1、排水工程的内容：排水工程的内容：一是雨污水的收集、输送部分一是雨污水的收集、输送部分排水管网排水管网二是污水的处理、利用部分二是污水的处理、利用部分污水处理污水处理本课内容城市市政道路排水设计城市市政道路排水设计一、城市排水系统的制度一、城市排水系统的制度n（一）合流制（一）合流制将将污水污水和和雨水雨水用用同一管道同一管道排除称为合流制排水系统。排除称为合流制排水系统。n（二）分流制（二）分流制将将雨水雨水和和污水污水分别设置管道系统分别设置管道系统排除，称为分流制排排除，称为分流制排水系统。水系统。132直排式合流制排水系统1 合流支管（沟）合流干管（沟）2河流3n优点优点街道下只设一条排
2、水管道，管网建设比较经济街道下只设一条排水管道，管网建设比较经济 。n缺点缺点污水汇集后流入处理厂，污水汇集后流入处理厂，处理厂处理厂规模大，投资多规模大，投资多，建设困难；，建设困难；不降雨不降雨，排水管水量小；如直接排，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。入水体不卫生。实际很少采用合流制排水系统。 完全分流制排水系统1 污水干管（沟）出水口532 雨水干管（沟）6污水主干管（沟）河流4 污水厂363135422121分别设置污水和分别设置污水和雨水雨水管道系统管道系统n优点优点完全分流制完全分流制卫生情况好卫生情况好，并可，并可分期建设分期建设，减少一，减少一次
3、投资。实际采用较多次投资。实际采用较多。n缺点缺点管道数多，投资比合流制大。雨水直接排入河管道数多，投资比合流制大。雨水直接排入河道，初降的道，初降的雨水较脏雨水较脏，有可能污染河道，有可能污染河道。 只设污水管道系统只设污水管道系统，不设雨水暗管，不设雨水暗管，雨水沿地面边沟和雨水沿地面边沟和明渠泄入天然水体明渠泄入天然水体n特点特点比较经济，需具有比较经济，需具有有利地形有利地形才能采用。在才能采用。在新建新建城城 区初期采用不完全分流制系统，先解决区初期采用不完全分流制系统，先解决污水排除污水排除问题。随着城市发展，道路逐渐完善，雨水管也问题。随着城市发展，道路逐渐完善，雨水管也建设起来
4、，改为建设起来，改为完全分流制完全分流制，这样分期建设排水，这样分期建设排水系统，有利城市发展系统，有利城市发展。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。 明式系统明式系统公路和一般乡公路和一般乡镇道路采用明镇道路采用明沟排水，在街沟排水，在街坊出入口、人坊出入口
5、、人行横道处增设行横道处增设一些盖板、涵一些盖板、涵管等构造物。管等构造物。暗式系统暗式系统包括街沟、包括街沟、雨水口、连雨水口、连管、干管、管、干管、检查井、出检查井、出水口等部分水口等部分 进水孔进水孔街沟街沟雨水口雨水口 连管连管检查井检查井雨水干管雨水干管（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。 1. 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。 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。 管道纵坡尽可能与管道纵
6、坡尽可能与街道纵坡一致街道纵坡一致。水管的最小纵坡不得太小，一般不小于水管的最小纵坡不得太小，一般不小于0.3%。为防。为防止或减少沉淀，雨水管设计流速常止或减少沉淀，雨水管设计流速常采用自清流速采用自清流速，一，一般为般为0.75米秒。米秒。为了满足管中雨水流速不超过为了满足管中雨水流速不超过管壁受力管壁受力安全的要求，安全的要求，对雨水管的最大纵坡也要加以控制，通常道路纵坡大对雨水管的最大纵坡也要加以控制，通常道路纵坡大于于4%时，需分段设置跌水井。时，需分段设置跌水井。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
7、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。5雨水管道的布置雨水管道的布置 不同直径的排水管在检查井衔接时，应采取不同直径的排水管在检查井衔接时，应采取管顶平接管顶平接n（一）雨水口（一）雨水口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边沟的一定距离处 。 1雨水口的布设形式雨水口的布设形式 1）单幅式：
8、）单幅式：布置两排雨水口布置两排雨水口 。雨水口的构造包括雨水口的构造包括进水蓖进水蓖、井身井身和和连接管连接管三部分。三部分。 1）平式雨水口）平式雨水口缘石平蓖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：适用于有路缘石的道路，主要排除路面水；除路面水；地面平蓖式地面平蓖式：适用于无路缘石的路面、广场及地面低：适用于无路缘石的路面、广场及地面低洼聚水处等。洼聚水处等。2）立式雨水口：）立式雨水口：有立孔式和立蓖式两种。适用于有路缘石的道路，其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。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
9、口：）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。且有杂物堵塞处。雨水口平面布置、结构形式、间距、竖向高程：雨水口平面布置、结构形式、间距、竖向高程： 低洼低洼积水点和积水点和交叉口竖向规划交叉口竖向规划必须的雨水口。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。水口形式及布设方式。 根据当地暴雨强度、雨水口泄洪能力，确定雨水口根据当地暴雨强度、雨水口泄洪能力，确定雨水口数量数量、位置与间距，位置与间距，一般一般2550m，纵坡较大或过小，
10、纵坡较大或过小时都应缩小间距。时都应缩小间距。 交叉口单独设计。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水口比附近路面低35厘米。厘米。雨水口的泄水能力按下式计算：雨水口的泄水能力按下式计算： 式中：式中：Q雨水口排泄的流量，雨水口排泄的流量，m3/s； 雨水口进水面积，雨水口进水面积，m2； C孔口系数，圆角孔用孔口系数，圆角孔用0.8，方角孔用，方角孔用0.6； g重力加速度；重力加速度； h雨水口上允许贮存的水头，一般认为街沟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的水深不宜大于侧石高度
11、的2/3，一般采用，一般采用h=0.020.06m； k孔口阻塞系数，一般孔口阻塞系数，一般k=2/3。 kghcQ2检查井可连接沟管，相邻两个检查井之间的管道应在检查井可连接沟管，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。同一直线上，便于检查和疏通操作。检查井设置在管道检查井设置在管道容易沉积容易沉积及经常及经常需要检查需要检查的地方。的地方。 改变方向处改变方向处改变坡度处改变坡度处改变高程处改变高程处改变断面处改变断面处跌水处跌水处直线段间隔距离直线段间隔距离一一 设置条件和目的：设置条件和目的： 在地形平坦的城市道路，纵坡很小在地形平坦的城市道路，纵坡很小 排水不畅，
12、容易产生积水，进而对路基路面产排水不畅，容易产生积水，进而对路基路面产生危害生危害 街沟是解决路面排水的一种有效方法。街沟是解决路面排水的一种有效方法。 二二 缺点：缺点： 施工麻烦，改扩建困难，影响行车施工麻烦，改扩建困难，影响行车1 纵坡小于纵坡小于0.3%时可在车行道边缘时可在车行道边缘13m范围内设置；范围内设置；2 保持缘石顶面线与道路中心线的中心线纵坡平行，交替保持缘石顶面线与道路中心线的中心线纵坡平行，交替改变缘石顶面线与路面间的高度；改变缘石顶面线与路面间的高度；3 缘石高度雨水口处缘石高度雨水口处1825cm，分水点处，分水点处812cm4交替改变平石标高并调整道路；交替改变
13、平石标高并调整道路；5街沟宽度街沟宽度b根据道路横坡横坡大小和道路宽度确定；根据道路横坡横坡大小和道路宽度确定；6 道路过窄时不宜设置。道路过窄时不宜设置。 设计要点：确定分水点和雨水口的位置设计要点：确定分水点和雨水口的位置 计算公式：计算公式： 雨水管渠的设计流量一般按下式计算：雨水管渠的设计流量一般按下式计算：FqQ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。定义：定义：某时段内的某时段内的径流量径流量（流入雨水管渠的雨水）与（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。同一时段全部降雨量的比值，称
14、为径流系数。影响径流系数影响径流系数因素因素：排水地区：排水地区地面性质地面性质和和地面覆盖地面覆盖。定义：定义：雨水管渠汇集降雨的面积，称为汇水面积。雨水管渠汇集降雨的面积，称为汇水面积。汇水面积汇水面积的区界根据地的区界根据地形地物决定。形地物决定。地势平坦地势平坦，街坊、四周，街坊、四周的道路都有沟管时，用的道路都有沟管时，用各街角的各街角的分角线分角线划分汇划分汇水面积。水面积。ABCD地势向一边倾斜地势向一边倾斜时，时，街坊的雨水流入低侧街坊的雨水流入低侧街道下的管道内，不街道下的管道内，不需要把街坊划分为几需要把街坊划分为几块面积，若街坊两侧块面积，若街坊两侧都有雨水管道时，可都有
15、雨水管道时，可使雨水流入街坊两侧使雨水流入街坊两侧的管道。的管道。定义：定义：设计暴雨强度设计暴雨强度q指指104m2地面每秒钟的降雨量地面每秒钟的降雨量，（，（ L/s /104m2 ）。）。在一个较长的在一个较长的统计统计期限内，设计暴雨强度的降雨期限内，设计暴雨强度的降雨重新重新出出现一次的平均时间间隔，单位为年。现一次的平均时间间隔，单位为年。暴雨强度年频率暴雨强度年频率N与它的重现期与它的重现期T互为倒数。不同重要程度地区的雨水管互为倒数。不同重要程度地区的雨水管渠，应采取不同的重现期来设计渠，应采取不同的重现期来设计 。21mttt设计暴雨所取的设计暴雨所取的某一连续时段某一连续时
16、段称为设计降雨历时，称为设计降雨历时，单位以分单位以分min计。计。 t1地面汇流时间地面汇流时间，与面积大小、距离长短、地面，与面积大小、距离长短、地面种类、坡度和覆盖情况有关，种类、坡度和覆盖情况有关，一般一般515min。t2管内流行时间，管内流行时间， t2 L/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。u 连续降雨的时段称为降雨历时，可以指连续降雨的时段称为降雨历时，可以指全部降雨的时间全部降雨的时间 或其中任一时段。或其中任一时段。u 雨水管渠的设计降雨历时，应采用管渠雨水管渠的设计降雨历时，应采用管渠中形成最大径流量所需的时间。中形成最大径流
17、量所需的时间。u 设计中通常用汇水面积最远点雨水流到设计中通常用汇水面积最远点雨水流到设计断面时的集水时间作为设计降雨历时设计断面时的集水时间作为设计降雨历时。 一设计数据：一设计数据： 1 设计充满度设计充满度 雨水管道均按满流条件设计，明渠应在设计水位以上有雨水管道均按满流条件设计，明渠应在设计水位以上有不小于不小于0. 2m的安全值，街道边沟应有不小于的安全值，街道边沟应有不小于0. 3m的安的安全值。全值。 2 设计流速设计流速 为避免雨水所挟带的泥砂等在管渠内沉淀下来而阻塞管为避免雨水所挟带的泥砂等在管渠内沉淀下来而阻塞管道，道，城市排水设计规范城市排水设计规范规定雨水管道的最小设计
18、流规定雨水管道的最小设计流速为速为0. 75m/s。 3 设计坡度：设计坡度： 雨水管渠的最大纵坡，应使管渠内的流速小于最大允许雨水管渠的最大纵坡，应使管渠内的流速小于最大允许流速。雨水管渠的最小坡度应按最小流速计算。流速。雨水管渠的最小坡度应按最小流速计算。 城市排水设计规范城市排水设计规范规定，街坊和厂区内，管径为规定，街坊和厂区内，管径为200mm时，最小设计坡度为时，最小设计坡度为0.4%; 管径为管径为250mm时，最时，最小设计坡度为小设计坡度为0.3%;雨水口连接管的最小坡度为雨水口连接管的最小坡度为0.1%;明明渠的最小坡度为渠的最小坡度为0.5%。 管底坡度宜接近地面坡度。当
19、地面坡度很大时，为避免管底坡度宜接近地面坡度。当地面坡度很大时，为避免计算流速超过允许最大流速井满足最小覆土深度的要求计算流速超过允许最大流速井满足最小覆土深度的要求，可设置跌水井，可设置跌水井。 4. 最小管径最小管径 为了便利管道养护，防止管道发生阻塞，为了便利管道养护，防止管道发生阻塞，城市排水设城市排水设计规范计规范规定街道下的雨水管道的最小管径为规定街道下的雨水管道的最小管径为250mm ,街区和厂区的雨水管道的最小管径为街区和厂区的雨水管道的最小管径为200mm。 管径自上游随着沿程流量的逐渐增大而增大，一般情况管径自上游随着沿程流量的逐渐增大而增大，一般情况下，大口径沟管的下游不
20、应采用较小口径的沟管；下，大口径沟管的下游不应采用较小口径的沟管； 当下游管道由于地形坡度变陡而使管道坡度剧增时，根当下游管道由于地形坡度变陡而使管道坡度剧增时，根据水力计算用比上游小的管径可以排除设计流量时，管据水力计算用比上游小的管径可以排除设计流量时，管道可以采用较小的管径，但须符合有关的规定。即当管道可以采用较小的管径，但须符合有关的规定。即当管径为径为250一一300mm时，下游管径小于上游管径只能减小时，下游管径小于上游管径只能减小一级一级;等于或大于等于或大于200mm时，不得超过两级。时，不得超过两级。二、雨水管渠水力计算方法二、雨水管渠水力计算方法 根据已求得的设计流量，计算
21、确定雨水管的管径和明渠根据已求得的设计流量，计算确定雨水管的管径和明渠的断面尺寸或校核管渠坡度和流速。的断面尺寸或校核管渠坡度和流速。 计算的公式如下计算的公式如下: 构造要求：雨水明渠一般常用梯形断面，底宽不小于构造要求：雨水明渠一般常用梯形断面，底宽不小于0.3m。边坡因土壤与护面材料而异，一般采用。边坡因土壤与护面材料而异，一般采用1：0.75一一1:1的边坡。的边坡。地物地物根据城市根据城市总体规划总体规划、道路网规划道路网规划和和居民区详细规划居民区详细规划，结，结合合地形地形、地物地物等条件确定，力求做到工程经济合理，管等条件确定，力求做到工程经济合理，管网疏密恰当，避免埋深过大或
22、过小，坡度过陡或过缓。网疏密恰当，避免埋深过大或过小，坡度过陡或过缓。地形地形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 尽量尽量利用自然地形利用自然地形坡度，以最短的距离排入附坡度，以最短的距离排入附近的池塘、河流、湖泊或郊区灌溉系统。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当水体位置较远，且地形平坦或地形不利的情况下，考虑况下，考虑设置水泵站设置水泵站； 当天然水体的水位当天然水体的水位高于管道出口高于管道出口时，可以时，可以设置设置出口泵站出口泵站。2. 雨水干管应沿排水地区低处布置雨水干管应沿排水地区低处布置 地形起伏较大地
23、区，雨水地形起伏较大地区，雨水干管干管应结合主要道路走向应结合主要道路走向沿山谷低处布置沿山谷低处布置，两侧斜坡地可借支管连接。，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具体布置时，应先根据地形划分地面水径流的分水分水岭线岭线，然后在相邻分水线之间沿谷线低处布置。，然后在相邻分水线之间沿谷线低处布置。3. 合理选择和布置出水口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出水口结合地形、水体具体情况可以分散或适当集中布置。集中布置。 当管道出水口的当管道出水口的构造比较简单构造比较简单、造价不高造价不高时，宜时，宜考虑考虑分散布置分散布置； 若河流水
24、位变化很大，管道出水口离常水位很远若河流水位变化很大，管道出水口离常水位很远时，时，出水口建筑费用大出水口建筑费用大，此时不宜采用过多的出，此时不宜采用过多的出水口，宜水口，宜集中布置集中布置并选择合适的位置。并选择合适的位置。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，计算起点地面
25、集水时间。6、根据区域性质、泄水面积、根据区域性质、泄水面积、q20值、地形等因素，值、地形等因素，确定设计重现期确定设计重现期。7、确定暴雨强度公式确定暴雨强度公式。8、确定设计流量确定设计流量，进行水力计算，进行水力计算，确定管道断面尺确定管道断面尺寸、纵断面坡度寸、纵断面坡度，并绘制，并绘制纵断面图纵断面图。9、编写必要的设计和施工说明。、编写必要的设计和施工说明。例：已知某设计管段的设计流量例：已知某设计管段的设计流量Q367.81L/s，管底纵，管底纵坡坡i0.003，n0.013（满管），求（满管），求管道直径管道直径D和和设设计流速计流速。42D管道满流时：管道满流时：水力半径：
26、水力半径：4DR21321iRnQ由由得得213223003. 044142. 3013. 01108 .367DDmmmD650620. 0解得：解得：smiRnV/255. 1003. 0465. 0013. 011213221321. 城市建筑布局及城市建筑布局及排水管道主干管排水管道主干管道设计平面图道设计平面图2. 管渠管渠粗糙率粗糙率：暗：暗管管n=0.013，满管满管 明渠明渠n=0.0253. 边坡系数边坡系数：m=1.5 4. 起点起点埋深埋深：1.5m 5. 河道正常水位标河道正常水位标高：高：45.5m 。1、确定、确定干管流向干管流向、汇水面积汇水面积、管道布置管道布置
27、。2、管道开始、管道开始汇流时间汇流时间，由于街坊内部有排水系统，由于街坊内部有排水系统，估算取估算取15min 。3、重现期采用、重现期采用T=1年。年。4、暴雨强度公式，、暴雨强度公式， 北京地区北京地区T=1时为时为 ：5、该区、该区平均径流系数平均径流系数 7 . 0) 8(2111tq66. 098.22143.1594. 064. 316. 26 . 34156. 24423. 0069. 2849. 094. 255. 2578. 146、水利和流量水利和流量计算计算（1）1号井以上的汇水面积号井以上的汇水面积A1为为街坊面积街坊面积加上加上1号井号井以上的以上的街道汇水面积街道
28、汇水面积，A1=2.37公顷。公顷。汇流时间：汇流时间：t=15 min 设计重现期：设计重现期：T=1年年计算暴雨强度：计算暴雨强度：平均径流系数：平均径流系数： =0.66设计流量：设计流量：)10/( 1 .235) 815(2111247 . 0msLq)/( 8 .36737. 266. 01 .235sLAqQ由由1号井至号井至2号井号井管底设计纵坡管底设计纵坡i=0.002，经计算得管径，经计算得管径D=700mm设计流速设计流速v=1.076m/s。管内底。管内底进口设计标高进口设计标高:46.56m，出出口设计标高口设计标高:46.44m。管内流行时间管内流行时间 ：（2）2
29、号井以上的号井以上的汇水面积汇水面积A2= A1+2.0+0.42=4.79公顷公顷（增加（增加体育馆面积的一半体育馆面积的一半再加上再加上街道汇水面积街道汇水面积）。）。汇流时间汇流时间：t=15+2t2=16.86min。设计流量：设计流量：min93. 0076. 16060602vLt)/(7 .22279. 466. 0)886.16(21117 . 0sLAqQ由由2号井至号井至3号井号井管底纵坡管底纵坡i=0.002，计算得，计算得设计管径设计管径D=900mm，设计流速设计流速v=1.273m/s。管内底管内底进口设计标高进口设计标高:46.34m，出口设汁标高出口设汁标高:4
30、6.22m。其余各分段的计算方法同上，依此类推。其余各分段的计算方法同上，依此类推。(3) 如图所示，由如图所示，由10号井至号井至11号井号井，此段改为，此段改为明渠明渠排水，排水，其其累积汇水面积累积汇水面积A=22.98公顷公顷，聚积时间，聚积时间t=28.94min，降雨强度：降雨强度：平均径流系数：平均径流系数：设计流量：设计流量：247 . 010/7 .168) 894.28(2111msLq66. 0smsLAqQ/56. 2/4 .255998.2266. 07 .1683设明渠设明渠底宽底宽b=1m，边坡系数，边坡系数m=1.5； i=0.002 ，糙率糙率n=0.025，由，由 、式、式 、式、式 和和 计算得设计水深计算得设计水深h=0.93m=930mm。设计流速：设计流速：出口河道正常水位为出口河道正常水位为45.50m，所以渠底设计标高：，所以渠底设计标高：进口进口为为44.78m；出口为；出口为44.56m，计算成果列入表，计算成果列入表8-9（p166）)/(15. 15 . 193. 0193. 056. 256. 222smmhhbwQ21321iRnQ21321iRnV 00hmhb 200012mhbhmhbR
