1、第四章 城镇雨水沟道的设计,第一节 雨水径流量的估算,第二节 雨水径流量的调节,第三节 城镇雨水沟道的设计,第四节 雨水泵站的设计,第五节 城镇防洪,第六节 合流沟道系统的设计,第七节 我国旧城传统排水措施,第一节 雨水径流量的估算,雨量参数：,降雨强度：指在某一降雨历时内的平均降雨量。,深度h（mm）,雨量参数：,雨量参数：,推理公式：,雨水沟道设计流量的估算设计降雨强度的确定,雨水沟道设计流量的估算设计降雨历时的确定,设计雨水沟道，确定设计降雨强度时，常选用重现期较短的当地降雨强度。选用重现期，主要看： 沟道溢流； 地区集水将造成的危害； 施工费用。,雨水沟道设计流量的估算设计重现期的确定
2、,雨水沟道设计流量的估算径流系数的确定,雨水沟道设计流量的估算降低设计流量的尝试,讨论,第二节 雨水径流量的调节,有可能降低整个沟系的造价由于雨水流量大，沟槽长，下游沟道的雨水流量尤其大，设置调节池，可使下游沟道的设计流量减小，降低下游沟系的造价，而且做调节池的造价要比沟管省，故有可能降低整个沟系的造价。能使雨水沟道的设计有较大的灵活性如今后在所在的汇水区域上大量造房，会使不透水面积增加，从而使径流量剧增，一般很少有可能再重新排管，此时若能设置一个调节池，将上游的流量引入调节池，洪峰过后再排入下游管道，则可使下游沟道仍能使用，从而解决该技术矛盾。能改善合流制管系暴雨时的溢流水水质由于合流制沟管
3、在遇到暴雨时，会有大量溢流水产生，而溢流的水中含有相当的生活污水和工业废水，水质较差，若能在截流式合流制的溢流井后面设置调节池，并对进入调节池的溢流污水进行处理后再将其排入水体，就能使最终排入水体的溢流水的水质得到改善。,雨水径流调节池的作用,调节池的位置选择很重要，调节池若设置在排水系统的开始或末端，可想而知是意义不大的，故最佳位置的选择需要慎重考虑。,调节池的最佳设计位置选择,尽可能利用当地的地形条件，如水库、池塘、河流等。应专门建设。一般位置：汇流点。,在有池塘、河床可以利用，或有洼池可以建池的情况下，往往可以调节径流量，以减小其下游的沟道口径。,调节池构造,溢流堰式,流槽式,泵汲式,第
4、三节 城镇雨水沟道的设计,因雨水泵站投 资、用电量都 很大，尽量避 免设置雨水泵 站。,因明沟造价低， 考虑采用明沟。 在建筑物密度较 高、交通繁忙的 地区，可采用加 盖明沟。,利用地形， 就近排放 地面水体， 降低造价。,尽量利用池塘、 河浜受纳地面径 流，最大限度地 减少雨水沟道的 设置。,雨水沟道设计的原则,雨水沟道 系统的平 面布置,道 路 交 叉 口 雨 水 口 的 布 置,雨水沟道水力学设计的准则,雨水沟道水力学设计步骤,步骤1：划分流域与沟道定线，确定雨水流向,雨量重现期采用一年，相应降雨强度公式：地面集水时间t用10min。径流系数及加权平均的计算：,水力学计算示例,基本公式和
5、数据：,步骤1：从沟道系统图中量得各沟段的长度L列入第2项,步骤2：根据排水面积的划分，将各沟段的沿线面积列入第3项,步骤3：各沟段的排水面积列入第4项,步骤4：从图中读出数据列入第14、15项,步骤5：根据各沟段的假定流速，算出集流时间t，比流量q0， 设计流量qv，而后从水力学算图上选定管径D与坡度I，并确定相 应的流速v，当所确定的流速v与假定流速有出入时，再调假定 流速并进行重新计算，最终使假定流速与确定的流速两者一致,步骤6：计算各沟底高程，并填入表格,列表计算及步骤,为什么下游沟段3-2的设计流量(qv=607.2L/s)反而比上游沟段4-3的设计流量(qv=627.2L/s)小?
6、,窨井5处计算集水点t2的集水时间时有3个值,为什么选择最大的?,计算沟段5-4的上端的沟底高程时可得3个数值, 为什么要采用最小的?,Questions,雨水沟道平面图的绘制,施工图设计阶段,第四节 雨水泵站的设计,雨水的地面径流量很大，雨水泵站的基建费用 很高，使用率往往很低，只有当地势平坦、管路较 长或出水河道水位很高时，才考虑设置雨水泵站。,雨 水 泵 的 选 择,进水池的设计,按水泵轮轴 安装的位置,按泵组间 是否浸水,第五节 城 镇 防 洪,城镇防洪,第六节 合流沟道系统的设计,合流沟道系统的适用条件与布置特点,合流沟 道系统,截流式合流沟道与分流制系统相比的优缺点,截流式合流沟系
7、的布置原则,截流倍数,截流雨水量与晴天 平均污水量之比n0,合流污水水质与截流倍数,合流制污 水的水质 特点,低 截 留 比 截 留 井 工 作 示 意,高 截 留 比 截 留 井 工 作 示 意,晴天污水的浓度，最大值大多在平均值的23倍内，雨污混合水浓度变化很大，最大值可超过平均值的10倍以上，这是因沟道晴天时的淤积在雨天时被冲刷所致。 一般雨天时的加权平均BOD5值约为晴天时的70，很少会超过晴天时的浓度；雨天时的加权平均OC值约为晴天时的80，但因地区不同，也有可能会超过晴天浓度的；对于SS，雨天时的加权平均浓度约为晴天时的2倍，低于晴天浓度的现象极为少见。 当截流雨水量增大，溢流污染
8、物将急剧减少，当截流雨水量到达23mm/h时，溢流污染物将显著减少；当截流雨水量超过23mm/h时，溢流污染物的减少就不明显。 研究认为采用截流雨水量2mm/h比较适当，按全国最大小时污水平均量1mm/h计，则截流雨水量为最大小时污水量的2倍，截流管按3倍最大小时污水量设计。,流出负荷量与溢流负荷量,我国近年来有部分沟道系统改造成截流式合流沟道系统，但 改造后的截流式合流沟道并不理想，污染仍极严重，只是污染程 度有所减轻而已，原因如下：,我国合流沟道系统的工作情况与改造问题,规范规定截流雨水量倍数n0一般用15，实际上为节省投资，一般用0.51.0，截流倍数过小，致使大量污染物泄入水体，远远超
9、过水体的自净能力。 城市污水厂处理能力不足。目前城市污水厂按晴天污水量设计，甚至在晴天污水量下也已经超负荷运行，因雨天处理能力依旧，迫使大量雨污混合水不经处理直接流出。 目前大量工业废水并没有达到进入城市排水沟道的水质要求，特别是一些水量大、浓度高或有毒的废水未经处理直接排入城市沟道。 我国北方河流的流量较小，流量的季节性变化很大。,将合流沟系改造成分流制一般需具备三个技术条件,直接排放型的合流沟道改造为截流式合流沟道， 需规划设计的几个方面：,截流倍数的选用要适当提高，我国规范建议的截流倍数15较低，所用n0值宜根据不同地区的水体稀释能力和自净能力作不同程度的提高。 合流沟系污水处理厂的设计
10、，应对截流污水作适当处理，处理能力应与截流量相适应。 溢流井的位置、构造要得当，发挥其应有的作用。 溢流口附近可设置雨污混合水调节池，以截取初雨径流，改善溢流污水水质，在晴天时把调节池中混合污水送至处理厂处理。 截流干沟的布置应与市内河道的整治和城市防洪排涝规划相结合。,截流式合流沟道的水力学计算,合 流 沟 道 的 设 计 标 准,qv = ( n0 + 1) qvh + qvh + qvy,qv qvs qvg qvy qvhqvy,第一个溢流井上游沟道的设计流量qv：,溢流井下游沟道的设计流量qv：,截流式合流沟道的设计流量,式中:qvs平均生活污水量，L / s;qvg工业废水的平均最
11、大班流量，L / s;qvy设计雨水径流量，L / s; qvhqvhqvs +qvg，旱流污水量，L / s。,式中:qvh溢流井以后的污水设计流量，L / s；qvy溢流井以后汇水面积的设计雨水径流量,L/s;n0截流倍数。,溢流井水力学设计,截留干沟按满流设计，满流时堰口开始溢流。,水力学设计上，溢流开始时，二条入流管和一条截流出水管 的水位应在同一高程，即堰口高程（截流沟段采用沟顶平接）。,确定堰口高程：,以堰口高程的确定和堰口长度的 核算为目的的溢流井水力学设计,溢流井下游沟道的设计流量qv：,堰口与上游合流干沟（D一般大于1m）垂直时，堰口长度L = D。 估计与设计流量相应的堰口
12、水头H，若H过大，适当增加堰口长度，改变 溢流井平面布置。 堰口流量的公式：式中：v2/2g为堰口附近流速水头,可采用上游合流干沟的设计流速水头； C值和H值最好用实测确定；C可采用1.86。,上游合流干沟设计流量qv1等于径流设计流量qv与污水设计流量qvw之和：qv1 = qv + qvw 下游截流干沟设计流量qv2 = n0 qvw或(n0 + 1)qvw，n0称稀释倍数，决定于 环境质量要求和经济条件。 计算在截流干沟满流时，上游合流干沟中的充满度 h / D。 溢流井堰口高程=上游合流干沟沟底高程 + h。,例：某镇合流沟系人口密度为400人/hm2， 污水量标准150L/(d人)，
13、=0.6，t1=8min， P=1a, n0=4。雨量公式：,解：污水比流量：（Ls-1hm-2）雨水比流量：,截流式合流沟道水力学计算实例,求：截流干沟3-2-1-0的设计流量及D、I、v。,第七节 我国旧城传统排水措施,泰安、曲阜、潍坊、杭州,四城市旧区都没有排水沟道，借天然地形、地面水体和下渗排除雨水。,泰安：泰山南麓雨水多由冲沟宣泄。旧城区地层为冲积层，由砂砾和粉砂质黏土组成，渗水性良好。城区雨水沿地面和街道流淌，并无沟道，总不积水。岱庙地表无铺盖，设互连甬道以便行走，甬道拱起，高于路边泥地，虽雨天也可行走。,曲阜：曲阜以孔庙、孔府和孔林成名。孔林南侧有洙水河流过，城区有明渠，从城内北
14、部向东绕城东部沿城南部向西接洙水河。 孔府、孔庙原无排水沟道，因出现积水，于1978年孔庙、孔府修建了排水暗沟，在孔府中，暗沟常穿屋而过，天井中也加设雨水口。,泰安、曲阜、潍坊、杭州,潍坊：潍坊旧城区无暗沟，也无砖砌的明沟。雨水沿地面流淌。庭院雨水从大门门侧墙洞流至街面。群屋间杂有砖瓦的坑塘，雨天进水。城的北区内有池塘。,泰安、曲阜、潍坊、杭州,杭州：杭州旧城排水方式极为少见，采用渗水土坑，称天井沟。土坑筑在天井中靠房屋一边，坑壁用砖干砌，坑顶用条石覆盖，留进水口。雨天从不积水，日常生活污水也排入渗坑。,泰安、曲阜、潍坊、杭州,苏 州,苏州古城城内水道纵横，河浜都有舟楫之利，直通四乡，交通方便
15、。,紫禁城（故宫）、北京,紫禁城是明清两代的皇宫，已有约600年历史，其排水方式足为我国旧城传统方式的典范。北京内城：内城基本上每街有沟，另有两条纵向明渠，自北向南注入前三门护城河。内城沟道尾闾除护城河外，尚有中南海、北海、什刹海等湖塘。排水效果良好。,城市排水是城市建设的一部分，融合于城市的总体规划和高程规划之中，与房屋建筑设计与道路设计相结合。 城市用地规划中，布置一定数量的水体，既有提高环境质量的作用，又便于雨水的排泄，有条件时还可起交通上的作用。 充分利用当地自然条件，简化排水设施。地势有利时，借地面排水；地质有利时，用渗坑排水。 阴沟与道路组合；阴沟溢流时雨水顺道路排泄，道路高程精心设计。 在无害的前提下，容许低洼处雨天短期积水。具体方法是室内地面高于室外，建筑设培弄或院场设甬道。,归纳我国传统排水方式，条述如下：,
