得更加美丽,在传统的基础上改进是雨水连创新上值得思考的问题。
&&&&&同时它也启示了现代的设计师和艺术家对雨水管艺术性和在立面造型中的追求。德国德雷斯顿新城区(Neustadt)艺术街(Kunsthofpassage)中的雨水剧院(Rain&Theater),其对雨声和雨景的呈献与雨链颇为相似。艺术家把雨水管设计成漏斗状或喇叭形,装饰性地布在墙面上和建筑前。雨天,人们可以停伫于此,倾听水与管的交响乐,因此,人们给它取名为雨水剧院。
20世纪60年代后,随着人们对雨水利用研究的开展和成熟运用,雨水管收集雨水的作用得到了充分重视,同时雨水管对建筑美&&&&&&&&&&雨水剧院细部&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&雨水剧院
观的影响也逐渐开始被关注。许多建筑中雨水管与阳台或空调机位的设置相结合,减少了未加修饰和缺乏细节处理的雨水管裸露在墙面上对建筑美观度的影响。国外建筑中,常见将外露雨水管的色彩和安放位置与建筑色彩和墙面的凹凸结合在一起的处理方式。芬兰Huopalahti住宅建筑中,雨水管隐在内凹的建筑空间内,与棕红色的建筑外墙面相一致。
&&&&&根据建筑的特性来进行能与之协调的雨水管,是值得考虑的。雨水管并不一定要成为被隐藏的对象,或是影响整个建筑风格的不祥物,而是可以与建筑连成一体,成为建筑本身的亮点。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&芬兰住宅建筑雨水管
&&&&&便是很好的例子,他的雨水管并不是遵从常规的一根管子而是与雨水收集相结合,整个雨水收集的系统设计的像一滴巨大的水滴接入住宅内部,不但满足的雨水的收集还同时给房间起到了降温的作用。同时也是住宅独特的装饰部分。所以雨水管不单单只可以作为单体存在它可以与其他的功能结合在一起获得各种可能性。不只是一种,两种功能的结合。而是无限种可能。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
8.2)雨水口的可能性
&&&&&雨水口的设计包括雨水管接近地面处的管口处理和道路排水中的雨水汇集口处理。行走在城市中,经常会看见白色的PVC雨水管悬在散水上方,降大雨时,雨水倾泻而下,冲蚀着硬化的散水地面,水点飞溅四处,影响勒脚的防潮防水功能。有些建筑考虑了雨水管设置位置的隐匿,但却忽视了对人使用造成的困难。
&&&&&雨水口并不只能是雨水要接触地面的最后一步,他可以根据雨水量的大小改变成各种尺度造型,完全取决于下一个环节雨水的利用。我们这里能够见到的最简单的利用便是将雨水管的水直接接入雨水花园,那么出水口就可以根据雨水花园的方位进行弯曲。并不是一根雨水管就只可以有一个雨水口。根据需要也可以拥有很多个。
在简单的细节构件中传承出北欧设计追求的实用、简洁和艺术等精良品质。雨水管直接插入&&&&
方形的花岗岩石墩中,雨水经石墩排入石墩下方的排水沟中。花岗岩方石墩成为沿墙花池的一个个小节点和雕塑小品,也能为在街道散步的人和路人提供一个可以暂时落坐的地方。同时,也可以结合斜屋顶收集雨水然后接到小叠水,最后收集到雨水花园。雨水的过程艺术也是非常值得考虑的想法。
8.3)排水沟的可能性
排水沟如果从简单的想法出发可以考虑直接设计成雨水花园或是蓄水池。排水口直接将雨水排入而不经过其他程序。
排水沟可以考虑与排水口结合,成为蓄水池的一部分,这里给出的参考有将排水去设计成叠水,不仅能够&&&&&&
减缓雨水与地面或是雨水花园接触的时间,增强下渗效果以外,还能成为景观的一部分。为雨天添加更多的乐趣。当然叠水的形式可以有很多种,由迈耶·里德设计的波特兰雨水花园水渠底部的青灰色石板,&使得雨水能够在上面自由流淌;&边缘的鹅卵石又能够使多余的雨水很快地渗入地下,&被土壤吸收;&水渠墙面粗犷的玄武岩营造出了一种自然的氛围。
城市道路上,我们经常看见的雨水篦子,多为设计图集中标准雨水篦子的做法,全国各地相差无几。缺失了城市信息和文化身份的雨水篦子,犹如疤痕一般缀满路面。所以在设计中结合排水管和排水口风格进行设计也是值得考虑的。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&波特兰雨水花园
&&西安建筑科技大学的栋楼小花园就用饮马槽
作为收集雨水的设施。&也不失为一种很好的
8.4)花园小径的可能性
&&&&花园小径是为了满足在照料花园的同时不伤害
到花园的植物和整个生境的必要考虑的一个部。分,
由于是雨水花园的小径我们多数是考虑渗水性比较好的材质,例如沙砾,卵石,透水砖,会使其他。盖瑞康摩尔的屋顶花园就使用了收集的废旧牛奶盒子来做花园的小径。
8.5)种植植物的可能性
正像盖瑞康摩尔的屋顶花园中我们看到的种植农作物也是很好的选择。根据记录盖瑞康摩尔的屋顶花园仅一年就生产了453千克供学生和本地餐厅的有机食品。&&&&&&&&&&&&&&&盖瑞康摩尔的屋顶花园&&&
&8.5)花园选址的可能性&
&雨水花园的选址是很重要的,基本的参考有:
1)距离建筑物至少3m,以免浸泡地基。
2)尽量不要设在树下,以免遮挡阳光。
3)为减少土方,尽量设在较平坦的地方。
4)尽量设在雨水容易汇集并渗透性较好的地方。否则要考虑防积水措施。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&裂缝花园是CMG在吃紧的预算下,将一个后院硬质的水泥地成功的改造成了花园。正是由于资金的限制,面对后院中铁板一块的混凝土地面,传统的将水泥地面打掉重新铺泥土种花草的设计思路己不可行。CMG受城市里生长在混凝土狭缝中的那些生命力顽强的植物的启发,没有大拆大建,而是提出了一个极简而富有创意智慧建造方式,直接用冲孔钻将水泥地面平行打出一系列裂缝。然后将药草、蔬菜、花卉和具有观赏价值的杂草种植于裂缝中,形成花园。
所以并不只有在完美的基地上才会有完美的花园,裂缝花园就给我们在场地的选择上有很大的突破口,并不是只有全部换成土地就是完美的设计。因地适宜最是重要。
多种功能在雨水花园设施的中是一个必然的趋势。他不仅可以承担收集雨水,美化环境,增加趣味,还能够提升艺术品味。所以在我国大力提倡雨水花园的同时,更多的在相关的设施上下一番功夫也是很值得关注的。当然以上给出大多是国外在使用上的一些创新点,结合我国国情,当然在设计风格和方式上是有所不同的。在这里想说明的是,不仅仅是雨水花园花园本身可以美化环境。他的设施包括雨水管,雨水口,雨水槽,花园的园路。植物的种植方式都是可以创新的点。
其实雨水花园的原理很简单,要掌握的技术性的东西也很少,所以更多的是我们在拥有要使用雨水花园利用雨水的同时记得在设施上做更多的考虑。这样我们的城市会因为我们的努力而更加富有活力。
参考资料:
[1]&王淑芬,杨乐,白伟岚.&&技术与艺术的完美统一——雨水花园建造探析[J].&中国园林.&2009(06)
[2]&曾忠忠,刘恋.&&解析波特兰雨水花园[J].&华中建筑.&2007(04)&
[3]&蒙小英,张红卫,孟璠磊.&&雨水基础设施的景观化与造景系统[J].&中国园林.&2009(11)&
[4]&布莱登·威尔森.&&塔博尔山中学雨水花园[J].&风景园林.&2007(02)&
[5]&罗红梅,车伍,李俊奇,汪宏玲,孟光辉,何建平.&&雨水花园在雨洪控制与利用中的应用[J].&中国给水排水.&2008(06)&
[6]&张钢.&&雨水花园设计研究[D].&北京林业大学&2010
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华侨大学土木工程学院:排水工程:第三章 雨水管渠系统的设计
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第三部分 雨水管渠系统设计雨水管渠系统组成:雨水口、雨水管渠、检查井、出水口雨水管渠系统设计步骤:资料收集,确定暴雨强度公式划分排水流域,进行管道定线水力计算绘制管渠平面图及剖面图雨水管渠系统的特点:流量变化大、满流§ 3-1 雨量分析与暴雨强度公式一、雨量分析的要素1、降雨量:指单位地面面积上,在一定时间内降雨的雨水体积。又称在一定时间内的降雨深度。用 H( mm) 表示,也可用单位面积的降雨体积 ( L/ha) 表示。常用的降雨量统计数据计量单位有以下几种:年平均降雨量,指多年观测所得的各年降雨量的平均值 ( mm/a)月平均降雨量,指多年观测所得的各月降雨量的平均值 ( mm/月 )年最大日降雨量,指多年观测所得的一年中降雨量最大一日的降雨量 ( mm/d)2,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,单位为 min或 h3、暴雨强度: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 i( mm/min)表示 ; i=H/t在工程上,常用单位时间内单位面积上的降雨体积 q( L/s.公顷)表示q=167i i与 q两种表示方法的换算关系如下:1mm/min=10-3(m3 /m2)/min= 10-3(103L /m2)/min=1(L/ m2)/min=1(L/min)/m2=10000(L/min)/hm2=10000/60 ( L/s.hm2)=167 ( L/s.hm2)决定雨水设计流量的主要因素暴雨强度和降雨历时的关系自动雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量和降雨时间之间的对应关系。以降雨时间为横坐标、以累积降雨量为纵坐标,绘制的曲线称为 降雨量累计曲线。累积降雨量6020 120101 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 t ( h )① 在城市暴雨的推球过程中,经常采用的降雨历时为:5min,10min,15min,20min,30min,45min,60min、90min,120min,特大城市可以用到 180min② 各历时的最大平均暴雨强度相应于各降水历时,降雨量最大的那个时段内的降水量(?)最大平均暴雨强度 (教材 P 65的表 3-1)降雨历时 t(min)降雨量 H(mm)暴雨强度 I(mm/min)所选时段起 止5 6 1.2 19,07 19,1210 10.2 1.02 19,04 19,1415 12.3 0.82 19,04 19,1920 15.5 0.78 19,04 19,2430 20.2 0.67 19,04 19,3445 24.8 0.55 19,04 19,4960 29.5 0.49 19,04 20,0490 34.8 0.39 19,04 20,34120 37.9 0.32 19,04 21,044、降雨面积:指降雨所笼罩的面积5、汇水面积:指雨水管渠汇集雨水的面积。 单位 常用 hm2或 km2。区域 1F 1区域 2F 2区域 3F 3任意场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相等的,但是雨水管渠的汇水面积较小,因此可假设降雨在整个小汇水面积内的分布是均匀的。 这样,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。6、暴雨强度的频率:是指在多次的观测中,等于或大于某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,Pn=m / n × 100%式中:Pn=某值暴雨强度出现的频率m:将所有数据从大到小排序之后,某值暴雨强度所对应的序号n,降雨量统计数据的总个数n=N,Pn=m/n× 100%=m/N× 100 %为年频率;n=NM,Pn=m/n× 100% =m/NM× 100% 为次数频率。因此,水文计算常采用的公式为,Pn=m /( n+1) × 100%6、暴雨强度的频率:① n 越大,参与统计的数据越多,根据上面公式计算来的经验频率就越能反映其真实的发生概率。故我国,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年 以上的自计雨量记录,且每年选择 6~8场最大暴雨记录,计算各历时的暴雨强度值。将各历时的暴雨强度按照大小排列成数列,然后不论年次,按照由大到小的方向选择年数的 3~4倍的个数作为统计的基础资料。Pn=m /( n+1) × 100%② 某个暴雨强度的频率越小时,该暴雨强度的值就越大。7,暴雨强度的重现期:是指 在多次的观测中,等于或大于某值的暴雨强度重复出现的平均时间间隔 P。单位用年( a)表示。重现期与频率互为倒数,即 P=1/Pn① 某一暴雨强度的重现期等于 P,是指在相当长的一个时间序列中,大于等于该暴雨强度的暴雨平均出现的可能性是 1/P。② 重现期越大,降雨强度越大。在排水管网的设计中,如果使用较高的设计重现期,则计算的设计排水量就越大,排水管网系统的设计规模相应增大,排水通畅,但排水系统的建设投资就比较高;反之,则投资较小,但安全性差。确定设计重现期的因素有:排水区域的重要性、功能、淹没后果严重性、地形特点和汇水面积的大小等。一般情况下,低洼地段采用的设计重现期大于高地;干管采用的大于支管;工业区采用的大于居住区;市区采用的大于郊区。重现期的最小值不宜低于 0.33年,一般选用 0.5~3年。重要的干道、区域,一般选用 2~5年。二、暴雨强度公式nbtPcAq)()lg1(1 6 7 1式中,q―― 设计暴雨强度,L/s.公顷;P―― 设计重现期,年;t―― 降雨历时,min;A1,c,b,n―― 地方参数,根据统计方法进行确定。暴雨强度公式是反映暴雨强度 q(i)、降雨历时 t、重现期 P三者之间的关系,是设计雨水管渠的依据。我国,室外排水设计规范,中规定,我国采用的暴雨强度公式的形式为:教材附录 3-2收录了我国若干城市的暴雨强度公式(或参见,给水排水设计手册,第五册),可供计算雨水管渠设计流量时采用。目前,我国尚有一些城镇无暴雨强度公式,当这些城镇需要设计雨水管渠时,可选用附近地区城市的暴雨强度公式。一、地面径流与径流系数二、流域上的汇流过程三、雨水管渠设计流量计算公式四、雨水管段的设计流量计算举例五、集水时间的确定六、雨水径流量的调节§ 3-2 雨水管渠设计流量的确定一、地面径流与径流系数1、地面径流与径流系数产流过程:径流系数:地面径流量与总降雨量的比值称为径流系数 Ψ,其值小于 1。2、径流系数 Ψ的确定地面径流系数的值与以下几个因素有关:汇水面积上的地面材料性质、地形地貌、植被分布、降雨历时、暴雨强度以及暴雨雨型有关。目前,在雨水管渠的设计中,通常按照 地面材料性质 确定径流系数的经验数值。我国排水设计规范中有关径流系数取值的规定见下表不同地面的径流系数 Ψ值地面种类 径流系数 Ψ各种屋面、混凝土和沥青路面 0.9大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面 0.6级配碎石路面 0.45干砌砖石和碎石路面 0.40非铺砌土地面 0.30公园或绿地 0.15如果汇水面积由不同的地面组合而成,整个汇水面积上的平均径流系数可按以下公式来求:Ψav=∑Fi ·Ψi / F在工程设计中,经常采用 区域综合径流系数 近似代替平均径流系数区域情况 区域综合径流系数值城市市区 0.5~0.8城市郊区 0.4~0.6区域综合径流系数国内各地区采用的综合径流系数见教材 74页的表 3-5二、流域上的汇流过程当流域最边缘线上的雨水达到集流点 A时,在 A点汇集的流量其汇水面积扩大到整个流域,即全部流域面积参与径流,此时在 A点产生最大流量。从流域上最远一点的雨水流至出口断面的时间称为流域的集流时间或集水时间 τ0At1t2t3BCDEFGbcτ0当全流域参与径流时,A点产生的最大流量来自 τ 0时段内的降雨量三、雨水管渠设计流量计算公式qFQ 式中,Q―― 雨水设计流量,L/s;Ψ―― 径流系数,其数值小于 1;F―― 汇水面积,公顷;q―― 设计暴雨强度,L/s.公顷。径流系数 Ψ 的确定,按照 地面材料性质 确定径流系数的经验数值。汇水面积 F:与降雨历时 t有关。随着降雨历时的延长,参与径流的面积在增加,当全部流域参与径流时,进入雨水管渠中的流量就最大。暴雨强度 q:与降雨历时 t有关。随着降雨历时的延长,暴雨强度降低。关键在于采用降雨强度和汇水面积都是尽量大的降雨nbtPcAq)()lg1(1 6 7 1在雨水管道的设计中,采用的 降雨历时 t=汇水面积最远点的雨水流达集流点的集流时间 τ0,此时暴雨强度、汇水面积都是相应的极限值,根据公式确定的流量应是最大值。这便是雨水管道设计的极限强度理论。t τ0时,只有一部分面积参与径流。与 t=τ0时相比较,此时暴雨强度大于 t=τ0时的暴雨强度,但汇水面积小 。 根据公式计算得来的雨水径流量小于 t=τ0时的径流量。极限强度理论t τ0时,全部流域面积参与径流。 与 t=τ0时相比较,此时汇水面积没有增加,而暴雨强度小于 t=τ0时的暴雨强度。 根据公式计算得来的雨水径流量小于 t=τ0时的径流量。极限强度理论,承认暴雨强度随降雨历时的延长而减小的规律性;汇水面积随降雨历时的延长而增长的规律性;汇水面积随降雨历时的延长而增长的速度比暴雨强度随降雨历时的延长而减小的速度更快。在使用该式时,随着计算管段位置的不同,管渠的 Ψ值不同; 汇水面积不同 ;从汇水面积最远端到计算断面处的集流时间 τ0是不同的,从而,相应于 τ0时的暴雨强度也是不同的。qFQ四、雨水管段的设计流量计算举例图中,A,B,C为 3块互相毗邻的区域,设面积 FA=FB=FC,雨水从各块面积上的最远点分别流入设计断面 1,2,3所需的集水时间均为τ1( min),并设:( 1)汇水面积随降雨历时的增加而均匀的增加;( 2)降雨历时 t等于或大于汇水面积最远点的雨水流达设计断面的集水时间 τ;( 3)径流系数 Ψ为确定值,为讨论方便,假定其值等于 1。求:图中各管段的设计流量解,( 1)管段 1~2的雨水设计流量Q1~2= Ψ1·q 1·F A=q1·F A其中,q1为降雨历时 t= τ1时对应的暴雨强度。nbtPcAq)()lg1(1 6 7 1( 2)管段 2~3的雨水设计流量Q2~3= Ψ2·q 2·(FA+FB)= q2·(FA+FB)其中,q2为降雨历时 t= τ1+t1~2时对应的暴雨强度。( 3)管段 3~4的雨水设计流量Q3~4= Ψ3·q 3·(FA+FB+FC)= q3·(FA+FB+FC)其中,q3为降雨历时 t= τ1+t1~2+t2~3时对应的暴雨强度。t=t1+mt2式中,t1―― 地面集水时间;指雨水从汇水面积上最远点流到第一个雨水口 a的时间,m―― 折减系数;t2―― 雨水在管道内流行时间。五、集水时间 t(τ0)的确定集水时间由 地面集水时间 t1和管道内雨水流动的时间 t2两部分之和组成1、地面集水时间 t1的确定一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口分布较密的地区,t1可采用 5-8在建筑密度小、地形平坦、雨水口稀疏的地区,t1可取10-15min。起点井上游地面流行距离以不超过 120~150m为宜根据,室外排水设计规范,规定:地面集水时间 t1视距离长短、地形坡度和地面覆盖情况而定,一般采用 5-15min。在设计过程中,应结合具体条件进行选定:如果选用过大,将会造成排水不畅,使管道上游地面经常积水。选用过小,将会造成雨水管渠尺寸加大,使工程造价增加。2、雨水在管道内流行时间 t2( m in )602 vLt式中,L―― 上游各管段的管长,m;v―― 各管段满流时的水流速度,m/s。3、折减系数 m的确定雨水在管道内的实际流行时间与计算得出的流行时间不符,需要采用一个系数进行修正,此系数叫折减系数.引入折减系数的原因有二:一是雨水管道内不总是满流,按满流计算的流行时间小于雨水实际的流行时间 (苏林系数 );二是雨水管道的最大流量不大可能在同一时间发生,上游管道存在调蓄容积 (管道调蓄利用系数 ).管段 1~2的最大流量发生在 τ1时刻,根据最大流量确定出 D1~2;管段 2~3的最大流量发生在 τ1+t1~2时刻,我国 〈 室外排水设计规范 〉 规定:折减系数的采用为 管道采用 2,明渠采用 1.2;陡坡地区管道采用 1.2~2。在确定了集水时间 t和重现期 P后,雨水管渠的设计暴雨强度公式流量公式可改写成,nbtPcAq)()lg1(1 6 7 1qFQ雨水管渠的设计流量公式可改写成,六、雨水径流量的调节1、雨水调节池的作用2、雨水调节池的位置若有天然洼地、池塘、公园水池可用,则位置视自然条件而定;若采用筑坝、挖掘等方式建造调节池时,则要合理选择位置:雨水干管中游或有大流量管道的交汇处;正在进行大规模住宅建设和新城开发的区域;在拟建雨水泵站前。3、调节池的布置形式六、雨水径流量的调节溢流堰式 底部流槽式4、调节池下游干管设计流量的计算若调节池下游干管无本段汇水面积的雨水进入时,Q max Q调节池其设计流量为 Q=аQmaxQmax---调节池上游干管的设计流量а---下游干管设计流量的降低系数Q ’Q max Q调节 池六、雨水径流量的调节若调节池下游干管有本段汇水面积的雨水进入时,其设计流量为 Q=аQmax+Q’Q’---下游干管汇水面积上的雨水设计流量一、雨水管渠系统平面布置的特点二、雨水管渠水力计算的设计参数三、雨水管渠水力计算的方法四、雨水管渠系统的设计步骤五、雨水管渠系统设计计算举例§ 3-3 雨水管渠系统的设计和计算1,充分利用地形,就近排入水体.一、雨水管渠系统平面布置的特点地形坡度较大时,雨水干管宜布置在地面标高较低处;地形平坦时,雨水干管宜布置在排水流域的中间。当雨水管渠接入池塘或河道时,采用分散出水口式的管道布置一、雨水管渠系统平面布置的特点1,充分利用地形,就近排入水体.当河流水位变化很大,或管道出口离水体较远时,采用集中出水口式的管道布置2,根据城市规划布置雨水管道.一、雨水管渠系统平面布置的特点通常应根据建筑物的分布、道路布置、街区内部的地形等布置雨水管道。雨水管道的平面布置与竖向布置应考虑与其它地下构筑物的协调配合 (见附录 2-3)。3、合理设置雨水口,保证路面雨水排除畅通.雨水口应根据地形以及汇水面积确定。一般来说,在 道路交叉口的汇水点,低洼地段,道路直线段一定距离处( 25~50m) 均应设置雨水口道路交叉口处雨水口的设置凡是箭头相对的一定要设置雨水口;凡是箭头相背的不设雨水口;凡是箭头 或 可设可不设雨水口4、雨水管渠应采用明渠或暗管,应结合具体条件确定在城市市区或工厂内,雨水管道采用暗管;在城郊,可考虑采用明渠;在每条雨水干管的起端,应尽可能采用道路边沟排除路面雨水一、雨水管渠系统平面布置的特点5、设置排洪沟排除设计区外的雨水或洪水.一、雨水管渠系统平面布置的特点3、最小管径和最小设计坡度:雨水管最小管径为 300mm,相应的最小坡度为 0.003;雨水口连接管最小管径为 200mm,最小坡度为 0.01二、雨水管渠水力计算的设计参数1、设计充满度:管道按满流设计,h/D=1,(明渠应有 R 0.2m的超高,街道边沟应有 R 0.03m的超高 )2、设计流速:最小流速 0.75m/s,(明渠流最小流速为 0.40m/s)最大流速 10m/s(金属管),5m/s(非金属管),(明渠流最大流速按照表 3-9选用 ).4、最大埋深与最小埋深:同污水管道的规定在进行雨水管道水力计算时,各管段的设计流量为已知。雨水管网水力计算包括两方面内容:1、确定各管段的直径和坡度 (流速)确定出的雨水管段直径和坡度,必须符合设计规范要求,即:计算得来的一定管径在一定坡度的敷设下,通过设计流量时,流速要满足最小流速、最大流速的要求。(与污水管道的水力计算有不同)2,确定各管段始点和终点的埋设深度(水面标高、管底标高)处理好各管段之间的衔接设计同污水管道三、雨水管渠水力计算的方法三、雨水管渠水力计算的方法确定管段的直径和坡度,应从上游管段开始,依次向下游管段计算。vQ IRCv在具体计算时,设计流量 Q和管道粗糙系数 n已知,还有管径 D,管道坡度 I和流速 v是未知的,因此需要先假定1个求其它两个,这样的数学计算非常复杂,而且经常要试算。为了简化计算,常采用水力计算图见(附图 13)或水力计算表进行。( Q,v,D,n,I)对水力计算图而言,粗糙系数 n是已知的,图上的曲线表示的是 Q,v,I,D之间的关系,这四个因素中,只要确定两个因素,就可以通过图查出其它两个因素。计算时,Q为已知,只要再知道一个因素就可以查图计算了,通常情况下先假定坡度 I。管道坡度 I近似等于地面坡度。由 Q和 I,就可查图得出 v,D → 复核 v的规定 → 若符合,则该管段的 D,I(v)即确定。若不符合,重新设定 I 或 D进行计算。三、雨水管渠水力计算的方法雨水管水力计算举例已知 n= 0.013,设计流量 Q=200L/s,该管段地面坡度 i=0.004,试计算该管段的管径 D,管道坡度 I,流速 v。A点,v= 1.17m/sD= 400~500mm设采用 D= 400mm的管道,与流量为 200L/s的竖线相交于 B点:I= 0.0092 v= 1.60m/s不宜采用设采用 D= 500mm的管道,与流量为 200L/s的竖线相交于 C点:I= 0.0028 v= 1.02m/s四、雨水管渠系统的设计步骤( 1)划分排水流域、进行管道定线。四、雨水管渠系统的设计步骤( 2)划分设计管段。设置检查井,确认设计节点并编号( 3)划分并计算各设计管段的汇水面积。四、雨水管渠系统的设计步骤当地形平坦时,根据就近排除的原则,划分汇水面积,等分角线划分当地形有一定坡度时,根据雨水汇入低侧的原则,划分汇水面积.即按照地面雨水径流的方向划分,( 5)确定重现期 P、地面集水时间 t1qFqFFQq0( 7)计算各管段的设计流量 Q,并求出 D,v,I及埋深等。( 8)绘制图纸。包括平面图和剖面图四、雨水管渠系统的设计步骤( 4)计算平均径流系数。Ψav=∑Fi ·Ψi / F也可采用区域综合径流系数,一般经验值为:城市 0.5~0.8;郊区 0.4~0.6。( 6)计算单位面积径流量 q0。对一个具体的管段来说,只要求出该管段上游管段中雨水流行的时间,就可相应求出该管段的 q0值五、雨水管渠系统设计计算举例已知某居住区平面图,地形西高东低,东面有一自南向北流的河流,河流常年洪水位 14m,常水位 12m.该市的暴雨强度公式给定,要求布置雨水管道并进行干管的水力计算,( 2)划分设计管段。设置检查井,确认设计节点并编号,计算各检查井的地面标高计算各管段的长度,并将其填入表中( 3)划分并计算各设计管段的汇水面积。按照就近排入附近管道的原则,并兼顾汇水面积的大小来划分量测各汇水面积的大小,并填入下表( 4)计算平均径流系数。参见教材 P73的表 3-3和公式 3-7计算通过计算得 ψ=0.5( 5)确定重现期 P、地面集水时间 t1,以确定设计暴雨强度。确定重现期 P,应根据地区建设性质确定,一般选用 0.5~3年,对于重要的干道、立交道路的重要部分、重要地区或短期积水即能引起严重损失的地区,一般采用 2~5年。本设计采用重现期 =1年地面集水时间 t1,采用 10分钟( 6)进行管段的水力计算设计管段编号管长L汇水面积 F管内雨水流行时间 单位面积径流量 q0设计流量管径D坡度I∑t2 t2流速v管道输水能力Q’坡降I·L设计地面标高 设计管内底标高 埋深起点 终点 起点 终点 起点 终点1~2 150 1.6914.030 14.0600 55.97? 94.58? 400 2.10.76 96.00? 1.312.730 12.415 1.650.3153.292~3 100 4.07 3.29 40.29 163.98 500 1.90.84 165 0.190 14.060 14.060 12.315 12.215 1.75 1.94q0= ψ q=0.5× [500(1+1.38lgP)]/(10+2∑t2)0.65=250/(10+2∑t2)0.65水力计算中应注意的问题1、在计算中,碰到下游管段的设计流量小于上游管段的设计流量时,下游管段的设计流量应取上游管段的设计流量。2、支管与干管的计算是同时进行计算的,在支管与干管相交的检查井处,必然会有两个 ∑t2和两个管低标高值。相交后的下游管段水力计算时,应采用大的 ∑t2和小的管低标高值。3、在水力计算中,管道坡度变化不大时,随着流量的增大,流速应该是逐渐变大或不变。1 2 34( 7)绘制雨水干管平面图和纵剖面图本章复习思考题和习题P117:思考题,2,3,4,5,6,7习题:1,2,3,4一、防洪设计标准,为了准确合理地拟定工程规模而选定的计算洪峰流量的标准,称为防洪设计标准,洪水调查法§ 3-4 排洪沟的设计与计算二、设计洪峰流量的计算(自学)洪水调查法推理公式法经验公式法三、排洪沟的设计要点1,排洪沟布置应与厂区总体规划密切配合,统一考虑排洪沟应布置在厂区、居住区外围靠山坡一侧,避免穿越建筑群。排洪沟与建筑物之间应留有 3米以上的距离,以防水流冲刷建筑物的基础。避免把厂房建筑或居住建筑设在山洪口上,让开山洪。三、排洪沟的设计要点2、排洪沟尽可能利用原有山洪沟,必要时可作适当修整3、排洪沟应尽量利用自然地形坡度4、排洪沟采用明渠和暗渠相结合一般采用明渠。5、排洪沟平面布置基本要求(1)进口:要求衔接良好,水流畅通,具有较好的水流条件(2)出口:要求不冲刷排放地点,应选择在地质条件良好的地段,并采取护砌措施;且出口段宜设置为渐扩段。(3)联接段:要求转弯处有良好的水流条件,不应使弯道处受冲刷(转弯半径和护砌);宽度发生变化时,应设渐变段;穿越道路时应设桥涵。三、排洪沟的设计要点6、排洪沟纵坡的确定排洪沟纵坡应根据地形、地质、护砌、原有排洪沟坡度以及冲淤情况等条件决定。一般不小于 1%,且应使沟内流速均匀增加,防止沟内产生淤积。当纵坡很大时,应考虑设置跌水槽,但不得设在转弯处。7、排洪沟断面形式、材料的选择排洪沟断面形式常采用矩形或梯形断面,最小断面的尺寸B× H=0.4m× 0.4m。排洪沟一般常用片石、块石铺砌,土明沟不宜采用8、排洪沟最大流速规定见教材 105页表 3-19四、排洪沟的水力计算排洪沟的水力计算包括以下几种情况:A=Bhx=B+2h矩形断面四、排洪沟的水力计算水力计算公式为,A=Bh+mh2x=B+2h(1+m2)1/2梯形断面A=Bhx=B+2h矩形断面IRCv 611 RnCQ=Av1、已知设计流量,渠底坡度,确定渠道断面2、已知设计流量或流速,渠道断面及粗糙系数,求渠底坡度3、已知渠道断面、粗糙系数、渠底坡度,求渠道的输水能力排洪沟的设计计算举例某工厂已有天然梯形断面砂砾石河槽的排洪沟总长 620米,沟纵向坡度 I=4.5‰; 沟粗糙系数 n=0.025;沟边坡为 1:m=1:1.5;沟底宽度 b=2m;沟顶宽度 B=6.5m;沟深 H=1.5m;采用重现期 P=50a时,Q=15m3/s。试复核已有的排洪沟的通水能力。bA=bh+mh2 x=b+2h(1+m2)1/2
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