城市雨水管网设计项目新版说明书.docx

摘 要

伴随城镇经济建设快速发展，排水工程在社会主义建设中突显越来越关键。经过对XX市雨水管渠系统现实状况调查，对XX市雨水管渠系统进行优化设计。首先了解XX市自然地理环境，确定该地域暴雨强度公式和管道设计流量相关参数，得出该地域雨水管渠设计流量公式。对XX市地形图进行了研究，确定了五个排水流域；划分了若干个排水分区，并对管道定线；划分设计管段汇水面积；对设计管段进行水力计算；画出管渠平面图及纵剖面图。

关键词： 排水工程、排水系统、雨水管网、管道优化、设计流量、水力计算

ABSTRACT

With the booming economy in towns currently, drainage engineering is playing a much more important role in our social development. This paper shows an optimized design of rainwater drainage system about Changyi by deeply investigating and researching. Firstly, general geographic environmental characters were obtained, and then the parameters of storm intensity formula as well as designed flow were determined. Thus we know the design flow formula of rainwater drainage in this area. Secondly, after theoretical and experimental studying, five draining basin and some drainage subarea were designed, also the position of the pipelines were determined. Finally, Hydraulic calculation, ichnography and profile as well of the designed project were made.

KEY WORDS: drainage engineering, drainage system, rainwater drainage system, optimized pipeline, designed flow, hydraulic calculation

目录

序言 1
第1章概论 2
1.1概述 2
1.2工程概况 5
1.2.1设计依据 5
1.2.1设计内容 5
第2章 污水排水系统选择及管线部署优化 7
2.1 排水系统体制及其选择 7
2.2 排水系统部署形式 8
2.3 排水管渠材料、接口及基础 11
2.3.1 排水管渠断面形式 11
2.3.2 排水管渠材料选择 12
2.4管线部署得优化思想 15
第3章 雨水管渠系统设计 17
3.1 排水系统计划设计标准 17
3.2雨水管渠设计流量确实定 18
3.2.1 暴雨强度公式确实定 18
3.2.2 基础参数确实定 19
3.2.3雨水管渠设计流量公式确实定 23
3.3 雨水管渠系统设计 24
3.3.1雨水管渠系统平面部署得特点 24
3.3.2雨水管渠水力计算设计数据 27
3.4 雨水管渠系统设计步骤 30
第4章 雨水管渠系统水力计算 32
4.1 暗管水力计算 32
4.2 梯形断面明渠水力计算 33
4.3 雨水泵站设计计算 34
4.3.1泵站设计标准 34
4.3.2泵站计算 35
第5章工程经济概算 39
总结 41
参考文件 42
致谢 43
附录一暗管管道水力计算表 44
附录二梯形断面明渠水力计算表 65

序言
在大家生产生活中产生大量污水，如不加以控制，任意直接排入水体或土壤，使水体或土壤受到污染。将破坏原有自然环境，以至引发环境问题，甚至造成公害，比如上个世纪八大环境公害事件。不仅污水需要处理排放，城市雨水和冰雪融水也需要立即排除，不然将积水为害，妨碍交通，甚至危及大家生产生活。为此本设计对XX市市区雨水管网系统进行优化设计，任务就是立即地聚集并排除暴雨形成地面径流，预防城市居住区和工业企业受淹，以保障城市人民生命安全和生活生产正常秩序。
伴随改革开放以来中国经济高速发展，基础设施建设加强使排水工程得到大力发展。从环境保护方面讲，排水工程有保护和改善环境，消除污水危害作用。而消除污染，保护环境，是进行经济建设必不可少条件，是保障人民健康和造福子孙后代大事。所以经济发展决定环境保护，而环境保护一定程度对经济发展起着反作用。为了环境能促进经济发展，我们必需营造友好环境，所以排水工程在中小城镇发展是肯定结果。
分流制排水系统诞生是环境保护技术一项重大进步，为大家发明了安全，健康生活和工作环境，不过这种排水系统部署和运行费用也逐步成为国家和企业负担增加不可忽略一笔开支，而方案好坏又是影响费用高低直接因数，所以，对和本设计优化雨水管道系统方案很关键，并间接影响着国家经济发展情况，而且对管道系统设计方案进行科学选择和优化，是提升雨水管网系统设计质量关键路径。
此次毕业设计任务是为XX市市区雨水管渠系统做计划。
此次毕业设计，将依据降雨排放要求和地形特点，依据《室外排水设计规范》（GB 50014-）等标准规范要求，设计合理排水系统方案，满足大家居住和工作环境要求，并最大程度地降低系统部署和运行费用。设计内容包含：确定排水体制，确定当地暴雨强度公式，划分排水流域，管道定线，依据当地气象地理条件，工程要求等确定参数，计算设计流量，水力计算，绘制管渠平面图及纵剖面图。
此次毕业设计内容即使不是我本专业课题，我想这对我将是一次挑战，不过我相信我会克服种种困难向学校交一份满意设计。
第1章 概论
1.1概述
在人类生活和生产中，使用着大量水。水在使用过程中受到不一样程度污染，改变了原有化学成份和物理性质，这些水称做污水或废水。污水也包含雨水及冰雪融化水。
根据起源不一样，污水可分为生活污水、工业废水和降水3类。
1． 生活污水
是指大家日常生活中用过水，包含从厕所、浴室、盥洗室、厨房、食堂和洗衣房等处排出水。它来自住宅、公共场所、机关、学校、医院、商店和工厂中生活间部分。
生活污水是属于污染废水，含有较多有机物，如蛋白质、动植物脂肪、碳水化合物、尿素和氨氮等，还含有肥皂和合成洗涤剂等，和常在粪便中出现病原微生物，如寄生虫卵和肠系传染病菌等。这类污水需要经过处理后才能排入水体、浇灌农田、或再利用。
2． 工业废水
是指在工业生产中所排出废水，来自车间或矿场。因为多种工厂生产类别、工艺过程、使用原材料和用水成份不一样，使工业废水水质改变很大。
工业废水根据污染程度不一样，可分为：生产废水和生产污水两类。
生产废水是指在使用过程中受到轻度沾污或水温稍有增高水。如机器冷却水便属于这一类，通常经一些处理后即可在生产中反复使用，或直接排放水体。
生产污水是指在使用过程中受到较严重污染水。这类水多半含有危害性。比如，有含大量有机物，有含氰化物、铬、汞、铅、镉等有害和有毒物质，有含多氯联苯、合成洗涤剂等合成有机化学物质，有含放射性物质，有物理性状十分恶劣，等等。这类污水大全部需经合适处理后才能排放，或在生产中使用。废水中有害或有毒物质往往是宝贵工业原料，对这种废水应尽可能回收利用，为国家发明财富，同时也减轻了污水污染。
工业废水按所含关键污染物化学性质，可分为下列3类：
(1)关键含无机物，包含冶金、建筑材料等工业所排出废水。
(2)关键含有机物，包含食品工业、炼油和石油化工工业等废水。
(3)同时含大量有机物和大量无机物废水，包含焦化厂、化学工业中氮肥厂、轻工业中洗毛厂等废水。
工业废水按所含污染物关键成份分类，如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含有机磷废水和放射性废水等。这种分类法，明确地指出了废水中关键污染物成份。
实际上，一个工业能够排出多个不一样性质废水，而一个废水又会有不一样污染物和不一样污染效应。即便是一套生产装置排出废水，也可能同时含有多个污染物。在不一样工业企业，即使产品、原料和加工过程截然不一样，也可能排出性质类似废水。
3． 降水
即大气降水，包含液态降水(如雨露)和固态降水(如雪、冰雹、霜等)。前者通常关键是指降雨。降落雨水通常比较清洁，但其形成径流量大，若不立即排泄，则能使居住区、工厂、仓库等遭受淹没，交通受阻，积水为害，尤其山区山洪水为害更甚。通常暴雨水为害最严重，是排水关键对象之一。冲洗街道和消防用水等，因为其性质和雨水相同，也并人雨水。通常，雨水不需处理，可直接就近排入水体。
雨水即使通常比较清洁，但初降雨时所形成雨水径流会挟带着大气地面和屋面上多种污染物质，使其受到污染，所以形成初雨径流雨水，是雨水污染最严重部分，应给予控制。有国家对污染严重地域雨水径流排放作了严格要求，如工业区、高速公路、机场等处暴雨雨水要经过沉淀、撇油等处理后才能够排放。多年来，因为大气污染严重，在一些地域和城市出现酸雨，严重时pH达成3.4，所以初降雨时雨水是酸性水。即使雨水径流量大，处理较困难，但多年来研究表明，对其进行合适处理后再排放水体是有必需。
城市污水，是指排人城镇污水排水系统生活污水和工业废水。在合流制排水系统中，还包含生产废水和截流雨水。城市污水实际上是一个混合污水，其性质改变很大，伴随多种污水混合百分比和工业废水中污染物质特征不一样而异。在一些情况下可能是生活污水占多数，而在另部分情况下又可能是工业废水占多数。这类污水需经过处理后才能排入水体、浇灌农田，或再利用。　　
污水量是以L或m3计量。单位时间(s、h、d)污水量称污水流量。污水中污染物质浓度，是指单位体积污水中所含污染物质数量，通常以mg/L或g／m3计，用以表示污水污染程度。生活污水量和用水量相近，而且所含污染物质数量和成份也比较稳定。工业废水水量和污染物质浓度差异很大，取决于工业生产性质和工艺过程。
在城市和工业企业中，应该有组织地、立即地排除上述废水和雨水，不然可能污染和破坏环境，甚至形成公害，影响生活和生产，和威胁人民健康。排水搜集、输送、处理和排放等设施以一定方法组合成总体，称为排水系统。排水系统通常由管道系统(或称排水管网)和污水处理系统(即污水处理厂)组成。管道系统是搜集和输送废水设施，把废水从产生处输送至污水厂或出水口，它包含排水设备、检验井、管渠、水泵站等工程设施。污水处理系统是处理和利用废水设施，它包含城市及工业企业污水厂(站)中多种处理构筑物及除害设施等。
污水最终处理或是返回到自然水体、土壤、大气；或是经过人工处理，使其再生成为一个资源回到生产过程；或采取隔离方法。其中相关返回到自然界处理，因自然环境含有容纳污染物质能力，但含有一定界限，不能超出这种界限，不然就会造成污染。环境这种容纳界限称环境容量。图1—1为污水处理和处理系统一个模式。若所排出污水不超出河流环境容量时，可不经处理直接排放，不然应处理后再排放。处理后水也能够再利用。在本系统中污泥处理采取焚烧法，焚烧需要利用大气环境容量。
依据不一样要求，经处理后污水其最终出路有：一是排放水体；二是浇灌农田；三是反复使用。
排放水体是污水自然归宿。水体对污水有一定稀释和净化能力，也称污水稀释处理法，这是最常见一个处理方法。
浇灌农田是污水利用一个方法，也是污水处理一个方法，称为污水土地处理法。
反复使用是一个适宜污水处理方法。污水治理由经过处理后达成无害化后排放，发展四处理后反复使用，这是控制水污染、保护水资源关键手段，也是节省用水关键途。
1.2工程概况
1.2.1设计依据
1.XX市地形图；
2.气象：常年平均气温13.5℃，历年极端最高气温42.3℃，历年极端最低气温-17.9℃。累年平均降水量679mm，暴雨多出现在7-8月份。整年主导风向为东南风，土壤最大冻结深度0.50～0.60米。
3.地理位置：XX在胶东半岛西北部，渤海之滨，莱州湾畔，东和烟台、青岛毗邻，西和潍坊相接。属“青岛一小时经济圈”，“潍坊半小时经济圈”。 中西部为平原区，面积1458平方公里，占总面积75.1％。懂不部为低洼区，面积523平方公里，占总面积24.9％，该市地处东经120°07′—121°23′，北纬36°18′—36°37′，东临黄海。
1.2.2设计内容
1.合理分析地形，确定排水系统排水体制及部署形式；
2.确定当地暴雨强度公式；
3.依据各地域域排水管网划分服务面积和排水流域，进行雨水管渠定线，确定可能设置调整池、泵站位置；
4．依据当地气象和地理条件，工程要求等确定设计参数；
5．计算设计流量和进行水力计算，确定每一设计管段断面尺寸、坡度、管底标高及埋深；
6．绘制管渠平面图及纵剖面图。

第2章 污水排水系统选择及管线部署优化
2.1排水系统体制及其选择
在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和雨水。这些污水采取一个管渠系统来排除，或是采取两个或两个以上各自独立管渠系统来排除。污水这种不一样排除方法所形成排水系统，称作排水系统体制（简称排水体制）。排水系统体制通常分为合流制和分流制两种类型。
1.合流制排水系统
合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除系统.最早出现合流制排水系统，是将排除混合污水不经处理就近排入水体，中国外很多老城市以往几乎全部是采取这种合流制排水系统。因为污水未经无害化处理就排放，使受纳水体遭受严重污染。现在常采取是截流式合流制排水系统（图2-1），这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管和截流干管相交处设置截流井，并在截流干管下游设置污水处理厂。中国外在改造老城市合流制排水系统时，通常采取这种方法。
2. 分流制排水系统
分流制排水系统（图2-2）是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立管内排除系统.排除生活污水、城市污水或工业废水系统称污水排水系统;排除雨水称雨水排水系统。因为排除雨水方法不一样，分流制系统又分为完全分流制和不完全分流制（图2-3）。在城市中，完全分流制排水系统含有污水排水系统和雨水排水系统。而不完全分流制只含有污水排水系统。

图2-2 图2-3
总而言之，排水系统体制选择是一项很复杂很关键工作。应依据城镇及工业企业计划、环境保护要求、污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件，从全局出发，在满足环境保护前提下，经过技术经济比较，综合考虑确定。而XX市是国务院确定沿海开放城市，是著名“丝绸之乡”、“华侨之乡”、“中国印染名城”、“中国北方绿化苗木基地”、“中国超纤产业基地”，属新兴中小城市。地处华北平原，累年平均降水量679mm，不属于贫雨地域。中国《室外排水设计规范》要求，在新建地域排水系统通常应采取分流制。而且半岛新标准颁布，对环境要求将愈加严格，从中国外经验上看分流制排水比较适合城市发展需要，通常又能符合城市卫生要求，且分流制排水流入污水厂水量和水质比合流制改变小得多，污水处理厂运行易于控制，综上考虑采取分流制排水，本设计只对该市雨水管道部署进行设计。
2.2排水系统部署形式
城市、居住区或工业企业排水系统在平面上部署，伴随地形、竖向计划、污水厂位置、土壤条件、河流情况，和污水种类和污染程度等原因而定。下面介绍是考虑地形为关键原因多个部署形式（图2-4）。在实际情况下，单独采取一个部署形式较少，通常是依据当地条件，因地制宜地采取综合部署形式较多。

图2-4排水系统部署形式
在地势向水体合适倾斜地域，各排水流域干管能够最短距离沿和水体垂直相交方向部署，这种部署也称正交部署（图2-4-（1））。正交部署干管长度短、管径小，所以经济，污水排出也快速。不过因为污水未经处理就直接排放，会使水体遭受严重污染，影响环境。所以在现在城市中，这种部署形式只适合排除雨水。若沿河岸再敷设主干管，并将个干管污水截流送至污水厂，这种部署形式称截流式部署（图2-4-（2）），所以截流式是正交式发展结果。截流式部署对减轻水体污染、改善和保护环境有重大作用。它适适用于分流制污水排水系统，将生活污水及工业废水经处理后排入水体；也适适用于区域排水系统，区域主干管截流各城镇污水送至区域污水厂进行处理。对于截流式合流制排水系统，因雨天有部分混合物谁泄入水体，造成水体污染，这是它严重缺点。
在地势向河流方向有较大倾斜地域，为了避免因干管坡度及管内流速过大，使管道受到严重冲刷，可使干管和等高线及河道基础上平行、主干管和等高线及河道成一定斜角敷设，这种部署也称平行式部署（图2-4-（3））。
在地势高低相差很大地域，当污水不能靠重力流流至污水厂时，可采取分区部署形式（图2-4-（4））。这时，可分别在高地域和低地域敷设独立管道系统。高地域污水靠重力流直接流入污水厂，而低地域污水用水泵抽送至高地域干管或污水厂。这种部署形式只能用于部分阶梯地形或起伏很大地域，它优点是能充足利用地形排水，节省电力。假如将高地域污水排至低地域，然后再用水泵一起抽至污水厂是不经济。
当城市周围有河流，或城市中央地势高、地势向周围倾斜地域，各排水流域干管常采取辐射状部署（图2-4-（5）），各排水流域含有独立排水系统。这种部署含有干管长度短、管径小、管道埋深可能浅、便于污水浇灌等优点，但污水厂和泵站（如需要设置时）数量将增多。在地形平坦大城市，采取辐射状分散部署可能是比较有利，如上海等城市就采取了这种部署形式。
多年来，因为建造污水厂用地不足和建造大型污水厂基建投资和运行管理费用也较小型厂经济等原因，故不期望建造数量多规模小污水厂，而倾向于建造规模大污水厂，所以由分散式发展成围绕式部署（图2-4-（6））。这种形式是沿四面部署主干管，将各干管污水截流送往污水厂。

2.3 排水管渠材料、接口及基础
2.3.1排水管渠断面形式
排水管渠断面形式除必需满足静力学、水力学方面要求外，还应经济和便于养护。在静力学方面，管道必需有较大稳定性，在承受多种荷载时是稳定和坚固。在水力学方面，管道断面应含有最大排水能力，并在一定流速下不产生沉淀物。在经济方面，管道单长造价应该是最低。在养护方面，管道断面应便于冲洗和清通淤积。
最形式是圆形。半椭圆形、马蹄形、矩形、梯形和蛋形等也常见。图2-5所表示。
圆形断面有很好水力性能，在一定坡度下，指定断面面积含有最大水力半径，所以流速大，流量也大。另外，圆形管便于预制，使用材料经济，对外压力抵御力较强，若挖土形式和管道相当时，能取得较高稳定性，在运输和施工养护方面也较方便。所以是最常见一个断面形式。
半椭圆形断面，在土压力和活荷载较大时，能够愈加好地分配管壁压力，所以可减小管壁厚度。在污水流量无大改变及管渠直径大于2m时，采取此种形式断面较为适宜。
马蹄形断面，其高度小于宽度。在地质条件较差或地形平坦，受受纳水体水位限制时，需要尽可能降低管道埋深以降低造价，可采取此种形式断面。又因为马蹄形断面下部较大，对于排除流量无大改变大流量污水，较为适宜。但马蹄形管稳定性，需依靠还土坚实度，要求还土坚实稳定度大，若还土松软，两侧底部管壁易产生裂缝。
蛋形断面，因为底部较小，从理论上看，在小流量时能够维持较大流速，所以可降低淤积，适适用于污水流量改变较大情况。但实际养护经验证实，这种断面冲洗和清通工作比较困难。加以制作和施工较复杂，现已极少使用。
矩形断面能够就地浇制或砌筑，并按需要将深度增加，以增大排水量。一些工业企业污水管道、路面狭窄地域排水管道和排洪沟道常采取这种断面形式。
不少地域在矩形断面基础上，将渠道底部用细石混凝土或水泥砂浆做成弧形流槽，以改善水力条件。也可在矩形渠道内做低流槽。这种组合矩形断面是为合流制管道设计，晴天时污水在小矩形槽内流动，以保持一定充满度和流速，使之能够免去或减轻淤积程度。
梯形断面适适用于明渠，它边坡决定于土壤性质和铺砌材料。
2.3.2排水管渠材料选择　
排水管渠必需含有足够强度，以承受外部荷载和内部水压，外部荷载包含土壤重量——静荷载，和因为车辆运行所造成动荷载。压力管及倒虹管通常要考虑内部水压。自流管道发生淤塞时或雨水管渠系统检验井内充水时，也可能引发内部水压。另外，为了确保排水管道在运输和施工中不致破裂，也必需使管道含有足够强度。
排水管渠应含有能抵御污水中杂质冲刷和磨损作用，也应该含有抗腐蚀性能，以免在污水或地下水侵蚀作用(酸、碱或其它)下很快损坏。
排水管渠必需不透水，以预防污水渗出或地下水渗透。因为污水从管渠渗出至土壤，将污染地下水或邻近水体；或破坏管道及周围房屋基础。地下水渗透管渠，不仅降低管渠排水能力，而且将增大污水泵站及处理构筑物负荷。
排水管渠内壁应整齐光滑，使水流阻力尽可能减小。
排水管渠应就地取材，并考虑到预制管件及快速施工可能，方便尽可能降低管渠造价及运输和施工费用。
综合考虑技术、经济及其它方面原因，作为雨水管网系统选择混凝土管和钢筋混凝土管。
混凝土管和钢筋混凝土管适适用于排除雨水、污水，可在专门工厂预制，也可在现场浇制。分混凝土管、轻型钢筋混凝土管、重型钢筋混凝土管3种。管口通常有承插式、企口式、平口式。图2-6所表示。

混凝土管管径通常小于450mm，长度多为1m，适适用于管径较小无压管。当管道埋深较大或敷设在土质条件不良地段，为抗外压，当管径大于400mm时通常全部采取钢筋混凝土管。混凝土、轻型钢筋混凝土、重型钢筋混凝土排水管技术条件及标准规格分别参见表2-1、2-2、2-3。

本设计重力流管段采取钢筋混凝土管，管径规格为450mm——2500mm；梯形断面明渠采取密实细砂、中砂、粗砂或粘质粉土组成。

2.4管线部署优化思想
伴随最优化理论应用和不停发展，工程系统全局优化受到了大家重视。一个工程系统是由若干个子系统 (或部分)组成，将这些子系统分别单独地进行优化设计，这么优化结果是对于每一个子系统来说，其目标函数是最优，但由这些优化子系统所组成整个工程系统并不一定是最优。
所以，为了使整个工程系统取得最优这个全局利益，往往要求工程系统中一些局部 (或子系统)利益作出一定牺牲，这也是全局优化基础思想一个方面。也就是在进行局部优化时，必需以全局优化作为目标和指导思想。具体地讲，假如雨水管网控制点在边远地势较低处，或含有相当埋深某排水出口，或地形逆坡处，这时，就不能因为照料部分控制点而造成整个管网埋深全部增加。鉴此，可依据工程实际情况因地制宜地采取部分处理方法，如加强管材强度；回填土以提升地面标高确保覆土厚度；设置泵站提升管位等，以减小控制点管道埋深，从而减小整个管网埋深，降低工程造价。
对于地面坡度不大或很平缓这种最常见地形下雨水管道优化设计来说，按上述方法对管道参数来进行优化设计，尽可能减小所优化管段坡度、埋深和管径，这么不仅能降低该管段工程造价，而且还对减小下游各管段坡度和埋深含相关键意义。不过，对于地面坡度较大，地形局部变陡或其它复杂地形条件下，假如只对所优化管段多个参数进行优化选择，而不考虑该管段流速和坡度对下游管段影响，这么有可能使下游管段工程造价大大增加，这么就有悖于全局优化。
因为泵站运行费用比较高，所以在能够不设泵站情况下就不要设，尽可能靠雨水重力流流到最近水体。对于必需设泵站情况，要尽可能降低泵站所要提升雨水流量，并选择适宜水泵，以降低日常运行及维护费用。本设计累计设两个泵站分别在Ⅲ、Ⅳ区。
Drainage responds rapidly to tectonic changes and thus it is a potentia1 parameter for tectonogeomorphological analysis．Drainage network of Potwar is a good geological record of movement，displacements，regional uplifts and erosion of the tectonic units．This study focuses on utilizing drainage netw ork extracted from Shuttle Radar Digital Elevation Data rS I'】Ⅵ一DEM)in order to constrain the structure of the Potw ar Plateau．S、VAN syncline divides Potw ar into northern Potw ar deformed zone (NPDZ)and southern Potwar plaform zone(SPPZ)． We extracted the drainage netw ork from DEM and analyzed 112 streams using stream power law．Spatialdistribution of concavity and steepness indices were used to prepare uplift rate map for the area．DEM was further utilized to extract lineaments to study the mutual relationship between lineaments and drainage patterns．W e compared the local correlation betw een the extracted lineaments and drainage netw ork of the area that gives us quantitative information and shows promising prospects．The streams in the NPDZ indicate high steepness values as compared to the streams in the SPPZ．The spatial distribution of geomorphic parameters and uplift rates suggest the distinctive deformation among eastern，central and western parts．Th e local correlation betw een drainage netw ork and lineaments from DEM is strongly positive in the area within 1 km of radius．

第3章 雨水管渠系统设计
中国地域宽广，气候差异大，年降雨量分布很不均匀，大致上从东南沿海年平均1600mm向西北内陆递减至200mm以下。长江以南地域，雨量充沛，年降雨量均在1000mm以上。但这些地域整年雨水总量在同一面积上也不过和整年生活污水总量相近，而沿地面流入雨水管渠雨水径流量仅约为降雨量二分之一。不过整年雨水绝大部分多集中在夏季降落，且常为大雨或暴雨，从而在极短时间内形成大量地面径流，若不能立即地进行排除，便会造成巨大危害。
雨水管渠系统是由雨水口、雨水管渠、检验井、出水口等构筑物所组成一整套工程设施。雨水管渠系统任务就是立即地聚集并排除暴雨形成地面径流，预防城市居住区和工业企业受淹，以保障城市人民生命安全和生活生产正常秩序。
在雨水管渠系统设计中，管渠是关键组成部分。所以合理而又经济地进行雨水管渠设计含有很关键意义。

3.1排水系统计划设计标准
在此次雨水管网系统设计计划中我遵照以下标准：
1.排水工程计划应该符合区域计划和城市和工业企业总体计划，并应和城市和工业企业中其它单项工程建设亲密配合，相互协调。
2.排水工程计划和设计，要和邻近区域内污水污泥处理和处理协调。以防影响邻近区域环境质量，尤其是下游区域环境质量。、
3.排水工程计划和设计，应处理好污染源治理和集中处理关系。城市污水应该以点源治理和集中处理相结合，以城市集中处理为主标准加以实施。
4.城市污水是可贵淡水资源，在计划中要考虑污水经再生后回用方案。
5.如设计排水区域内尚需考虑给谁喝和排洪问题时，污水排水工程应和给水工程协调，雨水工程应和排洪工程协调，以节省总投资。
6.排水工程计划应全方面计划，按近期设计，考虑远期发展有扩建可能。并应依据使用要求和技术经济合理性等原因，对近期工程做出分期建设安排。
7.在计划和设计排水工程时，必需认真落实实施国家和地方相关部门指定现行相关标准、规范或要求。同时也必需实施国家相关新建、改建、扩建工程，实施把防治污染设施和主体工程同时设计、同时施工、同时投产“三同时”要求，这是控制污染发展关键政策。

3.2雨水管渠设计流量确实定

3.2.1暴雨强度公式确实定
任何一场暴雨全部可用自记雨量计统计中两个基础数值(降雨量和降雨历时)表示其降雨过程。经过对降雨过程多年(通常含有以上)资料统计和分析，找出表示暴雨特征降雨历时、暴雨强度和降雨重现期之间相互关系，作为雨水管渠设计依据。

式中 q——设计降雨强度[L/(s·hm2 )]；
P——设计降雨重现期(a)；
A1——重现期为1年设计降雨雨力；
C——雨力变动参数，是反应设计降雨各历时不一样重现期强度改变程度参数之一；
t——降雨历时（min）；
b——参数；
n——指数。
b、n二个参数联用，共同反应重现期设计降雨随历时延长其强度递减改变情况。
该设计城市在潍坊地域，所以采取潍坊市城建局用数理统计法确定暴雨强度公式：

3.2.2基础参数确定
1.设计降雨重现期
设计重现期P代表相等或超出一定暴雨强度值间隔时间。P值选择越大，设计安全性越高，预防地面积水越有利，同时工程造价越大(管渠断面大)。P值越小，效果相反。设计降雨重现期系依据地形特点和地域建设性质（居住区、中心区、工厂区、干道、广场等）两项关键原因确定。通常可按表3-1选择。
设计降雨重现期 表3-1
地形分级
重现期（P）选择范围（a）
说明
Ⅰ
平缓地形
0.5、1、2
选择标准关键是地域建设性质关键性，其分级见注2
Ⅱ
谿谷地形
1、2、3
Ⅲ
关键地域、封闭洼地
2、3、5部分10、20
注：1.平缓地形通常指其地面坡度小于0.003.
2.地域关键性分级大致以下：
（1）特殊关键地域。
（2）关键地域，指干道、广场、中心区、使馆区等。
（3）通常居住区及通常道路。
3.道路立交通常可按封闭洼地考虑，但当雨水能自流排放，不需要建立泵站时，可选择略低P值。
4.当地气象特点也可作为P考虑原因，q20较大地域能够选择较大P值。
5.本表用于平原城市通常情况，至于特殊情况及山区城市，须另作考虑。
XX市地处在胶东半岛西北部，属平缓地形，q20=178不是很大属中间值，所以重现期P选择1。

2.设计降雨历时
雨水管渠设计降雨历时，依据推理公式极限强度原理，即按设计汇流时间计算，她包含地面集水时间和管渠内流行时间两部分，计算公式为
t=t1+mt2(min)
式中 t——设计降雨历时(min)
t1——地面集水时间(min)
t2——管渠内流行时间(min)
m——折减系数，暗管m=2，明渠m=1.2，陡坡地域管道m采取
1.2～2。
（1）地面集水时间t1确实定
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时间。它受地形坡度、地面铺砌、地面种植情况、水流旅程、道路纵坡和宽度等原因影响，这些原因直接决定着水流沿地面或边沟速度。不过要正确计算t1值是困难，故通常不予计算，而采取经验数值。依据室外排水规范要求：地面集水时间视距离长短和地形坡度及地面覆盖情况而定，通常采取t1=5～15min。根据经验，通常对建筑面积较大、地形较陡、雨水口分布较密地域或街区内设置雨水暗管，宜采取较小t1值，可取t1=5～8min左右。而在建筑密度较小、汇水面积较大、地势较平坦、雨水口部署较稀疏地域，宜采取较大值，通常可取t1=10～15min。起点井上游地面流行距离以不超出120～150m为宜。依据XX市实际地形、建筑密度及汇水面积等原因综合考虑，t1值采取10min。
（2）管渠内雨水流行时间t2确实定
t2指雨水在管渠内流行时间，即：

式中 L——各管段长度（m）
v——各管段满流时速度（m/s）
60——单位换算系数，1min=60s
（3）折减系数m值得确定
雨水管道按满流进行设计，但计算雨水设计流量公式极限强度法原理指出，当降雨历时等于集水时间时，设计断面雨水流量才达成最大值。所以，雨水管渠中水流并非一开始就达成设计情况，而是伴随降雨历时增加才能逐步形成满流，其流速也是逐步增大到设计流速。这么就出现了按满流时设计流速计算所得雨水流行时间小于管渠内实际雨水流行时间情况。经过对雨水管渠观察资料进行分析，发觉大多数雨水管渠中雨水流行时间比按最大流量计算流行时间大20%。极限强度法计算出来重力流雨水管道存在空隙容量。为了利用此容量起调整作用，以缩小管道通水能力，达成降低投资目标。m值含义就定义为：因缩小了管道排水断面尺寸使上游蓄水，就肯定会增加泄水时间。为此我们采取增加管道中流行时间措施，达成合适折减设计流量，进而缩小管道断面尺寸要求。依据中国《室外排水设计规范》暗管m=2，明渠m=1.2。我设计中暗管折减系数取2，梯形断面明渠折减系数取1.5。
3. 径流系数
降落在地面上雨水，一部分被植物和地面洼地截流，一部分渗透土壤，余下一部分沿地面流入雨水管渠，这部分进入雨水管雨水量成为径流量。径流量和雨水量比值成为径流系数Ψ，其值常小于1。Ψ关键受降雨条件（包含强度、历时、雨峰位置、前期雨量、强度递减情况、全场雨量、年雨量等）和地面条件（包含覆盖、坡度、汇水面积及其长宽比、地下水位、管渠疏密等）影响。但因为Ψ影响原因很多，要正确确实定其值很困难。现在在雨水管渠设计中，径流系数通常采取按地面覆盖种类确定经验数值。Ψ值见表3-3。
径流系数Ψ值 表3-2
地 面 种 类
Ψ值
多种屋面、混凝土和沥青路面
大块石铺砌路面和沥青表面处理碎石路面
级配碎石路面
干砌砖石和碎石路面
非铺砌土路面
公园和绿地
0.90
0.60
0.45
0.40
0.30
0.15
所以整个区域汇水面积上平均径流系数Ψav值可按各类地面面积用加权平均法计算得到，即：

式中 Fi——汇水面积上各类地面面积（ha）；
Ψi——对应于各类地面径流系数；