3.2　雨水管渠的設計與計算

3.2.1　雨水管渠系統平面布置特點

（1）利用地形排水

雨水管渠應盡量利用自然地形坡度以最短的距離靠重力流排入附近的池塘、河流、湖泊等水體中（見圖3-5）。

一般情況下，當地形坡度較大時，雨水干管宜布置在地形洼處或溪谷線上。當地形平坦時，雨水干管宜布置在排水流域的中間，以便盡可能擴大重力流排除雨水的范圍。

當管道排入池塘或小河時，由于出水口的構造比較簡單，造價不高，因此雨水干管的平面布置宜采用分散出水口式的管道布置形式，且就近排放，管線較短，管徑也較小，這在技術上、經濟上都是合理的。但當河流的水位變化很大、管道出口離常水位較遠時，出水口的構造比較復雜，造價較高，不宜采用過多的出水口，這時宜采用集中出水口式的管道布置形式（見圖3-6）。當地形平坦，且地面平均標高低于河流的洪水位標高時，需要將管道適當集中，在出水口前設雨水泵站，暴雨期間雨水經抽升后排入水體。這時，應盡可能使通過雨水泵站的流量減少到最小，以節省泵站的工程造價和運行費用。宜在雨水進泵站前的適當地點設置調節池。

（2）雨水管渠布置與城市規劃相協調

應根據建筑物的分布、道路布置及街坊內部的地形等布置雨水管道，使街區內絕大部分雨水以最短距離排入街道較低側的雨水口管道。

雨水管道應平行道路鋪設，且宜布置在人行道或綠化帶下，不宜布置在快車道下，以免在維修管道時影響交通或管道被壓壞。對于道路紅線寬度超過40m的城鎮干道，宜在道路兩側布置雨水管道。

雨水干管的平面和豎向布置應考慮與其他地下構筑物（包括各種管線及地下建筑物等）在相交處相互協調，雨水管道與其他各種管線（構筑物）在豎向布置上要求的最小凈距見《室外排水設計規范》等有關規定。在有池塘、洼地的地方，可考慮雨水的調蓄。在有連接條件的地方，應考慮兩個管道系統之間的連接，以便提高系統的可靠性。

（3）雨水口的布置原則

為便于行人越過街道或機動車輛識別運行路線，雨水不能漫過路口。因此一般在街道交叉路口的匯水點、低洼處應設置雨水口。此外，在道路上一定距離處也應設置雨水口，其間距一般為25～50m，容易產生積水的區域應適當增加雨水口的數量（見圖3-7），雨水口的設計計算見第4章4.4節。

（4）有條件時應盡量采用明渠排水

在城郊或新建工業區、建筑密度較低的地區和交通量較小的地方，可考慮采用明渠，以節省工程費用，降低造價。

在城市市區或工廠內，由于建筑密度較高，交通量較大，采用明渠雖降低工程造價，但會給生產和生活帶來許多不便，使道路的立面和橫斷面設計受到限制，橋涵費用也要增加。若管理養護不善，明渠容易淤積，滋生蚊蠅影響環境衛生，所以一般應采用暗管和道路邊溝排水。在每條雨水干管的起端，通常可以利用道路邊溝排水，能減少暗管長度100～200m。這對降低整個管渠工程造價很有意義。

雨水暗管和明渠銜接處須采取一定的工程措施，以保證連接處良好的水力條件。通常做法是：

當管道接入明渠時，管道應設置擋土的端墻，連接處的土明渠應加鋪砌；鋪砌高度不低于設計超高，鋪砌長度自管道末端算起為3～10m。宜適當跌水，當落差為0.3～2m時，須作45°斜坡，斜坡應加鋪砌，其構造尺寸如圖3-8所示。當落差大于2m時，應按水工構筑物設計。

明渠接入暗管時，除應采取上述措施防止沖刷外，還應設計格柵，防止進入雜物堵塞管道，柵條間距采用100～150mm。也宜適當跌水，在跌水前3～5m處即須進行鋪砌，其構筑尺寸見圖3-9。

（5）排洪溝設計

在進行城市雨水排水系統設計時，應考慮不允許規劃范圍以外的雨水、洪水進入市區。許多工廠或居住區傍山建設，雨季時若有大量洪水流入市區，會威脅工廠和居住區的安全。因此，對于靠近山麓建設的工廠和居住區，除在廠區和居住區設雨水管道外，尚應考慮在設計地區周圍或超過設計區設置排洪溝，以攔截從分水嶺以內排泄下來的洪水并引入附近水體，保證工廠和居住區的安全（如圖3-10所示）。

3.2.2　雨水管渠系統設計規定

（1）設計充滿度

雨水中主要含有泥砂等無機物質，不同于污水的性質，加以暴雨徑流量大，而相應較高設計重現期的暴雨強度的降雨歷時一般不會很長。故雨水管道按滿流設計，即h/D=1。明渠應有等于或大于0.20m的超高。街道邊溝應有等于或大于0.03m的超高。

（2）設計流速

雨水經常會把地面的泥沙夾帶到雨水管渠中，為了防止泥沙在管渠中沉淀而造成管渠堵塞，雨水管渠系統最小設計流速為0.75m/s，明渠最小設計流速為0.4m/s。為了防止雨水管渠管壁被沖刷而損耗，對雨水管渠最大設計流速規定為：金屬管道最大設計流速10.0m/s；非金屬管道最大設計流速5.0m/s，經過試驗驗證可適當提高；明渠的最大設計流速，應符合下列規定，見表3-1。

注：1.上表適用于明渠水深h=0.4～1.0m的情況。

2.如h在0.4～1.0m以外，表列數據應乘以下系數：

h<0.4m　　　系數0.85；

1.0<h<2.0m　　系數1.25；

h≥2.0m　　系數1.40。

（3）最小管徑和最小設計坡度

雨水管道的最小管徑與相應的最小設計坡度，按表3-2的規定取值。

（4）管頂最小覆土深度

管頂最小覆土深度，應根據管材強度、外部荷載、土壤冰凍深度和土壤性質等條件，結合當地埋管經驗確定。管頂最小覆土深度宜為：人行道下0.6m，車行道下0.7m。

3.2.3　雨水管渠水力計算方法

雨水管渠水力計算的目的，在于合理、經濟地選擇管道斷面尺寸、坡度和埋深。由于這種計算是根據水力學規律的，所以稱作管道的水力計算。雨水管渠水力計算按均勻流考慮，用到的基本公式有謝才公式、連續性方程和曼寧公式等，可計算出流量，見式（3-34）。非恒定流計算條件下的雨水管渠水力計算應根據具體數學模型確定。

　　（3-34）

式中　Q——流量，m3/s；

A——過水斷面面積，m2；

R——水力半徑，m；

I——水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）；

n——管壁粗糙系數，該值根據管渠材料而定，見表3-3。混凝土和鋼筋混凝土管道的管壁粗糙系數一般采用0.014。

與污水水力計算不同的是，雨水管渠水力計算按滿流計算。在實際計算中，通常采用水力計算圖或水力計算表（見城鎮排水設計手冊等）。

在工程設計中，通常在選定管材之后，n即為已知數值。設計流量Q也是經計算后求得的已知數。所以剩下的只有3個未知數D、v及I。

這樣，在實際應用中，就可以參照地面坡度i，假定管底坡度I，從水力計算圖或表中求得D及v值，并使求得的D、v、I各值符合水力計算基本數據的技術規定。

下面舉例說明其運用。

【例3.1】 已知：n=0.013，設計流量經計算為Q=200L/s，該管段地面坡度為i=0.004，試計算該管段的管徑D、管底坡度I及流速v。

【解】 設計采用n=0.013的水力計算圖，見圖3-11。

先在橫坐標軸上找到Q=200L/s值，作豎線；在縱坐標軸上找到I=0.004值，作橫線。此兩線相交于A點，找出該點所在的v及D值。得到v=1.17m/s，符合水力計算的設計數據的規定；D值則界于D=400～500mm兩斜線之間，顯然不符合管材統一規格的規定，因此管徑D必須進行調整。

設采用D=400mm時，將Q=200L/s的豎線與D=400mm的斜線相交于B點，從圖中得出交點處的I=0.0092及v=1.60m/s。此結果I與原地面坡度相差很大，勢必增大管道的埋深，不宜采用。

若采用D=500mm時，將Q=200L/s的豎線與D=500mm的斜線相交于C點，從圖中得出交點處的I=0.0028及v=1.02m/s。此結果既符合水力計算要求，又不會增大管道埋深，故決定采用。

3.2.4　雨水管渠系統的設計步驟與計算實例

（1）推理公式法計算和設計雨水管渠系統

①設計流量的確定　在圖3-12中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為相毗鄰的四個街區。設匯水面積FⅠ=FⅡ=FⅢ=FⅣ，雨水從各塊面積上最遠點分別流入雨水口所需的集水時間均為τ（min）。1～2、2～3、3～4、4～5分別為設計管段，試確定各設計管段的雨水流量。

從圖3-12可知，四個街區的地形均為北高南低，道路是西高東低，雨水管道沿道路中心線敷設，道路斷面呈拱形，中間高，兩側低。降雨時，降落在地面上的雨水順著地形坡度流到道路兩側的邊溝中，道路邊溝的坡度和地形坡度相一致。雨水沿著道路的邊溝流到雨水口，經檢查井流入雨水管道。Ⅰ街區的雨水（包括路面上雨水），在1號檢查井集中，流入管段1～2。Ⅱ街區的雨水在2號檢查井集中，并同Ⅰ街區管段1～2流來的雨水匯合后流入管段2～3。Ⅲ街區的雨水在3號檢查井集中，同Ⅰ街區和Ⅱ街區流來的雨水匯合流入管段3～4。其他以此類推。

已知管段1～2的匯水面積為FⅠ，檢查井1為管段1～2的集水點。由于匯水面積上各點離集水點1的距離不同，所以在同一時間內降落到FⅠ面積上各點的雨水，不可能同時到達集水點1，同時到達集水點1的雨水則是不同時間降落到地面上的雨水。

集水點同時能匯集多大面積上的雨水量，和降雨歷時的長短有關。如雨水從降雨面積最遠點到集水點1所需的集水時間為20min，而這場降雨只下10min就停了，待匯水面積上的雨水流到集水點時，降落在集水點1附近面積上的雨水早已流過去了。也就是說，同時到達集水點1的雨水只能來自FⅠ中的一部分面積，隨著降雨歷時的延長，就有愈來愈大面積上的雨水到達集水點1，當恰好降雨歷時t=20（min）時，則第1min降落在最遠點的雨水與第20min降落在積水點1附近的雨水同時到達，這時，集水點1處的徑流量達到最大。

通過上述分析可知，匯水面積隨著降雨歷時t的增長而增加，當降雨歷時等于集水時間時，匯水面積上的雨水全部流到集水點，則集水點產生最大雨水量。

為便于求得各設計管段相應雨水設計流量，做幾點假設：①匯水面積隨降雨歷時的增加而均勻增加；②降雨歷時大于或等于匯水面積最遠點的雨水流到設計斷面的集水時間t≥τ0；③地面坡度的變化是均勻的，徑流系數ψ為定值，且ψ=1.0。

a.管段1～2的雨水設計流量計算　管段1～2收集匯水面積FⅠ（hm2）上的雨水，設最遠點的雨水流到1斷面的時間為τ（min），只有當降雨歷時t=τ時，FⅠ全部面積的雨水才能流到1斷面，此時管段1～2內流量達到最大值。因此，管段1～2的設計流量為：

　　（3-35）

式中　q1——管段1～2的設計暴雨強度，即相應于降雨歷時t=τ時的暴雨強度。

b.管段2～3的雨水設計流量計算　當t=τ時，全部FⅡ和部分FⅠ面積上的雨水流到2斷面，此時管段2～3的雨水流量不是最大。只有當t=τ+t1-2時，FⅠ和FⅡ全部面積上的雨水均流到2斷面，此時管段2～3雨水流量達到最大值。設計管段2～3的雨水設計流量為：

　　（3-36）

式中　q2——管段2～3的設計暴雨強度，是用（FⅠ+FⅡ）面積上最遠點雨水流行時間求得的降雨強度，即相應于t=τ+t1-2的暴雨強度；

t1-2——管段1～2的管內雨水流行時間，min。

同理可求得管段3～4及4～5的雨水設計流量分別為：

　　（3-37）

　　（3-38）

式中　q3、q4——分別為管段3～4、4～5的設計暴雨強度，即相應于t=τ+t1-2+t2-3和t=τ+t1-2+t2-3+t3-4的暴雨強度；

t2-3、t3-4——分別為管道2～3、3～4的管內雨水流行時間，min。

由上可知，各設計管段的雨水設計流量等于該管段承擔的全部匯水面積和設計暴雨強度的乘積。各設計管段的設計暴雨強度是相應于該管段設計斷面的集水時間的暴雨強度，因為各設計管段的集水時間不同，所以各管段的設計暴雨強度亦不同。在使用計算公式Q=ψqF時，應注意到隨著排水管道計算斷面位置不同，管道的計算匯水面積也不同，從匯水面積最遠點到不同計算斷面處的集水時間（其中包括管道內流行時間）也是不同的。因此，在計算平均暴雨強度時，應采用不同的降雨歷時ti。

根據上述分析，雨水管道的管段設計流量，是該管道上游節點斷面的最大流量。在雨水管道設計中，應根據各集水斷面節點上的集水時間ti正確計算各管段的設計流量。

②設計計算步驟　首先收集和整理設計地區的各種原始資料作為基本的設計數據，包括地形圖、城市或工業區的總體規劃、水文、地質、暴雨等資料。然后根據具體情況進行設計。

a.劃分排水流域及管道定線　根據城市總體規劃圖或工廠總平面布置圖，按地形的實際分水線劃分成幾個排水流域。當地形平坦，無明顯分水線時，排水流域的劃分可以按城市主要街道的匯水面積擬定。

設計時要結合建筑物分布及雨水口分布，充分利用各排水流域內的自然地形布置管道，使雨水以最短距離按重力流就近排入水體。在總平面圖上繪出各流域的干管和支管的具體平面位置。

b.劃分設計管段　根據管道的具體位置，在管道轉彎處、管徑或坡度改變處、有支管接入處或兩條以上管道交匯處，以及超過一定距離的直線管段上都應設置檢查井。把兩個檢查井之間流量沒有變化且預計管徑和坡度也沒有變化的管段定為設計管段，并從管段上游往下游按順序進行檢查井的編號。

c.劃分并計算各設計管段的匯水面積　各設計管段匯水面積的劃分應結合地形坡度、匯水面積的大小以及雨水管道布置等情況而劃定。地形較平坦時，可按就近排入附近雨水管道的原則劃分匯水面積；地形坡度較大時，應按地面雨水徑流的水流方向劃分匯水面積。并將每塊面積進行編號，將其面積的數值注明在圖中。注意：匯水面積除街區外，還包括街道、綠地等。

d.確定各排水流域的平均徑流系數ψ　通常根據排水流域內各類地面的面積數或所占比例，計算出該排水流域的平均徑流系數值。也可根據規劃的地區類別采用區域綜合徑流系數。

e.確定設計重現期P、地面集水時間t1及管道起點的埋深　2.3節已經敘述過確定雨水管道設計重現期的有關原則。設計時應結合該地區的地形特點、匯水面積的地區建設性質和氣象特點選擇設計重現期。各個排水流域雨水管道的設計重現期可選用同一值，也可選用不同的值。

根據該地建筑密度情況、地形坡度和地面覆蓋種類、街區內設置雨水暗管與否等，確定雨水管道的地面集水時間。

管道起點埋深應考慮當地冰凍深度及支管的接入標高等條件。

f.求單位面積徑流量q0　q0是暴雨強度q與徑流系數ψ的乘積，稱單位面積徑流量。即

　　（3-39）

顯然，對于具體的雨水管道工程來說，式中P、t1、ψ、A1、b、c、n均為已知數，因此q0只是t2的函數。故只要求得各管段的管內雨水流行時間t2，就可求出相應于該管段的q0值。

g.列表進行雨水干管及支管的水力計算，以求得各管段的設計流量。并確定各管段所需的管長、坡度、流速、管底標高及管道埋深等值。

h.繪制雨水管道平面圖及縱剖面圖。

③設計計算實例

【例3.2】 某市居住區部分雨水管道布置如圖3-13所示。地形西高東低，一條自西向東流的天然河流分布在城市的南面。

已知城市暴雨強度公式為：

　　（3-40）

該街區采用暗管排除雨水，管材采用圓形鋼筋混凝土管，管道起點埋深0.70m。河流常水位為81.00m，最高洪水位為83.50m。各類地面面積見表3-4，試進行雨水管道的設計與計算。

【解】 a.該地區的排水系統采用分流制。該地區地形較平坦，無顯著分水線，則可依據面積的大小劃分，使各相鄰流域的管道系統能合理分擔排水面積，使干管在最合理埋深的情況下，流域內絕大部分雨水能以最短距離按重力流就近排入水體。該地區地形雖較平坦，但是地形上還是北部稍微偏高南部偏低，而且在該居住區的南部有條由西向東流的河流，該雨水出水口應設在河岸邊，因此雨水干管的走向為從西向東南。

b.根據地形及管道布置情況，劃分設計管段，將設計管段的檢查井依次編號，并量出每一設計管段的長度，匯總到表3-5。確定各檢查井的地面標高填入表3-6。

c.每一設計管段承擔的匯水面積可按就近排入雨水管道的原則劃分，然后將每塊匯水面積編號，計算數值，匯總到表3-7。

d.流量和水力計算。采用列表方法進行雨水管道設計流量及水力計算，見表3-8。先從管段起端開始，然后依次向下游進行。方法如下。

（a）表3-8中第1項為需要計算的設計管段，應從上游向下游依次寫出管段編號。第2、3、13、14項，可分別從表3-5、表3-6、表3-7中取得。

（b）在計算中，假定管段中雨水流量均從管段的起點進入，即將各管段的起點作為設計斷面。因此，各設計管段的設計流量按該管段的起點，即上游管段終點的實際降雨歷時進行計算，也就是說，在計算各設計管段的暴雨強度時，采用的t2值是上游各管段的管內雨水流行時間之和∑t2。例如，設計管段1～2是起始管段，故t2=0；設計管段3～4上游各管段內雨水流行時間之和為，將此值列入表中第4項。

（c）求該居住區的平均徑流系數Ψav，根據表3-7中數值，按公式（2-18）計算

（d）求單位面積徑流量q0[L/（s·hm2）]

q0=Ψavq

因為該設計區域街面面積較小，采用地面集水時間t1=5min，匯水面積設計重現期P=2a。將確定的設計參數代入公式中，則

由于q0為設計管段上游管段雨水流行時間之和的函數，因此只要知道各設計管段內雨水流行時間t2，即可求出該設計管段的單位面積徑流量q0。例如，管段1～2的∑t2=0，代入上式計算出q0，并將計算結果代入表3-8中第6項。

（e）用各設計管段的單位面積徑流量乘以該管段的總匯水面積得該管段的設計流量。例如，管段1～2的設計流量為Q=q0F1～2=170.44×0.450L/s=76.70L/s，依次將計算值列入表3-8中第7項。

（f）根據求得的各設計管段的設計流量，參考地面坡度，查給排水設計手冊滿流水力計算表或水力計算圖，確定管段的設計管徑、坡度和流速。在查水力計算表或水力計算圖時，Q、v、I和D這四個水力因素可以相互適當調整，使計算結果既符合設計數據的規定，又經濟合理。也可以通過調整D和I，依據公式（3-34）計算Q和v，再看v是否符合規定要求，Q'是否≥Q來決定是否需要調整D和I。

由于該街區地面坡度較小，為不使管道埋深過大，管道坡度宜取小值，但所取的最小坡度應能使管內水流速度不小于設計流速。例如，管段1～2的流量為76.80L/s，查水力計算圖，在滿足最小設計流速0.75 m/s的前提下，盡量選擇較小的坡度，最后確定該管道的管徑D取400mm、流速v取0.75 m/s、坡度I取0.0021。將其列入表3-8中第8、9、10項中。表3-8中第11項是管道的輸水能力Q'，它是指經過調整后的流量值，也就是指在給定的D、I和v的條件下，雨水管道的實際輸水能力，要求Q'>Q，管段1～2的輸水能力為95L/s。

（g）根據設計管段的設計流速求該管段的管內雨水流行時間t2。例如管段1～2的管內雨水流行時間，將其計算值列入表3-8中第5項。

（h）求降落量。由設計管段的長度及坡度，求出設計管段上下端的設計高差（降落量）。例如管段1～2的降落量IL=0.0021×150m=0.315m，將此值列入表3-8中第12項。

（i）確定管道埋深及銜接。在滿足最小覆土厚度的條件下，考慮冰凍情況、承受荷載及管道銜接，并考慮與其他地下管線交叉的可能，確定管道起點的埋深或標高。本例起點埋深為0.70m，將此值列入表3-8中第17項。各設計管段的銜接采用管頂平接。

（j）求各設計管段上、下端的管內底標高。用1點地面標高減去該點管道的埋深，得到該點的管內底標高，即（86.700-0.70）m=86.00m，列入表3-8中第15項，再用該值減去該管段的坡降，即得到節點2的管內底標高，即（86.000-0.315）m=85.685m，列入表3-8中第16項。

用節點2處的地面標高減去該點的管內底標高，得到節點2處的管道埋深，即（86.630-85.685）m=0.945m，將此值列入表3-8中第18項。

由于管段1～2與管段2～3的管徑不同，采用管頂平接。即管段1～2的末端與管段2～3的起端的管頂標高應相同。計算得管段2～3的起端管內底標高應為（85.685+0.400-0.600）m=85.485m，按前面的方法再求得節點3的管內底標高。其余各管段的計算方法與此相同，直到完成表3-8中所有項目，則水力計算結束。

（k）根據水力計算結果，管道系統終點管內底標高為83.873m，在最高洪水位以上，可以保證城市在暴雨期間排水的可靠性。

（l）水力計算后，要進行校核，使設計管段的流速、標高及埋深符合設計規定。雨水管道在設計計算時，應注意以下幾個方面的問題：ⅰ.在劃分匯水面積時，應盡可能使各設計管段的匯水面積均勻增加，否則會出現下游管段的設計流量小于上游管段的設計流量，這是因為下游管段的集水時間大于上游管段的集水時間，故下游管段的設計暴雨強度小于上游管段的設計暴雨強度，總匯水面積只是很少增加。若出現這種情況，應取上游管段的設計流量作為下游管段的設計流量。ⅱ.水力計算自上游管段依次向下游進行，一般情況下，隨著流量的增加，設計流速也相應增加，如果流量不變，流速不應減小。ⅲ.雨水管道各設計管段的銜接方式一般采用管頂平接。ⅳ.本例只進行了雨水干管水力計算，但在實際工程設計中，支管也是需要進行計算的，計算結果見表3-9。在支管和干管相接的檢查井處，會出現該斷面處有兩個不同的集水時間∑t2和管內底標高值的情況，在繼續計算下一個管段時，應采用其中較大的集水時間值和較小的管內底標高。

（m）繪制雨水管道縱剖面圖。如圖3-14所示為該居住區雨水干管縱剖面圖。

（2）數學模型法（SWMM）計算與設計雨水管渠系統

我國《室外排水設計規范》（GB 50014—2006）規定：當匯水面積超過2km2時，宜考慮降雨在時空分布的不均勻性和管網匯流過程，宜采用數學模型法計算雨水設計流量。

【例3.3】 請利用SWMM模型模擬例3.2采用推理公式法設計與計算出的雨水管網系統，試校核該居住區的雨水管網系統是否合理。

①資料匯總　將例3.2的該居住區雨水管道系統的設計結果進行匯總（檢查井的井底標高比其內最低管道管內底標高低300mm），匯總結果見表3-10～表3-12。

②新建項目　啟動SWMM，從文件菜單里選擇新建命令，創建新的工程。

③設置缺省值　從工程菜單里選擇缺省命令，啟動工程缺省對話框，如圖3-15所示。利用這些缺省，可以簡化后續的數據輸入任務。首先就是ID標簽，對各個對象設置其相對應的ID，雨量計的ID為YLJ，子匯水面積的ID為ZMJ，鉸點的ID為J，管渠的ID為GQ，排水口的ID為PFK，并且設置ID增量為1。

在模擬地表產流過程中，本研究選取Horton下滲模型，該模型所需主要參數有最大滲入速率、最小滲入速率和衰減常數等，它們的值取默認值，如圖3-16所示。

如前面3.1.2節介紹的SWMM原理部分，SWMM模擬地表匯流過程采用非線性水庫法。在模擬地表匯流過程之前，首先，要將子匯水面積分為滲透面積、有洼蓄能力的不滲透面積、無洼蓄能力的不滲透面積三部分。不滲透面積、無洼蓄能力的不滲透面積、滲透面積洼地蓄水量和不滲透面積洼地蓄水量都是需要確定的參數。由于該研究區域是居民區，不透水面積較大，其中不透水面積中大部分是屋面，屋面是有一定的蓄水能力的，因此本研究中不滲透面積所占子匯水面積的比例取60%，無洼蓄不滲透面積占子匯水面積的比例取為15%。滲透面積和不滲透面積的洼地蓄水均與地表情況有關，根據前面3.1.1節中的初損部分的介紹，在此不滲透面積和滲透面積的洼地蓄水深度分別取為1mm和5mm。其次，該模擬過程還需要設定其他的參數，如地表面積、特征寬度、地表平均坡度、滲透面積和不滲透面積的粗糙系數n值等。其中子匯水面積特征寬度及地表面積在子匯水面積屬性設置中進行相應的輸入。地表平均坡度取0.05（居住區地勢平緩），滲透面積的曼寧粗糙系數n值取0.1，不滲透面積的曼寧粗糙系數n值取0.01。具體數值見圖3-17。

在管網匯流模擬過程中，選擇動態波進行該過程模擬，這樣使得模擬更加接近事實，而且也可以處理多種復雜的水流情況。在該模擬過程中除了需要確定演算方法，還需要確定管渠的長度、形狀、管徑、粗糙系數、流量單位、管段偏移等。對于管渠的長度、形狀和管徑，每個管段具體情況不一樣，會在每個管渠的屬性設置中進行相應的確定。管渠粗糙系數取默認值0.01，流量單位設置成LPS（L/s），管段偏移設置成標高偏移。具體設置值見圖3-18。

④加載背景圖　將例3.2中的居住區雨水管道系統平面的CAD圖以輸出的方式保存為圖元文件（.wmf）格式的圖。然后從視圖菜單里選擇背景命令下的調用命令，啟動背景圖像選擇器對話框，選擇該圖作為研究背景圖。如圖3-19所示。

⑤繪制圖元　在背景圖中進行管渠、節點、子匯水面積等圖元的勾描。繪制結果見圖3-20。

⑥降雨數據　 SWMM動態模擬中降雨量的輸入可以使用實測的降雨量，也可以根據暴雨強度公式計算得到降雨量。本研究在確定降雨強度隨時間動態變化時，采用芝加哥降雨合成線法模擬降雨過程。

已知該居住區所在城市的暴雨強度公式為：

　　（3-40）

式中　q——平均暴雨強度，L/（s·hm2）；

P——設計降雨重現期，a；

t——暴雨歷時，min。

該居住區的重現期取2a，降雨歷時為2h，即120min，雨峰系數r取0.4，從而繪制出降雨過程線，如圖3-21所示。

為雨量計YLJ1輸入降雨數據，如圖3-22所示。

⑦編輯圖元屬性

根據表3-12設置子匯水面積屬性：面積、地表滿流的特征寬度和出水口。除了這些屬性外，還需要對每個子匯水面積使用的雨量計進行設置，在本研究中所有的子匯水面積使用相同的雨量計YLJ1。具體屬性設置如圖3-23所示。

根據表3-10設置鉸點屬性：內底標高和最大深度。具體屬性設置如圖3-23所示。

根據表3-11設置管渠屬性：管長、斷面形狀、管徑、進水端渠道內底標高（進水偏移）和出水端渠道內底標高（出水偏移）。具體屬性設置如圖3-23所示。

⑧執行模擬　當各圖元的屬性設置完成以后，調出模擬選項對話框進行一些選項的設置，在對話框的日期頁設置分析結束時間為3∶00∶00，在時間步長頁設置演算時間步長為30s。然后點擊運行按鈕就可以執行模擬，運行結果見圖3-24。運行狀態圖顯示運行成功，模擬結果在允許誤差范圍內。

⑨查看模擬結果　模擬完畢后可以通過多種形式展示其結果，如模擬狀態報告、各種地圖、圖表、表格以及統計分析報告等。由于篇幅有限，本例子只列舉了三種結果展示形式。

a.狀態報告

從狀態報告中連續性誤差部分可以看出：降落到該區域的雨水為38.383mm，0.867mm滲入地下，剩余成為徑流（見圖3-25）；

從節點超載洪流總結圖中可以看出沒有節點發生超載（當水位超過最高渠道頂部時，發生超載）和洪流（洪流是指節點溢流的所有水量，無論積水與否）（見圖3-26）；

從管渠超載總結圖中，可以看出管渠GQ3、GQ4和GQ5出現超載，但是從圖3-27可以看出持續時間均不長，不會引起節點超載和節點洪流。

b.時距圖　圖3-28為GQ1、GQ2、GQ3、GQ4和GQ5這五條管段中的流量隨時間的變化情況。從圖3-28的降雨過程線可以看出該居住區在50min左右發生最大降雨，隨后在短暫的延遲之后五條管道在1h左右的時候均出現流量最大值，接著隨著降雨量的減小，管道流量也相應減小。

c.剖面圖　圖3-29為節點J1-PFK1的GQ1、GQ2、GQ3、GQ4和GQ5五條管道在01∶00∶00時刻的水位剖面圖。由上述分析知五條管道均在1h左右的時候出現流量最大值，相對應此時管道的水位達到最高，隨后管道的水位隨著流量的減小而降低。

從上述模擬結果可以看出該居住區的雨水管網系統設計是合理的。