雨水管道水利计算的目的,在于合理经济地选择管道断面尺寸、坡度和埋深。雨水管渠的水力计算主要依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,从而定出各管道的管底标高和埋设深度,以便于施工。
为使雨水管渠正常工作,避免发生淤积、冲刷等现象,对雨水管渠水利计算的基本数据作如下规定。
(1)设计充满度 不同于污水的性质,雨水中主要含有泥砂等无机物,加以暴雨径流量大,而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长。故雨水管道应按满流考虑。
(2)设计流速 为避免雨水所挟带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道,雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道,满流时管道内最小设计流速为0.75m/s;明渠内最小设计流速为0.4m/s。
为防止管壁受到冲刷而损坏,影响及时排水,对雨水管渠的最大设计流速规定为:金属管道最大流速为10m/s;非金属管道为5m/s;明渠中水流深度为0.4~1.0m时,最大设计流速宜按表10-7采用。
表10-7 明渠最大设计流速
当水流深度在0.4~1.0m范围以外时,按表10-7所列最大设计流速宜乘以下列系数:
h<0.4m,系数为0.85;1.0m<h<2.0m,系数为1.25;h≥2m,系数为1.4。
(3)最小管径和最小设计坡度雨水管道的最小管径为300mm,相应的最小坡度为0.003,雨水连接管最小管径为200mm,最小坡度为0.01。
(4)雨水管渠水力计算
计算流量Q=Av (10-5)
流速
式中 Q——计算流量(m3/s);
A——过水断面面积(m2);
v——流速(m/s);
R——水力半径(过水断面与湿周的比值)(m);
I——水力坡度(等于水面坡度,约等于沟底坡度);
C——流速系数。
C值一般按曼宁公式计算,即(www.daowen.com)
将式(10-7)代入式(10-5)和式(10-6),得
式中 n——管壁粗糙系数,根据管渠材料而定,见表10-8。
表10-8 排水管渠粗糙系数
排水管道采用的材料一般为混凝土、钢筋混凝土和铸铁,n=0.013~0.014,计算时通常采用n=0.013。
在进行水力计算时,常用的基本公式除了前面介绍的式(10-8)和式(10-9)外,还有:
管道直径(满流)
管道满流时
梯形断面A=(b+mh0)h0(10-12)
式中 b——渠道底宽(m);
m——边坡系数;
h0——正常水深(m)。
水力半径R:
管道满流时
梯形断面
矩形断面
式中符号同前。
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