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雨水利用系统的雨水调蓄池和储蓄池容积计算方法

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雨水利用系统的雨水调蓄池和储蓄池容积计算方法

  • 分类:雨水收集利用
  • 作者:深圳市海绵雨水利用科技有限公司
  • 来源:www.spongerain.com
  • 发布时间:2020-03-20 10:43

雨水利用系统的雨水调蓄池和储蓄池容积计算方法

  雨水调蓄池和储蓄池均是雨水利用系统中的重要设施。都具有一定的滞留雨水和消减流量作用,但二者的侧重点不同。雨水调蓄池侧重洪峰调节,雨水储蓄池侧重储蓄利用。构筑物设置上主要区别在于是否设有出口设施。雨水调蓄池主要根据降雨流量过程作为计算参数进行确定,雨水储蓄池主要根据降雨量或需水量进行确定。
  本文首先针对雨水调蓄池和雨水储蓄池进行分析界定,其次分别对雨水调蓄池和储蓄池的容积计算方法进行归纳总结,以此为雨水利用提供参考。
 
  一、雨水调蓄池和储蓄池的区别
 
  雨水调蓄池和储蓄池均是雨水利用系统中的重要设施,都具有一定的滞留雨水和消减流量作用,但二者的侧重点不同。
 
  (1)雨水调蓄池:侧重雨水调节,是暂时存蓄雨水径流的设施,主要用于消减洪峰流量,延迟洪峰形成时间。一般设置排水口,可单独与雨水管相连接,也可与市政排水管道相连,其排至下游的出口峰值流量通常远小于入流峰值流量,渗透和蒸发作用一般可以忽略不计。
  (2)雨水储蓄池:侧重雨水储存,一般用于小区域集流面或者由于水质原因不允许出流排放的地区,作用是收纳来自汇水区的地面径流,对其加以循环利用,一般不将其排放。对于蓄存的雨水,若是露天储蓄,则须考虑渗透和蒸发损耗。
  总之,雨水调蓄池和雨水储蓄池的主要区别在于是否设有出口设施和可排放。
 
  二、雨水调蓄池容积设计计算
 
  2.1国外计算方法
 
  目前,雨水利用在国外发达国家较为成熟,通常采用的雨水调蓄池容积计算方法有美国、英国、日本。
 
  (1)美国调蓄池容积的计算方法。美国调蓄池容积的初步估计采用三角形过程线法。
  

 
  式中,V,为估算的调蓄池容积,Q为入流峰值流速,Q为出流峰值流速,T为入流历时。
  (2)英国调蓄池容积的计算方法。英国调蓄池容积计算的基本原理是:假定洪峰流量调蓄池在每场降雨前排空,那么每次的蓄水容积为:
  

 
  式中,S为蓄水容积,V为总的入流量,Vo为总的出流量。
  (3)日本调蓄池容积的计算方法。日本主要依靠模拟试验,确定合理的调蓄池容量。
  

 
  式中,V为必要调节容量,m³r为降雨强度曲线上任意降雨历时,t对应的降雨强度,mm/h,r为调节池出流过流能力值对应的降雨强度,mm/h,ti为任意的降雨历时,s,f为开发后的径流系数,A为流域面积,hm²。
 
  2.2国内计算理论
 
  (1)雨水调蓄池容积计算方法,由径流成因推理的流量过程线求得调蓄容积为:
  

 
  (2)根据降雨强度计算。计算原理是基于降雨流量公式和降雨过程线,计算时采取汇流区域内的一场雨进行计算,流量径流过程的推算采用实测降雨径流过程进行推算,一般采用流域单位线理论。根据降雨流量过程线,计算每个小时间隔时间内累计流量,计算雨水调蓄池所需的调蓄池容积。
 
  三、雨水储蓄池容积设计计算
 
  雨水储蓄池容积的两种计算方法。
 
  3.1根降雨强度计算
  

 
  式中,F为汇水面积,hm²,q为设计降雨强度,L/(s·hm²)t为设计降雨历时,min。一般汇水面积为已知数,重现期按规范选用,降雨历时由设计人员根据当地降雨资料统计分析确定,再由重现期和降雨历时查出降雨轻度。
 
  3.2根据场次降雨量计算
 
  在当地具有几十年的降雨纪录时,分别统计分析降雨量大于100、150/200mm的降雨场次,从而确定采用某一数值作为设计标准,并按照全场降雨的流量全部存蓄的原则,得到的容积公式为:Vs=10FH。
 
  式中,V,为雨水储蓄池容积,F为汇水面积,hm²,H为降雨量mm。
 
  3.3根据日降雨量计算
  

 
  式中,W为雨水储存池体积,m³,φ雨量径流系数(与洪峰径流系数不同)H为设计降雨量,mmF为汇水面积,hm²。
  根据设计降雨量来确定储蓄池容积,但降雨的随机性使得设计降雨量的合理确定具有一定的难度。
 
  四、根据所需水量计算
 
  式中,W为储存池体积,m³Q为日用水量,m³/d,T为雨水回用时间,d一般取T<2.5d。
 
  五、根据水量平衡计算
 
  对于规模较大的露天调蓄池,诸如景观池、雨水塘等,可调蓄的雨水量较大,但蒸发水量也会较大。此时应该按月进行年水量平衡计算来确定合理的水体规模。水量平衡计算公式:
  

 
  六、结语
 
  雨水的合理利用既可以增加地区水资源量,调节径流,消减洪峰,还可以改善生态环境,在全世界范围内已得到广泛使用。其中雨水调蓄池(储蓄池)是雨水利用系统的核心构筑物,其规模关系到整个系统规模和投资效益,直接影响雨水利用系统的推广应用。为设计经济实用的雨水利用系统,必须设计合理的雨水调蓄池(储蓄池)规模。为此,对其进行探讨和却别,其次对目前国内外广泛采用的雨水调蓄池和储蓄池的容积计算方法进行归纳分析,为此为雨水资源化利用提供参考。