经典教学课件城市道路排水设计课件

经典幻灯片城市道路排水典幻灯片城市道路排水设计第一第一节节 概概 述述一、城市排水系一、城市排水系统的制度的制度（一）合流制（一）合流制将将污水和雨水用同一管道排除称水和雨水用同一管道排除称为合流制排水系合流制排水系统。（二）分流制（二）分流制将雨水和将雨水和污水分水分别设置管道系置管道系统排除，称排除，称为分流制排水系分流制排水系统。（一）合流制（一）合流制（一）合流制（一）合流制（一）合流制特点（一）合流制特点n优点点n街道下只街道下只设一条排水管道，管网建一条排水管道，管网建设比比较经济。n缺点缺点n污水水汇集集后后流流入入处理理厂厂，处理理厂厂规模模大大，投投资多多，建建设困困难；不不降降雨雨，排排水水管管水水量量小小；如如直直接接排排入入水体不水体不卫生。生。实际很少采用合流制排水系很少采用合流制排水系统。分分别设置置污水和雨水管道系水和雨水管道系统（二）分流制（二）分流制n优点点n完全分流制完全分流制卫生情况好，并可分期建生情况好，并可分期建设，减少一次投，减少一次投资。实际采用采用较多。多。n缺点缺点n管道数多，投管道数多，投资比合流制大。雨水直接排入河道，初降的雨水比合流制大。雨水直接排入河道，初降的雨水较脏，有可能，有可能污染河道。染河道。（二）完全分流制特点（二）完全分流制特点只只设污水管道系水管道系统，不，不设雨水暗管，雨雨水暗管，雨水沿地面水沿地面边沟和明渠泄入天然水体沟和明渠泄入天然水体（二）分流制（二）分流制n特点特点n比比较经济，需需具具有有有有利利地地形形才才能能采采用用。在在新新建建城城 区区初初期期采采用用不不完完全全分分流流制制系系统，先先解解决决污水水排排除除问题。随随着着城城市市发展展，道道路路逐逐渐完完善善，雨雨水水管管也也建建设起起来来，改改为完完全全分分流流制制，这样分分期期建建设排排水水系系统，有利城市有利城市发展。展。（二）半分流制特点（二）半分流制特点合流制和分流制的比合流制和分流制的比较较：环保方面：合流制对环境污染大，雨天时部分污水溢流入水体，造成污染。造价方面：合流制比分流制可省投资2040%，但合流制泵站和污水处理厂投资要高于分流制，总造价看，完全分流制高于合流制。而采用不完全分流制，初期投资少、见效快，在新建地区适于采用。维护管理：晴天时合流制管道内易于沉淀，在雨天时沉淀物易被雨水冲走，减小了合流制管道的维护管理费。但是合流制污水厂运行管理复杂。二、城市道路雨水排除系二、城市道路雨水排除系统统的的类类型型明式系明式系统公路和一般公路和一般乡镇道路采用道路采用明沟排水，在街坊出入口、明沟排水，在街坊出入口、人行横道人行横道处增增设一些盖板、一些盖板、涵管等构造物。涵管等构造物。二、城市道路雨水排除系二、城市道路雨水排除系统统的的类类型型暗式系暗式系统包括街沟、雨水口、包括街沟、雨水口、连管、干管、管、干管、检查井、井、出水口等部分出水口等部分 进水孔水孔街沟街沟雨水口雨水口 连管管检查井井雨水干管雨水干管二、城市道路雨水排除系二、城市道路雨水排除系统统的的类类型型（三）混合式系统明沟和暗管相结合的一种形式。城市中排除雨水可用暗管，也可用明沟。第二第二节节 雨水管道及其构造物沿道路布置雨水管道及其构造物沿道路布置 一、雨水管的布置一、雨水管的布置1.平面布置：平面布置：城市道路雨水管线应平行于道路中心线或规划红线。干管设置在街道中间或一侧，并设在快车道外，当道路红线宽大于60m时，可沿街道两侧作双线布置。2.2.雨水管与其它管雨水管与其它管线线交叉：交叉：发生平交时其它管线一般可用倒虹管的办法，分离相交管线。城市地下管道城市地下管道管道管道纵坡尽可能与街道坡尽可能与街道纵坡一致。坡一致。水水管管的的最最小小纵坡坡不不得得太太小小，一一般般不不小小于于0.3%。为防防止止或或减减少少沉沉淀淀，雨雨水水管管设计流流速速常常采采用用自自清清流流速速，一般一般为0.75米秒。米秒。为了了满足足管管中中雨雨水水流流速速不不超超过管管壁壁受受力力安安全全的的要要求求，对雨雨水水管管的的最最大大纵坡坡也也要要加加以以控控制制，通通常常道道路路纵坡大于坡大于4%时，需分段，需分段设置跌水井。置跌水井。3.3.管道管道纵纵坡：坡：4.4.管道的埋管道的埋设设深度深度最大允许埋深：一般在干燥土壤中，管道最大埋深不超过78m，地下水位较高，可能产生流沙的地区不超过45m。最小埋深：等于管直径与管道上面的最小覆土深度之和。在车行道下，管顶最小覆土深度一般不小于0.7m。在管道保证不受外部荷载损坏时，最小覆土深度可适当减小。冰冻地区，要依靠防冻要求来确定覆土深度。n（一）雨水口（一）雨水口n雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的构筑物。雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的构筑物。n雨水口一般雨水口一般设在街区内、广在街区内、广场上、街道交叉口和街道上、街道交叉口和街道边沟的一定距离沟的一定距离处。n 1雨水口的布雨水口的布设形式形式n 1）单幅式：幅式：n布置两排雨水口布置两排雨水口。二、雨水口和二、雨水口和检查检查井的位置井的位置2 2）双幅式：）双幅式：布置两排或四排雨水口布置两排或四排雨水口 3 3）三幅式：）三幅式：布置四排至六排雨水口布置四排至六排雨水口 雨水口的构造包括雨水口的构造包括进水蓖、井身和水蓖、井身和连接管三部分。接管三部分。2.2.雨水口的构造形式及适用地点雨水口的构造形式及适用地点雨水口的构造形式雨水口的构造形式 ：1）平式雨水口）平式雨水口缘缘石平蓖式雨水口：适用于有路石平蓖式雨水口：适用于有路缘缘石的道路，主要排除路面水；石的道路，主要排除路面水；地面平蓖式：适用于无路地面平蓖式：适用于无路缘缘石的路面、广石的路面、广场场及地面低洼聚水及地面低洼聚水处处等。等。雨水口的构造形式雨水口的构造形式 ：2）立式雨水口：）立式雨水口：有立孔式和立蓖式两种。适用于有路有立孔式和立蓖式两种。适用于有路缘缘石的道路，其中立孔式适用于蓖隙容易被石的道路，其中立孔式适用于蓖隙容易被杂杂物堵塞的地方。物堵塞的地方。3）联联合式雨水口：合式雨水口：在水平和垂直方向上均有雨水蓖子。宜用于径流集中且有在水平和垂直方向上均有雨水蓖子。宜用于径流集中且有杂杂物堵塞物堵塞处处。雨水口布雨水口布设设 ：雨水口平面布置、雨水口平面布置、结构形式、构形式、间距、距、竖向高程：向高程：低洼低洼积水点和交叉口水点和交叉口竖向向规划必划必须的雨水口。的雨水口。根据道路根据道路纵横坡、街道横坡、街道宽度、周度、周围建筑物，建筑物，选择雨水口形式及布雨水口形式及布设方式。方式。根据当地暴雨根据当地暴雨强度、雨水口泄洪能力，确定雨水口数量、位置与度、雨水口泄洪能力，确定雨水口数量、位置与间距。距。交叉口交叉口单独独设计。立式雨水口立式雨水口进水孔底面比附近地面略低；平水孔底面比附近地面略低；平箅式雨水口比附近路面低式雨水口比附近路面低35厘米。厘米。雨水口的泄水能力按下式雨水口的泄水能力按下式计算：算：3.3.雨水口的泄水能力雨水口的泄水能力式中：式中：Q雨水口排泄的流量，雨水口排泄的流量，m3；雨水口雨水口进水面水面积，m2；C孔口系数，孔口系数，圆角孔用角孔用0.8，方角孔用，方角孔用0.6；g重力加速度；重力加速度；h雨雨水水口口上上允允许贮存存的的水水头，一一般般认为街街沟沟的的水水深深不不宜宜大大于于侧石石高高度度的的2/3，一一般般采采用用0.020.06m；k孔口阻塞系数，一般孔口阻塞系数，一般2/3。检查井可井可连接沟管，相接沟管，相邻两个两个检查井之井之间的管道的管道应在同一直在同一直线上，便于上，便于检查和疏通操作。和疏通操作。检查井井设置在管道容易沉置在管道容易沉积及及经常需要常需要检查的地方。的地方。（二）（二）检查检查井井改改变方向方向处改改变坡度坡度处改改变高程高程处改改变断面断面处跌水跌水处直直线段段间隔距离隔距离第三第三节节 雨水管渠雨水管渠设计设计流量流量计计算算 雨水管渠的雨水管渠的设计流量一般按下式流量一般按下式计算：算：式中：Q雨水设计流量，Ls；q设计暴雨强度，L10000m2）；径流系数；F流域汇水面积，10000m2。（一）径流系数（一）径流系数 定定义：某：某时段内的径流量（流入雨水管渠的雨水）与同一段内的径流量（流入雨水管渠的雨水）与同一时段全部降雨量的比段全部降雨量的比值，称，称为径流系数。径流系数。影响径流系数因素：排水地区地面性影响径流系数因素：排水地区地面性质和地面覆盖。和地面覆盖。定定义：雨水管渠：雨水管渠汇集降雨的面集降雨的面积，称，称为汇水面水面积。汇水面水面积的区界根据地形地物决定。的区界根据地形地物决定。地地势平平坦坦，街街坊坊、四四周周的的道道路路都都有有沟沟管管时，用各街角的分角用各街角的分角线划分划分汇水面水面积。（二）（二）汇汇水面水面积积ABCD地地势向向一一边倾斜斜时，街街坊坊的的雨雨水水流流入入低低侧街街道道下下的的管管道道内内，不不需需要要把把街街坊坊划划分分为几几块面面积，若若街街坊坊两两侧都都有有雨雨水水管管道道时，可使雨水流入街坊两，可使雨水流入街坊两侧的管道。的管道。（二）（二）汇汇水面水面积积定定义：设计暴雨暴雨强度度q指指104m2地面每秒地面每秒钟的降雨量，（的降雨量，（/104m2）。）。1.1.设计设计重重现现期期T T在一个在一个较长的的统计期限内，期限内，设计暴雨暴雨强度的降雨重新出度的降雨重新出现一次的平均一次的平均时间间隔，隔，单位位为年。年。（三）（三）设计设计暴雨暴雨强强度度q q2.2.设计设计设计设计降雨降雨降雨降雨历时历时历时历时t t设计暴雨所取的某一暴雨所取的某一连续时段称段称为设计降雨降雨历时，单位以分位以分计。t1地面地面汇流流时间，与面，与面积大小、距离大小、距离长短、地面种短、地面种类、坡度和覆盖情况有关，一般、坡度和覆盖情况有关，一般515。t2管内流行管内流行时间，t2 60v。m折减系数，明渠折减系数，明渠1.2，暗管，暗管2，陡坡，陡坡1.22。1.1.雨水管道布置原雨水管道布置原则则道路网道路网道路网道路网规规划划划划地物地物地物地物雨水管道雨水管道雨水管道雨水管道根根据据城城市市总体体规划划、道道路路网网规划划和和居居民民区区详细规划划，结合合地地形形、地地物物等等条条件件确确定定，力力求求做做到到工工程程经济合合理，管网疏密恰当，避免埋深理，管网疏密恰当，避免埋深过大或大或过小，坡度小，坡度过陡或陡或过缓。第四第四节节 雨水管道雨水管道设计设计城市城市城市城市总总体体体体规规划划划划地形地形地形地形居民居民居民居民详细规详细规划划划划1.充分利用地形，分区就近排入水体充分利用地形，分区就近排入水体2.尽量利用自然地形坡度，以最短的距离排入附近的池塘、河流、湖泊或郊区灌尽量利用自然地形坡度，以最短的距离排入附近的池塘、河流、湖泊或郊区灌溉系系统。3.当水体位置当水体位置较远，且地形平坦或地形不利的情况下，考，且地形平坦或地形不利的情况下，考虑设置水置水泵站；站；4.当天然水体的水位高于管道出口当天然水体的水位高于管道出口时，可以，可以设置出口置出口泵站。站。规规划雨水管道着重考划雨水管道着重考虑虑的的问题问题：2.雨水干管雨水干管应沿排水地区低沿排水地区低处布置布置3.地形起伏地形起伏较大地区，雨水干管大地区，雨水干管应结合主要道路走向沿山谷低合主要道路走向沿山谷低处布置，两布置，两侧斜坡地可借支管斜坡地可借支管连接。接。4.具体布置具体布置时，应先根据地形划分地面水径流的分水岭先根据地形划分地面水径流的分水岭线，然后在相，然后在相邻分水分水线之之间沿谷沿谷线低低处布置。布置。规规划雨水管道着重考划雨水管道着重考虑虑的的问题问题：3.合理合理选择和布置出水口和布置出水口4.出水口出水口结合地形、水体具体情况可以分散或适当集中布置。合地形、水体具体情况可以分散或适当集中布置。5.当管道出水口的构造比当管道出水口的构造比较简单、造价不高、造价不高时，宜考，宜考虑分散布置；分散布置；6.若若河河流流水水位位变化化很很大大，管管道道出出水水口口离离常常水水位位很很远时，出出水水口口建建筑筑费用用大大，此此时不不宜宜采采用用过多多的出水口，宜集中布置并的出水口，宜集中布置并选择合适的位置。合适的位置。规规划雨水管道着重考划雨水管道着重考虑虑的的问题问题：1、在1:20001:5000地形图上，划分排水流域，规划雨水管道路线，确定水流方向。2、划分各段管道汇水面积，计算管道长度，写在图中。3、依地形图等高线，确定各设计管段起迄点地面标高；确定沿干管的控制点高程，准备进行水力计算。4、按整个区域的地面性质求出径流系数。5、依道路、广场、建筑街坊的面积大小、地面种类、坡度、覆盖情况，以及街坊内部的排水系统等因素，计算起迄点地面集水时间。雨水管道雨水管道设计设计步步骤骤6、根据区域性、根据区域性质质、泄水面、泄水面积积、q20值值、地形等因素，确定、地形等因素，确定设计设计重重现现期。期。7、确定暴雨、确定暴雨强强度公式。度公式。8、确定、确定设计设计流量，流量，进进行水力行水力计计算，确定管道断面尺寸、算，确定管道断面尺寸、纵纵断面坡度，并断面坡度，并绘绘制制纵纵断面断面图图。9、编编写必要的写必要的设计设计和施工和施工说说明。明。雨水管道雨水管道设计设计步步骤骤水力水力计计算常用基本公式算常用基本公式 1.流量：流量：2.流速流速：3.管道直径（管道直径（满流）：流）：4.水流有效面水流有效面积：管道：管道满流流时：梯形断面：梯形断面：式中：式中：b渠道底渠道底宽(m)；m边坡系数；坡系数；h0正常水深正常水深(m)。水力水力计计算常用基本公式算常用基本公式 5.水力半径水力半径 管道管道满流流时：梯形断面：梯形断面：备注：注：排水管道材料一般排水管道材料一般为混凝土、混凝土、钢筋混凝土和筋混凝土和铸铁，0.0130.014计算算时通常采用通常采用0.013雨水管道雨水管道设计应按按满流流计算算例：已知某例：已知某设计管段的管段的设计流量流量Q367.81，管底，管底纵坡坡i0.003，n0.013（满管），求管道直径管），求管道直径D和和设计流速。流速。管道管道满流流时：水力半径：水力半径：由由得得解得：解得：1.城市建筑布局及排水管道主干管城市建筑布局及排水管道主干管道道设计平面平面图2.管渠粗糙率：暗管管渠粗糙率：暗管0.013，满管管3.明渠明渠0.0254.边坡系数：坡系数：1.5 5.起点埋深：起点埋深：1.5m 6.河道正常水位河道正常水位标高：高：45.5m。雨水管道雨水管道设计设计与与计计算算实实例例设计过设计过程程1、确定干管流向、确定干管流向、汇汇水面水面积积、管道布置。、管道布置。2、管道开始、管道开始汇汇流流时间时间，由于街坊内部有排水系，由于街坊内部有排水系统统，估算取，估算取15。3、重、重现现期采用期采用1年。年。4、暴雨、暴雨强强度公式，度公式，北京地区北京地区1时为时为：5、该该区平均径流系数区平均径流系数 设计过设计过程程6、水利和流量、水利和流量计计算算（1）1号井以上的号井以上的汇汇水面水面积积A1为为街坊面街坊面积积加上加上1号井以上的街道号井以上的街道汇汇水面水面积积，A1=2.37公公顷顷。汇汇流流时间时间：15 设计设计重重现现期：期：1年年计计算暴雨算暴雨强强度：度：平均径流系数：平均径流系数：=0.66设计设计流量：流量：A1=2.37A1=2.37公公顷顷设计过设计过程程由由1号井至号井至2号井管底号井管底设计纵坡坡0.002，经计算得管径算得管径700设计流速流速1.076。管内底。管内底进口口设计标高高:46.56m，出口，出口设计标高高:46.44m。管内流行管内流行时间：（2）2号井以上的号井以上的汇水面水面积A2=A1+2.0+0.42=4.79公公顷（增加体育（增加体育馆面面积的一半再加上街道的一半再加上街道汇水面水面积）。）。汇流流时间：15+2t2=16.86。设计流量：流量：A2=4.79A2=4.79公公顷顷设计过设计过程程由由2号井至号井至3号井管底号井管底纵坡坡i=0.002，计算得算得设计管径管径D=900mm，设计流速流速v=1.273m/s。管内底管内底进口口设计标高高:46.34m，出口，出口设汁汁标高高:46.22m。其余各分段的其余各分段的计算方法同上，依此算方法同上，依此类推。推。(3)如如图11-15所示，由所示，由10号井至号井至11号井，此段改号井，此段改为明渠排水，其累明渠排水，其累积汇水面水面积A=22.98公公顷，聚，聚积时间t=28.94min，降雨降雨强度：度：平均径流系数：平均径流系数：设计流量：流量：22.9822.98公公顷顷设计过设计过程程设明渠底明渠底宽b=1m，边坡系数坡系数m=1.5；i=0.002，糙率，糙率n=0.025，由，由 、式、式 、式、式 和和 计算得算得设计水深水深h=0.93m=930mm。设计流速：流速：出口河道正常水位出口河道正常水位为45.50m，所以渠底，所以渠底设计标高：高：进口口为44.78m；出口；出口为44.56m，计算成果列入表算成果列入表11-7（见课本本P321）。）。谢谢！