中原和木桥小区雨水工程.docx
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中原和木桥小区雨水工程
第5章雨水工程
5.1雨水排放现状
开县中原和木桥安置区基础设施完善项目位于文峰街道文峰社区，两处安置区占地面积合11322平方米，安置移民350户1200余人。
中原、木桥系农村移民进城联户自建安置点。
在移民迁建过程中，由于时间紧，受地形和用地条件限制，安置点房屋建筑密度大，房屋建筑后方紧邻中原排洪沟支沟及未治理高切坡，安全隐患突出。
集中建房时院内的基础设施建设标准低，排水系统不完善，排水沟和排洪沟堵塞也导致雨污水管网的破损严重，原有的设施已经不能满足现在实际需求，群众出行存在安全隐患。
移民群众多次到政府及相关职能部门上访，集访。
为解决中原和木桥安置区内雨水收集困难，小区居民下雨天出门困难问题，小区内拟新建雨水管网，雨水统一收集后排入小区外已建市政雨水管网。
5.2设计基本原则
本工程项目污水管网的设计必须遵循以下基本原则：
充分利用地形，以最短的距离，靠重力流就近排入水体；
根据城市规划布置雨水管道；
理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅；
雨水管道采用明渠或暗管应结合具体条件确定；
一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。
5.3雨水管道水力计算
5.3.1雨水管道水力计算方法
小区雨水管道常规设计方法是根据设计流量和管道坡度，按照满流情况确定管径的。
在很多小区由于没有自然地面坡度可以利用，即使采用规范规定的最小设计坡度进行计算，管道埋深仍然增加很快又因地下水位较高，埋深一般不超过，否则施工困难，一旦管道低于受纳水体水位，相应管道的铺设坡度也将失去实际意义。
在此情况下，任意增设雨水提升泵站是不经济的，也是不可行的。
探讨新的、有针对性的设计思想和计算方法是十分必要的。
雨水管道按照满流进行设计，根据水力学观点，应该属于有压管道计算，而有压管道的水力计算与管道本身的安装坡度是没有关系的，设计时完全可以先根据计算管道的上、下游水位差和相应流量确定管径，尔后再单独考虑管道的坡度和埋深。
5.3.2确定雨水管道水力计算参数
（1）雨水设计流量
雨水管道设计流量按下式计算：
Q=ψqF（5-1）
式中：
Q-雨水设计流量（L/s）；
Ψ-径流系数，其数值小于1；
F-汇水面积（ha）；
q-设计暴雨强度（L/（s·hm2））。
（2）暴雨强度公式
雨水计算的暴雨强度公式：
q=（167A_1（1+Cl_gP））/〖（t+b）〗^n（5-2）
式中：
q：
设计暴雨强度（L/（s·hm2））；
P-设计重现期（a）；
t-降雨历时（min）；
A_1、C、n、b-参数，根据统计方法进行计算确定。
（3）雨水管道设计重现期
暴雨强度随重现期的不同而不同。
在设计中若重现期选用较大，则暴雨强度大，相应的雨水设计流量大，管渠的断面相应大。
这样偏安全，有利于防止地面积水，但工程造价高。
若重现期选用较低，则暴雨强度小，雨水设计流量小，管渠断面小。
这样工程造价低，但可能会发生排水不畅、地面积水，或对城市生活及生产造成危害。
应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。
在同一排水系统中可采用同一重现期或不同重现期。
重现期一般选用0.5～3a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般选用3～5a，并应与道路设计协调。
特别重要地区和次要地区可酌情增减。
根据该地区实际情况，本工程重现期取P=3a。
（4）雨水管道的降雨历时
对管道的某一设计断面来说，集水时间t由地面集水时间t1和管内流行时间t2两部分组成：
t=t1+mt2（5-3）
式中：
t-降雨历时（min）；
t1-地面集水时间（min），视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5～15min；
m-折减系数，暗管m=2，明渠m=1.2，在陡坡地区，暗管m=1.2～2；
t2-管渠内雨水流行时间（min）
管渠内雨水流行时间：
t_2=∑?
L/60v（5-4）
式中：
L-各管段的长度（m）；
v-各管段满流时的水流速度（m/s）；
60-单位换算系数，1min=60s。
本设计中选择t1=10min，m=2。
则雨水管道的降雨历时t=10+2t2。
（5）径流系数
关于地面雨水径流系数，可以按照规范采用加权平均，求得综合径流系数。
ψ_av=（∑?
〖F_i×ψ_i〗）/F（5-5）
式中:
Fi-汇水面积上各类地面的面积（ha）；
ψi-相应于各类地面的径流系数；
F-全部汇水面积（ha）。
当小区建筑容积率大时，综合径流系数取大值，反之取小值，当城镇建筑在一般常规密度的情况下，综合径流系数取ψ=0.45-0.60；当城镇建筑密集区，综合径流系数取ψ=0.60-0.80。
本工程中径流系数ψ取0.60。
（6）雨水管道一般规定
①设计充满度
雨水管道中按满流设计，即h/D＝1。
②最小设计流速
a.满流时最小流速不得小于0.75m/s。
b.起始管段地形平坦，不小于0.6m/s。
雨水中往往泥沙含量大于污水，特别是初降雨水，为避免雨水所挟带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道。
③最大设计流速
雨水管渠的最大设计流速规定为：
金属管最大流速为10m/s；非金属管最大流速为5m/s；明渠中水流深度为0.4-1.0m时，最大设计流速宜按规范采用。
管渠设计流速应在最小流速与最大流速范围内。
④雨水管道最小管径D
雨水管道设计流量Q=AV=1/4〖πD〗^2V
则管道设计管径D=√（4Q/πV）（5-6）
式中：
Q-雨水管道设计流量（L/s）；
A-水流有效断面面积（m2）;
V-水流流速（m/s）。
表5-1最小管径与最小设计坡度规定
序号
管道类别
最小管径（mm）
相应最小设计坡度
1
雨水管和合流管
300
塑料管0.002，其他管0.003
2
雨水口连接管
200
0.01
3
压力输泥管
150
0.01
4
重力输泥管
200
0.01
⑤管道起点的埋深根据根据冰冻情况、雨水管道衔接要求及承受荷载要求以及覆土厚度等条件，起始管段覆土厚度取0.6m，其余各管段覆土厚度为0.6m。
综上所述，根据重庆当地实际情况，确定雨水管道水力计算参数如下表所示：
表5-2雨水管道水力计算参数
地面集水时间
折减
系数
设计重现期
暴雨强度公式参数
管道
粗糙
径流
系数
t1（min）
m
p（a）
A1
c
b
指数n
系数n
Ψ
10
2
3
15
0.845
14.095
0.753
0.013
0.75
本设计中雨水管道计算的暴雨强度公式：
（5-7）
5.3.3雨水管道水力计算结果
本设计中雨水管道采用钢筋混凝土管道排水，粗糙系数n＝0.013，雨水管道平面布置位置详见雨水管道平面布置图（图号：
ZM-YS-01）。
（1）划分排水流域，管道定线
根据小区平面图和资料知设计区地形平坦，故排水流域按小区主要街道的汇水面积划分。
由于设计区域面积较小，且小区西侧有已建市政雨水管网，雨水管道出水口位于西侧，接入已建市政雨水管网中。
雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低一侧，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。
（2）确定管段汇水区域面积
通过对各管段汇水区域面积的整理，结果如下表所示：
表5-3YA线雨水管设计管段长度及汇水面积汇总表
管段编号
管段长度（m）
本段汇水面积（ha）
转输汇水面积（ha）
总汇水面积F（ha）
1～2
19
0.035
0
0.035
2～3
20
0.0344
0.0350
0.0694
3～4
19
0.031
0.0694
0.1004
4～5
15
0.04
0.1004
0.1404
5～6
15
0.0411
0.1404
0.1815
6～7
17
0.0421
0.1815
0.2236
7～8
20
0.0399
0.2236
0.2635
8～9
20
0.0379
0.2635
0.3014
9～10
24
0.0259
0.3014
0.3273
10～11
20
0.0217
0.3273
0.349
11～12
17
0.0208
0.3490
0.3698
12～13
14
0.0203
0.3698
0.3901
13-14
20
0.0285
0.3901
0.4186
14-15
21
0.0211
0.4186
0.4397
15-16
20
0.0211
0.4397
0.4608
16-17
18
0.0228
0.4608
0.4836
17-18
14
0.0231
0.4836
0.5067
18-19
16
0.0234
0.5067
0.5301
19-20
15
0.0251
0.5301
0.5552
表5-4YB线雨水管设计管段长度及汇水面积汇总表
管段编号
管段长度（m）
本段汇水面积（ha）
转输汇水面积（ha）
总汇水面积F（ha）
1～2
19
0.0779
0.0000
0.0779
2～3
20
0.0579
0.0779
0.1358
3～4
20
0.0561
0.1358
0.1919
4～5
23
0.0485
0.1919
0.2404
5～6
17
0.0474
0.2404
0.2878
6～7
22
0.0499
0.2878
0.3377
7～8
21
0.0415
0.3377
0.3792
8～9
25
0.0416
0.3792
0.4208
9～10
13
0.0592
0.4208
0.4800
10～11
17
0.0401
0.4800
0.5201
11～12
8
0.0588
0.5201
0.5789
（3）雨水管道水力计算
首先根据公式（5-7）、（5-1）及（5-3）计算出各管段的设计流量，其中径流系数Ψ=0.75，地面集水时间t1=10min，折减系数m=2，粗糙系数n＝0.013。
在求得设计流量后，即可进行水力计算，求管径、管道坡度及流速。
在计算过程中，Q、v、I、D可以相互适当调整，使计算结果既要符合水力计算设计数据的规定，又应经济合理。
YA线雨水管水力计算结果见表5-5,YB线雨水管水力计算结果见表5-6。
表5-5YA线雨水管水力计算表
管段编号
管段长度（m）
管内雨水流行时间（min）
降雨历时t（min）
汇水面积F（ha）
单位面积径流量（L/s）
设计流量（L/s）
管径（mm）
流速（m/s）
坡度
∑t2
t2=L/v
1
2
3
4
5
6
0
7
8
9
10
1～2
19
0
0.35
10.70
0.0551
188.25
10.37
0.11
0.90
0.003
2～3
20
0.35
0.37
10.74
0.1095
188.03
20.59
0.15
0.90
0.003
3～4
19
0.72
0.33
10.67
0.1616
188.46
30.45
0.19
0.95
0.015
4～5
15
1.06
0.26
10.51
0.214
189.36
40.52
0.22
0.98
0.015
5～6
15
1.31
0.26
10.51
0.2551
189.36
48.31
0.25
0.98
0.015
6～7
17
1.57
0.27
10.53
0.2972
189.22
56.24
0.28
1.06
0.009
7～8
20
1.83
0.33
10.67
0.3384
188.46
63.77
0.29
1.00
0.003
8～9
20
2.17
0.30
10.61
0.3703
188.81
69.91
0.31
1.10
0.003
9～10
24
2.47
0.40
10.80
0.3922
187.70
73.61
0.31
1.00
0.003
10～11
20
2.87
0.30
10.61
0.4139
188.81
78.15
0.33
1.10
0.003
11～12
17
3.17
0.26
10.52
0.4347
189.33
82.30
0.34
1.10
0.003
12～13
14
3.43
0.22
10.44
0.455
189.79
86.35
0.34
1.07
0.003
13-14
20
3.65
0.27
10.53
0.4755
189.23
89.98
0.38
1.25
0.003
14-15
21
3.91
0.29
10.58
0.4966
188.94
93.83
0.38
1.20
0.003
15-16
20
4.21
0.29
10.58
0.5077
188.96
95.93
0.37
1.15
0.003
16-17
18
4.50
0.26
10.52
0.5205
189.29
98.53
0.38
1.15
0.003
17-18
14
4.76
0.20
10.41
0.5336
189.97
101.37
0.39
1.15
0.003
18-19
16
4.96
0.24
10.47
0.547
189.58
103.70
0.39
1.13
0.003
19-20
15
5.20
0.22
10.43
0.5621
189.80
106.69
0.40
1.15
0.003
表5-6YB线雨水管水力计算表
管段
编号
管段长度（m）
管内雨水流行时间（min）
降雨历时t（min）
汇水面积F（ha）
单位面积径流量（L/s）
设计流量（L/s）
管径（mm）
流速（m/s）
坡度
∑t2
t2=L/v
1
2
3
4
5
6
0
7
8
9
10
1～2
19
0
0.35
10.70
0.0779
188.2455
14.66
0.130
0.90
0.003
2～3
20
0.35
0.35
10.70
0.1358
188.2567
25.57
0.176
0.95
0.003
3～4
20
0.70
0.35
10.70
0.1919
188.2567
36.13
0.209
0.95
0.003
4～5
23
1.05
0.43
10.85
0.2404
187.4031
45.05
0.227
0.90
0.003
5～6
17
1.48
0.30
10.60
0.2878
188.8607
54.35
0.256
0.95
0.003
6～7
22
1.78
0.37
10.75
0.3377
187.9910
63.48
0.282
0.98
0.003
7～8
21
2.15
0.37
10.74
0.3792
188.0563
71.31
0.294
0.95
0.003
8～9
25
2.52
0.44
10.88
0.4208
187.2599
78.80
0.309
0.95
0.003
9～10
13
2.96
0.22
10.44
0.4800
189.7544
91.08
0.337
0.98
0.003
10～11
17
3.18
0.30
10.60
0.5201
188.8607
98.23
0.345
0.95
0.003
11～12
8
3.48
0.14
10.28
0.5789
190.7001
110.40
0.366
0.95
0.003
根据表5-5、5-6水力计算结果可知，雨水管理论计算管径偏小。
根据《室外排水设计规范（GB50014-2006）》规定，雨水管最小管径为300mm，为满足规范规定的最小管径要求，并考虑远期规划，各管段均选用D400钢筋混凝土管。
YA线雨水管高程表见表5-7,YB线雨水管高程表见表5-8。
表5-7YA线雨水管高程表
管段井号
管径（mm）
设计地面标高（m）
管内底标高（m）
埋深（m）
起始
终止
起始
终止
起始
终止
起始
终止
YA1
YA2
DN400
183.400
183.400
182.400
182.345
1.00
1.06
YA2
YA3
DN400
183.400
183.300
182.345
182.284
1.06
1.02
YA3
YA4
DN400
183.300
183.000
182.284
181.997
1.02
1.00
YA4
YA5
DN400
183.000
182.800
181.997
181.769
1.00
1.03
YA5
YA6
DN400
182.800
182.600
181.769
181.546
1.03
1.05
YA6
YA7
DN400
182.600
182.400
181.546
181.396
1.05
1.00
YA7
YA8
DN400
182.400
182.500
181.396
181.337
1.00
1.16
YA8
YA9
DN400
182.500
182.800
181.337
181.277
1.16
1.52
YA9
YA10
DN400
182.800
182.900
181.277
181.206
1.52
1.69
YA10
YA11
DN400
182.900
182.900
181.206
181.147
1.69
1.75
YA11
YA12
DN400
182.900
182.900
181.147
181.096
1.75
1.80
YA12
YA13
DN400
182.900
183.000
181.096
181.055
1.80
1.95
YA13
YA14
DN400
183.000
183.000
181.055
180.995
1.95
2.01
YA14
YA15
DN400
183.000
183.000
180.995
180.932
2.01
2.07
YA15
YA16
DN400
183.000
182.900
180.932
180.872
2.07
2.03
YA16
YA17
DN400
182.900
182.900
180.872
180.817
2.03
2.08
YA17
YA18
DN400
182.900
182.900
180.817
180.774
2.08
2.13
YA18
YA19
DN400
182.900
183.000
180.774
180.726
2.13
2.27
YA19
YA20
DN400
183.000
183.000
180.726
180.682
2.27
2.32
表5-8YB线雨水管高程表
管段井号
管径（mm）
设计地面标高（m）
管内底标高（m）
埋深（m）
起始
终止
起始
终止
起始
终止
起始
终止
YB1
YB2
DN400
184.7
184.7
183.700
183.643
1.00
1.06
YB2
YB3
DN400
184.7
184.7
183.643
183.582
1.06
1.12
YB3
YB4
DN400
184.7
184.7
183.582
183.523
1.12
1.18
YB4
YB5
DN400
184.7
184.7
183.523
183.455
1.18
1.25
YB5
YB6
DN400
184.7
184.7
183.455
183.403
1.25
1.30
YB6
YB7
DN400
184.7
184.7
183.403
183.338
1.30
1.36
YB7
YB8
DN400
184.7
184.7
183.338
183.276
1.36
1.42
YB8
YB9
DN400
184.7
184.7
183.276
183.202
1.42
1.50
YB9
YB10
DN400
184.7
184.8
183.202
183.163
1.50
1.64
YB10
YB11
DN400
184.8
184.8
183.163
183.112
1.64
1.69
YB11
YB12
DN400
184.8
184.8
183.112
183.088
1.69
1.71
5.4雨水管道设计
（1）管材选型及管道基础
雨水管在投资比重上占工程费用的很大比例，而管材又是构成管网的主要内容，因此管材的选用基本原则为：
能满足雨水工程特点，能承受设计排水能力和外荷载的要求，适用性可靠，卫生条件好，维修方便，施工方便，使用年限长，排水能力基本保持良好。
目前在市政排水工程中使用的管材主要有钢筋混凝土管、HDPE双壁波纹管、加筋UPVC管、玻璃钢加砂管等。
各种管材的优缺点对比，见下表。
表5-9雨水管材优缺点对比表
序号
管材名称
管材优缺点对比
1
钢筋混凝土管
价格低，使用年限较长，能承受一定的压力，抗腐蚀性较强。
施工、维修难度大。
2
HDPE双壁波纹管
管道加工安装方便；抗腐蚀性强，耐久性好；管道养护、维修简单；管道轻，抗外力强；使用年限长，工程造价较低；摩阻系数小，流量大。
3
加筋UPVC管
管道加工安装方便；抗腐蚀性强，耐久性好；管道养护、维修简单；管道轻，不耐外压及冲击。
4
玻璃钢加砂管
管道
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