(经典幻灯片)城市道路排水设计.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,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,本课内容,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,7,8m,，地下水位较高，可能产生流沙的地区不超过,4,5m,。,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,3,5,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，,m,3,/s,；,雨水口进水面积，,m,2,；,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=0.02,0.06m,；,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。,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，,L,s,；,q,设计暴雨强度，,L,s/10000m,2,）；,径流系数；,F,流域汇水面积，,10000m,2,。,（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,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,10,4,m,2,地面每秒钟的降雨量，（,L/s/10,4,m,2,）。,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。,t,1,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,5,15min,。,t,2,管内流行时间，,t,2,L/60v,。,m,折减系数，明渠,1.2,，暗管,2,，陡坡,1.2,2,。,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,居民详细规划,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,1:2000,1:5000,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,。,雨水管道设计步骤,6,、根据区域性质、泄水面积、,q,20,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.,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；,h,0,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=0.013,0.014,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,Q,367.81L/s,，管底纵坡,i,0.003,，,n,0.013,（满管），求,管道直径,D,和,设计流速,。,管道满流时：,水力半径：,由,得,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,：,1.5m,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,A,1,为,街坊面积,加上,1,号井以上的,街道汇水面积,，,A,1,=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：,A,1,=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,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,A,2,=A,1,+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+,2t,2,=16.86min,。,设计流量：,A,2,=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,P,321,）。,