如何計(jì)算雨水調(diào)蓄池體積?本篇文章對其作出一定回答,希望同行能夠一起進(jìn)行更多的交流。

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

(1)進(jìn)水過程線I

進(jìn)水可以來自一根或多根管渠,也可以來自地面漫流。如果來自管渠,手動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確的進(jìn)水過程線計(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)水過程線(即雨水調(diào)蓄設(shè)施的進(jìn)水過程線),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

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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)排水過程線O

1)排水管1:調(diào)節(jié)容積V1應(yīng)經(jīng)過土壤、砂石等過濾后再排入排水管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]有規(guī)定,可以取24h。排水管1的O1可以假定是一個(gè)恒定出流的過程線(因?yàn)檫@個(gè)準(zhǔn)確計(jì)算很難,并且它的管徑也比較。。

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,手動(dòng)計(jì)算幾乎不可能(因?yàn)榕欧趴谒灰苍谧儯?/p>

除了第5種情況,其它4種情況出流過程線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,因此常見的計(jì)算有以下3種:

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

2)進(jìn)水過程線和出水過程線確定,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“徑流過程線為峰值系數(shù)0.5的芝加哥雨型+出水過程線為恒定不變,大小為進(jìn)水峰值乘以脫過系數(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。

對于第3種情況,目前我也沒有很好的估算方法(實(shí)際上也不可能有,中國目前關(guān)于地面漫流過程線都沒有確定的說法)。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,對不同進(jìn)出水過程線的調(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。國外有個(gè)叫AKan的教授曾經(jīng)做過一個(gè)如下組合的研究:進(jìn)水過程線采用某種特定單位過程線疊加得出;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)算在未來的海綿城市建設(shè)中將會是一個(gè)核心理論問題,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,工程師們已經(jīng)走在了科學(xué)家前面。