计算雨水设计流量时雨水在地面的流行
时间怎么算
【篇一：第10章雨水灌渠设计和优化计算(10-6)】
长沙学院教案
编号：第15～17讲
课时安排： 6 学时
实验课□ 习题课□ 实践课□ 其它□
题目（教学章、节或主题）：
第十章雨水管渠设计和优化计算
教学目的要求（包括知识与能力两个方面）：
了解雨量分析与雨量公式、雨水径流调节、截流式合流制排水管网
设计与计算、排洪沟设计与计算；掌握雨水管渠设计流量计算、雨
水管渠设计与计算、排水管网优化设计。
教学重点、难点：
雨水管渠设计流量计算、雨水管渠设计与计算、排水管网优化设计。教学方式、手段、媒介：
课堂讲授、多媒体教学。
教学过程：（含引入新课、中间组织教学以及如何启发思维等）
第一节雨量分析及雨量公式
一、雨量分析
1.降雨量
降雨量指单位地面面积上在一定时间内降雨的雨水体积，其计量单
位为(体积/时间)/面积。由于体积除以面积等于长度，所以降雨量的
单位又可以采用长度/时间。这时降雨量又称为单位时间内的降雨深度。常用的降雨量统计数据计量单位有：
年平均降雨量：指多年观测的各年降雨量的平均值，计量单位用
mm/a；月平均降雨量：指多年观测的各月降雨量的平均值，计量单位用mm/月；
最大日降雨量：指多年观测的各年中降雨量最大的一日的降雨量，
计量单位用mm/d。 2.雨量的数据整理
自记雨量计所记录的数据一般是每场雨的累积降雨量(mm)和降雨时
间(min)之间的对应关系，以降雨时间为横坐标和以累计降雨量为纵
坐标绘制的曲线称为降雨量累积曲线。降雨量累积曲线上某一点的
斜率即为该时间的降雨瞬时强度。将降雨量在该时间段内的增量除
以该时间段长度，可以得到描述单位时间内的累积降雨量，即该段
降雨历时的平均降雨强度。
3.降雨历时和暴雨强度
在降雨量累积曲线上取某一时间段t，称为降雨历时。如果该降雨历
时覆盖了降雨的雨峰时间，则上面计算的数值即为对应于该降雨历
时的暴雨强度，降雨历时区间取得越宽，计算得出的暴雨强度就越小。
暴雨强度用符号i表示，常用单位为mm/min，也可为mm/h。设
单位时间t内的平均降雨深度为h，则其关系为：
i?
h t
2
在工程上，暴雨强度亦常用单位时间内单位面积上的降雨量q表示，单位用(l/s)/hm。
22
采用以上计量单位时，由于1mm/min＝l (l/m)/min＝10000
(l/min)/hm，可得i和q之间的换算关系为：
q?
2
10000
i?167i 60
式中：q—降雨强度，（l/s）/hm；i —降雨强度，mm/min。
就雨水管渠设计而言，有意义的是找出降雨量最大的那个时段内的
降雨量。因此，暴雨
强度的数值与所取的连续时间段t的跨度和位置有关。在城市暴雨强
度公式推求中，经常采用的降雨历时为5 min、10 min、15 min、
20 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120 min等9个历时
数值，特大城市可以用到180min。
4.暴雨强度频率
对应于特定降雨历时的暴雨强度的出现次数服从一定的统计规律，
可以通过长期的观测数据计算某个特定的降雨历时的暴雨强度出现
的经验频率，简称暴雨强度频率。参见教材p237中公式进行讲解。
5.暴雨强度重现期
工程上常用比较容易理解的“重现期”来等效地替代较为抽象的频率
概念。重现期的定义是指在多次的观测中，事件数据值大于等于某
个设定值重复出现的平均间隔年数，单位为年(a)。
重现期与经验频率之间的关系可直接按定义由下式表示：
p?
1 pn
参见教材p237中公式进行讲解。二、暴雨强度公式
1.暴雨强度公式
《室外排水设计规范》中规定，我国采用的暴雨强度公式的形式为： q?
2
167a1(1?clgp)
(t?b)n
式中：q-设计暴雨强度，（l/s）/hm；p-设计重现期，a；t-降雨历时，min。a1,c,b,n-地方参数(待定参数)，根据统计方法进行计算确定。
当b?0时
q?
167a1(1?clgp)
tn167a1(1?clgp)
t?b
当n?1时
q?
三、降雨面积和汇水面积
降雨面积是指每一场降雨所笼罩的地面面积。汇水面积是指雨水管
渠所汇集和排除雨水
22
的地面面积，用f表示，常以公顷hm或平方公里km为单位。
第二节雨水管渠设计流量的确定
一、雨水设计流量计算公式
雨水管渠的设计流量按下式计算：
假定：(1)暴雨强度在汇水面积上的分布是均匀的；(2)单位时间径流
面积的增长为常数；(3)汇水面积内地面坡度均匀；(4)地面不透水，??1。
二、雨水管段设计流量的计算
在图1中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为相毗邻的四个街区。设汇水面积fⅠ＝fⅡ＝fⅢ＝fⅣ，雨水
2
2
图1 雨水管道设计管段流量计算示意图
从图1可知，四个街区的地形均为北高南低，道路是西高东低，雨
水管道沿道路中心线敷设，道路断面呈拱形为中间高，两侧低。降
雨时，降落在地面上的雨水顺着地形坡度流到道路两侧的边沟中，
道路边沟的坡度和地形坡度相一致。雨水沿着道路的边沟流到雨水
口经检查井流入雨水管道。i街区的雨水(包括路面上雨水)，在1号
检查井集中，流人管段1～2。Ⅱ街区的雨水在2号检查井集中，并
同i街区经管段1～2流来的雨水汇合后流入管段2～3。Ⅲ街区的雨
水在3号检查井集中，同i街区和Ⅱ街区流来的雨水汇合后流入管段3～4。其他依次类推。
已知管段1～2的汇水面积为fⅠ，检查井1为管段1～2的集水点。由于汇水面积上各点离集水点1的距离不同，所以在同一时间内降
落到fi面积上各点的雨水，就不可能同时到达集水点1，同时到达集水点1的雨水则是不同时间降落到地面上的雨水。集水点同时能汇
集多大面积上的雨水量，和降雨历时的长短有关。如雨水从降雨面
积最远点流到集水点1所需的集水时间为20(min)，而这场降雨只下10(min)就停了，待汇水面积上的雨水流到集水点时，降落在离集水
点1附近面积上的雨水早已流过去了。也就是说，同时到达集水点1的雨水只能来自f1中的一部分面积，随着降雨历时的延长，就有愈
来愈大面积上的雨水到达集水点1，当恰好降雨历时t＝20(min)时，则第1(min)降落在最远点的雨水与第20(min)降落在集水点1附近
的雨水同时到达，这时，集水点1处的径流量达到最大。
通过上述分析可知，汇水面积是随着降雨历时t的增长而增加，当
降雨历时等于集水时间时，汇水面积上的雨水全部流到集水点，则
集水点产生最大雨水量。
1.管段1～2的雨水设计流量的计算
2
管段1～2是收集汇水面积fi（hm）上的雨水，设最远点的雨水流
到1断面的时间为?（min），只有当降雨历时t ＝?时，fi全部面积
的雨水均已流到1断面，此时管段1～2内流量达到最大值。因此，
管段1～2的设计流量为：
q1~2?fq1 （l/s）Ⅰ
2.管段2～3的雨水设计流量计算
当t＝?时，全部fⅡ和部分fⅠ面积上的雨水流到2断面，此时管段2～3的雨水流量不是最大。只有当t＝?+t1-2时，fi和fⅡ全部面积上的雨水均流到2断面，此时管段2～3雨水流量达到最大值。设计管段2～3的雨水设计流量为：
2
q2~3?(fⅠ?fⅡ)q2 (l/s)
式中：q2-管段2～3的设计暴雨强度，是用(fi+ fⅡ)面积上最远点雨水流行时间，求得的降
2
同理可求得管段3～4及4～5的雨水设计流量分别为：
q3~4?(f）q3~4 Ⅰ?fⅡ?fⅢq4~5?(fⅠ?fⅡ?fⅢ?fⅣ)q4~5
式中：q3、q4-分别为管段3～4、4～5的设计暴雨强度，即相应于是用 t＝?+t1-2 + t2-3和t
2
由上可知，各设计管段的雨水设计流量等于该管段所承担的全部汇水面积和设计暴雨强度的乘积。各设计管段的设计暴雨强度是相应于该管段设计断面的集水时间的暴雨强度，因为各设计管段的集水时间不同，所以各管段的设计暴雨强度亦不同。在使用计算公式q??qf时，应注意到随着排水管道计算断面位置不同，管道的计算汇水面积也不同，从汇水面积最远点到不同计算断面处的集水时间（其中也包括管道内雨水流行时间）也是不同的。因此，在计算平均暴雨强度时，应采用不同的降雨历时ti。
根据上述分析，雨水管道的管段设计流量，是该管道上游节点断面的最大流量。在雨水管道设计中，应根据各集水断面节点上的集水时间ti正确计算各管段的设计流量。
第三节雨水管道设计数据的确定
一、径流系数的确定
雨水径流量与总降雨量的比值称为径流系数，用符号?表示，即： ??
径流量降雨量
根据定义，其值小于1。
影响径流系数?的因素很多，如汇水面积上地面覆盖情况、建筑物的密度与分布地形、地貌、地面坡度、降雨强度、降雨历时等。其中影响的主要因素是汇水面积上的地面覆盖情况和降雨强度的大小。目前，在设计计算中通常根据地面覆盖情况按经验来定。《室外排水设计规范》gb50101-2005中有关径流系数的取值见表1。
表1 径流系数?值
地面种类
各种屋面、混凝土和沥青路面
大块铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面级配碎石路面干砌砖石和碎石路面非铺砌土路面公园和绿地
0～0.20
实际设计计算中，在同一块汇水面积上，兼有多种地面覆盖的情况，需要计算整个汇水面积上的平均径流系数?av值。
?av?
∑?fi??i?
f
2
式中：?av-汇水面积上的平均径流系数；fi-汇水面积上各类地面的
面积，hm；?i-相应
于各类地面的径流系数；f-全部汇水面积，hm。
例1 某小区各类地面fi及?i值见表2，试求该小区平均径流系
数?av值。 [解] 由表2求得f?∑fi?5.0（hm），则：
2
2
?av?
∑(fi??i)
f
1.6?0.9?0.8?0.9?0.8?0.4?0.9?0.3?0.9?0.15?
5
?0.577
表2 某小区平均径流系数计算表
地面种类
屋面
沥青道路及人行道圆石路面非铺砌土路面绿地
合计
面积fi（hm）
2采用?i值 0.90 0.90 0.40 0.30 0.15 0.577
1.6 0.8 0.8 0.9 0.9 5.0
在设计中可采用区域综合径流系数。国内部分城市采用的综合径流
系数值见表3。
表3 国内部分城市采用的综合径流系数
城市
综合径流系数?
一般0.50～0.60，最大0.80，新建小区0.40～0.44，某工业区
0.40～0.50
一般0.50，中心区0.70～0.75
0.55～0.60 0.50～0.70 小区0.60 0.50 0.60～0.90 一般0.70，最大0.85
0.60 0.60 0.50～0.90 0.60
城市
综合径流系数?
建筑极稠密的中心区0.70
北京
建筑密集的商业、居住区0.60 城郊一般规划区0.55
西安齐齐哈尔佳木斯哈尔滨吉林营口白城四平通辽浑江唐山城区0.54，郊区0.43～0.47
0.30～0.50 0.30～0.45 0.35～0.45
0.45
郊区0.38，市区0.45 郊区0.35，市区0.38
0.39 0.38 0.40 0.50
上海
无锡常州南京杭州宁波长沙重庆沙市成都广州济南
【篇二：雨水管道设计要点】
雨水管道设计要点：
22
1降雨强度：采用以上计量单位时，由于1mm/min＝l（l/m）/min ＝10000（l/min）/hm，可得i和q之间的换算关系为：
式中 q—降雨强度，（l/s）/hm；
i —降雨强度，mm/min。
2
（9-2）
2暴雨强度的计算：
式中
—设计暴雨强度，（l/s）/hm；
—设计重现期，a；
2
（9-9）
—降雨历时，min。
—地方参数（待定参数），根据统计方法进行计算确定
雨水设计流量计算公式
雨水管渠的设计流量按下式计算：
（9-12）
式中
—雨水设计流量，l/s；
—径流系数，径流量和降雨量的比值，其值小于1；
—汇水面积，hm；
假定：（1）暴雨强度在汇水面积上的分布是均匀的；（2）单位时
间径流面积的增长为常数；（3）汇水面积内地面坡度均匀；径流系数的确定
设计规范》gb50101-2005中有关径流系数的取值见表9-3。
径流系数
值表9-3
2
2
实际设计计算中，在同一块汇水面积上，兼有多种地面覆盖的情况，需要计算整个汇水面积上的平均径流系数
值。
（9-14）
式中
－汇水面积上的平均径流系数；－汇水面积上各类地面的面积，hm；－相应于各类地面的径流系数；－全部汇水面积，hm。
2
2
在设计中可采用区域综合径流系数。国内部分城市采用的综合径流
系数值见表9-5。
一般城市市区的综合径流系数采用0.5～0.8，城市郊区的径流系数
采用0.4～0.6。
室外排水设计规范》gb50101-2005推荐的城市综合径流系数取值
见表9-6。
1. 设计重现期p的确定
一般情况下，低洼地段采用的设计重现期应大于高地；干管采用的
设计重现期应大于支管；工业区采用的设计重现期应大于居住区。
市区采用的设计重现期应大于郊区。
设计重现期p的最小值不宜低于0.33a，一般地区选用0.5～3a，对于重要干道或短期积水可能造成严重损失的地区，一般选用3～5a，并应与道路设计相协调。特别重要的地区，可根据实际情况采用较
高的设计重现期。在同一设计地区，可采用同一重现期或不同重现期。
2. 设计降雨历时的确定
对于雨水管道某一设计断面来说，集水时间是由地面雨水集水时间
和管内雨水流行时间
两部分组成（如图9-7所示）。所以，设计降雨历时可用下式表达：（9-15）
式中
－设计降雨历时，min；－地面雨水集水时间，min；
－设计管段管内雨水流行时间，min；－折减系数，暗管
，明渠
，
陡坡地区暗管采用1.2～2。
1）地面雨水集水时间的确定
根据《室外排水设计规范》中规定：一般采用5~15min。按经验，
一般在汇水面积较小，地形较陡，建筑密度较大，雨水口分布较密
的地区，宜采用较小的值，可取
左右，而在汇水面积较大，地形较平坦，建筑密度较小，雨水口分
布较疏的地区，宜采用较大值，可取
2）管内雨水流行时间管内雨水流行时间
。起点检查井上游地面雨水流行距离以不超过120～150m为宜。
的确定
是指雨水在管内从第一个雨水口流到设计断面的时间。它与雨水在
管
内流经的距离及管内雨水的流行速度有关，可用下式计算：
式中
—管内雨水流行时间，min；
－各设计管段的长度，m；
－各设计管段满流时的流速，m/s；60－单位换算系数。 3）折减
系数m值的确定定:暗管采用
。对于明渠，为防止雨水外溢的可能，应采用
。在陡坡地区，
不能利用空隙容量，暗管采用雨水设计流量
单位面积径流量的确定单位面积径流量
是暴雨强度
与径流系数
的乘积，即：
雨水管渠水力计算设计参数
1. 设计充满度
雨水管渠按满流来设计，即充满度沟，超高应大于等于0.3m。
2. 设计流速
《室外排水设计规范》中规定，雨水管渠 (满流时)的最小设计流速
为0.75m/s。由于明渠内发生淤积后易于清除、疏通，所以可采用较低的设计流速，一般明渠内最小设计流速为0.4m/s。
为防止管壁及渠壁因冲刷而损坏，雨水管道最大设计流速为：金属
管道为10m/s，非金属管道为4m/s，明渠最大设计流速则根据其内壁材料的抗冲刷性质，按设计规范选用。见表9-9。
。对于明渠，超高不得小于0.2m。街道边
3. 最小管径
《室外排水设计规范》中规定，在街道下的雨水管道，最小管径为300mm，雨水口连接
管最小管径为200mm。
4. 最小坡度
关于雨水管道最小设计管径和最小坡度的规定，
最小管径与相应最小设计坡度
注意：对于流量小的管段，采用最小管径和流速、坡度，而不是选
取计算所得的。
【篇三：雨水部分的设计说明及设计计算】
一、雨水部分的设计说明及设计计算
城市雨水管渠系统的布置与污水管道的布置相近，但也有自己的特点。雨水管渠规划布置的主要内容有：确定排水流域与排水方式，
进行雨水的管渠的定线；确定雨水泵房、雨水调节池、于是排放口
的位置。
3.1 雨水布管原则：
1. 充分利用地形，就近排入水体。
规划雨水管线时，首先按照地形划分排水区域，进行管线布置。根
据分散和直接的原则，尽量利用自然地形坡度，多采用正交式布置，
以最短的距离重力流排入附近的河流、湖泊等会汇水区域。一般不
设泵站。
2. 根据街区及道路规划布置雨水管道。
通常应根据建筑物的分布、道路的布置以及街坊或小区内部的地形、出水口的位置等布置雨水管道，是街坊和小区内大部分雨水以最短
的距离排入雨水管道。所以就需要对某一排水区域进行划分，使其
汇水更加的方便和直接。
3. 合理布置雨水口，保证路面雨水舒畅排除。
雨水口的布置应根据地形和汇水面积确定，以使雨水不至漫过路口。一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。
4. 采用明渠与暗管相结合的方式。
在城市市区，建筑密度较大、交通频繁地区。应采用暗管排除雨水，尽管造价高，但是卫生情况好，养护方便，不影响交通；在城市郊
区或建筑密度低、交通量小的地方可采用明渠，以节省工程费用。
5. 出水口的位置。
当汇水水体离流域很近，水体的水位变化不大，洪水位低于流域地
面标高，出水口的建筑费用不大时，宜采用分散出口，使雨水尽快
排放，反之，则应该采用集中出口排放方式，本设计中采用分散出
口排放。
6. 调蓄水体的布置。
充分利用地形，选择适当的河湖水面作为调蓄池，以调节洪峰流量，减低沟道设计流量减少泵站的设计数量。
7. 排洪沟的设置。
\
城市中靠近山麓建设的中心区、居住区、工业区，除了应设雨水管
道外，还应考虑在规划地区周围设置排洪沟。
3.2 雨水布管内容：
1) 确定排水区域与排水方式：
本设计中有很明显的排水区界，一条河流自东向西流动，将整个城
镇划分为河南区与河北区；同时将河北区雨水排水区域分为五个个
部分，分别有五条干管收集污水，河南区雨水排水区域作为一块，
有一条感官收集污水。由于该城镇为中小型城镇，且其大气污染不
是很严重，酸雨等不严重，同时我们的排水管道的设计采用雨污完
全分流制的排水，所以收集的雨水以最快的方式直接排入水体，减
少城市的积水，沿着河堤自动往西共有六个排水口。
2) 污水厂和出水口位置的选择
本设计城市为江西的一个中小型城市，采用雨污完全分流制排水，
雨水收集后不用处理直接排放，对水体的影响不是很大，所以雨水
收集过程中不用设置污水处理厂来专门处理雨水，浪费资源，出水
口的位置分散在河堤处，河南区有一个，河北区有五个，共同完成
城市的雨水排除工作。
3) 污水管道的布置与定线
雨水管道的平面布置，一般按照干管、支管的顺序进行，雨水的管
道设计过程中没有主干管，干管直接把雨水引入水体。在总体规划中，只决定雨水干管的走向和平面布置。
定线时，应该充分利用地形，使污水走向按照地面标高由高到低来
进行，干管敷设在沿地面标高到低从一个至高点排至水体，最短却
是最快的汇水方式，管道敷设不宜设在交通繁忙的快车道和狭窄的
道路下，一般设在两侧的人行道、绿化带或慢车带下。
支管的平面布置形式采用穿坊式，同时将原有的各个汇水区域进行
划分，使原来的各个区域排入不同的管网，从而以最快的速度减少
了汇水时间，从而以最少的时间减少地面的积水。进而组成的一个
污水排放系统可将该系统穿过其他街区并与所穿过的街区的污水管
道相连接。
管道的材料采用混凝土管
4) 确定雨水管道系统的控制点和跌水井设置地点
管道系统的控制点为每条管道的起点和整个管段的地面标高起伏点，这些点决定着管道的最小埋深，由于整个管道的敷设过程中，埋深
一直满足最
实用条件，且对于将来的发展留有空间，所以不需要提升泵站，全
部依靠重力流排水，由于管道坡度小于地面坡度，所以在下游的部
分管段不能够满足最小的覆土厚度，所以需要设置跌水井，今本上
每个干管需要设置一个跌水井，以满足埋深和覆土深度的要求。
5) 确定雨水管道在街道下的具体位置
充分协调好与其他管段的关系，污水和雨水管道应该敷设在给水管
道的下面，处理管道的原则为：未建让已建的，临时性管让永久性管，小管让大管，有压管让无压管，可弯管让不可弯管。雨水管道
的直径一般比其他的管道都要大，所以更要协调好各个管道的关系，明白各个管段的位置和相对规矩，一般雨污水管段要在给水管道的
下面。
1—城镇边界2—排水流域分界线3—干管4—主干管
5—污水厂 6—泵站 7—出水口 8—汇水水体
正交式雨水排水管道设置系统
3.3 设计计算：
3.3.1基础计算：
降落到地面上的雨水并不是全部都流入雨水管道系统的，雨水管道系统的设计流量，只是相应汇水面积上全部将水量的一部分，所以进行一下基本计算：
3.3.1.1径流系数的确定：
??地面径流量
总降雨量
目前再设计计算中径流系数根据地面覆盖情况按经验来定，《室外排水设计规范》中有关径流系数的规定见表9。由于在同一个汇水面积上，兼有多种地面覆盖的情况，根据本设计中各中地面的覆盖情况，用加权平均的方法可以求出整个城镇的平均地表径流系数，该城镇的各种地面的覆盖率等具体数据见表10。
所以本城镇的平均径流系数为：
?av??(f?ii)?0.43?0.9?0.08?0.9?0.04?0.4
?0.19?0.3?0.06?0.6?0.2?0.15?0.582?0.6f
平均径流系数为0.6，与国内的部分城市采用的综合径流系数相比，其符合江西城市的基本情况，所以采用本数值。
3.3.1.2 设计暴雨强度的确定：
由于各个地区的气候条件不同，降雨的规律也不同，因此各地的降雨强度公
式也不同。虽然，不同地区暴雨强度公式各异，但都反映出降雨强度与重现期p和降雨历时t之间的函数关系。要求的某地区的暴雨强度，只需求出该地区的重现期和降雨历时即可
3.3.1.3 设计重现期p的确定
有暴雨强度公式可知，暴雨强度随着重现期p值的不同而不同，p 值越大，暴雨强度越大，p值越小，暴雨强度越小。p值的确定影响着设计流量，如果p值采用较高的值的话，计算的雨水设计流量就会比较大，雨水管道的设计断面相应增大，安全性高，但是会增加工程的造价；反之，可降低工程造价，地面积水可能性大，可能发生排水不畅，不能及时排除雨水。
我国地域辽阔，各地的重现期差别比较大，同一城市中也可能出现不同的重现期。但是本设计的目标城市为一个中小城市，暴雨强度
的差别不会很大，同时没有很多重要的区域，所以整个城市采用统一的重现期。
结合国内的各个城市的经验数值和对该城市的具体分析，确定该城镇的重现期为1a。
3.3.1.4设计降雨历时的确定
当汇水区域最远点到达回水管道的那一刻，相应的设计断面上产生最大的雨水流量。所以集水时间t是由地面雨水集水时间t1和管内雨水运行时间t2两部分组成，所以降水历时可用下式表达：
t?t1?mt2m-折减系数；
1）地面雨水集水时间t1的确定
地面雨水集水时间是指雨水从汇水区域上最远点a流位于雨水管道起始端点到第一个雨水口a的地面雨水流行时间。在实际应用中，要准确的确定t1值较
为困难，故通常不予计算而直接采用经验数值。根据《室外排水设计规范》中规定：一般采用5—15min。一般汇水面积较小，地形较陡，建筑密度较大，雨水口分布较密的地区，宜采用较小的t1值，一般为5—8min左右，其他情况为8—
15min。
本设计符合《规范》中的第一种情况，汇水面积较小，同时根据其周边城市的情况来确定t1，结合经验数值，最终确定地面集水时间t1为8min。