第8章-雨水管网设计和计算

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1、第10章雨水管渠设计和优化计算第10章雨水管渠设计和优化计算雨水管渠系统：由雨水口、雨水管渠、检查井、出水口等构筑物组成的一整套工程设施。雨水管渠系统功能：及时汇集并排除暴雨所形成的地面径流，保障居民生命安全和正常生产。雨水管渠设计主要内容1．确定当地暴雨强度公式或暴雨强度曲线；2．划分排水流域，进行雨水管渠定线；3．划分设计管段，计算管段雨水设计流量；4．管渠水力计算，确定设计管段的管径、坡度、标高及埋深；5．绘制管渠平面图及纵剖面图。10.1雨量分析与雨量公式10.1.1雨量分析－－降雨过程分析(1)降雨量指一定时间内在单位面积上的降水体积，计量单位为体积/面积.时间，或高度/时间，这时降

2、雨量又称为一定时间内的降雨深度。降雨量单位：年平均降雨量：多年年降雨量平均值，mm/a；月平均降雨量：多年月降雨量平均值，mm/月；最大日降雨量：多年年中最大日降雨量，mm/d；最大小时降雨量：指最大一小时降雨量，mm/h。(2)雨量计的数据整理雨量计记录降雨量数据，构造如图9.1所示。雨量数据为每场雨的瞬时降雨强度（mm/min）、累积降雨量（mm）和降雨时间（min）之间的变化关系，如图9.2所示。以降雨时间为横座标和以累计降雨量为纵坐标绘制的曲线称为降雨量累积曲线，曲线上某一点的斜率即为该时刻的瞬时降雨强度。将降雨量的增量除以该时间段长度，得到该段降雨历时的平均降雨强度。10.1.1雨量

3、分析－－降雨过程分析（续）(3)降雨历时和暴雨强度降雨量累积曲线上某一时间段，称为降雨历时。如果该降雨历时覆盖了降雨的雨峰时间，则该时段降雨量为对应于该降雨历时的暴雨强度，降雨历时越长，暴雨强度越小。暴雨强度用符号i表示，常用单位为mm/min，或mm/h。亦常用单位时间内单位面积降雨量q表示，单位用L/s.ha。暴雨强度i和q之间的换算关系为（10.1）式中q―降雨强度（L/s.ha）；i―降雨强度（mm/min）。在城市暴雨强度公式推求中，经常采用的降雨历时为5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min等9个历时数值，特大城市可

4、以用到180min，或更长时间。(4)暴雨强度频率通过长期观测数据计算某个特定降雨历时的暴雨强度出现的经验频率，简称暴雨强度频率。经验频率的计算公式：（10.2）式中n―降雨量统计数据总个数；m―将所有数据从大到小排序后，某个特定数据的序号；Fm―相应于第m个数据的经验频率，常用单位为%。小雨：24小时内降水量不超过10毫米，小到中雨为5～18毫米，中雨为10～25毫米，中到大雨为18～38毫米，大雨为25～50毫米，大到暴雨为38～75毫米。24小时内雨量超过50毫米的称为暴雨，超过100毫米的称为大暴雨，超过200毫米的称为特大暴雨。10.1.1雨量分析－－降雨过程分析（续1）(4)暴雨强

5、度频率（续）当对应于特定降雨历时的暴雨强度频率越小时，该暴雨强度值越大。当每年取一个数据组成统计序列时，n为年数，频率值Fm称为“年频率”；当当每年取多个数据组成统计序列时，n为数据总个数，频率值Fm称为“次（数）频率”。年频率和次频率统称为经验频率，计算公式为式中M为每年选取的雨样数。在坐标纸上以经验频率为横坐标，暴雨强度为纵坐标，按数据点的分布绘出的曲线，称为经验频率曲线，如图10.3所示。（10.3）(5)暴雨强度重现期重现期定义：在多次的观测中，大于等于某个设定值的事件数据重复出现的平均间隔年数，单位为年（a）。重现期越大，降雨强度越大，如图10.4所示。重现期与经验频率关系式：（1

6、0.4）10.1.1雨量分析－－降雨过程分析（续2）(5)暴雨强度重现期（续）《室外排水设计规范》GB50014—2006（2011版）规定：同一排水系统可采用同一重现期或不同重现期。重现期应采用1～3年，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，应采用3～5年，经济条件较好或有特殊要求的地区宜采用规定的上限。特别重要地区可采用10年或以上。表10.1为某城市在不同历时的暴雨强度统计数据。10.1.2暴雨强度公式表达暴雨强度i（或q）与降雨历时t和年重现期P之间关系的经验函数，称为暴雨强度公式。《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中规定我国采用的暴雨强度公式的形式为：式

7、中，q——设计暴雨强度（L／s.ha）；t——降雨历时（min）；P——设计重现期（a）；A1,C,n,b——待定参数。（10.5）在实际应用中，各地根据当地的具体情况，比较普遍地采用下列修订暴雨强度公式：（10.5a）式中，i——设计暴雨强度（mm／min）；t——降雨历时（min）；TE——设计重现期（a）；A1,C,n,b——待定参数。部分城市应用暴雨强度公式（10.5a）的参数如表10.2