海綿城(chéng)市中雨(yǔ)水(shuǐ)調蓄設施計算(suàn)

如何計算(suàn)雨(yǔ)水(shuǐ)調蓄池體積？本篇文章(zhāng)對(duì)其作出一定回答(dá)，希望同行能夠一起進行更多(duō)的(de)交流。

在計算(suàn)雨(yǔ)水(shuǐ)調蓄設備容積前要清楚進水(shuǐ)過程線、調節容積、出流過程線的(de)概念和(hé)内涵。

（1）進水(shuǐ)過程線I

進水(shuǐ)可(kě)以來(lái)自一根或多(duō)根管渠，也(yě)可(kě)以來(lái)自地面漫流。如果來(lái)自管渠，手動進行準确的(de)進水(shuǐ)過程線計算(suàn)将變得(de)幾乎不可(kě)能。實際應用(yòng)可(kě)以進行簡化(huà)，即假定進水(shuǐ)爲地面漫流。關于如何計算(suàn)地表漫流時(shí)排放口的(de)進水(shuǐ)過程線（即雨(yǔ)水(shuǐ)調蓄設施的(de)進水(shuǐ)過程線），方法多(duō)如牛毛，讀者可(kě)以自行查找資料研究。

進水(shuǐ)管标高(gāo)h3宜位于h0~h0+0.3m之間，以減少沖刷。

（2）調蓄容積

調蓄池容積可(kě)分(fēn)爲3部分(fēn)：

1）永久蓄水(shuǐ)容積V0：供水(shuǐ)生動植物(wù)栖息用(yòng)；

2）調節容積V1：該部分(fēn)水(shuǐ)不能直接外排，應按所在城(chéng)市年徑流總量控制率要求确定。

3）調節容積V2：調節容積V2主要是用(yòng)于削峰（當然V1也(yě)參與了(le)）

設計人(rén)員(yuán)可(kě)以根據功能需要調整雨(yǔ)水(shuǐ)調蓄設施的(de)不同容積組合。例如：

如果沒有V0，那麽就是幹塘，如果有V0，那麽就是濕塘；

如果是一小塊下(xià)凹式綠(lǜ)地，那麽可(kě)能就隻有V1；

如果是一個(gè)用(yòng)于削峰的(de)鋼混結構的(de)雨(yǔ)水(shuǐ)調蓄池，那麽可(kě)能就隻有V2。

總而言之，設計人(rén)員(yuán)應該在深刻掌握相關理(lǐ)論知識的(de)前提下(xià)，根據設計目的(de)進行調蓄池的(de)設計。

（3）排水(shuǐ)過程線O

1）排水(shuǐ)管1：調節容積V1應經過土壤、砂石等過濾後再排入排水(shuǐ)管1，排水(shuǐ)管1的(de)管徑應根據允許的(de)放空時(shí)間确定，如果當地沒有規定，可(kě)以取24h。排水(shuǐ)管1的(de)O1可(kě)以假定是一個(gè)恒定出流的(de)過程線（因爲這(zhè)個(gè)準确計算(suàn)很難，并且它的(de)管徑也(yě)比較小）。

2）排水(shuǐ)管2：排水(shuǐ)管2用(yòng)于排除調節容積V2。特别需要指的(de)是，這(zhè)個(gè)排水(shuǐ)管2也(yě)可(kě)能是個(gè)孔口或者堰。如果是一根管渠，大(dà)多(duō)數時(shí)候也(yě)應該假定爲涵洞，按涵洞的(de)理(lǐ)論進行計算(suàn)。總而言之，排水(shuǐ)管2的(de)出流過程線确定方法有以下(xià)幾種：

1）按孔口出流計算(suàn)；

2）按堰流計算(suàn)；

3）按涵洞理(lǐ)論計算(suàn)，涵洞理(lǐ)論計算(suàn)時(shí)，排放口水(shuǐ)位假定不變；

4）按水(shuǐ)泵特性曲線計算(suàn)；

5）按自流排放到一個(gè)檢查井計算(suàn)，這(zhè)種情況比較少見，手動計算(suàn)幾乎不可(kě)能（因爲排放口水(shuǐ)位也(yě)在變）。

除了(le)第5種情況，其它4種情況出流過程線O2都隻和(hé)調蓄設施水(shuǐ)深h有關。相關的(de)理(lǐ)論計算(suàn)方法極其複雜(zá)，讀者可(kě)以自行研究。

對(duì)調蓄設施進行水(shuǐ)量平衡計算(suàn)：

式中有3個(gè)變量（I、O、V），确定其中2個(gè)就可(kě)以計算(suàn)另1個(gè)。I通(tōng)常都是作爲已知條件，因此常見的(de)計算(suàn)有以下(xià)3種：

1）進水(shuǐ)過程線和(hé)調蓄容積确定，計算(suàn)出流過程線，進而确定峰值削減比例。

2）進水(shuǐ)過程線和(hé)出水(shuǐ)過程線确定，計算(suàn)調蓄容積。

3）隻知道峰值削減比例、服務面積和(hé)徑流持續時(shí)間，估算(suàn)調蓄容積。

第1種和(hé)第2種情況計算(suàn)也(yě)比較簡單，讀者可(kě)以在很多(duō)的(de)書(shū)本上看到相關案例。實際面臨的(de)大(dà)部分(fēn)都是第3種情況，這(zhè)個(gè)問題非常複雜(zá)，《室外排水(shuǐ)設計規範》給出的(de)公式是同濟大(dà)學鄧培德老先生基于“徑流過程線爲峰值系數0.5的(de)芝加哥(gē)雨(yǔ)型+出水(shuǐ)過程線爲恒定不變，大(dà)小爲進水(shuǐ)峰值乘以脫過系數+徑流持續時(shí)間爲2h”的(de)假設經計算(suàn)和(hé)統計得(de)出，有一定的(de)局限性。

對(duì)于第3種情況，目前我也(yě)沒有很好的(de)估算(suàn)方法（實際上也(yě)不可(kě)能有，中國目前關于地面漫流過程線都沒有确定的(de)說法）。我建議(yì)我們的(de)大(dà)學教授們多(duō)進行一些這(zhè)方面的(de)基礎研究，對(duì)不同進出水(shuǐ)過程線的(de)調蓄容積如何估算(suàn)進行計算(suàn)和(hé)統計分(fēn)析，給出一些大(dà)緻可(kě)靠的(de)經驗公式。國外有個(gè)叫AKan的(de)教授曾經做(zuò)過一個(gè)如下(xià)組合的(de)研究：進水(shuǐ)過程線采用(yòng)某種特定單位過程線疊加得(de)出；出水(shuǐ)分(fēn)别爲孔口、堰和(hé)立管出水(shuǐ)，這(zhè)個(gè)出水(shuǐ)可(kě)以是1個(gè)，也(yě)可(kě)以是2個(gè)。得(de)出了(le)許多(duō)快(kuài)速估算(suàn)的(de)公式（即使是快(kuài)速估算(suàn)，公式形式仍然非常複雜(zá)，而且需要配合圖表進行）。

後記

雨(yǔ)水(shuǐ)調蓄設施計算(suàn)在未來(lái)的(de)海綿城(chéng)市建設中将會是一個(gè)核心理(lǐ)論問題，這(zhè)個(gè)工作不應該留給工程設計人(rén)員(yuán)研究，我們的(de)大(dà)學教授們應該盡快(kuài)開展這(zhè)方面的(de)研究。在雨(yǔ)水(shuǐ)領域，某種程度上說，工程師們已經走在了(le)科學家前面。