3.4.3.1 雨水管道设计流量计算公式

雨水管道的设计流量按下式计算：

Q=ψqF

式中 Q——雨水管道设计流量（L/s）；

ψ——径流系数，径流量和降雨量的比值，其值小于1；

F——汇水面积（hm²）；

q——设计暴雨强度（L/s·hm²）。

假定：①暴雨强度在汇水面积上的分布是均匀的；②单位时间径流面积的增长为常数；③汇水面积内地面坡度均匀；④地面不透水，ψ=1。

3.4.3.2 雨水管道设计管段流量的计算

在图3-17中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为相毗邻的四个街区。设汇水面积F_Ⅰ=F_Ⅱ=F_Ⅲ=F_Ⅳ，雨水从各块面积上最远点分别流入雨水口所需的集水时间均为τ（min）。1～2、2～3、3～4、4～5分别为设计管段，试确定各设计管段的雨水流量。

图3-17 雨水管道设计管段流量计算示意图

从图3-17可知，四个街区的地形均为北高南低，道路是西高东低，雨水管道沿道路中心线敷设，道路断面呈拱形为中间高，两侧低。降雨时，降落在地面上的雨水顺着地形坡度流到道路两侧的边沟中，道路边沟的坡度和地形坡度相一致。雨水沿着道路的边沟流到雨水口经检查井流入雨水管道。街区Ⅰ的雨水（包括路面上雨水），在1号检查井集中，流入管段1～2。街区Ⅱ的雨水在2号检查井集中，并同街区Ⅰ经管段1～2流来的雨水汇合后流入管段2～3。街区Ⅲ的雨水在3号检查井集中，同街区Ⅰ和街区Ⅱ流来的雨水汇合后流入管段3～4。其他依此类推。

已知管段1～2的汇水面积为F_Ⅰ，检查井1为管段1～2的集水点。由于汇水面积上各点离集水点1的距离不同，所以在同一时间内降落到F_I面积上各点的雨水，就不可能同时到达集水点1，同时到达集水点1的雨水则是不同时间降落到地面上的雨水。

集水点同时能汇集多大面积上的雨水量，和降雨历时的长短有关。如雨水从降雨面积最远点流到集水点1所需的集水时间为20min，而这场降雨只下10min就停了，待汇水面积上的雨水流到集水点时，降落在离集水点1附近面积上的雨水早已流过去了。也就是说，同时到达集水点1的雨水只能来自F₁中的一部分面积，随着降雨历时的延长，就有越来越大面积上的雨水到达集水点1，当恰好降雨历时t=20min时，则第1min降落在最远点的雨水与第20min降落在集水点1附近的雨水同时到达，这时，集水点1处的径流量达到最大。

通过上述分析可知，汇水面积是随着降雨历时t的增长而增加，当降雨历时等于集水时间时，汇水面积上的雨水全部流到集水点，则集水点产生最大雨水量。

为便于求得各设计管段相应雨水设计流量，作几点假设：①汇水面积随降雨历时的增加而均匀增加；②降雨历时大于或等于汇水面积最远点的雨水流到设计断面的集水时间（t≥τ0）；③地面坡度的变化是均匀的，径流系数ψ为定值，且ψ=1.0。(www.daowen.com)

1.管段1～2的雨水设计流量的计算

管段1～2是收集汇水面积F_Ⅰ（hm²）上的雨水，设最远点的雨水流到断面1的时间为τ（min），只有当降雨历时t=τ时，F_Ⅰ全部面积的雨水均已流到断面1，此时管段1～2内流量达到最大值。因此，管段1～2的设计流量（L/s）为

Q₁～2=F_Ⅰq₁

式中 q₁——管段1～2的设计暴雨强度（L/s·hm²），即相应于降雨历时t=τ时的暴雨强度。

2.管段2～3的雨水设计流量计算

当t=τ时，全部F_Ⅱ和部分F_Ⅰ面积上的雨水流到断面2，此时管段2～3的雨水流量不是最大。只有当t=τ+t₁～2时，F_I和F_Ⅱ全部面积上的雨水均流到断面2，此时管段2～3雨水流量达到最大值。设计管段2～3的雨水设计流量（L/s）为

Q_2～3=（F_Ⅰ+F_Ⅱ）q₂

式中 q₂——管段2～3的设计暴雨强度（L/s·hm²），是用（F_I+F_Ⅱ）面积上最远点雨水流行时间求得的降雨强度。即相应于t=τ+t_1～2的暴雨强度；

t_1～2——管段1～2的管内雨水流行时间（min）。

同理可求得管段3～4及4～5的雨水设计流量分别为

式中 q₃、q₄——管段3～4、4～5的设计暴雨强度（L/s·hm²），即相应于是用t=τ+t_1～2+t_2～3和t=τ+t_1～2+t_2～3+t_3～4的暴雨强度；

t_2～3、t_3～4——管道2～3、3～4的管内雨水流行时间（min）。

由上可知，各设计管段的雨水设计流量等于该管段所承担的全部汇水面积和设计暴雨强度的乘积。各设计管段的设计暴雨强度是相应于该管段设计断面的集水时间的暴雨强度，因为各设计管段的集水时间不同，所以各管段的设计暴雨强度亦不同。在使用计算公式Q=ψqF时，应注意到随着排水管道计算断面位置不同，管道的计算汇水面积也不同，从汇水面积最远点到不同计算断面处的集水时间（其中也包括管道内雨水流行时间）也是不同的。因此，在计算平均暴雨强度时，应采用不同的降雨历时t_i。

根据上述分析，雨水管道的管段设计流量，是该管道上游节点断面的最大流量。在雨水管道设计中，应根据各集水断面节点上的集水时间t_i正确计算各管段的设计流量。