农村雨水集蓄利用工程一般采用庭院、屋面作为集流面,在相对低洼位置布设固定的径流汇集出口,在径流出口位置,可视不同情况建设不同形式的沟、槽、渠、管道等引水工程直接引水进入蓄水设施。
(一)渠槽引水工程
1.渠槽结构与布设型式
当水窖距离集流面汇流出口较近时,引水渠槽一般采用宽浅式U形C15现浇混凝土渠槽;但当水窖距离集流面汇流出口较远时,一般采用矩形或梯形混凝土渠槽。
引水渠槽可视实际情况进行布设,坡度宜为1/50~1/30,特殊情况下可允许达到1/10甚至更陡。
2.引水工程断面计算
(1)引水流量。对雨水集蓄利用工程而言,一定集流面上的汇流量可按式(3-11)计算确定:
式中 Q——设计集流面上的汇流量,m3/s;
E——集流面集流效率,%;
S——引水渠控制汇流区域的集水面积,m2;
I——设计降雨强度,mm/min。可参考当地降水特性确定,无资料时取0.2~0.3mm/min。
(2)断面计算。引水渠槽水流条件符合明渠均匀流条件。据此可得到混凝土渠槽过水断面计算公式(3-12):
式中 ω——引水渠槽断面面积,m2;
R——过水断面水力半径,m;
i——输水渠槽比降;
n——输水渠槽糙率,混凝土渠道取0.015;
其他符号意义同前。(www.daowen.com)
由于R(水力半径)与ω(断面面积)有关,所以,采用前述公式计算时,一般采取假设断面面积校核过水能力是否满足设计流量的办法,通过试算确定引水渠槽的设计断面。考虑施工方便,当采用前述公式计算的输水渠槽断面面积较小时,最小渠槽断面可按宽度15cm、深度10cm进行设计。但当采用宽浅式结构时,可不受此限制。
(二)管道引水工程
1.引水管道类型
管道引水条件好,防渗效果佳,但缺点是投资较大。一般在汇流水质好、引水流量较小时使用较多,一般采用UPVC、PE等塑料管道,管径一般在80~120mm左右。但在一些砂石料丰富地区也有使用混凝土管的,厚度一般为3~4cm。施工时用一定规格的塑料管或钢管作为内模,在外包裹混凝土现浇施工,成型后从一端抽出管道内模,重复进行施工。
2.管道直径
(1)压力管道。当采用压力管道引水时,管道直径可按式(3-13)计算确定:
式中 d y——压力管道直径,m;
V y——管道流速,m3/s,一般可按0.8~1.0m/s进行设计;
其他符号意义同前。
(2)无压管道。当采用无压管道引水时,过水深度不得超过管道直径的75%。无压流输水管道满足明渠均匀流条件,其管道直径可按式(3-14)计算确定:
式中 d w——无压输水管道内径,m;
i——输水管道糙率,塑料管道取0.010;
其他符号意义同前。
代入已知条件,经对式(3-14)推导后,可得到式(3-15)的无压管道内径计算公式:
对塑料管道而言,式(3-15)可简化为
当雨水集蓄利用工程规模较小,计算得到的引水管道直径较小时,建议最小直径按80mm进行设计。
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