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雨水管渠水力计算-《城镇给排水技术》的重要章节

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:降落到地面的雨水及融化的冰、雪水,有一部分沿着地表流入雨水管渠和水体中,这部分雨水称为地面径流,在排水工程设计中称为径流量。当雨水沿着道路的边沟流到雨水口经检查井流入雨水管渠。图3.19雨水管段设计流量计算示意图已知管段1~2的汇水面积为FⅠ,检查井1为管段1~2的集水点。

雨水管渠水力计算-《城镇给排水技术》的重要章节

降落到地面的雨水及融化的冰、雪水,有一部分沿着地表流入雨水管渠和水体中,这部分雨水称为地面径流,在排水工程设计中称为径流量。如不能及时地进行排除,会造成巨大的危害。

如图3.18所示,雨水管道系统是由雨水口、连接管、雨水管道、检查井、出水口等建筑物组成的一整套工程设施。

3.5.2.1 雨水管渠设计流量的确定

图3.17 主干管纵剖面图

图3.18 雨水管渠系统组成示意图

1—雨水口;2—连接管;3—检查井;4—雨水管渠

城镇、厂区中排除雨水的管渠,由于汇水面积较小,属于小流域面积上的排水构筑物。小流域面积范围,当地形平坦时,可大至300~500km2;当地形复杂时,可限制在10~30km2以内。小流域排水面积上暴雨所产生的相应于设计频率的最大流量即为雨水管渠的设计流量。我国目前对小流域排水面积上的最大流量的计算,常采用推理公式[式(3.4)],即

式中 Q——雨水设计流量,L/s;

ψ——径流系数

q——设计暴雨强度,L/(s·hm2);

F——汇水面积,hm2

A1、c、b、n——地方参数。

图3.19为设计地区的一部分。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为四块毗邻的4个街坊,设汇水面积F=F=F=F,雨水从各块面积上最远点分别流入雨水口所需的集水时间均为τ1min。1~2、2~3、3~4分别为设计管段。试确定各雨水管段设计流量。

图3.19中4个街坊的地形均为北高南低,道路是西高东低,雨水管渠沿道路中心线敷设,道路断面呈拱形为中间高、两侧低。降雨时,降落在地面上的雨水顺着地形坡度流到道路两侧的边沟中,道路边沟的坡度和地形坡度相一致。当雨水沿着道路的边沟流到雨水口经检查井流入雨水管渠。Ⅰ街坊的雨水(包括路面上雨水),在1号检查井集中,流入管段1~2。Ⅱ街坊的雨水在2号检查井集中,并同Ⅰ街坊经管段1~2流来的雨水汇合后流入管段2~3。Ⅲ街坊的雨水在3号检查井集中,同Ⅰ街坊和Ⅱ街坊流来的雨水汇合后流入管段3~4。其他依此类推。

图3.19 雨水管段设计流量计算示意图

已知管段1~2的汇水面积为F,检查井1为管段1~2的集水点。由于面积上各点离集水点1的距离不同,所以在同一时间内降落到F面积上的各点雨水,就不可能同时到达集水点1,同时到达集水点1的雨水则是不同时间降落到地面上的雨水。

集水点同时能汇集多大面积上的雨水,和降雨历时的长短有关。如雨水从降水面积最远点流到集水点1所需的集水时间为20min,而这场降雨只下10min就停了,待汇水面积上的雨水流到集水点时。降落在离集水点1附近面积上的雨水早已流过去了。也就是说,同时到达集水点1的雨水只能来自F中的一部分面积,随着降雨历时的延长,就有越来越大面积上的雨水到达集水点1,当降雨历时t等于集水点1的集水时间(20min)时,则第1min降落在最远点的雨水与第20min降落在集水点1附近的雨水同时到达。通过以上分析可得知汇水面积是随着降雨历时t的增长而增加,当降雨历时等于集水时间时,汇水面积上的雨水全部流达集水点,则集水点产生最大雨水量。

为便于求得各设计管段相应雨水设计流量,做几点假设:①汇水面积随降雨历时的增加而均匀增加;②降雨历时大于或等于汇水面积最远点的雨水流到设计断面的集水时间(t≥τ1);③地面坡度的变化是均匀的,ψ为定值,且ψ=1.0。

(1)管段1~2的雨水设计流量的计算。管段1~2是收集汇水面积F上的雨水,只有当t=τ1时,F全部面积的雨水均已流到1断面,此时管段1~2内流量达到最大值。因此,管段1~2的设计流量为

Q1~2=F1q1

式中 q1——管段1~2设计暴雨强度,即相应于降雨历时t=τ1的暴雨强度,L/(s·hm2)。

(2)管段2~3的雨求设计流量计算。当t=τ1时,全部F和部分F面积上的雨水流到2断面,此时管段2~3的雨水流量不是最大,只有当t=τ1+t1~2时,这时F和F全部面积上的雨水均流到2断面,此时管段2~3雨水流量达到最大值。设计管段2~3的雨水设计流量为

Q2~3=(F+F)q2

式中 q2——管段2~3的设计暴雨强度,是用(F+F)面积上最远点雨水流行时间求得的降雨强度。即相应于t=τ1+t1~2的暴雨强度,L/(s·hm2);

t1~2——管段1~2的管内雨水流行时间,min。

(3)管段3~4的雨水设计流量的计算。同理可得

Q3~4=(F+F+F)q3

式中 q3——管段3~4的设计暴雨强度,是用(F+F+F)面积上最远点雨水流行时间求得的降雨强度,即相应于t=τ1+t1~2+t2~3的暴雨强度,L/(s·hm2);t2~3——管段2~3的雨水流行时间,min。

由上可知,各设计管段的雨水设计流量等于该管段承担的全部汇水面积和设计暴雨强的乘积。各设计管段的设计暴雨强度是相应于该管段设计断面的集水时间的暴雨强度。因为各设计管段的集水时间不同,所以各管段的设计暴雨强度亦不同。在使用计算公式Q=ψqF时,应注意到随着排水管道计算断面位置不同,管道的计算汇水面积也不同,从汇水面积最远点到不同计算断面处的集水时间(其中也包括管道内雨水流行时间)也是不同的。因此,在计算平均暴雨强度时,应采用不同的降雨历时。

根据上述分析,雨水管道的管段设计流量,是该管道上游节点断面的最大流量。在雨水管道设计中,应根据各集水断面节点上的集水时间正确计算各管段的设计流量。

3.5.2.2 雨水管道设计数据的确定

1.径流系数的确定

降落到地面上的雨水,在沿地面流行的过程中,形成地面径流,地面径流的流量称为雨水地面径流量。由于渗透、蒸发、植物吸收、洼地截流等原因,最后流入雨水管道系统的只是其中的一部分,因此将雨水管道系统汇水面积上地面雨水径流量与总降雨量的比值称为径流系数,用符号ψ表示。

根据定义,其值小于1。

影响径流系数ψ的因素很多,如汇水面积上地面覆盖情况、建筑物的密度与分布、地形、地貌、地面坡度、降雨强度、降雨历时等。其中影响的主要因素是汇水面积上的地面覆盖情况和降雨强度的大小。例如,地面覆盖为屋面、沥青水泥路面,均为不透水性,其值就大;例如,绿地草坪、非铺砌路面能截留、渗透部分雨水,其值就小。如地面坡度较大,雨水流动快,降雨强度大,降雨历时较短,就会使得雨水径流的损失较小,径流量增大,ψ值增大。相反,会使雨水径流损失增大,ψ值减小。由于影响ψ的因素很多,故难以精确地确定其值。目前,在设计计算中通常根据地面覆盖情况按经验来确定。我国《室外排水设计规范》(GB50014—2006)中有关径流系数的取值规定见表3.5。

表3.5 各种地面的径流系数

在实际设计计算中,同一块汇水面积兼有多种地面覆盖的情况,需要计算整个汇水面积上的平均径流系数ψav值。计算平均径流系数ψav的常用方法是采用加权平均法,即

式中 ψav——汇水面积平均径流系数;

Fi——汇水面积上各类地面的面积,hm2

ψi——相应于各类地面的径流系数;

F——全部汇水面积,hm2

2.设计降雨强度的确定

(1)设计重现期P的确定。由暴雨强度公式可知,对应于同一降雨历时,若P大,降雨强度q则越大;反之,重现期小,降雨强度则越小。由雨水管道设计流量公式Q=ψFq可知,在径流系数不变和汇水面积一定的条件下,降雨强度越大,则雨水设计流量也越大。

可见,在设计计算中若采用较大的设计重现期,则计算的雨水设计流量就越大,雨水管道的设计断面则相应增大,排水通畅,管道相应的汇水面积上积水的可能性会减少,安全性高,但会增加工程的造价;反之,可降低工程造价,地面积水可能性大,可能发生排水不畅,甚至不能及时排除雨水,将会给生活、生产很大的影响。

确定设计重现期要考虑设计地区建设的性质、功能(广场、干道、工业区、商业区、居住区)、淹没后果的严重性、地形特点、汇水面积的大小和气象特点等。

一般情况下,低洼地段采用设计重现期大于高地;干管采用设计重现期大于支管;工业区采用设计重现期大于居住区;市区采用设计重现期大于郊区。

设计重现期的最小值不宜低于0.33a,一般地区选用0.5~3a,对于重要干道或短期积水可能造成严重损失的地区,可根据实际情况采用较高的设计重现期。例如,北京天安门广场地区的雨水管道,其设计重现期是按10a考虑的。此外,在同一设计地区,可采用同一重现期或不同重现期。如市区可大些,郊区可小些。

我国地域辽阔,各地气候、地形条件及排水设施差异较大,因此,在选用设计重现期时,必须根据设计地区的具体条件,从技术和经济方面统一考虑。

(2)设计降雨历时的确定。根据极限强度法原理,当t=τ1时,相应的设计断面上产生最大雨水流量。因此,在设计中采用汇水面积上最远点雨水流到设计断面的集流时间τ1作为设计降雨历时t。对于雨水管道某一设计断面来说,集水时间t是由地面雨水集水时间t1和管内雨水流行时间t2两部分组成(图3.20)。所以,设计降雨历时可用下式表述:

式中 t——设计降雨历时,min;

t1——地面雨水流行时间,min;

t2——管内雨水流行时间,min;

m——折减系数,暗管m=2,明渠m=1.2,陡坡地区暗管采用1.2~2。

图3.20 设计断面集水时间示意图

1—房屋;2—屋面分水线;3—道路边沟;4—雨水管道;5—道路

1)地面集水时间t1的确定。地面集水时间t1是指雨水从汇水面积上最远点流到第1个雨水口A的地面雨水流动时间。

地面集水时间t1的大小,主要受地形坡度、地面铺砌及地面植被情况、水流路程的长短、道路的纵坡和宽度等因素的影响,这些因素直接影响水流沿地面或边沟的速度。此外,与暴雨强度有关,暴雨强度大,水流速度也大,t1则大。

在上述因素中,雨水流程的长短和地面坡度的大小是影响集水时间最主要的因素。

在实际应用中,要准确地确定t1值较为困难,故通常不予计算而采用经验数值。根据《室外排水设计规范》(GB50014—2006)中规定:一般采用5~15min。按经验,一般在汇水面积较小、地形较陡、建筑密度较大、雨水口分布较密的地区,宜采用较小的t1值,可取t1=5~8min,而在汇水面积较大、地形较平坦、建筑密度较小、雨水口分布较疏的地区,宜采用较大t1值,可取t1=10~15min。

2)管内雨水流行时间t2的确定。管内雨水流行时间t2是指雨水在管内从第一个雨水口流到设计断面的时间。它与雨水在管内流经的距离及管内雨水的流行速度有关,可用式(3.8)计算:

式中 t2——管内雨水流行时间,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。

3)折减系数m值的确定。大多数雨水管槽中的雨水流行时间比按最大流量计算的流行时间大20%,建议取m=1.2。

3.5.2.3 雨水管渠水力计算设计参数

为保证雨水管渠正常的工作,避免发生淤积和冲刷等现象,《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)中,对雨水管道水力计算的基本参数做如下规定。

1.设计充满度

由于雨水较污水清洁,对水体及环境污染较小,因暴雨时径流量大,相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长。雨水管渠允许溢流,以减少工程投资。因此,雨水管渠的充满度按满流来设计,即h/D=1。雨水明渠不得小于0.2m的超高,街道边沟应有不小于0.03m的超高。

2.设计流速

由于雨水管渠内的沉淀物一般是沙、煤屑等。为防止雨水中所夹带的泥沙等无机物在管渠内沉淀而堵塞管道。《室外排水设计规范》(GB50014—2006)中规定,雨水管渠(满流时)的最小设计流速为0.75m/s。明渠内如发生沉淀后易于清除、疏通,所以可采用较低的设计流速,一般明渠内最小设计流速为0.4m/s。为防止管壁及渠壁的冲刷损坏,雨水管道最大设计流速:金属管道为10m/s,非金属管道为5m/s。

故雨水管道的设计流速应在最小流速与最大流速范围内。

3.最小管径

《室外排水设计规范》(GB50014—2006)中规定,在街道下的雨水管道,最小管径为300mm,街坊内部的雨水管道,最小管径为200mm。

4.最小坡度

雨水管道的设计坡度,对管道的埋深影响很大,应慎重考虑,以保证管道最小流速的条件。此外,要在设计中力求使管道的设计坡度和地面坡度平行或一致。以尽量减小土方量,降低工程造价。这一点在地势平坦、土质较差的地区,尤为重要。

5.最小埋深与最大埋深

具体规定同污水管道相同。

6.管渠的断面型式

雨水管渠一般采用圆形断面,当直径超过2000mm时也可用矩形、半椭圆形或马蹄形断面,明渠一般采用梯形断面。

3.5.2.4 雨水管道水力计算的方法

雨水管道水力计算仍按均匀流考虑,其水力计算公式与污水管道相同。但按满流计算。

在工程设计中,通常是在选定管材后,n值即为已知数,雨水管道通常选用的是混凝土和钢筋混凝土管,其管壁粗糙系数n一般采用0.013。设计流量是经过计算后求得的已知数。因此只剩下3个未知数D、v及i。在实际应用中,可参考地面坡度假定管底的坡度。并根据设计流量值,从水力计算图或水力计算表中求得D及v值,并使所求的D、v和i值符合水力计算基本参数的规定。(www.xing528.com)

下面举例说明其应用。

【案例3.1】 已知n=0.013,设计流量Q=200L/s,该管段地面坡度i=0.004,试确定该管段的管径D、流速v和管底坡度i。

【解】 (1)设计采用n=0.013的水力计算图,如图3.21所示。

图3.21 钢筋混凝土圆管水力计算图(图中D以mm计)

(2)在横坐标轴上找到Q=200L/s值,作竖线;然后在纵坐标轴上找到i=0.004值,作横线,将两线相交于一点(A),找出该点所在的v和D值,得到v=1.17m/s,其值符合规定。而D值介于400~500mm两斜线之间,不符合管材统一规格的要求。故需要调整D。

(3)如果采用D=400mm时,则将Q=200L/s的竖线与D=400mm的斜线相交于一点(B),从图中得到交点处的v=1.60m/s,其值符合水力计算的规定。而i=0.0092与原地面坡度i=0.004相差很大,势必会增大管道的埋深,因此不宜采用。

(4)如果采用D=500mm时,则将Q=200L/s的竖线与D=500mm的斜线相交于点(C),从图中得出该交点处的v=1.02m/s、i=0.0028。此结果即符合水力计算的规定,又不会增大管道的埋深,故决定采用。

3.5.2.5 雨水管渠的设计方法和步骤

雨水管渠的设计通常按以下步骤进行。

1.收集资料

收集并整理设计地区各种原始资料(如地形图、排水工程规划图、水文、地质、暴雨等)作为基本的设计数据。

2.划分排水流域,进行雨水管道定线

根据地形分水线划分排水流域,当地形平坦无明显分水线的地区,可按对雨水管渠的布置有影响的地方如铁路、公路、河道或城市主要街道的汇水面积划分,结合城市的总体规划图或工业企业的总平面布置划分排水流域,在每一个排水流域内,应根据雨水管渠系统的布置特点及原则,确定其布置型式(雨水支、干管的具体位置及雨水的出路),并确定排水流向。

如图3.22所示。该市被河流分为南、北两区。南区有一明显分水线,其余地方起伏不大,因此,排水流域的划分按干管服务面积的大小确定。因该地暴雨量较大,所以每条雨水干管承担汇水面积不是太大,故划分为12个排水流域。

图3.22 某地面雨水管道平面布置图

1—流域分界线;2—雨水干管;3—雨水支管

根据该市地形条件确定雨水走向,拟采用分散出水口的雨水管道布置型式,雨水干管垂直于等高线布置在排水流域地势较低一侧,便于雨水能以最短的距离靠重力流分散就近排入水体。雨水支管一般设在街坊较近、较低侧的道路下,为利用边沟排除雨水,节省管渠减小工程造价,考虑在每条雨水干管起端100~150m处,可根据具体情况不设雨水管道。

3.划分设计管段

根据雨水管道的具体位置,在管道的转弯处、管径或坡度改变处、有支管接入处或两条以上管道交会处以及超过一定距离的直线管段上,都应设置检查井。将两个检查井之间流量没有变化且管径、流速和坡度都不变的管段称为设计管段。雨水管渠设计管段的划分应使设计管段范围内地形变化不大,且管段上下游流量变化不大,无大流量交汇。

从经济方面考虑,设计管段划分不宜太长;从计算工作及养护方面考虑,设计管段划分不宜过短,一般设计管段取100~200m为宜。将设计管段上下游端点的检查井设为节点,并以管段上游往下游依次进行设计管段的编号。

4.划分并计算各设计管段的汇水面积

汇水面积的划分,应结合实际地形条件、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况确定。当地形坡度较大时,应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积;当地面平坦时,可按就近排入附近雨水管道的原则,将汇水面积周围管渠的布置用等角线划分。将划分好的汇水面积编上号码并计算面积,将数值标注在该块面积图中,如图3.23所示。

图3.23 某城区雨水管道布置和沿线汇水面积示意图

5.计算径流系数

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。

另外,也可根据规划的地区类别,采用区域综合径流系数。

6.确定设计重现期P及地面集水时间t1

设计时应根据该地区的地形特点、汇水面积的地区建设性质和气象特点选择设计重现期,各排水流域雨水管道的设计重现期可选用同一值,也可选用不同的值。

根据设计地区建筑密度情况、地形坡度和地面覆盖种类、街坊内是否设置雨水暗管(渠),确定雨水管道的地面集水时间t1

7.确定管道的埋设与衔接

根据管道埋没深度的要求,必须保证管顶的最小覆土厚度,在车行道下时一般不低于0.7m。此外,应结合当地埋管经验确定。当在冰冻层内埋设雨水管道,如有防止冰冻膨胀破坏管道的措施时,可埋设在冰冻线以上,管道的基础应设在冰冻线以下。雨水管道的衔接,宜采用管顶平接。

8.确定单位面积径流量q0

q0是暴雨强度与径流量系数的乘积,称为单位面积径流量,即

对于具体的设计工程来说,公式中的p、t1、ψ、m、A1、b、c、n均为已知数,因此,只要求出各管段的管内雨水流行时间t2,就可求出相应于该管段的q0值。

9.管渠材料的选择

雨水管道管径小于或等于400mm,采用混凝土管,管径大于400mm,采用钢筋混凝土管。

10.设计流量的计算

根据流域具体情况,选定设计流量的计算方法,计算从上游向下游依次进行,并列表计算各设计管段的设计流量。

11.进行雨水管渠水力计算,确定雨水管道的坡度、管径和埋深

计算并确定出各设计管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深。

12.绘制雨水管道平面图及纵剖面图

绘制方法及具体要求与污水管道基本相同。

3.5.2.6 雨水管道的设计计算实例

【案例3.2】 某市居住区部分雨水管道布置如图3.24所示。地形西高东低,一条自西向东流的天然河流分布在城市的南面。该城市的暴雨强度公式为[L/(s·hm2)]。该街坊采用暗管排除雨水,管材采用圆形钢筋混凝土管。管道起点埋深1.40m。各类地面面积见表3.6,试进行雨水管道的设计与计算。

图3.24 某城市街坊部分雨水管道平面布置图

表3.6 各类地面面积

【解】(1)从居住区地形图中得知,该地区地形较平坦,无明显分水线,因此排水流域可按城市主要汇水面积划分,雨水出水口设在河岸边,故雨水干管走向从西向东南,为保证在暴雨期间排水的可能性,故在雨水干管的终端设置雨水泵站。

(2)根据地形及管道布置情况,划分设计管段,将设计管段的检查井依次编号,并量出每一设计管段的长度,见表3.7。确定出各检查井的地面标高,见表3.8。

表3.7 设计管段长度汇总表

表3.8 地面标高汇总表

(3)每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近雨水管道的原则划分,然后将每块汇水面积编号,计算数值。雨水流向标注在图中,如图3.24所示。表3.9为各设计管段的汇水面积计算表。

表3.9 汇水面积计算表

续表

(4)水力计算:进行雨水管道设计流量及水力计算时,通常是采用列表来进行计算的。先从管段起端开始,然后依次向下游进行。其方法如下:

1)表3.9中第1项为需要计算的设计管段,应从上游向下游依次写出。第2、3、13、14项分别从表3.9~表3.11中取得。

2)在计算中,假定管段中雨水流量均从管段的起点进入,将各管段的起点为设计断面。因此,各设计管段的设计流量按该管段的起点,即上游管段终点的设计降雨历时进行计算的,也就是说,在计算各设计管段的暴雨强度时,所采用的t2值是上游各管段的管内雨水流行时间之和∑t2。例如,设计管段1~2是起始管段,故t2=0,将此值列入表中第4项。

3)求该居住区的平均径流系数ψav,根据表3.6中数值,按公式计算得

4)求单位面积径流量q0[单位L/(s·hm2)],即

q0=ψavq

因为该设计地区地形较平坦,街坊面积较小,地面集水时间t1采用5min,汇水面积设计重现期P采用1a,采用暗管排除雨水,故m=2.0。将确定设计参数代入公式中,则

因为q0为某设计管段的上游管段雨水流行时间之和的函数,只要知道各设计管段内雨水流行时间t2,即可求出该设计管段的单位面积径流量q0。例如,管段1~2的∑t2=0,代入上式,将上式计算结果列入表3.10中。

表3.10 单位面积径流量计算表

5)用各设计管段的单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得该管段的设计流量。例如,管段1~2的设计流量为Q=q0F1~2=105×0.45=47.25(L/s),将此计算值列入表3.11中第7项。

表3.11 雨水干管水力计算表

6)根据求得各设计管段的设计流量,参考地面坡度,查满流水力计算图(附录1.1),确定出管段的设计管径、坡度和流速。在查水力计算表或水力计算图时,Q、v、i和D这4个水力因素可以相互适当调整,使计算结果既符合设计数据的规定,又经济合理。

由于该街坊地面坡度较小,甚至地面坡度与管道坡向正好相反。因此,为不使管道埋深过大,管道坡度宜取小值,但所取的最小坡度应能使管内水流速度不小于设计流速。例如,管段1~2处的地面坡度。该管段的设计流量Q=47.25L/s,当管道坡度采用地面坡度(i=0.0009)时,查满流水力计算图D介于300~400mm之间,v=0.48m/s,不符合设计的技术规定。因此需要进行调整,当D=300mm、v=0.75m/s、i=0.003符合设计规定,故采用,将其填入表3.11中第8~10项中。表中第11项是管道的输水能力Q′,它是指经过调整后的流量值,也就是指在给定的D、i和v的条件下,雨水管道的实际过水能力,要求Q′>Q,管段1~2的输水能力为54L/s。

7)根据设计管段的设计流速求本管段的管内雨水流行时间t2。例如,管段1~2的管内雨水流行时间,将其计算值列入表3.11中第5项。

8)求降落量。由设计管段的长度及坡度,求出设计管段上下端的设计高差(降落量)。例如管段1~2的降落量,iL=0.003×75=0.225(m),将此值列入表3.11中第12项。

9)确定管道埋深及衔接。在满足最小覆土厚度的条件下,考虑冰冻情况,承受荷载及管道衔接,并考虑到与其他地下管线交叉的可能,确定管道起点的埋深或标高。本例起点埋深为1.40m。将此值列入表3.11中第17项。各设计管段的衔接采用管顶平接。

10)求各设计管段上、下端的管内底标高。用1点地面标高减去该点管道的埋深,得到该点的管内底标高,即86.700-1.40=85.300列入表3.11中第15项,再用该值减去该管段的降落量,即得到终点的管内底标高,即85.300-0.225=85.075(m),列入表3.11中第16项。

用2点的地面标高减去该点的管内底标高,得到2点的埋深,即86.630-85.075=1.56(m),将此值列入表3.11中第18项。

由于管段1~2与2~3的管径不同,采用管顶平接。即管段1~2中的2点与2~3中的2点的管顶标高应相同。所以管段2~3中的2点的管内底标高为85.075+0.300-0.400=84.975(m),求出2点的管内底标高后,按前面的方法求得3点的管内底标高。其余各管段的计算方法与此相同,直到完成表3.11所有项目,则水力计算结束。

11)水力计算后要进行校核,使设计管段的流速、标高及埋深符合设计规定。雨水管道在设计计算时,应注意以下几方面的问题:

a.在划分汇水面积时,应尽可能使各设计管段的汇水面积均匀增加,否则会出现下游管段的设计流量小于上游管段的设计流量,这是因为下游管段的集水时间大于上游管段的集水时间,故下游管段的设计暴雨强度小于上游管段的设计暴雨强度,而总汇水面积只有很小增加的缘故。若出现了这种情况,应取上游管段的设计流量作为下游管段的设计流量。

b.水力计算自上游管段依次向下游进行,一般情况下,随着流量的增加,设计流速也相应增加,如果流量不变,流速不应减小。

c.雨水管道各设计管段的衔接方式应采用管顶平接。

d.本例只进行了水力干管的水力计算,但在实际工程设计中,干管与支管是同时进行计算的。在支管和干管相接的检查井处,会出现到该断面处有两个不同的集水时间∑t2和管内底标高值,再继续计算相交后的下一个管段时,采用较大的集水时间值和较小的那个管内底标高。

12)绘制雨水管道的平面图和纵断面图。绘制的方法、要求及内容参见污水管道平面图和纵剖面图。

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