综上所述，集流面与蓄水设施合理匹配是指在计算时段内，为满足设计供水保证率要求，实现保障供水，按照集流面可集水量对蓄水设施容积的要求，使得雨水集蓄利用工程的集流面与蓄水设施容积相协调。事实上，实现这种协调的过程也就是总水量在整个计算时段内调节供给的过程，这个过程可通过典型年计算方法加以实现。

（一）年调节水量保障技术

年调节计算是指以一个用水年度为计算时段，对规划工程的年内来水、用水进行供需平衡分析的过程，其调节计算的基本原则是以需定供，即在计算时段内既无余水，亦无弃水现象发生。

1.需水过程及需水量

雨水集蓄利用工程重点解决农村生活用水、发展农业补充灌溉、恢复生态植被，其需水过程及需水量可根据具体工程规划用水对象的实际情况计算确定。

（1）单纯地以解决生活用水为目的的需水量计算。

根据农村生活用水特点，需水过程在整个计算时段内（1年）均匀分布，其需水量应依据规划用水对象数量及相应规划定额计算确定。单纯地以解决生活用水为目的的农村生活用水工程，当采用年调节方法进行计算时，逐时段需水量、整个计算时段的总需水量可按式（2-48）、式（2-49）计算确定：

式中　W xi——第i时段需水量，m3；

ti——第i规划时段的天数，d；

Aij——第i时段第j类规划用水对象的数量，人（头或只）；

Qij——第i时段第j类规划用水对象的供水定额，L/[人（头或只）·d]；

n——规划用水对象的种类总数。

式中　W x——计算时段总需水量，m3；

m——计算时段总数；其他符号意义同前。若整个计算时段规划用水对象数量保持不变，则式（2-49）可简化为

式中　A j——第j类规划用水对象的数量，人（头或只）；

Qj——第j类规划用水对象的供水定额，L/[人（头或只）·d]；

其他符号意义同前。

（2）兼有其他供水目的的需水量计算。

当规划工程除满足生活用水要求外，还具有其他供水目的时，应根据具体用水对象的用水特点逐时段分析确定。对一些短期用水对象的集中用水，可将时段用水总量直接分配到计算时段内。在此情况下，逐时段需水量、整个计算时段的总需水量可按式（2-51）、式（2-52）计算确定：

式中　W qi——其他用水对象在第i时段内的总需水量，m3；

其他符号意义同前。

式中　W q——其他用水对象在整个计算时段内的总需水量，m3；

其他符号意义同前。

若整个计算时段规划生活用水对象数量保持不变，则式（2-52）可简化为

2.供水量及集水量

（1）供水过程及供水量。

根据以需定供的原则，按照规划工程的设计供水保证率，最大限度地实现保障供水是雨水集蓄利用工程的设计核心。因此，雨水集蓄利用工程的供水过程事实上就是需水过程。因此，时段供水量可按式（2-54）计算确定：

式中　W gi——第i时段供水量，m3；

其他符号意义同前。

由此可见，按照以需定供的原则，在整个计算时段内既无余水，也无弃水，总供水量等于总需水量。即，W g=W x。

（2）集水量。

雨水集蓄利用工程设计集水量除应满足需水要求外，还应考虑蓄水、供水环节的渗漏损失和蒸发损失。目前，雨水集蓄利用工程的蓄水工程一般都采用砂浆抹面水窖、混凝土水池等封闭式结构，具有良好的防渗、防蒸发性能，总体来说蒸发、渗漏损失不大；另外，由于农村供水方式简单，供水线路较短，供水环节的水量损失也相对有限。研究表明，对设施完好的雨水集蓄利用工程来说，蓄水、供水环节的蒸发、渗漏损失一般仅在5%～10%左右。为确保安全供水，进一步提高供水保证率，分析认为，在工程规划设计环节按设计供水量的10%考虑蒸发、渗漏损失比较合理。即：

式中　W l——规划工程在整个计算时段内的总集水量，m3；

W g——规划工程在整个计算时段内的总供水量，m3；

其他符号意义同前。

3.集流面分析确定

集流面是雨水集蓄利用工程的水源，其供水量全部由集流面收集提供。用于雨水集蓄利用工程的集流面主要由屋面小青瓦、机瓦、水泥瓦、庭院混凝土、道路沥青混凝土、砂石（土）路面以及荒山荒坡组成，在缺乏当地实测资料时，其集流面的集流效率依据《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T 50596—2010）有关规定确定。

集流面是实现保障供水的首要设施，集流面面积除与规划工程的总供水量有关外，还与规划区域的降水特性（降水量、降水强度）、集流面防渗材料类型（集流效率）有关。

（1）单一集流面面积计算。

当采用单一材料集流面时，规划工程的集流面面积可采用式（2-56）计算确定：

式中　S——集流面面积，m2；

W l——计算时段设计总集水量，m3；

E——集流面防渗材料的集流效率，%；

P p——满足设计供水保证率P时的典型年降水量，mm。

（2）多种集流面面积计算。

当某一项规划工程采用几种防渗材料联合作为集流面时，如前n-1种集流面面积已知，则第n种集流面面积可按式（2-57）计算确定：

式中　Sn——第n种防渗材料的集流面面积，m2；

En——第n种防渗材料的集流效率，%；

Sj——第j种防渗材料的集流面面积，m2；(www.daowen.com)

E j——第j种防渗材料的集流效率，%；

n——规划工程集流面种类总数；

其他符号意义同前。

4.集水过程分析确定

雨水集蓄利用工程的集水过程完全受控于典型年年内降水的分配过程。事实上，采用典型年法进行计算时，一般按月（旬）进行水量调节计算。为此，首先可进行典型年降水量P的逐月（旬）分配并记作Pi，再据此进行集水过程的计算。

（1）单一集流面来水过程。

当采用单一集流面时，规划工程的逐时段（月或旬）集水、整个计算时段（年）的总集水可分别按式（2-58）、式（2-59）计算确定：

式中　W li——规划工程第i时段集水量，m3；

Pi——第i时段降水量，mm；

其他符号意义同前。

（2）多种集流面集水过程。

当联合采用多种集流面时，规划工程的逐时段集水、计算时段总集水可分别按式（2-60）、式（2-61）计算确定：

（二）集流面与蓄水设施合理匹配技术

如前所述，雨水集蓄利用工程设施的合理匹配是指集流面集水量与蓄水设施容积之间存在的一种可显著提高设施利用效率的数量配置关系。当采用典型年法进行计算时，这种数量关系的建立，可在最大可能地满足规划用水对象需水要求、实现保障供水的同时，合理有效地杜绝设施的闲置和浪费，从而提高雨水集蓄利用工程设施的使用效率和效益水平。

1.供需水过程及调节计算

供水调节计算在前述水量保障技术研究的基础上进行，是雨水集蓄利用工程设施合理匹配的主要途径。具体计算依赖于蓄水设施对水量的有效调蓄，按照年调节水库兴利库容计算方法进行计算。其调节计算的基本方法是按照以需定供的原则，在整个计算期内，充分利用蓄水设施的调节功能，通过对集流面来水和用水对象需水过程的调节供给实现保障供水，使之在整个供水时段内既无缺水、也无弃水现象发生。

具体计算过程中，在用水中应同时考虑用水过程的蒸发、渗漏损失。前已述及，对雨水集蓄利用工程蓄水设施而言基本不发生蒸发损失，其渗漏损失按总用水量的10%考虑。严格地说，渗漏损失的大小与蓄水设施的适时蓄水量有关。然而，由于来水的不确定性，导致蓄水设施的实际蓄水在整个计算时段内不断变化。在这种情况下，要准确计算各时段的渗漏损失尚存在一定难度。为简化计算过程，分析认为，各计算时段水量损失按照各计算时段用水量的10%计算尚属合理。在此前提下，时段蓄水量可由式（2-62）计算得到：

式中　ΔW i——规划工程第i时段蓄水量，m3；

其他符号意义同前。

逐时段累计蓄水量计算可按式（2-63）进行：

式中　W i——规划工程第i时段累计蓄水量，m3；

W i-1——规划工程第i-1时段累计蓄水量，m3；

其他符号意义同前。

且各时段最小蓄水量应满足式（2-64）的条件：

式中　W 1——规划工程第1时段累计蓄水量，m3；

W 2——规划工程第2时段累计蓄水量，m3；

W n——规划工程第n时段累计蓄水量，m3；

n——规划工程计算时段总数；

其他符号意义同前。

2.最大蓄水量及蓄水容积确定

在前述计算中，为确保整个计算期内的保障供水，各计算时段末的蓄水设施蓄水量W 1，W 2，…，W n中，势必存在一个最大值，此值即为满足设计供水保证率时的规划工程蓄水设施容积。在此容积下，可按设计供水保证率保障水量安全供给。该容积可按式（2-65）计算确定：

据此，我们认为，通过调节计算确定的蓄水设施容积V与前述水量保障技术研究提出的集流面面积S之间实现了合理匹配。该匹配模式不仅为保障水量安全供给奠定了坚实基础，而且显著提高了工程设施使用效率，为雨水集蓄利用工程的可持续发展创造了条件。

（三）典型年计算方法

1.基本原理

雨水集蓄利用工程集流面与蓄水设施容积的合理匹配，是指构成雨水集蓄利用工程系统的集流面集水量与相应配套的蓄水设施容积的相适应，即集水量与蓄水设施容积之间反映为某种数量上的对应关系。在雨水集蓄利用工程的具体应用中，应当按照以需定供的原则，通过计算确定集流面面积后，集水量（来水过程）完全受控于工程所在地的天然降水过程，而需水过程则因具体规划工程服务用水对象的不同而各有差异。利用蓄水设施的调蓄功能可以有效调节来水过程与需水过程在时间上的不一致性，从而满足规划用水对象在各个用水时段内的用水需求，继而提高供水保证率，实现农村安全供水目标。

2.计算方法

雨水集蓄利用工程蓄水设施容积典型年法计算方法应用水文学基本原理，按照年调节水库兴利库容计算理论和方法，选择典型年、划分计算时段进行调节计算。其中，典型年的选择在获得长系列降水资料的基础上，根据设计供水保证率与相应保证率时的降水量分析确定，各计算时段则根据典型年的年内降水分配过程确定，一般以月或旬作为计算时段。具体计算时，首先考虑年内各时段的来水、用水过程（包括损失水量）以及各时段内水量的增减变化情况；其次，一般以各计算时段连续水量平衡出现负值的结束时段作为典型年法计算的起始时段，且令此时段末的蓄水设施储存水量W n=0，并据此进行各时段水量调节计算。

按照典型年法水文计算的基本原理和要求，在一个完整的计算时段内，从起始计算时段开始至全部计算时段结束，各计算时段末蓄水设施的储存水量是一个连续的增减变化过程并直接受控于来水、用水过程，而在这个储存水量的连续变化阈值内，势必有一个最大值出现，此值即为以实现保障供水为前提的雨水集蓄利用工程设施合理匹配的蓄水设施蓄水容积。

3.计算步骤

结合雨水集蓄利用工程实际以及典型年法计算流程要求，确定雨水集蓄利用工程蓄水设施容积典型年法计算按如下步骤进行：

（1）确定规划用水对象的具体数量（解决生活用水人口、农业灌溉面积以及其他用水情况）、用水时段、用水定额等。

（2）根据设计用水对象的用水时段、用水定额，逐时段（月或旬）计算需水量W xi和整个计算时段内的总需水量W x，且。

（3）按需水量的10%考虑整个计算时段内的蒸发、渗漏损失，按W l=1.1W x计算整个时段的总来水量（可集水量）。

（4）依据规划区域的长系列降水资料，选定满足设计供水保证率的典型年降水P，并进行逐时段（月或旬）降水量Pi分配计算，且。

（5）按照因地制宜，就地取材的原则，确定规划工程选用的集流面材料类型。

（6）根据集流面材料类型及规划所在地降水资料，确定规划集流面的集流效率Ej。

（7）依据前述集流面面积计算公式，按照供需平衡、以需定供的原则，根据总用水量（W y=W l）计算雨水集蓄利用工程在满足设计供水保证率时所需的集流面面积Sj。

（8）分别计算逐时段（月或旬）余缺水量ΔW i，即ΔW i=W li-1.1W xi。

（9）以计算时段内枯水期末（余缺水量连续为负值的结束时段）作为计算起始时段，并令起始计算时段的存储水量W n=0，开始累加计算典型年内各计算时段（月或旬）末的累计储存水量W i，并使年内储存水量不出现负值，即W i≥0即可满足年内供水需求，且W i=W i-1+ΔW i，同时满足W n=0。

（10）在整个计算时段内，选择各计算时段末蓄水设施储存水量的最大值即为典型年法计算确定的蓄水设施容积V。

雨水集蓄利用工程蓄水设施容积典型年法计算方法流程图见图2-3。

图2-3　典型年法计算方法流程图