有关雨水排水管渠的设计

发布于：2022-09-02 13:12:02 来自：给排水工程/市政给排水 [复制转发]

今天讲解雨水管渠设计流量，从6部分展开：①雨水管渠设计流量计算公式；②雨水管段设计流量计算；③径流系数的确定；④设计重现期的确定；⑤集水时间的确定；⑥特殊汇水面积上雨水设计流量的确定。由于内容多，所以按照2篇讲解，本篇首先讲解前3点。

01 雨水管渠设计流量计算公式

在注册给排水考试案例计算题当中，一般有关于雨水计算部分都采用推理公式法，但是不能想当然认为雨水计算仅有此一种方法，事实上在知识题当中，只有当汇水面积≤2平方千米（平方公里）时，才能采取推理公式法计算，当汇水面积＞2平方千米时，需要用数学模型法，这个很容易理解，毕竟汇水面积越大，情况越复杂，还采取简单的人工计算（推理公式）显然不合理。

但是对于注册考试来说，数学模型法不是我们所关心的，只要掌握推理公式法即可。那推理公式到底指的什么？就是下面这个看起来很简单，实际上大有学问的公式。

因为这个公式是由雨水径流成因推导而成，是一个半经验半理论公式，所以其被称为推理公式。采用这个推理公式必须有三个假定条件：①径流系数不变；②汇水面积不变；③设计暴雨强度不变。

说起推理公式，就不得不提极限强度理论，极限强度理论包括三个方面的内容，其一是随着降雨历时增加，暴雨强度降低；其二是随着汇水面积增加，所需排除的雨量增加；其三是汇水面积增加带来的雨量增加效果大于降雨历时增加造成的暴雨强度降低效果，所以在全面积汇流前，即使降雨历时延长，所需排除的雨水量是不断增加的，直到全面积汇流时，其值达到顶峰。

所以在后续计算雨水设计流量的面积法和流量法，都是建立在全面积汇流的极限强度理论基础上，而特殊汇水面积则不符合极限强度理论，因为特殊汇水面积计算时，存在非全面积汇流的情况，所以特殊汇水面积理论上不属于流量法，而更趋近于面积法。

以上所说的“两个重要极限”，指的是从面积角度和降雨历时角度来说的两个极限。从面积角度讲，全面积汇流时径流量最大；从降雨历时角度讲，降雨历时等于汇水面积最远点流达设计断面时间时，雨水管渠需要排除的流量最大。

02 雨水管段设计流量计算

上文中知道了推理公式，那如何应用该公式计算相应雨水管道设计流量？主要有三种方法，就是面积法、流量法和后文单独叙述的特殊汇水面积法。这里先重点介绍面积法和流量法，因为从历年真题出题规律来看，这两种计算方法占到了出题量的99%以上，特殊汇水面积法截止到目前仅有一题出现。

面积法计算雨水量的原理比较简单，就是从不同的几块汇水面积中，找出全面积汇流时抵达管道设计断面所需的最长时间作为降雨历时，代入暴雨强度公式计算得出总暴雨强度，然后所有汇水面积内的设计雨水量都采用这个总暴雨强度，利用推理公式计算出各自的设计雨水量后相叠加，就是最终需要排除的设计雨水量。

流量法计算雨水量的原理相对较复杂，主要是每一块汇水面积的暴雨强度所采用的降雨历时不同，对于不同汇水地块雨水从汇水面积最远点抵达设计断面的时间，首先需要判断出时间最远的汇水地块，然后对于非最远地块的雨水流行时间（包括地面流行时间+管内流行时间），需要减掉并不涉及自身的那段管道流行时间。这样单独按照推理公式计算得出的设计雨水量，最后叠加才是最终管道需要排除的最大设计雨水量。由于整体降雨历时低于面积法，所以流量法计算得出的设计雨水量要高于面积法，对于管道设计来说更安全（毕竟降雨历时处于暴雨强度公式的分母位置，降雨历时其值越大，暴雨强度其值越小）。