雨水管网系统课程设计计算说明书.docx
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雨水管网系统课程设计计算说明书
姓名：
学号：
指导老师：
给排水管网系统课程设计
雨水管网系统设计计算说明书
排水管网课程设计任务书
一、设计目的
通过运用课堂所学知识，完成某城镇排水管网的初步设计，以达到巩固基本理论，提高设计与绘图能力，熟悉查阅和使用技术资料，了解设计的方法与步骤，进一步使理论与实践相结合等教学要求。
二、设计要求
按完全分流制设计，达到初步设计程度，设计成果应为：
1．污水和雨水排水系统的总平面布置图各一张
2．污水总干管纵剖面图一张、某一雨水干管纵剖面图一张
3．设计计算与说明书
三、基本设计资料
（一）城镇规划资料：
1.某城镇规划图
2.人口分布、房屋建筑、卫生状况：
（见下表）
区域
名称
街坊人口密度（cap/ha）
房屋建筑
层数
卫生设备
状况
近期
远期
河南区
250
400
3
室内有给排水卫生设备和淋浴设备
河北区
350
500
5
3.各种性质地面所占百分比:
（见下表）
地面覆盖
名称
各种
屋面
砼沥青
路面
碎石
路面
非铺砌
路面
沥青表面处理
碎石路面
公园
菜地
所占百分比（%）
43
8
4
19
6
20
4.工、企业规划表：
（见下表）
工
厂
平
均
日
流
量
（m3/d）
时变化系数
职工人数
污水管出口管底埋深（m）
第一班
第二班
第三班
热车间
一般车间
热车间
一般车间
热车间
一般车间
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
1
3000
1.3
300
100
400
110
280
90
380
100
200
70
250
70
2.3
2
2500
1.4
200
80
230
70
250
110
300
90
150
60
180
50
2.5
5.工业企业的污水经局部处理后允许排入城镇下水道。
（二）气象资料：
1.土壤冰冻深度0.1m左右；2.年平均降雨量1400mm；
3.暴雨公式：
，其中A=20,C=0.7,b=19,n=0.86
（三）水文及水文地质资料：
1.河流水位：
Max:
101m,Min:
95m,Average:
97m.
2.地下水位：
离地面7-8m.3.地质：
砂质粘土.
（四）电力供应：
有三相电源可供选择，电力供应正常。
（五）污水不用作农田灌溉。
（六）、设计参考资料
1.《给水排水管网系统》教材
2.《给水排水设计手册》第1、5册
3.《室外排水设计规范》GB50014-2006
雨水管网设计计算
径流系数的确定
降落到地面上的雨水，在沿地面流行的过程中，形成地面径流，地面径流的流量称为雨水地面径流量。
因此将雨水管道系统汇水面积上的地面雨水径流与总降水量的比值称为径流系数，用符号ψ表示，即：
目前再设计计算中径流系数根据地面覆盖情况按经验来定，《室外排水设计规范》中有关径流系数的规定见下表。
由于在同一个汇水面积上，兼有多种地面覆盖的情况，根据本设计中各中地面的覆盖情况，用加权平均的方法可以求出整个城镇的平均地表径流系数，该城镇的各种地面的覆盖率等具体数据见下表
径流系数ψ值
地面种类
径流系数ψ
各种屋面、混凝土和沥青路面
0.90
大块铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面
0.60
级配碎石路面
0.45
干砌砖石和碎石路面
0.40
非铺砌土路面
0.30
公园和绿地
0.15
各种性质地面所占百分比
地面覆盖
名称
各种
屋面
砼沥青
路面
碎石
路面
非铺砌
路面
沥青表面处理
碎石路面
公园
菜地
所占百分比（%）
43
8
4
19
6
20
由上述两个表格，可知本城镇的平均径流系数为：
雨强度随着重现度p值的不同而不同，p值越大，暴雨强度越大，p值越小，暴雨强度越小。
P值的确定影响着设计流量，如果p值采用较高的值的话，计算的雨水设计流量就会比较大，雨水管道的设计断面相应增大，安全性高，但是会增加工程的造价；反之，可降低工程造价，地面积水可能性大，可能发生排水不畅，不能及时排除雨水。
我国地域辽阔，各地的重现度差别比较大，同一城市中也可能出现不同的重现度。
但是本设计的目标城市为一个中小城市，暴雨强度的差别不会很大，同时没有很多重要的区域，所以整个城市采用统一的重现期。
在本设计中，统一采用重现期为2a。
设计降雨历时的确定
集水时间指雨水从汇水面积上的最远点流到设计的管段断面所需要的时间，所以集水时间t是由地面雨水集水时间
和管内雨水运行时间
两部分组成，所以降水历时可用下式表达：
，其中m为折减系数。
地面雨水集水时间的确定
地面雨水集水时间是指雨水从汇水区域上最远点A到第一个雨水口的地面雨水流行时间。
在实际应用中，要准确的确定
值较为困难，故通常不予计算而直接采用经验数值。
根据《室外排水设计规范》中规定：
一般采用5—15min。
一般汇水面积较小，地形较陡，建筑密度较大，雨水口分布较密的地区，宜采用较小的
值，一般为5—8min左右，其他情况为8—15min。
本设计地区取地面汇水时间为12min。
管内雨水流行时间的确定
管内雨水流行时间
是指雨水在管内从第一个雨水口流到设计断面的时间。
他与雨水在管内流经的距离L及管内雨水的流行速度v有关。
可用下式计算：
折减系数m值的确定
设计断面的流量和流速并非同时达到设计状况，实际上，雨水管道内的水流速度也是由零逐渐增加到设计流速的，雨水在关内的实际流行时间大于设计水流时间，所以折减系数的产生就是为了折算这段时间的差额。
为使计算简便，《室外排水设计规范》中规定:
暗管采用m=2.0。
对于明渠，为防止雨水外溢的可能，应采用m=1.2。
在陡坡地区，不能利用空隙容量，暗管采用m=1.2—2.0。
本设计中的管道全部采用暗管，所折减系数按照m=2.0计算。
综上所述，当设计重现期、设计降雨历时、折减系
暴雨强度公式
综上所述，当设计重现期、设计降雨历时、折减系数确定以后，计算雨水管渠的设计流量所用的设计暴雨强度公式可写为：
在设计要求中，部分参数已经给出,同时经过前面的确定，可知:
=20，C=0.7,b=19,n=0.86,
=12min,P=2a，m=2；
将参数代入上述公式得：
从而确定了暴雨强度公式，
需要根据管段流量确定，当进行水力计算后，即可确定流速v，
才能确定确定。
单位面积径流量的确定
单位面积径流量
[L/s·hm2]是暴雨强度q与径流系数ψ的乘积，即
设计雨水径流量计算
设计雨水径流量由以下公式确定：
其中，F为相应的汇水面积，q为设计暴雨强度。
第一根管段水力计算表：
设计管段
编号
管长
（m）
汇水面积
A（ha）
管内雨水流行时间（min）
单位面积
径流量q0
设计流量
Q（L/s）
管径
D（mm）
水力坡度
i（‰）
流速v
（m/s）
管道输水
能力（L/s）
坡降
iL
t2=∑L/v
L/v
1—2
165.9
4.85
0
1.61
136.02
660.02
700
5.1
1.716
661.54
0.846
2—3
220.4
9.26
1.61
2.02
124.93
1156.80
900
4.1
1.819
1159.1
0.904
3—4
201.0
12.27
3.63
1.89
113.51
1393.07
1000
3.4
1.775
1398.01
0.683
4—5
187.8
20.09
5.52
1.41
104.68
2103.11
1100
4.7
2.214
2104.49
0.883
5—6
263.2
23.11
6.93
1.82
98.98
2287.47
1100
5.5
2.408
2292.2
1.447
6—7
84.0
24.96
8.75
0.68
92.55
2310.45
1200
3.6
2.044
2338.85
0.302
第一根管段埋深计算表：
设计管段
编号
设计地面标高（m）
设计管内底标高（m）
埋深（m）
覆土（m）
起点
端点
起点
终点
起点
终点
起点
终点
1—2
106.3
105.5
104.86
104.01
1.44
1.49
0.74
0.79
2—3
105.5
104.7
103.81
102.91
1.69
1.79
0.79
0.89
3—4
104.7
104.2
102.81
102.13
1.89
2.07
0.89
1.07
4—5
104.2
103.1
102.03
101.14
2.17
1.96
1.07
0.86
5—6
103.1
101.5
101.14
99.70
1.96
1.80
0.86
0.70
6—7
101.5
101
99.60
99.29
1.90
1.71
0.70
0.51
第二根管段水力计算表：
设计管段
编号
管长
（m）
汇水面积
A（ha）
管内雨水流行时间（min）
单位面积
径流量q0
设计流量
Q（L/s）
管径
D（mm）
水力坡度
i（‰）
流速v
（m/s）
管道输水
能力（L/s）
坡降
iL
t2=∑L/v
L/v
8—9
157.0
2.85
0
1.91
136.02
387.77
600
4
1.372
388.2
0.628
9—10
121.2
8.05
1.91
1.02
123.10
990.42
800
5.7
1.971
998.26
0.691
10—11
163.9
10.68
2.93
1.39
117.20
1251.13
900
4.8
1.968
1254.53
0.787
11—12
127.1
13.41
4.32
1.13
110.10
1476.56
1000
3.8
1.881
1478.12
0.483
12—13
168.3
15.61
5.45
1.63
104.99
1639.07
1100
2.9
1.726
1664.98
0.488
13—14
211.1
25.21
7.07
1.60
98.45
2482.17
1200
4.1
2.196
2496.05
0.865
14—15
240.3
31.33
8.67
1.83
92.81
2907.85
1300
3.7
2.192
2936.03
0.889
15—16
183.7
35.89
10.50
1.30
87.18
3128.62
1300
4.3
2.358
3164.33
0.790
16—17
184.5
43.88
11.80
1.29
83.60
3668.26
1400
3.9
2.384
3672.96
0.720
17—18
26.3
46.23
13.09
0.18
80.34
3714.27
1400
4
2.414
3719.14
0.105
第二根管段埋深计算表：
设计管段
编号
设计地面标高（m）
设计管内底标高（m）
埋深（m）
覆土（m）
起点
端点
起点
终点
起点
终点
起点
终点
8—9
106.5
105.7
105.00
104.37
1.50
1.33
0.90
0.73
9—10
105.7
105.6
104.17
103.48
1.53
2.12
0.73
1.32
10—11
105.6
104.5
103.38
102.59
2.22
1.91
1.32
1.01
11—12
104.5
104.5
102.49
102.01
2.01
2.49
1.01
1.49
12—13
104.5
104.6
101.91
101.42
2.59
3.18
1.49
2.08
13—14
104.6
103.4
101.32
100.46
3.28
2.94
2.08
1.74
14—15
103.4
103.6
100.36
99.47
3.04
4.13
1.74
2.83
15—16
103.6
101.7
99.47
98.68
4.13
3.02
2.83
1.72
16—17
101.7
101.3
98.58
97.86
3.12
3.44
1.72
2.04
17—18
1041.3
101
97.86
97.75
3.44
3.25
2.04
1.85
第三根管段水力计算表：
设计管段
编号
管长
（m）
汇水面积
A（ha）
管内雨水流行时间（min）
单位面积
径流量q0
设计流量
Q（L/s）
管径
D（mm）
水力坡度
i（‰）
流速v
（m/s）
管道输水
能力（L/s）
坡降
iL
t2=∑L/v
L/v
19—20
349.4
4.32
0
3.81
136.02
587.67
700
4.1
1.528
593.04
1.432
20—21
153.3
8.45
3.81
1.35
112.59
951.68
800
5.2
1.894
953.53
0.797
21—22
171.0
11.97
5.16
1.42
106.24
1272.00
900
5
2.000
1279.97
0.855
22—23
162.0
16.55
6.59
1.28
100.32
1660.34
1000
4.5
2.115
1608.5
0.729
23—24
194.3
18.13
7.86
1.47
95.58
1732.57
1000
5.3
2.207
1745.16
1.030
24—25
86.9
24.15
9.33
0.52
90.70
2190.40
1000
7.1
2.790
2020.05
0.617
25—26
86.9
35.93
9.85
0.51
89.11
3201.60
1200
6.8
2.832
3215.35
0.591
第三根管段埋深计算表：
设计管段
编号
设计地面标高（m）
设计管内底标高（m）
埋深（m）
覆土（m）
起点
端点
起点
终点
起点
终点
起点
终点
19—20
106.2
105.4
104.80
103.37
1.40
2.03
0.70
1.33
20—21
105.4
104.1
103.27
102.47
2.13
1.63
1.33
0.83
21—22
104.1
104.3
102.37
101.52
1.73
2.78
0.83
1.88
22—23
104.3
104.2
101.42
100.69
2.88
3.51
1.88
2.51
23—24
104.2
102.8
100.69
99.66
3.51
3.14
2.51
2.14
24—25
102.8
101.6
99.66
99.04
3.14
2.56
2.14
1.56
25—26
101.6
101
98.84
98.25
2.76
2.75
1.56
1.55
第四根管段水力计算表：
设计管段
编号
管长
（m）
汇水面积
A（ha）
管内雨水流行时间（min）
单位面积
径流量q0
设计流量
Q（L/s）
管径
D（mm）
水力坡度
i（‰）
流速v
（m/s）
管道输水
能力（L/s）
坡降
iL
t2=∑L/v
L/v
27—28
207.6
4.17
0
1.73
136.02
566.69
600
8.6
2.005
569.44
1.785
28—29
149.1
7.87
1.73
1.28
124.22
978.02
800
5.5
1.947
980.67
0.820
29—30
193.6
12.04
3.00
1.46
116.81
1405.92
900
6.1
2.211
1413.57
1.181
30—31
70.7
22.89
4.46
0.45
109.43
2504.33
1100
6.6
2.637
2511.72
0.467
第四根管段埋深计算表：
设计管段
编号
设计地面标高（m）
设计管内底标高（m）
埋深（m）
覆土（m）
起点
端点
起点
终点
起点
终点
起点
终点
27—28
103.8
102.8
102.50
100.71
1.30
2.09
0.70
1.49
28—29
102.8
102.5
100.51
99.69
2.29
2.81
1.49
2.01
29—30
102.5
101.5
99.59
98.41
2.91
3.09
2.01
2.19
30—31
101.5
101
98.21
97.75
3.29
3.25
2.19
2.15
第五根管道水力计算表：
设计管段
编号
管长
（m）
汇水面积
A（ha）
管内雨水流行时间（min）
单位面积
径流量q0
设计流量
Q（L/s）
管径
D（mm）
水力坡度
i（‰）
流速v
（m/s）
管道输水
能力（L/s）
坡降
iL
t2=∑L/v
L/v
32—33
282.7
3.98
0
3.34
136.02
541.80
700
3.5
1.409
548.01
0.989
33—34
169.0
12.44
3.34
1.25
114.98
1430.21
900
6.3
2.249
1437.11
1.065
34—35
197.3
17.91
4.60
1.60
108.79
1948.30
1100
4
2.051
1954.83
0.789
35—36
136.5
35.17
6.20
0.84
101.85
3581.53
1300
5.6
2.700
3611.64
0.764
36—37
176.2
46.75
7.04
1.13
98.56
4607.54
1500
4.3
2.609
4635.21
0.758
37—38
38.0
55.98
8.17
0.24
94.52
5290.81
1600
4
2.633
5310.35
0.152
第五根管段埋深计算表
设计管段
编号
设计地面标高（m）
设计管内底标高（m）
埋深（m）
覆土（m）
起点
端点
起点
终点
起点
终点
起点
终点
32—33
104.3
102.9
102.48
101.49
1.82
1.41
1.12
0.71
33—34
102.9
102
101.29
100.23
1.61
1.77
0.71
0.87
34—35
102
101.6
100.03
99.24
1.97
2.36
0.87
1.26
35—36
101.6
102
99.04
98.27
2.56
3.73
1.26
2.43
36—37
102
101.1
98.07
97.31
3.93
3.79
2.43
2.29
37—38
101.1
101
97.21
97.06
3.89
3.94
2.29
2.34
第六根管段水力计算表：
设计管段
编号
管长
（m）
汇水面积
A（ha）
管内雨水流行时间（min）
单位面积
径流量q0
设计流量
Q（L/s）
管径
D（mm）
水力坡度
i（‰）
流速v
（m/s）
管道输水
能力（L/s）
坡降
iL
t2=∑L/v
L/v
39—40
208.4
3.42
0
2.87
136.02
465.43
700
2.6
1.210
472.2
0.542
40—41
263.8
10.29
2.87
2.31
117.53
1208.84
900
4.5
1.901
1214.45
1.187
41—42
147.9
16.57
5.18
1.33
106.14
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