4.2 雨水径计算

4.2.1 分别规定雨水设计总量和设计流量的基本计算公式。
雨水设计总量为汇水面上在设定的降雨时间段内收集的总径流量，雨水设计流量为汇水面上降雨高峰历时内汇集的径流流量。
本条所列公式为我国目前普遍采用的公式。公式(4.2.1-1)中的系数10为单位换算系数。
4.2.2 规定径流系数的选用范围。
1 给出雨水收集的径流系数。
根据流量径流系数和雨量径流系数的定义，两个径流系数之间存在差异，后者应比前者小，主要原因是降雨的初期损失对雨水量的折损相对较大。同济大学邓培德、西安空军工程学院岑国平都有论述。鉴于此，本规范采用两个径流系数。
径流系数同降雨强度或降雨重现期关系密切，随降雨重现期的增加(降雨频率的减小)而增大，见表9。表中F_汇是入渗绿地接纳的客地硬化面汇流面积，F_绿是入渗绿地面积。

本条文表中的径流系数对应的重现期为2年左右。表4.2.2中的上限值为一次降雨系数(雨量30mm左右)，下限值为年均值。
表4.2.2中雨量径流系数的来源主要来自于：现有相关规范、国内实测资料报道、德国雨水利用规范(DIN 1989.01:2002.04和ATV-DVWK-A138)。表中流量径流系数比给水排水专业目前使用的数值大，邓培德“论雨水道设计中的误点”一文中认为目前使用的数值是借用的雨量径流系数，偏小。
屋面雨量径流系数取0.8～0.9的根据：1)清华大学张思聪、惠士博等在“北京市雨水利用”中指出建筑物、道路等不透水面的次暴雨径流系数(即雨量径流系数)可达0.85～0.9；2)北京市水利科学研究所种玉麒等在“北京城区雨洪利用的研究报告”中指出：通过几个汛期的观测，取有代表性的降水与相应的屋顶径流进行相关分析，大于30mm的降水平均径流系数为0.94，10～30mm的降水平均径流系数为0.84；3)西安空军工程学院岑国平在“城市地面产流的试验研究”中表明径流系数特别是次暴雨径流系数是降雨强度的增函数，由此考虑到雨水利用工程的降雨只取1、2年一遇，故径流系数偏低取值；4)德国规范《雨水利用设施》(DIN 1989.01:2002.04)取值0.8。
屋面流量径流系数取1的根据：1)建筑给水排水规范一直取1，新规范改为0.9没提供出依据；2)“城市地面产流的试验研究”证明暴雨(流量)径流系数比次暴雨径流(雨量)系数大，另外根据暴雨径流系数和次暴雨径流系数的定义亦知，前者比后者要大；3)屋面排水的降雨强度取值大(因重现期很大)，故流量径流系数应取高值。
其他种类屋面雨量径流系数均参考德国规范《雨水利用设施》(DINl989.01:2002.04)。
表10、表11列出德国相关规范中的径流系数，供参考。

2 各类汇水面的雨水进行利用之后，需要(溢流)外排的流量会减小，即相当于径流流量系数变小。本款的流量径流系数即指这个变小了的径流系数，它需要计算确定。扣损法是指扣除平均损失强度的方法，计算公式如下(引自西安冶金建筑学院等主编的《水文学》)：

设有雨水利用设施的场地，雨水利用设施增加了损失强度，计算中应叠加进来。这样，平均损失强度μ应是产流期间内汇水面上的损失强度与雨水利用设施的雨水利用强度之和。而雨水利用设施对雨水的利用强度是可以根据设施的相关设计参数计算的。
_m经验值0.25～0.4的选用：当溢流排水的设计重现期比雨水利用设施的降雨量设计重现期大1年以内时，取用下限值；当前者比后者大2年左右时，取高限值；当前者比后者大5年时，取0.5。径流系数10随降雨重现期增加而增大的规律见上面公式，重现期大，则雨力A大，从而大。
经验值0.25～0.4主要是借鉴绿地的径流系数。绿地的流量径流系数一般为0.25，当绿地土壤饱和后，径流系数可达0.4(见姚春敏等“奥运期间北京内洪灾害防范问题探讨”一文)。雨水利用设施遇到超出其设计重现期的降雨，也要饱和，从而使溢流外排的径流系数增大，这类似于绿地的径流情况。
4.2.3 规定了设计降雨厚度的选用。
本规范中设计降雨厚度是设计重现期下的最大日、月或年降雨厚度等。在各雨水利用设施的条款中，对设计时间和重现期都作出了相应的规定，根据这些规定，在3.1.1条中可得到所需的设计降雨厚度。
4.2.4 规定汇水面积的确定方法。屋面雨水流量计算时，汇水面积的计算原理和方法见图2。

当斜坡屋面的竖向投影面积与水平投影面积之比超过10％时，可以认为斜坡较大，附加面积不可忽略。
高出汇水面的侧墙有多面时，应附加有效受水加面积的50％，有效受水面积的计算如图3所示，图中ac面为有效受水面。

雨水总量计算时则只需按水平投影面积计，不附加竖向投影面积和侧墙面积，因总雨量的大小不受这些因素的影响。
4.2. 5 规定设计暴雨强度的计算公式。
本条所列的计算公式是国内已普遍采用的公式。在没有当地降雨参数的地区，可参照附近气象条件相似地区的暴雨强度公式采用。
条文中要求乘1.5的系数主要基于以下考虑：近几年发现有工程天沟向室内溢水，分析原因可能是由于实际的集水时间比5min小造成流入天沟的雨强比计算值大，而雨水系统的设计排水能力又未留余量，且天沟无调蓄雨量的能力，于是出现冒水。乘1.5的系数，可使计算的暴雨强度不再小于实际发生的暴雨强度。
4.2.6 规定雨水利用工程中三种不同性质的雨水管渠的设计重现期。
1 雨水储存、渗透、处理回用等设施的规模，都是按一定重现期的降雨量设计的。向这些设施输送雨水的管渠，应具备输送这些雨水量的能力，因此，管渠流量的设计重现期当适应此要求。严格讲，按同一重现期计算的流量和雨量之间并没有确定的匹配关系，因为二者的统计取样的样本并不一致，且是各自独立取样。此条的规定是作了简化近似处理，假定二者之间相匹配，由此推荐管渠流量计算重现期随雨水利用设施的雨量计算重现期而变。
2 屋面雨水收集系统担负着双重功能：一方面向雨水利用设施输送雨水，另一方面要将屋面雨水及时排走，维护屋面安全，所以设计重现期按排水要求制定，其中外檐沟排水时出现溢流不会影响建筑物，故重现期取值较小。虹吸式系统无能力排超设计重现期雨水，故应取高限值，以减少溢流事故，半有压流系统留有排超设计重现期雨水的余量，故取低限值。
表12尝试引用安全度对虹吸屋面雨水排水系统的设计重现期作了偏向安全的考虑，供设计参考。降雨设计重现期的大小直接影响到设计安全度和工程费用，是重要的设计参数。《建筑给水排水设计规范》1997年版3.10.23条规定：设计重现期为一年的屋面渲泄能力系数，在屋面坡度小于2.5％时宜为1，坡度等于及大于2.5％的斜屋面系数宜为1.5～3.0。这仅考虑了屋面坡度大小对屋面雨水泄流量的影响，其他因素未能包括在内。
2003年修订后的《建筑给水排水设计规范》对设计重现期作了较大的变动，考虑了建筑物的使用功能和重要性，但也存在不够全面的问题。
3 溢流外排管渠的设计重现期应高于雨水利用设施的设计重现期。若二者重现期相等，雨水几乎全部进入利用设施，则外排量很少，使外排管径过小，遇大雨时场地内的积水时间比无雨水利用时延长。条文中表4.2.6-2引自《建筑给水排水设计规范》GB 50015—2003。

4.2.7 规定雨水管渠设计降雨历时的计算公式。
设计降雨历时的概念是集流时间，集流时间是汇水面集流时间和管渠内雨水流行时间之和。增加折减系数m使设计降雨历时等于集流时间的概念发生了变化，由此算得的设计流量也不是集水面最大流量，而是已经被压缩后的流量。雨水利用工程与传统的小区雨水排除工程不同，雨水流量计算不仅是要确定管径，更用于确定水量和调节容积，因此，令m=1，意欲取消其“压缩流量”的作用。