經(jīng)典幻燈片城市道路排水設(shè)計

1、,排水工程的內(nèi)容：,,一是雨污水的收集、輸送部分——排水管網(wǎng),二是污水的處理、利用部分——污水處理,第十一章 城市道路排水設(shè)計,第一節(jié) 概 述,一、城市排水系統(tǒng)的制度（一）合流制將污水和雨水用同一管道排除稱為合流制排水系統(tǒng)。（二）分流制將雨水和污水分別設(shè)置管道系統(tǒng)排除，稱為分流制排水系統(tǒng)。,,,,,（一）合流制,,,（一）合流制,,,,,（一）合流制特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)街道下只設(shè)一條排水管道，管網(wǎng)建設(shè)比較經(jīng)濟(jì) 。,缺點(diǎn)污水匯集

2、后流入處理廠，處理廠規(guī)模大，投資多，建設(shè)困難；不降雨，排水管水量?。蝗缰苯优湃胨w不衛(wèi)生。實(shí)際很少采用合流制排水系統(tǒng)。,,,,,,,分別設(shè)置污水和雨水管道系統(tǒng),（二）分流制,,,優(yōu)點(diǎn)完全分流制衛(wèi)生情況好，并可分期建設(shè)，減少一次投資。實(shí)際采用較多。,缺點(diǎn)管道數(shù)多，投資比合流制大。雨水直接排入河道，初降的雨水較臟，有可能污染河道。,（二）完全分流制特點(diǎn),只設(shè)污水管道系統(tǒng)，不設(shè)雨水暗管，雨水沿地面邊溝和明渠泄入天然水體,（二）分流制,,,

3、,,,,特點(diǎn)比較經(jīng)濟(jì)，需具有有利地形才能采用。在新建城 區(qū)初期采用不完全分流制系統(tǒng)，先解決污水排除問題。隨著城市發(fā)展，道路逐漸完善，雨水管也建設(shè)起來，改為完全分流制，這樣分期建設(shè)排水系統(tǒng)，有利城市發(fā)展。,（二）半分流制特點(diǎn),,合流制和分流制的比較：,,環(huán)保方面：合流制對環(huán)境污染大，雨天時部分污水溢流入水體，造成污染。,造價方面：合流制比分流制可省投資20%~40%，但合流制泵站和污水處理廠投資要高于分流制，總造價看，完全分流制高于合流

4、制。而采用不完全分流制，初期投資少、見效快，在新建地區(qū)適于采用。,維護(hù)管理：晴天時合流制管道內(nèi)易于沉淀，在雨天時沉淀物易被雨水沖走，減小了合流制管道的維護(hù)管理費(fèi)。但是合流制污水廠運(yùn)行管理復(fù)雜。,二、城市道路雨水排除系統(tǒng)的類型,明式系統(tǒng)公路和一般鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路采用明溝排水，在街坊出入口、人行橫道處增設(shè)一些蓋板、涵管等構(gòu)造物。,二、城市道路雨水排除系統(tǒng)的類型,暗式系統(tǒng)包括街溝、雨水口、連管、干管、檢查井、出水口等部分,進(jìn)水孔,街溝,雨水口,連

5、管,檢查井,雨水干管,,,,,,,二、城市道路雨水排除系統(tǒng)的類型,（三）混合式系統(tǒng)明溝和暗管相結(jié)合的一種形式。 城市中排除雨水可用暗管，也可用明溝。,第二節(jié) 雨水管道及其構(gòu)造物沿道路布置,一、雨水管的布置,1. 平面布置：,城市道路雨水管線應(yīng)平行于道路中心線或規(guī)劃紅線。干管設(shè)置在街道中間或一側(cè)，并設(shè)在快車道外，當(dāng)?shù)缆芳t線寬大于60m時，可沿街道兩側(cè)作雙線布置。,2. 雨水管與其它管線交叉：,發(fā)生平交時其它管線一般可用倒虹管的辦法，

6、分離相交管線。,城市地下管道,管道縱坡盡可能與街道縱坡一致。水管的最小縱坡不得太小，一般不小于0.3%。為防止或減少沉淀，雨水管設(shè)計流速常采用自清流速，一般為0.75米／秒。為了滿足管中雨水流速不超過管壁受力安全的要求，對雨水管的最大縱坡也要加以控制，通常道路縱坡大于4%時，需分段設(shè)置跌水井。,3. 管道縱坡：,4. 管道的埋設(shè)深度,最大允許埋深：一般在干燥土壤中，管道最大埋深不超過7～8m，地下水位較高，可能產(chǎn)生流沙的地區(qū)不超過

7、4～5m。最小埋深：等于管直徑與管道上面的最小覆土深度之和。在車行道下，管頂最小覆土深度一般不小于0.7m。在管道保證不受外部荷載損壞時，最小覆土深度可適當(dāng)減小。冰凍地區(qū)，要依靠防凍要求來確定覆土深度。,（一）雨水口雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的構(gòu)筑物。 雨水口一般設(shè)在街區(qū)內(nèi)、廣場上、街道交叉口和街道邊溝的一定距離處 。 1．雨水口的布設(shè)形式 1）單幅式：布置兩排雨水口 。,二、雨水口和檢查井的位置,,,2）

8、雙幅式：布置兩排或四排雨水口,,,,,,,3）三幅式：布置四排至六排雨水口,,,,,,,,,,,雨水口的構(gòu)造包括進(jìn)水蓖、井身和連接管三部分。,2.雨水口的構(gòu)造形式及適用地點(diǎn),,,,雨水口的構(gòu)造形式 ：,1）平式雨水口緣石平蓖式雨水口：適用于有路緣石的道路，主要排除路面水；地面平蓖式：適用于無路緣石的路面、廣場及地面低洼聚水處等。,,,雨水口的構(gòu)造形式 ：,2）立式雨水口：有立孔式和立蓖式兩種。適用于有路緣石的道路，其中立孔式適

9、用于蓖隙容易被雜物堵塞的地方。3）聯(lián)合式雨水口：在水平和垂直方向上均有雨水蓖子。宜用于徑流集中且有雜物堵塞處。,雨水口布設(shè) ：,雨水口平面布置、結(jié)構(gòu)形式、間距、豎向高程：低洼積水點(diǎn)和交叉口豎向規(guī)劃必須的雨水口。根據(jù)道路縱橫坡、街道寬度、周圍建筑物，選擇雨水口形式及布設(shè)方式。根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度、雨水口泄洪能力，確定雨水口數(shù)量、位置與間距。交叉口單獨(dú)設(shè)計。立式雨水口進(jìn)水孔底面比附近地面略低；平箅式雨水口比附近路面低3－5厘米。,

10、雨水口的泄水能力按下式計算：,3.雨水口的泄水能力,式中：Q——雨水口排泄的流量，m3/s； ω——雨水口進(jìn)水面積，m2； C——孔口系數(shù)，圓角孔用0.8，方角孔用0.6； g——重力加速度； h——雨水口上允許貯存的水頭，一般認(rèn)為街溝的水深不宜大于側(cè)石高度的2/3，一般采用h=0.02～0.06m； k——孔口阻塞系

11、數(shù)，一般k=2/3。,,檢查井可連接溝管，相鄰兩個檢查井之間的管道應(yīng)在同一直線上，便于檢查和疏通操作。檢查井設(shè)置在管道容易沉積及經(jīng)常需要檢查的地方。,（二）檢查井,改變方向處改變坡度處改變高程處改變斷面處跌水處直線段間隔距離,第三節(jié) 雨水管渠設(shè)計流量計算,雨水管渠的設(shè)計流量一般按下式計算：,,式中：Q——雨水設(shè)計流量，L／s； q——設(shè)計暴雨強(qiáng)度，L／s/10000m2）；

12、 ψ——徑流系數(shù)； F——流域匯水面積，10000m2。,（一）徑流系數(shù)ψ,定義：某時段內(nèi)的徑流量（流入雨水管渠的雨水）與同一時段全部降雨量的比值，稱為徑流系數(shù)。影響徑流系數(shù)因素：排水地區(qū)地面性質(zhì)和地面覆蓋。,定義：雨水管渠匯集降雨的面積，稱為匯水面積。,匯水面積的區(qū)界根據(jù)地形地物決定。地勢平坦，街坊、四周的道路都有溝管時，用各街角的分角線劃分匯水面積。,（二）匯水面積,,,,,,,,,,,A,B,C,D,地

13、勢向一邊傾斜時，街坊的雨水流入低側(cè)街道下的管道內(nèi)，不需要把街坊劃分為幾塊面積，若街坊兩側(cè)都有雨水管道時，可使雨水流入街坊兩側(cè)的管道。,（二）匯水面積,,,,,定義：設(shè)計暴雨強(qiáng)度q指104m2地面每秒鐘的降雨量，（ L/s /104m2 ）。,1.設(shè)計重現(xiàn)期T,在一個較長的統(tǒng)計期限內(nèi)，設(shè)計暴雨強(qiáng)度的降雨重新出現(xiàn)一次的平均時間間隔，單位為年。,（三）設(shè)計暴雨強(qiáng)度q,2.設(shè)計降雨歷時t,設(shè)計暴雨所取的某一連續(xù)時段稱為設(shè)計降雨歷時，單位以分mi

14、n計。 t1－地面匯流時間，與面積大小、距離長短、地面種類、坡度和覆蓋情況有關(guān)，一般5－15min。t2－管內(nèi)流行時間， t2 ＝L/60v。m－折減系數(shù)，明渠1.2，暗管2，陡坡1.2－2。,,,1.雨水管道布置原則,道路網(wǎng)規(guī)劃,地物,,雨水管道,根據(jù)城市總體規(guī)劃、道路網(wǎng)規(guī)劃和居民區(qū)詳細(xì)規(guī)劃，結(jié)合地形、地物等條件確定，力求做到工程經(jīng)濟(jì)合理，管網(wǎng)疏密恰當(dāng)，避免埋深過大或過小，坡度過陡或過緩。,第四節(jié) 雨水管道設(shè)計,城市總體規(guī)

15、劃,地形,充分利用地形，分區(qū)就近排入水體盡量利用自然地形坡度，以最短的距離排入附近的池塘、河流、湖泊或郊區(qū)灌溉系統(tǒng)。當(dāng)水體位置較遠(yuǎn)，且地形平坦或地形不利的情況下，考慮設(shè)置水泵站；當(dāng)天然水體的水位高于管道出口時，可以設(shè)置出口泵站。,規(guī)劃雨水管道著重考慮的問題：,雨水干管應(yīng)沿排水地區(qū)低處布置地形起伏較大地區(qū)，雨水干管應(yīng)結(jié)合主要道路走向沿山谷低處布置，兩側(cè)斜坡地可借支管連接。具體布置時，應(yīng)先根據(jù)地形劃分地面水徑流的分水嶺線，然后在相

16、鄰分水線之間沿谷線低處布置。,規(guī)劃雨水管道著重考慮的問題：,合理選擇和布置出水口出水口結(jié)合地形、水體具體情況可以分散或適當(dāng)集中布置。當(dāng)管道出水口的構(gòu)造比較簡單、造價不高時，宜考慮分散布置；若河流水位變化很大，管道出水口離常水位很遠(yuǎn)時，出水口建筑費(fèi)用大，此時不宜采用過多的出水口，宜集中布置并選擇合適的位置。,規(guī)劃雨水管道著重考慮的問題：,1、在1:2000～1:5000地形圖上，劃分排水流域，規(guī)劃雨水管道路線，確定水流方向。2、劃

17、分各段管道匯水面積，計算管道長度，寫在圖中。3、依地形圖等高線，確定各設(shè)計管段起迄點(diǎn)地面標(biāo)高；確定沿干管的控制點(diǎn)高程，準(zhǔn)備進(jìn)行水力計算。4、按整個區(qū)域的地面性質(zhì)求出徑流系數(shù)。5、依道路、廣場、建筑街坊的面積大小、地面種類、坡度、覆蓋情況，以及街坊內(nèi)部的排水系統(tǒng)等因素，計算起迄點(diǎn)地面集水時間。,雨水管道設(shè)計步驟,6、根據(jù)區(qū)域性質(zhì)、泄水面積、q20值、地形等因素，確定設(shè)計重現(xiàn)期。7、確定暴雨強(qiáng)度公式。8、確定設(shè)計流量，進(jìn)行水力計算

18、，確定管道斷面尺寸、縱斷面坡度，并繪制縱斷面圖。9、編寫必要的設(shè)計和施工說明。,雨水管道設(shè)計步驟,水力計算常用基本公式,1. 流量： 2. 流速 ：3. 管道直徑（滿流）：4. 水流有效面積：管道滿流時： 梯形斷面： 式中：b——渠道底寬 (m)；

19、 m——邊坡系數(shù)； h0——正常水深 (m)。,水力計算常用基本公式,5. 水力半徑 管道滿流時： 梯形斷面：,備注：排水管道材料一般為混凝土、鋼筋混凝土和鑄鐵，n=0.013－0.014計算時通常采用n=0.013雨水管道設(shè)計應(yīng)按滿流計算,,,,例：已知某設(shè)計管段的設(shè)計流量Q＝367.81L/s，管底縱坡i＝0.003，n＝0

20、.013（滿管），求管道直徑D和設(shè)計流速。,管道滿流時：,水力半徑：,解得：,城市建筑布局及排水管道主干管道設(shè)計平面圖管渠粗糙率：暗管n=0.013，滿管 明渠n=0.025邊坡系數(shù)：m=1.5 起點(diǎn)埋深：1.5m 河道正常水位標(biāo)高：45.5m 。,雨水管道設(shè)計與計算實(shí)例,設(shè)計過程,1、確定干管流向、匯水面積、管道布置。2、管道開始匯流時間，由于街坊內(nèi)部有排水系統(tǒng)，估算取15min 。3、重現(xiàn)期采用T=1年。4、

21、暴雨強(qiáng)度公式， 北京地區(qū)T=1時為 ：5、該區(qū)平均徑流系數(shù),設(shè)計過程,6、水利和流量計算（1）1號井以上的匯水面積A1為街坊面積加上1號井以上的街道匯水面積，A1=2.37公頃。匯流時間：t=15 min 設(shè)計重現(xiàn)期：T=1年計算暴雨強(qiáng)度：平均徑流系數(shù)： =0.66設(shè)計流量：,,,,,A1=2.37公頃,設(shè)計過程,由1號井至2號井管底設(shè)計縱坡i=0.002，經(jīng)計算得管徑D=700mm設(shè)計流速v=1.076m/

22、s。管內(nèi)底進(jìn)口設(shè)計標(biāo)高:46.56m，出口設(shè)計標(biāo)高:46.44m。管內(nèi)流行時間 ：（2）2號井以上的匯水面積A2= A1+2.0+0.42=4.79公頃（增加體育館面積的一半再加上街道匯水面積）。匯流時間：t=15+2t2=16.86min。設(shè)計流量：,,,,,A2=4.79公頃,,,,設(shè)計過程,由2號井至3號井管底縱坡i=0.002，計算得設(shè)計管徑D=900mm，設(shè)計流速v=1.273m/s。管內(nèi)底進(jìn)口設(shè)計標(biāo)高:46.34m

23、，出口設(shè)汁標(biāo)高:46.22m。其余各分段的計算方法同上，依此類推。(3) 如圖11-15所示，由10號井至11號井，此段改為明渠排水，其累積匯水面積A=22.98公頃，聚積時間t=28.94min，降雨強(qiáng)度：平均徑流系數(shù)：設(shè)計流量：,,,A=22.98公頃,,,,設(shè)計過程,設(shè)明渠底寬b=1m，邊坡系數(shù)m=1.5； i=0.002 ，糙率n=0.025，由 、式