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5.5 城市排水管网设计流量计算在线视频

下一节:5.5 城市排水管网设计流量计算

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5.5 城市排水管网设计流量计算课程教案、知识点、字幕

同学们

今天我们来学习城市排水管网设计流量计算

我们将从计算方法和算例等两方面展开学习

城市排水主要由地下排水管网完成

在排水管网设计中

管道尺寸大小主要根据设计流量来确定的

设计洪峰计算公式的基本形式见公式(1)

即为径流系数与雨强 流域面积的乘积求得

由于城市设计洪峰流量与河道流量相比

量级较小

单位一般用L/s表示

降雨强度单位一般用L/(s∙hm2)

流域面积的单位用hm2表示

流域面积一般通过地形图就可以得到

下面我们主要来分析下

如何获取径流系数和降雨强度

在《水文学原理》课程中已经学习了

径流系数用公式(2)表示

即为地面径流总量与降雨量的比值

对于城市集水区域

下垫面各处差异较大

径流系数也各自不同

径流系数可按不同下垫面的面积加权得到

见公式(3)

不同下垫面的径流系数见表1

例如绿地和草地

径流系数为0.15.

为方便计算

针对区域不透水性程度

列出了城市综合径流系数

见表2

例如不透水面积小于30%区域

综合径流系数介于0.3~0.5之间

下面我们来分析降雨强度

降雨强度可用公式(4)表示

公式中T为重现期

i_p 为重现期为T年的t时段内平均降雨强度

A B C n为暴雨公式的参数

表3为我国部分城市暴雨公式参数

可供设计时查用

将径流系数公式(3)和降雨强度公式(4)

代入刚讲过的公式(1)

并将降雨历t用流域集流时间τ来表示

即可得到设计洪峰的具体表达式

见公式(5)

对于流域集流时间τ的计算

见公式(6)

可用管道入水口坡面汇流时间tc

和上游管道管流时间tf来表示

下面我们来分析tc和tf的计算方法

对于tc的计算方法有很多

公式形式差异较大

适用条件也有所不同

在此主要列出运动波法公式 机场排水公式

及Schaake公式等

公式中

L为坡面流长度

n为地面糙率

i为降雨强度

J为地面平均坡度

a为径流系数

I为不透水面积百分比

对于t_f可采用公式(10)求得

即为上游管道长度与管道流速的比值

流速V计算方法也有很多

在此

以圆管为例

采用满管重力流用连续方程计算

见公式(11)

公式中dn为实际采用的管径

设计管径d可采用曼宁公式求得

见公式(12)

由于工厂生产的管径是具有一定规格的

在实际应用中

对于实用管径dn应等于或稍大于设计管径d

例如设计管径为0.88m

实用管径可取0.9m

下面我们结合某管道布设示意图

总结一下城市排水管道设计流量计算的流程

计算遵循从上到下

从支管向总管的顺序

例如先计算管首雨水井1的设计洪峰流量

具体为

结合地形图计算排水面积

并根据已讲公式计算径流系数 集流时间

设计雨强

推求雨水井1管道的洪峰流量

然后结合雨水井1管路布设长度和坡度数据

计算管径

并计算本段管路的管流时间

接着采用同样的方法

计算下一段管路的设计洪峰流量

直到计算为最后一段管路后终止

需要说明的是

各管道设计是各自独立地

采用相关公式进行洪峰流量计算的

因各节点的设计洪峰流量

并非由同一设计暴雨所形成

各设计洪峰之间无直接的物理联系

仅仅是在计算集流时间时

要用到上游管道的汇流时间

在各雨水井与设计管道相连的不只是一根管道

如图中的雨水井4

进入雨水井4的流量有多条路径

此时

应将径流流时最长的那条路径的水流时间

作为设计管段的集流时间

下面我们通过来共同完成一个算例

已知北京市某区域需铺设排水管网

管网上端有三个管道

雨水井以及集水面积示意图见图1

基本参数见表4

试推求各管道2年一遇设计洪峰流量

图中可以看出

雨水井1和雨水井2均在管首

雨水井3相连的有1管路和2管路

在此

先计算雨水井1和2对应管路的设计值

再计算雨水井3对应管路的设计值

以雨水井1为例

从表4中可以看出

住宅区和商业区占比分别为85%和15%

其中住宅区和商业区的不透水面积

分别为55%和71%

计算过程如下

第一步

计算雨水井1和2集水面积的径流系数

以雨水井1为例

已知雨水井1的集水区域中

住宅区不透水面积占55%

查表可以定性为“建筑较密的居住区

径流系数建议取0.5~0.7”

在此

取0.55

商业区不透水面积占71%

查表可定性为“建筑稠密的中心区

径流系数建议取0.6~0.8”

在此取0.6

同理可得到雨水井2对应的住宅区

和绿地综合径流系数分别为0.5和0.2

根据面积加权法

求得雨水井1和2的集水区径流系数

分别为0.558和0.43

第二步

计算汇入雨水井1和2的汇流时间

已知1和2的地面径流长度和地面坡度数据

将径流系数代入公式

可求得雨水井1和2的集水区汇流时间

分别为17.7min和17.2min

由于雨水井1和2位于上游顶端

管道排水面积等于管首雨水井集水面积

集流时间τ和汇流时间tc相同

第三步

计算1-3

2-3管道的设计洪峰流量

查表3得北京地区的暴雨公式参数

代入设计洪峰计算公式中

即可得到1-3和2-3管道的设计洪峰流量

分别为704L/S和313L/s

第四步

计算1-3

2-3管道的管径参数

查阅下水道糙率n值表

拟选取的管道为混凝土管

n取0.014

代入管径计算公式

得到1-3和2-3管道的设计管径

得到1-3和2-3管道的设计管径
分别为0.582和0.493m

分别为0.582和0.493m

由于工程生产的管径是有一定规格的

管径略大于设计管径

故1-3和2-3管道

实际采用管径分别设定为0.6m和0.5m

第五步

计算1-3管道和2-3管道的管流时间

计算之前首先需要计算管流速度

将实际管径数据代入流速公式

得到1-3管道和2-3管道的流速分别为

2.49m/s和1.59m/s

则管流时间分别为

0.73min和0.75min

第六步

计算雨水井3对应管段的设计值

采用同样的方法

得到雨水井3的集水区域径流系数为0.69

集水区域汇流时间为13.5min

由于汇入雨水井3的路径有3条

分别为雨水井1汇入 雨水井2汇入

雨水井3的集水区汇入

需要计算三条路径的汇流时间

其中前两条路径的汇流时间包括了

雨水井1和2的管道入口坡面汇流

和上游管道的管流时间

而雨水井3的集水区汇入时间

为集水井所在流域的汇流时间

根据汇流时间公式

计算出三条路径的汇流时间分别为

19.2min 18.7min和13.5min

则雨水井3的集流时间取三条路径的最大值

即为19.2min

接着计算3-4管路的设计洪峰值

公式中

雨水井3的汇入面积为雨水井1 2和3的

集水面积的和

其径流系数为三个集水区的面积加权

最终求得设计洪峰流量为2006L/s

设计管径为0.837m

实际管径定为0.9m

管流速度为3.15m/s

管流时间为0.48min

好 本条例题就讲完了

同学们

本节课的内容就讲到这里

再见

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第一章 绪论

-1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理

--1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理

--1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理

--1.1 小节测试

--1.1 课后讨论

-1.2 水文水利计算的任务与内容

--1.2 水文水利计算的任务与内容

--1.2 水文水利计算的任务与内容

--1.2 小节测试

--1.2 课后讨论

-1.3 水文水利计算的主要研究方法

--1.3 水文水利计算的主要研究方法

--1.3 水文水利计算的主要研究方法

--1.3 小节测试

--1.3 课后讨论

第二章 洪峰流量及时段洪量的频率分析

-2.1 洪水资料的分析处理

--2.1 洪水资料的分析处理

--2.1 洪水资料的分析处理

--2.1 小节测试

-2.2 历史洪水的调查和考证

--2.2 历史洪水的调查和考证

--2.2 历史洪水的调查和考证

--2.2 小节测试

-2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法

--2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法(上)

--2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法(下)

--2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法

--2.3 小节测试

--2.3 课后讨论

-2.4 设计成果的合理性分析

--2.4 设计成果的合理性分析

--2.4 设计成果的合理性分析

--2.4 小节测试

-2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题

--2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题

--2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题

--2.5 小节测试

--2.5 课后讨论

第三章 防洪安全设计与设计洪水

-3.1 防洪安全设计

--3.1 防洪安全设计

--3.1 防洪安全设计

--3.1 小节测试

-3.2 设计洪水概念

--3.2 设计洪水概念

--3.2 设计洪水概念

--3.2 小节测试

-3.3 设计洪水过程线的拟定

--3.3 设计洪水过程线的拟定

--3.3 设计洪水过程线的拟定

--3.3 小节测试

--3.3 课后讨论

-3.4 设计洪水的地区组成

--3.4 设计洪水的地区组成

--3.4 设计洪水的地区组成

--3.4 小节测试

-3.5入库设计洪水

--3.5 入库设计洪水

--3.5 入库设计洪水

--3.5 小节测试

--3.5 课后讨论

第四章 由暴雨推求设计洪水

-4.1 暴雨特性分析

--4.1 暴雨特性分析

--4.1 暴雨特性分析

--4.1 小节测试

-4.2 点暴雨量频率计算

--4.2 点暴雨量频率计算

--4.2 点暴雨量频率计算

--4.2 小节测试

-4.3 面暴雨量频率计算

--4.3 面暴雨量频率计算

--4.3 面暴雨量频率计算

--4.3 小节测试

--4.3 课后讨论

-4.4 设计暴雨量的时空分布计算

--4.4 设计暴雨量的时空分布计算

--4.4 设计暴雨量的时空分布计算

--4.4 小节测试

-4.5 由设计暴雨推求设计洪水

--4.5 由设计暴雨推求设计洪水(上)

--4.5 由设计暴雨推求设计洪水(下)

--4.5 由设计暴雨推求设计洪水

--4.5 小节测试

--4.5 课后讨论

第五章 小流域及城市设计洪水

-5.1 小流域设计暴雨

--5.1 小流域设计暴雨

--5.1 小流域设计暴雨

--5.1 小节测试

-5.2 由推理公式推求设计洪水

--5.2 由推理公式推求设计洪水

--5.2 由推理公式推求设计洪水

--5.2 小节测试

--5.2 课后讨论

-5.3 由地区经验公式推求设计洪水

--5.3 由地区经验公式推求设计洪水

--5.3 由地区经验公式推求设计洪水

--5.3 小节测试

-5.4 城市化对水文的影响

--5.4 城市化对水文的影响

--5.4 城市化对水文的影响

--5.4 小节测试

-5.5 城市排水管网设计流量计算

--5.5 城市排水管网设计流量计算

--5.5 城市排水管网设计流量计算

--5.5 小节测试

--5.5 课后讨论

第六章 可能最大暴雨与可能最大洪水

-6.1 可能最大暴雨的基础理论

--6.1 可能最大暴雨的基础理论

--6.1 可能最大暴雨的基础理论

--6.1 小节测试

-6.2 可能最大暴雨的估算

--6.2 可能最大暴雨的估算

--6.2 可能最大暴雨的估算

--6.2 小节测试

-6.3 可能最大洪水

--6.3 可能最大洪水

--6.3 可能最大洪水

--6.3 小节测试

--6.3 课后讨论1

--6.3 课后讨论2

第七章 设计年径流及其年内分配

-7.1 年径流及其表征指标

--7.1 年径流及其表征指标

--7.1 年径流及其表征指标

--7.1 小节测试

-7.2 影响年径流的要素

--7.2 影响年径流的要素

--7.2 影响年径流的要素

--7.2 小节测试

-7.3 具有长期实测资料时设计年径流量及年内分配的分析计算

--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析

--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析

--7.3 小节测试

--7.3 课后讨论

-7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算

--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算

--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算

--7.4 小节测试

--7.4 课后讨论

第八章 需水量计算与预测

-8.1 用水户分类及其层次结构

--8.1 用水户分类及其层次结构

--8.1 用水户分类及其层次结构

--8.1 小节测试

-8.2 工业需水量的计算与预测

--8.2 工业需水量的计算与预测

--8.2 工业需水量的计算与预测

--8.2 小节测试

--8.2 课后讨论

-8.3 灌溉用水量的计算与预测

--8.3 灌溉用水量的计算与预测

--8.3 灌溉用水量的计算与预测

--8.3 小节测试

-8.4 生态需水的计算与预测

--8.4 生态需水的计算与预测

--8.4 生态需水的计算与预测

--8.4 小节测试

--8.4 课后讨论

-8.5 其他用水的计算与预测

--8.5 其他用水的计算与预测

--8.5 其他用水的计算与预测

--8.5 小节测试

第九章 径流调节计算

-9.1 径流调节的定义及分类

--9.1 径流调节的定义及分类

--9.1 径流调节的定义及分类

--9.1 小节测试

--9.1 课后讨论

-9.2 水库特性

--9.2 水库特性

--9.2 水库特性

--9.2 小节测试

--9.2 课后讨论

-9.3 水库的水量损失

--9.3 水库的水量损失

--9.3 水库的水量损失

--9.3 小节测试

-9.4 设计保证率

--9.4 设计保证率

--9.4 设计保证率

--9.4 小节测试

-9.5 径流调节计算基本原理

--9.5 径流调节计算基本原理

--9.5 径流调节计算基本原理

--9.5 小节测试

--9.5 课后讨论

-9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容

--9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容(上)

--9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容(下)

--9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容

--9.6 小节测试

-9.7 根据兴利库容确定调节流量

--9.7 根据兴利库容确定调节流量

--9.7 根据兴利库容确定调节流量

--9.7 小节测试

-9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程

--9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程

--9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程

--9.8 小节测试

--9.8 课后讨论

第十章 水电站水能计算

-10.1 水能利用与电力系统负荷

--10.1 水能利用与电力系统负荷

--10.1 水能利用与电力系统负荷

--10.1 小节测试

--10.1 课后讨论

-10.2 保证出力与多年平均发电量计算

--10.2 保证出力与多年平均发电量计算

--10.2 保证出力与多年平均发电量计算

--10.2 小节测试

--10.2 课后讨论

-10.3 水电站装机容量的选择

--10.3 水电站装机容量的选择

--10.3 水电站装机容量的选择

--10.3 小节测试

-10.4 正常蓄水位与死水位选择

--10.4 正常蓄水位与死水位选择

--10.4 正常蓄水位与死水位选择

--10.4 小节测试

--10.4 课后讨论

第十一章 灌溉工程水利计算

-11.1 灌溉工程水利计算概述

--11.1 灌溉工程水利计算概述

--11.1 灌溉工程水利计算概述

--11.1 小节测试

-11.2 引水灌溉工程水利计算

--11.2 引水灌溉工程水利计算

--11.2 引水灌溉工程水利计算

--11.2 小节测试

-11.3 蓄水灌溉工程水利计算

--11.3 蓄水灌溉工程水利计算

--11.3 蓄水灌溉工程水利计算

--11.3 小节测试

-11.4 提水灌溉工程水利计算

--11.4 提水灌溉工程水利计算

--11.4 提水灌溉工程水利计算

--11.4 小节测试

-11.5 地下水灌溉工程水利计算

--11.5 地下水灌溉工程水利计算

--11.5 地下水灌溉工程水利计算

--11.5 小节测试

第十二章 防洪工程水利计算

-12.1 水库调洪的任务

--12.1 水库调洪的任务

--12.1 水库调洪的任务

--12.1 小节测试

-12.2 水库调洪计算的原理

--12.2 水库调洪计算的原理

--12.2 水库调洪计算的原理

--12.2 小节测试

-12.3 水库调洪计算的列表试算法

--12.3 水库调洪计算的列表试算法

--12.3 水库调洪计算的列表试算法

--12.3 小节测试

--12.3 课后讨论

-12.4 水库调洪计算的半图解法

--12.4 水库调洪计算的半图解法

--12.4 水库调洪计算的半图解法

--12.4 小节测试

-12.5 其他情况下的水库调洪计算

--12.5 其他情况下的水库调洪计算

--12.5 其他情况下的水库调洪计算

--12.5 小节测试

5.5 城市排水管网设计流量计算笔记与讨论

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