雨水管网设计与计算1课件.ppt
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1、第9章 雨水管网设计与计算,昆明最好的癫痫病adxbi云南治疗羊角风医院_昆明军海adxbm云南治疗羊角风医院adxbk云南权威癫痫病adxbl云南看癫痫病adxbn云南癫痫病医院有哪些_昆明adxbo云南癫痫病权威医院adxbq治疗癫痫最好的药物adxbr,第9章 雨水管网设计与计算昆明最好的癫痫病adxbi,第9章 雨水管网设计与计算,91 雨量分析与暴雨强度公式92 雨水管网设计流量计算93 雨水管网设计与计算9.4 合流制管网设计与计算,2,第9章 雨水管网设计与计算91 雨量分析与暴雨强度公式,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
2、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:,3,1确定当地的暴雨强度公式或暴雨强度曲线;雨水管渠设,91 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。,9.1.1 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。,4,91 雨量分析与暴雨强度公式 雨水设计流量是雨水管渠,1降雨量 降雨量是指降雨的绝
3、对量,是用降雨深度 H(mm)表示,也可用单位面积上的降雨体积(L/ha)表示。在研究降雨时,很少以一场雨为对象,而常用单位时间表示: (1)年平均降雨量:指多年观测所得的各年降雨量的平均值。 (2)月平均降雨量:指多年观测所得的各月降雨量的平均值。 (3)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绝对量。,5,1降雨量5,2降雨历时 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 t表示,单位以 min或 h计,从自计雨量记录纸上直接读得。,3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量,即单位时间的平均降雨深度,用 i表示。,6,
4、2降雨历时 3降雨强度(暴雨强度)6,(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。,7,(mm/min) 在工程上统计的降雨多属暴雨性质,故称,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、15、20、30、45、60、90、120 min 9个时段。在分析暴雨资料时,必须选用
5、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。,8,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,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,在工程上称为小汇水面积。在小汇水面积上
6、可忽略降雨的非均匀分布,认为各点的暴雨强度都相等。,9,4降雨面积和汇水面积 任一场暴雨在降雨面积上各点的暴,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,10,5降雨的频率和重现期(1)暴雨强度的频率%n观测资料,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
7、率式。,n = NM,,M每年选入的平均雨样数,11,若每年只选一个雨样,称为年频率式 n = N, %N降雨,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。,12,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,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
8、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。,13,我国现行室外排水设计规范规定,在编制暴雨强度公式,(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
9、频率 Pn互为倒数,即,14,(2)暴雨强度的重现期式中 P - 暴雨强度的重现期(a,912 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:,15,912 暴雨强度公式 暴雨强度公式是在各地自计雨量记,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
10、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。,16,式中 q 设计暴雨强度(L/sha); 我国,92 雨水管网设计流量计算921 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,17,92 雨水管网设计流量计算1地面径流:在地面沿地面坡度,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
11、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。,18,降雨强度q大,地面径流量也大 影响径流系数的因素主要有,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,19,我国现行室外排水设计规范中规定的径流系数 值见下,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
12、流系数; 全部汇水面积(ha)。,20,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,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。,922 断面集水时间与折减系数1集水时间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。(min)2 式中 设计降雨历时(min); t1 地面集水时间(min); t2 管渠内雨水流行时间(min); m 折减系数。,21,也可采用区域的综合径流系数。一般市区的综合径流系数,(1)地面集水时间 t1 的确定 地面集水时间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。 地面集水时间受地形坡度、
13、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515 min。,22,(1)地面集水时间 t1 的确定22,一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口布置较密的地区,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。,23
14、,一般在建筑密度较大、地形较陡、雨水口布置较密的地区,宜采,(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: 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。,24,(2)管渠内雨水流行时间 t2的确定24,(3)折减系数 m的确定折减系数 m的提出原因如下: 1)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 t2将比实际时间偏小。,25,(3)折减系数 m的确定25,2)雨水管渠内各设
15、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.,26,2)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,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。,27,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,考虑到以上两个原因,在设计降雨历时计算时引入了折
16、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。,28,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,2例题,29,2例题29,雨水从各汇水面积上最远点分别流入雨水口 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。,30,雨水从各汇水面积上最远点分别流入雨水口 a、b、c、,(1)设计管段12的雨水设计流量 直到 t1时,
17、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)。,31,(1)设计管段12的雨水设计流量 (L/s)式中 q1,(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(mi
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