Excel公式计算雨水蓄水池的体积
雨水截留池背景
当开发发生在分水岭上时，雨水径流量和峰值径流率通常比开发前的值增加。由于开发，流域径流系数一般增大，流域集中时间一般减小。这两个因素都导致了更多的暴雨径流和更高的暴雨径流峰值率。
许多州和地方机构要求雨水滞留设施，无论何时进行开发，都要将雨水径流率限制在开发前的值。滞留池和滞留池都是捕获的设施
雨水径流，并以开发前径流率或更低的速度释放。蓄水池不能在风暴发生之间蓄水，而蓄水池在风暴发生之间蓄水。
有关雨水滞留池的更多背景知识以及它们的必要性，请参阅文章“雨水截留池及雨水截留池-为何需要它们?这篇文章的其余部分致力于设计暴雨蓄水池和暴雨蓄水池的第一步，即确定容量需求。参数和方程将提出与可下载的电子表格有Excel公式，使计算。
图片来源:布里瓦德县佛罗里达流域管理项目
雨水蓄水池容量计算参数
本文考虑的雨水蓄水池容积计算所需的流域参数如下:(注:下标b为开发前流域条件，下标a为开发后流域条件。)
- 流域面积，A，英亩
- 暴雨径流深度-之前，Qb，英寸
- 暴雨径流深度-后，Qa，英寸
- 峰值暴雨径流率-前，qpb, CFS
- 峰值暴雨径流率-后，qpa, CFS
- 径流率比值，α， (α = qpb/qpa)，无因次
- 浓度分水岭时间-前，tcb，小时
- 集中分水岭时间-后，tca，小时
- 时间比，γ (γ = tcb/tca)，无因次
请继续阅读用于计算雨水蓄水池所需容量的几种方法的方程式。
暴雨蓄水池蓄水量计算公式
已经提出并正在使用许多方法来估计雨水滞留池/蓄水池的容量需求。本文的参考资料#1描述了7种方法。下面将介绍并讨论其中三个问题:
- 广义模型
- 自然储存损失模型
- 有理水道模型
它们各自的方程如下:
广义模型方程
Vs = Qa{(γ+α+αγ(g +α- 4)/(γ-α)}为α< 2 -γ
对于α > - γ， Vs = Qa (γ - α)/(γ + α)
其中Vs是蓄水池/蓄水池所需的蓄水量，单位为流域面积上的英寸，其他参数如上文所定义。
自然储存模式方程很简单:Vs = Qa - Qb。
有理水道模型公式为:Vst = 0.08264 tca (qpa - qpb)
请到第2页，进一步讨论每种方法和Excel电子表格，可以下载以美元或国际单位进行计算。
用广义模型计算滞留量的Excel公式
左边的Excel电子表格图像显示了为估计某一流域的蓄水池容量需求所需的输入和计算。计算使用右边框中所示的广义模型方程的Excel公式。方框中的方程给出了蓄水池体积Vs作为α、γ和Qa的函数。
为了计算峰值径流比α和时间比γ的值，需要计算qpb、qpa、tcb和tca的值。
有关从流域特征和Excel电子表格中确定集中时间的信息，可以下载进行计算，请参阅文章。用于计算集中分水岭时间的Excel电子表格模板“峰值径流率，qpb和qpa，通常可以使用文章中描述的合理方法来计算。”暴雨峰值径流率的合理计算方法，以及该系列的其他文章。
发育后的径流深度Qa可由公式Qa = (120/121)(qpa tca/A)计算。此外，根据广义模型计算出的蓄水池体积Vs在流域区域上的单位是英寸。这个体积可以转换为更有用的单位，亩英尺，用公式:Vst = Vs A/12，给出Vst亩英尺，如果v是英寸，A是英亩。这些方程的si版本将在本文后面第3页的部分中介绍。
用Excel公式计算自然蓄水池容积损失
右边电子表格图像中的Excel公式计算了雨水滞留池
卷的损失具有自然存储模式。该模型所需的输入参数与上一节中讨论的广义模型(A, qpb, qpa, tcb，和tca)所需的输入参数相同。计算Qb和Qa需要这些参数中的最后四个。则所需蓄水池蓄水量(英寸)为Vs = Qb - Qa。然后需要流域面积A来计算所需的蓄水池体积，单位为英亩-英尺，使用公式Vst = Vs A/12。
关于计算峰值暴雨水径流率和集中时间的信息可以在前一节提到的文章中找到。这些方程的si版本将在本文后面的第3页给出。
基于合理水道模型的滞洪池容积计算
左边的电子表格图像显示了使用Rational Hydrograph模型的Excel公式计算雨水蓄水池的容量需求。这个模型是本文讨论的三个模型中最简单的一个。只需要三个输入参数，即开发前峰值径流率qpb、开发后峰值径流率qpa和开发后浓度时间tca。利用单一方程Vst = 0.08264 tca(qpa - qpb)可直接计算蓄水池需水量，单位为亩-尺。下一节将给出这个方程的si版本。
S.I.单元蓄水池容积计算方程与参数
S.I.单元暴雨蓄水池容积计算参数如下:
流域面积，A，哈
暴雨径流深度-前，Qb，毫米
暴雨径流深度-后，Qa, mm
暴雨峰值径流率-前，qpb, m3/s
峰值暴雨径流率-后，qpa, m3/s
径流率比值，α， (α = qpb/qpa)，无因次
浓度分水岭时间-前，tcb，小时
集中分水岭时间-后，tca，小时
时间比，γ (γ = tcb/tca)，无因次
的方程广义模型(如上图右方框所示)对于美国或S.I.单位都是一样的，因为α和γ是无量纲的。在美制单位中，Qa和Vs都以英寸为单位，而在国际单位中，Qa和Vs都以毫米为单位。将流域内蓄水池体积以毫米为单位Vs换算为m3的公式为:Vst = (10)(Vs)(A) m3。在S.I.单位中，径流深度Qb或Qa可由已知的峰值径流率、集中时间和流域面积的值计算得出，公式为Q - 360(qp tc/A)。A的单位是ha, qp的单位是m3/s, tc的单位是hr，则得到Q的单位是mm。
的基本方程自然储存损失模型: Vs = Qa - Qb，对S.I.单位相同。在si计算中，方程中的所有三个参数都将以毫米为单位，而不是像美国单位那样以英寸为单位。对于广义模型，Vst和Qa或Qb的方程与上面所示相同。
常数合理水道模型si单位的方程变化为:Vst = 3600 tca (qpa - qpb)。这个方程将给出Vst，单位为m3，单位为hr，单位为tca，单位为m3/s，单位为qpa和qpb。
可以从本文前面部分下载的S.I.版电子表格在Excel公式中使用这些方程进行计算。方程式和单位也显示在可下载的电子表格上。
参考文献
进一步资料参考:
1.Richard H. McCuen，水文分析与设计，第二版，新泽西州上马鞍河，1998年。
2.Coefield, S.和环境健康新闻"美国环保署将阻止暴雨径流污染美国水道”,《科学美国人》,2010年2月17日。
3.梅斯，l.w.，城市雨水管理工具，纽约，麦格劳-希尔，2004年。
这篇文章是系列文章的一部分:雨水滞留和蓄水池
在已开发的流域，需要雨水保留/蓄水池，以收集雨水径流，并以不大于开发前峰值雨水径流速率释放雨水。集中时间和径流系数是重要的流域参数
