第10章雨水管渠设计和优化计算雨水管渠设计主要内容10.1雨量分析与雨量公式10.1.1雨量分析－－降雨过程分析（续）(3)降雨历时和暴雨强度降雨量累积曲线上某一时间段，称为降雨历时。如果该降雨历时覆盖了降雨的雨峰时间，则该时段降雨量为对应于该降雨历时的暴雨强度，降雨历时越长，暴雨强度越小。暴雨强度用符号i表示，常用单位为mm/min，或mm/h。亦常用单位时间内单位面积降雨量q表示，单位用L/s.ha。暴雨强度i和q之间的换算关系为10.1.1雨量分析－－降雨过程分析（续1）(4)暴雨强度频率（续）当对应于特定降雨历时的暴雨强度频率越小时，该暴雨强度值越大。当每年取一个数据组成统计序列时，n为年数，频率值Fm称为“年频率”；当当每年取多个数据组成统计序列时，n为数据总个数，频率值Fm称为“次（数）频率”。年频率和次频率统称为经验频率，计算公式为10.1.1雨量分析－－降雨过程分析（续2）(5)暴雨强度重现期（续）《室外排水设计规范》GB50014—2006（2011版）规定：同一排水系统可采用同一重现期或不同重现期。重现期应采用1～3年，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，应采用3～5年，经济条件较好或有特殊要求的地区宜采用规定的上限。特别重要地区可采用10年或以上。表10.1为某城市在不同历时的暴雨强度统计数据。10.1.2暴雨强度公式表达暴雨强度i（或q）与降雨历时t和年重现期P之间关系的经验函数，称为暴雨强度公式。《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中规定我国采用的暴雨强度公式的形式为：10.1.3汇水面积汇水面积（也称流域面积）是雨水管渠汇集和排除雨水的地面面积（ha或km2）。一般的大雷雨能覆盖1~5km2的地区，有时可高达数千km2。一场暴雨在其整个降雨的面积上雨量分布并不均匀。但是，对于城市排水系统，汇水面积一般较小，一般小于100km2，其最远点的集水时间往往不超过3~5小时，大多数情况下，集水时间不超过60~120分钟。因此，可以假定降雨量在城市排水小区面积上是均匀分布的，采用自记录雨量计所测得的降雨量可近似代表整个汇水面积上的降雨量。10.2雨水管渠设计流量计算影响径流系数的因素主要有汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的大小、路面铺砌等。此外，还与降雨历时、暴雨强度及暴雨雨型有关。目前在雨水管渠设计中，通常采用按地面覆盖种类确定10.2.1地面径流与径流系数（续）如果汇水面积由径流系数不同的地面组合而成，采用平均径流系数法，平均径流系数可用加权平均法计算：10.2.2断面集水时间与折减系数集水时间：指雨水从汇水面积上的最远点流到设计的管道断面所需要的时间，记为τ，常用单位为min。地面集水时间：雨水从汇水面积上的最远点流到位于雨水管道起始点雨水口所需的集水时间。地面集水时间受地形坡度、地面铺砌、地面植被情况、距离长短等因素的影响，主要取决于水流距离的长短和地面坡度。对于雨水管道中任一设计断面，集水时间τ由地面集水时间t1和雨水在管道中流到该设计断面所需的流行时间t2组成，用下式表示：折减系数m：（续）根据实验和工程经验，折减系数或容积利用系数m取值如下：地下暗管，m=2，明渠，m＝l.2；在陡坡地区，采用暗管时，m＝1.2～2。m与降雨最大峰值位置有关，见表10.5。10.2.3雨水管渠设计流量计算（续）对应于断面洪峰流量深刻的暴雨强度：10.3雨水管渠设计与计算10.3.2雨水管渠系统设计步骤（1）划分排水流域和管道定线□结合城市总体规划图或工厂总平面布置，划分排水流域和管渠定线，确定排水流向。（2）划分设计管段与沿线汇水面积□设计管段的划分应使设计管段范围内地形变化不大，管段上下端流量变化不多，无大流量交汇，一般以100~200m左右为一段。□地形平坦时，就近排除原则，有适宜坡度时，按雨水汇入低侧的原则按地面雨水径流方向划分汇水面积，编号，计算面积。□两个检查井之间流量不变的管段定为设计管段，并从管段上游往下游按顺序进行设计管段和节点的编号。10.3.2雨水管渠系统设计步骤（续）（2）划分设计管段与沿线汇水面积（续）□图10.9表示一雨水排水区域，管道布置如图中带有箭头方向的实线所示，排水节点编码依次为A、B、C、D、E、F和G，设计管段编号依次为①、②、③、④、⑤和⑥。与各管段两侧相邻的地块即为该管段的排水量计算流域，根据各计算流域的面积、降雨强度和径流系数即可计算该管段的本管段设计流量。□图10.10表示一个城区雨水排水区域布置方案。10.3.3雨水管渠设计参数为避免发生淤积、冲刷等现象，对雨水管渠设计计算的基本参数规定：（1）设计充满度雨水管渠允许满流和溢流，雨