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给排水管道工程技术:雨水管渠系统的设计计算

时间:2023-10-03 理论教育 版权反馈
【摘要】: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φ表示。表2.4.2径流系数表2.4.3综合径流系数在实际设计计算中,同一块汇水面积上,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φav值。此外,在同一设计地区,可采用同一重现期或不同重现期。

给排水管道工程技术:雨水管渠系统的设计计算

降落在地面上的雨水,并非是全部都流入雨水管道系统的,雨水管道系统的设计流量,只是相应汇水面积上全部降雨量的一部分。

2.4.3.1 雨水管段设计流量的计算

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φ表示。

根据定义,其值小于1。

影响径流系数φ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;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,φ值增大。相反,会使雨水径流损失增大,φ值减小。由于影响φ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)(2016)版中有关径流系数的取值规定见表2.4.2和表2.4.3。

表2.4.2 径流系数

表2.4.3 综合径流系数

在实际设计计算中,同一块汇水面积上,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φav值。计算平均径流系数φav。常用方法是:将汇水面积上的各类地面覆盖,按其所占面积加权平均计算得到,即

式中 φav——汇水面积平均径流系数;

Fi——汇水面积上各类地面的面积,hm2

φi——相应于各类地面的径流系数;

F——全部汇水面积,hm2

【例题2.4.1】 已知某居住区各类地面见表2.4.4,求该居住区的平均径流系数φav值。

表2.4.4 某居住区径流系数计算表

【解】 按表2.4.2定出各类φi的值,填入表2.4.3中,F共为4×104m2

在实践中,计算平均径流系数时要分别确定总汇水面积上的地面种类及相应地面面积,计算工作量很大,甚至有时得不到准确数据。因此,在设计中可采用区域综合径流系数。一般城市市区的综合径流系数采用0.5~0.8,城市郊区的径流系数采用0.4~0.6。随着各地城市规模的不断扩大,不透水的面积亦迅速增加,在设计时,应从实际情况考虑,综合径流系数可取最大值。

2.4.3.2 设计降雨强度的确定

由于各地区的气候条件不同,降雨的规律也不同,因此各地的降雨强度公式也不同。虽然,这些暴雨强度公式各异,但都反映出降雨强度与重现期P和降雨历时t之间的关系,即q=φ(P,t),可见,在公式中只要确定重现期P和降雨历时t,就可由公式求得暴雨强度q值。

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=φFq可知,在径流系数口不变和汇水面积一定的条件,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、生产造成经济损失。

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。

《室外排水设计规范》规定:设计重现期一般为0.5~3年,对于重要干道、重要地区及短期积水即能引起较严重损失的地区,一般采用3~5年,并应与道路设计协调。特别重要的地区和次要地区可酌情增减,如北京天安门广场的雨水管道,是按设计重现期等于10年进行设计的。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=τ0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τ0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t2两部分组成(图2.4.7)。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。

(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》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左右,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。起点检查井上游地面雨水流行距离以不超过120~150m为宜。

图2.4.7 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

在设计计算中,应根据设计地区的具体情况,合理选择,若t1选择过大,将会造成排水不畅,以致使管道下游地面经常积水;若t1选择过小,又将加大管道的断面尺寸而增加工程造价。

(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,可用下式计算:

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。由极限强度法的原理可知,只有当t=τ0时,设计断面的雨水流量才能达到最大值。当t<τ0和t>τ0时,设计断面的流量和流速并非达到设计状况,实际上,雨水管道内的设计流量是由零逐渐增加到设计流量的。因此,管道内的水流速度也是由零逐渐增加到设计流速的。雨水在管内的实际流行时间大于设计水流时间。考虑其他原因,苏联教授经大量观测,大多数雨水管道中的雨水流行时间比按最大流量计算的流行时间大20%,建议用1.2系数乘以用满流时的流速计算出管内雨水流行时间t2,即1.2t2

此外,雨水管道各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设计计算的。因此在一般情况下,各管段的最大流量不大可能在同一时间内发生。如图2.4.8所示,管段1—2的最大流量发生在t=t1时,其管径按满流设计为,D1—2。而管段2—3的最大流量则发生在t=t1+t1—2时,其管径按满流设计为D2—3。当D1—2出现最大流量时,此时,D2—3只是部分充满;当管段2—3内达到最大流量时,其上游管段1—2的最大流量已过。由于暴雨强度q一般随降雨历时的增长而减小,此时(t=t1+t1—2)管段1—2的流量虽然降低,但D1—2是不变的,所以在沿1—2的长度内的管段断面就出现了没有充满水的空隙面积Ak,在D1—2内形成一定空间,即为管道的空隙容量。

上述表明,当下游管段达到设计流量时,上游管段的设计流量已经过去,在上游管段内,将出现空隙容量,管道中的空隙容量对水流可起缓冲和调蓄作用,从而削减其高峰流量,达到减小管道断面尺寸,降低工程造价。

然而,这种调蓄作用,只有当该管段内水流处于压力流条件下,才可能实现。因为只有处于压力流的管段的水位,高于其上游管段末满流时的水位时,才能在水位差作用下形成回水,迫使水流逐渐向上游流动,而充满其空隙。由于这种回水造成的滞流状态,使管道内实际流速低于设计流速。所以应使管内实际雨水流行时间t2增大。

图2.4.8 雨水管道的空隙容积

根据以上研究,按极限强度法计算的重力流雨水管道存在空隙容量,为利用空隙容量起调节作用,以达到减小管道的设计断面,减少投资的目的。m值含义是:由于缩小管道排水的断面尺寸而使上游管道蓄水,必然会增长排水时间。因此,采用延长管道中流行时间的办法,达到适当折减设计流量,减小管道断面尺寸的要求。所以,折减系数实际是苏林系数和管道调蓄利用系数两者的乘积,即是折减系数m=2的原因。

为使计算简便,《室外排水设计规范》中规定:暗管采用m=2.0,对于明渠,为防止雨水外溢的可能,m值应采用1.2。在陡坡地区,不能利用量:采用暗管时m=1.2~2.0。

综上所述,当设计重现期、设计降雨历时、折减系数确定后,计算雨水管渠的设计流量所用的设计暴雨强度公式及流量公式可写成:

式中各项符号意义同前。

如图2.4.9所示,为四块排水区域,a点为雨水汇水面积上的最远点,从a点到第一个雨水口的地面雨水流行时间为t1,则各管段设计流量为

图2.4.9 雨水管段设计流量示意图

2.4.3.3 单位面积径流量的确定

单位面积径流量q0是暴雨强度与径流系数口的乘积,即

对于某一具体工程来说,式中P、t1、φ、A1、b、c、n均为已知数。因此,只要求出符合各管内的雨水流行时间t2,就可以求出相应于管段的q0值。则:Q=q0F。

2.4.3.4 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》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=1。雨水明渠不得小于0.2m的超高,街道边沟应有等于或大于0.03m的超高。

2.设计流速

由于雨水管渠内的沉淀物一般是砂、煤屑等。为了防止沉淀,需要较高的流速。《室外排水设计规范》规定:雨水管渠(满流时)的最小设计流速为0.75m/s。明渠内发生沉淀后容易清除,所以可采用较低的设计流速,明渠的最小设计流速为0.4m/s。为了防止管壁和渠壁的冲刷损坏,雨水管道非金属管最大允许流速为5m/s,金属管道为10m/s。当明渠水深h为0.4~1.0m时,明渠最大允许流速根据不同构造按表2.4.5确定。

表2.4.5 明渠最大允许流速

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

为了保证管道养护上的便利,防止管道发生阻塞,雨水管道的最小管径为300mm,雨水口连接管的最小管径为200mm。

4.最小坡度

为了保证管渠内不发生淤积,雨水管渠的最小坡度应按最小流速计算确定。当管径为300mm时,最小设计坡度塑料管为0.002,其他管材为0.003;管径200mm的雨水口连接管的最小坡度为0.01。

2.4.3.5 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。在实际设计中,通常采用根据流量公式和谢才公式制成水力计算图或水力计算表。

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。

下面举例说明其应用。

【例题2.4.2】 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2.4.10所示。

图2.4.10 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。(www.xing528.com)

(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=500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。

2.4.3.6 雨水管渠断面设计

雨水管渠系统是采用暗管或是采用明渠排除雨水,这直接涉及工程投资、环境卫生及管渠养护管理等方面的问题,在设计时,应因地制宜,结合具体条件确定。

在市区和厂内,由于建筑的密度较高,交通量大,雨水管渠宜采用暗管,而不宜采用明渠,因明渠与道路交叉点多,使之增建许多桥涵,若管理不善容易产生淤积,滋生蚊蝇,影响环境卫生。在地形平坦地区,管道埋设深度或出水口设置深度受到限制的地区,可采用加盖板渠道排除雨水。此种方法较经济有效,且维护管理方便。

郊区建筑密度较小,交通量较小,可考虑采用明渠,可节约工程投资,降低工程造价。为降低整个管渠工程造价,路面上的雨水尽可能采用道路边沟排除。在每条雨水干管的起端,通常利用道路的边沟排除,可以减少管道约100~150m的长度。当排水区域到出水口的距离较长时,也宜采用明渠。在设计中,应结合具体实际情况充分考虑各方面的因素,经济、合理实现工程系统的最优化

当管道与明渠连接时,在管道接口处应设置挡土的端墙,连接处的土明渠应加铺砌,铺砌高度不低于设计超高,铺砌长度自管道末端算起3~10m,宜适当跌水,当跌水高差为0.3~2m时需做45°斜坡,斜坡应加铺砌。当跌差大于2m时,应按水工构筑物设计。

2.4.3.7 雨水管道水力计算的方法

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2.4.11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2.4.11 某地雨水管道平面布置图

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区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汇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,而且管径、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左右为宜。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2.4.12所示。

图2.4.12 某城区雨水管道布置和沿线汇水面积示意图(长度单位:m,汇水面积单位:hm2

5.计算该排水流域平均径流系数

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,应结合该地区的地形特点、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、街区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、φ、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,然后根据暴雨强度公式,绘制单位径流量与设计降雨历时关系曲线。

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。

2.4.3.8 雨水管渠水力计算实例

图2.4.13 某城市街区部分雨水管道平面布置图(汇水面积单位:hm2

【例题2.4.3】 某市居住区部分雨水管道布置如图2.4.13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)]。该街区采用暗管排除雨水,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2.4.6,试进行雨水管道的设计与计算。

表2.4.6 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2.4.7。确定出各检查井的地面标高,见表2.4.8。

表2.4.7 设计管段长度汇总表

表2.4.8 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2.4.13所示。表2.4.9为各设计管段的汇水面积计算表。

表2.4.9 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2.4.7、表2.4.9、表2.4.8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φav,根据表2.4.6中数值,按公式计算得

4)求单位面积径流量q0,即

因为该设计地区地形较平坦,街区面积较小,地面集水时间t1采用5min。汇水面积设计重现期P采用1年,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

表2.4.10 单位面积径流量计算表

图2.4.14 单位面积径流量曲线

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2.4.11中第7项。

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(附图2),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。

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2.4.11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2.4.11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2.4.11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2.4.11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2.4.11所有项目,则水力计算结束。

表2.4.11 雨水干管水力计算表

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,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。图2.4.15为某市雨水管道纵剖面示意图。

图2.4.15 雨水干管纵断面图

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