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1、,排水工程的内容：,一是雨污水的收集、输送部分排水管网,二是污水的处理、利用部分污水处理,第十一章 城市道路排水设计,第一节 概 述,一、城市排水系统的制度 （一）合流制 将污水和雨水用同一管道排除称为合流制排水系统。 （二）分流制 将雨水和污水分别设置管道系统排除，称为分流制排水系统。,（一）合流制,（一）合流制,（一）合流制特点,优点 街道下只设一条排水管道，管网建设比较经济 。,缺点 污水汇集后流入处理厂，处理厂规模大，投资多，建设困难；不降雨，排水管水量小；如直接排入水体不卫生。实际很少采用合流制排水系统。,分别设置污水和雨水管道系统,（二）分流制,优点 完全分流制卫生情况好，并可分期
2、建设，减少一次投资。实际采用较多。,缺点 管道数多，投资比合流制大。雨水直接排入河道，初降的雨水较脏，有可能污染河道。,（二）完全分流制特点,只设污水管道系统，不设雨水暗管，雨水沿地面边沟和明渠泄入天然水体,（二）分流制,特点 比较经济，需具有有利地形才能采用。在新建城 区初期采用不完全分流制系统，先解决污水排除问题。随着城市发展，道路逐渐完善，雨水管也建设起来，改为完全分流制，这样分期建设排水系统，有利城市发展。,（二）半分流制特点,合流制和分流制的比较：,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20%40%，但合流制泵站和污水处理
3、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统的类型,明式系统 公路和一般乡镇道路采用明沟排水，在街坊出入口、人行横道处增设一些盖板、涵管等构造物。,二、城市道路雨水排除系统的类型,暗式系统 包括街沟、雨水口、连管、干管、检查井、出水口等部分,进水孔,街沟,雨水口,连管,检查井,雨水干管,二、城市道路雨水排除系统的类型,（三）混合式系统 明沟和暗管相结合的一种形式。 城市中排除
4、雨水可用暗管，也可用明沟。,第二节 雨水管道及其构造物沿道路布置,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. 雨水管与其它管线交叉：,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,管道纵坡尽可能与街道纵坡一致。 水管的最小纵坡不得太小，一般不小于0.3%。为防止或减少沉淀，雨水管设计流速常采用自清流速，一般为0.75米秒。 为了满足管中雨水流速不超过管壁受力安全的要求，对雨水管的最大纵坡也要加以控制，通常道路纵坡大于4%时，需分段设置
5、跌水井。,3. 管道纵坡：,4. 管道的埋设深度,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。,（一）雨水口 雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的构筑物。 雨水口一般设在街区内、广场上、街道交叉口和街道边沟的一定距离处 。 1雨水口的布设形式 1）单幅式： 布置两排雨水口 。,二、雨水口和检查井的位置,2）双幅式： 布置两排或四排雨水
6、口,3）三幅式： 布置四排至六排雨水口,雨水口的构造包括进水蓖、井身和连接管三部分。,2.雨水口的构造形式及适用地点,雨水口的构造形式 ：,1）平式雨水口 缘石平蓖式雨水口：适用于有路缘石的道路，主要排除路面水； 地面平蓖式：适用于无路缘石的路面、广场及地面低洼聚水处等。,雨水口的构造形式 ：,2）立式雨水口： 有立孔式和立蓖式两种。适用于有路缘石的道路，其中立孔式适用于蓖隙容易被杂物堵塞的地方。 3）联合式雨水口： 在水平和垂直方向上均有雨水蓖子。宜用于径流集中且有杂物堵塞处。,雨水口布设 ：,雨水口平面布置、结构形式、间距、竖向高程： 低洼积水点和交叉口竖向规划必须的雨水口。 根据道路纵横
7、坡、街道宽度、周围建筑物，选择雨水口形式及布设方式。 根据当地暴雨强度、雨水口泄洪能力，确定雨水口数量、位置与间距。 交叉口单独设计。 立式雨水口进水孔底面比附近地面略低；平箅式雨水口比附近路面低35厘米。,雨水口的泄水能力按下式计算：,3.雨水口的泄水能力,式中：Q雨水口排泄的流量，m3/s； 雨水口进水面积，m2； C孔口系数，圆角孔用0.8，方角孔用0.6； g重力加速度； h雨水口上允许贮存的水头，一般认为街沟的水深不宜大于侧石高度的2/3，一般采用h=0.020.06m； k孔口阻塞系数，一般k=2/3。,检查井可连接沟管，相邻两个检查井之间的管道应在同一直线上，便于检查和疏通操作。
8、 检查井设置在管道容易沉积及经常需要检查的地方。,（二）检查井,改变方向处 改变坡度处 改变高程处 改变断面处 跌水处 直线段间隔距离,第三节 雨水管渠设计流量计算,雨水管渠的设计流量一般按下式计算：,式中：Q雨水设计流量，Ls； q设计暴雨强度，Ls/10000m2）； 径流系数； F流域汇水面积，10000m2。,（一）径流系数,定义：某时段内的径流量（流入雨水管渠的雨水）与同一时段全部降雨量的比值，称为径流系数。 影响径流系数因素：排水地区地面性质和地面覆盖。,定义：雨水管渠汇集降雨的面积，称为汇水面积。,汇水面积的区界根据地形地物决定。 地势平坦，街坊、四周的道路都有沟管时，用各街角的
9、分角线划分汇水面积。,（二）汇水面积,A,B,C,D,地势向一边倾斜时，街坊的雨水流入低侧街道下的管道内，不需要把街坊划分为几块面积，若街坊两侧都有雨水管道时，可使雨水流入街坊两侧的管道。,（二）汇水面积,定义：设计暴雨强度q指104m2地面每秒钟的降雨量，（ L/s /104m2 ）。,1.设计重现期T,在一个较长的统计期限内，设计暴雨强度的降雨重新出现一次的平均时间间隔，单位为年。,（三）设计暴雨强度q,2.设计降雨历时t,设计暴雨所取的某一连续时段称为设计降雨历时，单位以分min计。 t1地面汇流时间，与面积大小、距离长短、地面种类、坡度和覆盖情况有关，一般515min。 t2管内流行时
10、间， t2 L/60v。 m折减系数，明渠1.2，暗管2，陡坡1.22。,1.雨水管道布置原则,道路网规划,地物,雨水管道,根据城市总体规划、道路网规划和居民区详细规划，结合地形、地物等条件确定，力求做到工程经济合理，管网疏密恰当，避免埋深过大或过小，坡度过陡或过缓。,第四节 雨水管道设计,城市总体规划,地形,充分利用地形，分区就近排入水体 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、湖泊或郊区灌溉系统。 当水体位置较远，且地形平坦或地形不利的情况下，考虑设置水泵站； 当天然水体的水位高于管道出口时，可以设置出口泵站。,规划雨水管道着重考虑的问题：,雨水干管应沿排水地区低处布置 地
11、形起伏较大地区，雨水干管应结合主要道路走向沿山谷低处布置，两侧斜坡地可借支管连接。 具体布置时，应先根据地形划分地面水径流的分水岭线，然后在相邻分水线之间沿谷线低处布置。,规划雨水管道着重考虑的问题：,合理选择和布置出水口 出水口结合地形、水体具体情况可以分散或适当集中布置。 当管道出水口的构造比较简单、造价不高时，宜考虑分散布置； 若河流水位变化很大，管道出水口离常水位很远时，出水口建筑费用大，此时不宜采用过多的出水口，宜集中布置并选择合适的位置。,规划雨水管道着重考虑的问题：,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，
12、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。,雨水管道设计步骤,6、根据区域性质、泄水面积、q20值、地形等因素，确定设计重现期。 7、确定暴雨强度公式。 8、确定设计流量，进行水力计算，确定管道断面尺寸、纵断面坡度，并绘制纵断面图。 9、编写必要的设计和施工说明。,雨水管道设计步骤,水力计算常用基本公式,1. 流量： 2. 流速 ： 3. 管道直径（满流）： 4
13、. 水流有效面积：管道满流时： 梯形断面： 式中：b渠道底宽 (m)； m边坡系数； h0正常水深 (m)。,水力计算常用基本公式,5. 水力半径 管道满流时： 梯形断面：,备注： 排水管道材料一般为混凝土、钢筋混凝土和铸铁，n=0.0130.014 计算时通常采用n=0.013 雨水管道设计应按满流计算,例：已知某设计管段的设计流量Q367.81L/s，管底纵坡i0.003，n0.013（满管），求管道直径D和设计流速。,管道满流时：,水力半径：,解得：,城市建筑布局及排水管道主干管道设计平面图 管渠粗糙率：暗管n=0.013，满管 明渠n=0.025 边坡系数：m=1.5 起点埋深：1.5
14、m 河道正常水位标高：45.5m 。,雨水管道设计与计算实例,设计过程,1、确定干管流向、汇水面积、管道布置。 2、管道开始汇流时间，由于街坊内部有排水系统，估算取15min 。 3、重现期采用T=1年。 4、暴雨强度公式， 北京地区T=1时为 ： 5、该区平均径流系数,设计过程,6、水利和流量计算 （1）1号井以上的汇水面积A1为街坊面积加上1号井以上的街道汇水面积，A1=2.37公顷。 汇流时间：t=15 min 设计重现期：T=1年 计算暴雨强度： 平均径流系数： =0.66 设计流量：,A1=2.37公顷,设计过程,由1号井至2号井管底设计纵坡i=0.002，经计算得管径D=700mm
15、 设计流速v=1.076m/s。管内底进口设计标高:46.56m，出口设计标高:46.44m。 管内流行时间 ： （2）2号井以上的汇水面积A2= A1+2.0+0.42=4.79公顷（增加体育馆面积的一半再加上街道汇水面积）。 汇流时间：t=15+2t2=16.86min。 设计流量：,A2=4.79公顷,设计过程,由2号井至3号井管底纵坡i=0.002，计算得设计管径D=900mm，设计流速v=1.273m/s。 管内底进口设计标高:46.34m，出口设汁标高:46.22m。 其余各分段的计算方法同上，依此类推。 (3) 如图11-15所示，由10号井至11号井，此段改为明渠排水，其累积汇水面积A=22.98公顷，聚积时间t=28.94min， 降雨强度： 平均径流系数： 设计流量：,A=22.98公顷,设计过程,设明渠底宽b=1m，边坡系数m=1.5； i=0.002 ，糙率 n=0.025，由 、式 、式 和 计算得设计水深h=0.93m=930mm。 设计流速： 出口河道正常水位为45.50m，所以渠底设计标高：进口为44.78m；出口为44.56m，计算成果列入表11-7（见课本P321）。,