海綿城市中雨水調(diào)蓄設(shè)施計(jì)算

在計(jì)算雨水調(diào)蓄設(shè)備容積前要清楚進(jìn)水過(guò)程線、調(diào)節(jié)容積、出流過(guò)程線的概念和內(nèi)涵。

（1）進(jìn)水過(guò)程線I

進(jìn)水可以來(lái)自一根或多根管渠，也可以來(lái)自地面漫流。如果來(lái)自管渠，手動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確的進(jìn)水過(guò)程線計(jì)算將變得幾乎不可能。實(shí)際應(yīng)用可以進(jìn)行簡(jiǎn)化，即假定進(jìn)水為地面漫流。關(guān)于如何計(jì)算地表漫流時(shí)排放口的進(jìn)水過(guò)程線（即雨水調(diào)蓄設(shè)施的進(jìn)水過(guò)程線），方法多如牛毛，讀者可以自行查找資料研究。

進(jìn)水管標(biāo)高h(yuǎn)3宜位于h0~h0+0.3m之間，以減少?zèng)_刷。

（2）調(diào)蓄容積

調(diào)蓄池容積可分為3部分：

1）永久蓄水容積V0：供水生動(dòng)植物棲息用；

2）調(diào)節(jié)容積V1：該部分水不能直接外排，應(yīng)按所在城市年徑流總量控制率要求確定。

3）調(diào)節(jié)容積V2：調(diào)節(jié)容積V2主要是用于削峰（當(dāng)然V1也參與了）

設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)功能需要調(diào)整雨水調(diào)蓄設(shè)施的不同容積組合。例如：

如果沒(méi)有V0，那么就是干塘，如果有V0，那么就是濕塘；

如果是一小塊下凹式綠地，那么可能就只有V1；

如果是一個(gè)用于削峰的鋼混結(jié)構(gòu)的雨水調(diào)蓄池，那么可能就只有V2。

總而言之，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在深刻掌握相關(guān)理論知識(shí)的前提下，根據(jù)設(shè)計(jì)目的進(jìn)行調(diào)蓄池的設(shè)計(jì)。

（3）排水過(guò)程線O

1）排水管1：調(diào)節(jié)容積V1應(yīng)經(jīng)過(guò)土壤、砂石等過(guò)濾后再排入排水管1，排水管1的管徑應(yīng)根據(jù)允許的放空時(shí)間確定，如果當(dāng)?shù)貨](méi)有規(guī)定，可以取24h。排水管1的O1可以假定是一個(gè)恒定出流的過(guò)程線（因?yàn)檫@個(gè)準(zhǔn)確計(jì)算很難，并且它的管徑也比較小）。

2）排水管2：排水管2用于排除調(diào)節(jié)容積V2。特別需要指的是，這個(gè)排水管2也可能是個(gè)孔口或者堰。如果是一根管渠，大多數(shù)時(shí)候也應(yīng)該假定為涵洞，按涵洞的理論進(jìn)行計(jì)算。總而言之，排水管2的出流過(guò)程線確定方法有以下幾種：

1）按孔口出流計(jì)算；

2）按堰流計(jì)算；

3）按涵洞理論計(jì)算，涵洞理論計(jì)算時(shí)，排放口水位假定不變；

4）按水泵特性曲線計(jì)算；

5）按自流排放到一個(gè)檢查井計(jì)算，這種情況比較少見(jiàn)，手動(dòng)計(jì)算幾乎不可能（因?yàn)榕欧趴谒�位也在變）�?/p>

除了第5種情況，其它4種情況出流過(guò)程線O2都只和調(diào)蓄設(shè)施水深h有關(guān)。相關(guān)的理論計(jì)算方法極其復(fù)雜，讀者可以自行研究。

對(duì)調(diào)蓄設(shè)施進(jìn)行水量平衡計(jì)算：

式中有3個(gè)變量（I、O、V），確定其中2個(gè)就可以計(jì)算另1個(gè)。I通常都是作為已知條件，因此常見(jiàn)的計(jì)算有以下3種：

1）進(jìn)水過(guò)程線和調(diào)蓄容積確定，計(jì)算出流過(guò)程線，進(jìn)而確定峰值削減比例。

2）進(jìn)水過(guò)程線和出水過(guò)程線確定，計(jì)算調(diào)蓄容積。

3）只知道峰值削減比例、服務(wù)面積和徑流持續(xù)時(shí)間，估算調(diào)蓄容積。

第1種和第2種情況計(jì)算也比較簡(jiǎn)單，讀者可以在很多的書本上看到相關(guān)案例。實(shí)際面臨的大部分都是第3種情況，這個(gè)問(wèn)題非常復(fù)雜，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的公式是同濟(jì)大學(xué)鄧培德老先生基于“徑流過(guò)程線為峰值系數(shù)0.5的芝加哥雨型+出水過(guò)程線為恒定不變，大小為進(jìn)水峰值乘以脫過(guò)系數(shù)+徑流持續(xù)時(shí)間為2h”的假設(shè)經(jīng)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)得出，有一定的局限性。

對(duì)于第3種情況，目前我也沒(méi)有很好的估算方法（實(shí)際上也不可能有，中國(guó)目前關(guān)于地面漫流過(guò)程線都沒(méi)有確定的說(shuō)法）。我建議我們的大學(xué)教授們多進(jìn)行一些這方面的基礎(chǔ)研究，對(duì)不同進(jìn)出水過(guò)程線的調(diào)蓄容積如何估算進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，給出一些大致可靠的經(jīng)驗(yàn)公式。國(guó)外有個(gè)叫AKan的教授曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)如下組合的研究：進(jìn)水過(guò)程線采用某種特定單位過(guò)程線疊加得出；出水分別為孔口、堰和立管出水，這個(gè)出水可以是1個(gè)，也可以是2個(gè)。得出了許多快速估算的公式（即使是快速估算，公式形式仍然非常復(fù)雜，而且需要配合圖表進(jìn)行）。

后記

雨水調(diào)蓄設(shè)施計(jì)算在未來(lái)的海綿城市建設(shè)中將會(huì)是一個(gè)核心理論問(wèn)題，這個(gè)工作不應(yīng)該留給工程設(shè)計(jì)人員研究，我們的大學(xué)教授們應(yīng)該盡快開展這方面的研究。在雨水領(lǐng)域，某種程度上說(shuō)，工程師們已經(jīng)走在了科學(xué)家前面。