6雨水管渠流量计算

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1、2013-5-29本门课程的理论体系和知识要点管道水力学城市排水排水管渠水流特点明渠水力学管网理论水力学基本理论体系压力管道水力学非恒定流水力学城市雨水管道系统城市污水管道的计算理论、设计方法设计流量，水力计算理论，计算方法设计与计算城市雨水管道的计算理论、设计方法水文循环，降雨量，径流流量，推理公式，管道计算城市合流制管道的计算理论、设计方法流量计算，水力计算其他相关内容管材，屋面与道路排水，城市防洪与内河排水雨水管道系统设计雨量分析－－降雨要素主要内容：降雨量：1.设计数据的确定（确定降雨要素、暴雨强度、设计地①降雨深度H(mm)区汇水面积等）；需要排除的水量设计流量Q②单位

2、面积降雨体积（L/ha）。2.划分排水流域，布置雨水干管和主干管；年平均降雨量如何排除？排水方式和管线布置月平均降雨量：3.确定管道管径、坡度、埋深、长度等尺寸以及附年最大日降雨量：属构筑物的相关尺寸；需要的管道尺寸水力计算和参数分析降雨历时t：连续降雨的时段(min或h计。4.编制报告、绘图。雨量分析－－降雨要素雨量分析－－降雨要素降雨强度i(mm/min)：暴雨强度的频率：某一连续降雨时段内的平均降雨量单位时间的平均降雨深度，用i表示。n:观测总项数N:观测年数M:年选雨样数经验频率:工程降雨强度q:单位时间内单位面积上的降雨体积(L/(s·ha))年频率式:M=1（最大值

3、），n=N两者关系:次频率式:M>1，n=NM。12013-5-29雨量分析－－降雨要素雨量资料的整理重现期P：⑴收集气象台自记雨量记录（≥10a）；等于或大于某指定暴雨强度值的暴雨强度可能出现一次的平均间隔时间（a）。⑵每年选取4-8场最大暴雨记录；重现期与频率互为倒数，即⑶求各历时最大平均暴雨强度（5、10、15、20、30、45、60、90、120min）；降雨面积：降雨所笼罩的面积（ha）⑷最大平均暴雨强度排序：汇水面积F：递减排列，n=(3-5)N;n≥40；雨水管渠汇集雨水的面积（ha或km2）。⑸计算重现期(各历时暴雨强度)；暴雨强度曲线的绘制暴雨强度公式i

4、~t~p曲线；定义：q(i)-t-P的数学关系表达式以雨量记录资料为基础，用数学方法推求。推求方法：图解法最小二乘法。我国常用的暴雨强度公式形式：雨水产汇流过程分析雨水管渠设计流量的确定①地面点上产流过程：降雨开始→植物截流ψ·→渗透→形成积水→形成径流→②流域上汇流过程：F——汇水面积(ha)τ1时刻：F1汇流q——暴雨强度(L/(s·ha))τ2时刻：F1+F2汇流Ψ——径流系数，其数值小于1；τ3时刻：F1+F2+F3汇流τ0时刻：全面积汇流推理公式22013-5-29雨水管渠设计流量的确定推理公式基本假定和极限强度法原理推理公式的假定1）降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的；2

5、）降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变；3）汇水面积随集流时间增长的速度为常数。极限强度法原理：①承认降雨强度随降雨历时的增长而减小；q5min(L/(s·ha))q10min(L/(s·ha))q15min(L/(s·ha))②认为汇水面积的增长与降雨历时成正比；FC(ha)FB+C(ha)FA+B+C(ha)③汇水面积随降雨历时的增长较降雨强度随降雨历时增长而减小的速度更快。雨水管渠汇流量分析雨水管渠设计流量的确定τ0：雨水径流从最远点→出口推理公式断面经历的时间。分析：当t<τ0时，部分汇流，t增大，q减小，F增大，Q增大；当t=τ0时，全面积汇流；当t>τ0时，t增大，F不变，

6、F——汇水面积(ha)q减小，Q减小。t－－集水时间（全面积汇流）因此，t=τ0时全面积汇流，P不同，Q不同。产生最大汇流量。雨水管段的设计流量关于径流系数Ψ定义：径流量与雨水量的比值相关因素：地面覆盖情况、坡度、地貌、建筑密度等。面积：FAFBFC(ha)⑴平均径流系数地面集水时间：τ1，τ2，τ3（min）q1-2（t=τ1）⑵区域综合径流系数q2-3t=τ1+t1-2城镇建筑密集区0.60～0.70;城镇建筑较密集区0.45～0.60；q3-4t=τ1+t1-2+t2-3城镇建筑稀疏区0.20～0.4532013-5-29确定设计重现期P集水时间t的确定分析：P↑,q↑,Q↑

7、,D↑,C↑安全，造价高P↓,q↓,Q↓,D↓,C↓不安全，淹水取值：一般地区：1～3at＝t1+mt2重要地区:3～5a；t1－地面集水时间min特别重要地区：＞10a说明：同一个排水系统中设计重现期可不同t2－管内雨水流行时间minm－折减系数地面集水时间t1的确定管渠内雨水流行时间t2的确定雨水在管渠内的流行时间定义：最远点→→第一个雨水口。规范采用：t1=5～15min。折减系数m值的确定折减系数m值的确定自由容积利用系数：m＝苏林系数（1.