用于雨水滞留池出口结构设计的Excel电子表格模板
雨水滞留池的背景
雨水保留池或蓄水池用于从已开发的流域捕获雨水径流，并以不大于开发前峰值暴雨径流率的速率释放捕获的雨水。
基本要求:1)足够的体积将捕获的雨水径流,因为它被释放以较慢的速度比,和2)一个出口结构控制的流出速率不大于前期开发雨水径流峰值速率。图中所示为暴雨蓄水池和带有出水管和带有堰的立管的出口控制结构。
这篇文章，”雨水滞留池或滞留池-为什么需要它？提供更多有关雨水滞留和蓄水池的背景资料。这篇文章”用Excel公式计算暴雨蓄水池的尺寸给出了公式和Excel电子表格，可以下载这些表格来计算滞留/滞留池所需的体积。本文给出了雨洪截留池出口结构设计的公式和程序。
出口控制结构的类型
为了将雨水滞留池或滞留池的流出量控制在低于开发前的雨水径流峰值速率，需要某种类型的流量限制。本文将介绍三种类型的流量限制/流量控制装置，分别为管道、管道和管道孔口，及堰. 为了对作为流量控制装置的管道、孔口或堰进行设计计算，无需重新发明轮子，因为流体力学/水力学方程已经在这三种装置的其他应用中普遍使用。
如左上角的图表所示，具有适当直径和长度且在池底或池底附近有入口的管道可用作滞留池的出口控制。如右图所示，孔板或堰出口控制通常与雨水滞留池的立管一起使用。这种类型的出口将在风暴事件后将水池排水至堰顶高度或孔口底部。
单级和两级出口流量控制
使用管道进行唯一出口流量控制，如上图所示，是单级出口流量控制的一个例子。管道的大小可以适当地限制只有一个选定的复发间隔的风暴的流量。如果管道的大小是为了在开发前的峰值暴雨径流率下提供频繁事件(如2年或5年的暴雨)的流出量，那么它将控制不太频繁的事件(如50年或100年风暴).另一方面，如果管道的尺寸能够适当控制100年一遇的风暴，那么它将受到更频繁事件的控制。
解决这一难题的一个办法是为频繁事件（如2年或5年风暴）设计出口控制，但为不太频繁的事件（如100年风暴）提供足够的存储容量。另一种方法是两级出口流量控制。如上图所示，带有管道出口的立管中的堰或孔口可设计为两级控制。例如，可以调整管道的尺寸，以便为重复间隔较大的事件（如100年一遇的风暴）提供适当的限制。然后可以调整孔口或堰的尺寸，以便为更频繁的事件（如5年一遇的风暴）提供适当的限制。
设计暴雨重现间隔通常由州或地方机构规定。有关设计单级管道出口流量控制和两级出口流量控制（带有管道和孔口或堰）的讨论和可下载Excel电子表格模板，请参见第2页。
用于管道出口控制的Excel电子表格模板
图像左侧展示了Excel电子表格模板,可以下载来计算管径需要控制出口流量不超过设计的前期开发雨水径流率峰值风暴如果提供的所有参数值投入列。这些输入参数如右图所示，总结如下：
管道曼宁粗糙系数，n，无量纲
管道长度，L, ft
设计蓄水量时池塘中的水位，Es，ft
管道中心线标高，Ec，ft
开发前的峰值径流率，qpb, cfs
管道直径的试验值，D，英寸
使用上述参数计算所需管道直径的方程式如下：
Kp=5087 n2 D-4/3；C=0.456+0.047（L Kp）-0.0024（L Kp）2+0.00006（L Kp）3；D=12C qpb0.5（Es-Ec）-0.25
这些计算需要一个迭代(试错)解决方案，因为D需要一个值来计算Kp，而Kp需要计算D。选择D的试验值来开始这个过程，然后输入所有的值输入， Excel公式计算Kp、C和管径D。如果D的计算值与试验值不一致，则重复设置下一个标准管径处D的试验值小于计算值。必要时重复。
雨水排水管的标准美国直径（均以英寸为单位）为：
4、6、8、12、15、18、21、24、27、30、33、36、39、42、48、54、60、6“增量至180”
Excel电子表格模板可以通过以下链接下载，以美国或国际单位进行计算。本文最后一节（第3页）提供了有关国际单位参数和方程式的信息。
用于孔板出口控制的Excel电子表格模板
左图为孔板出口控制结构，孔板面积Ao;宽度,我们;高度,Ho);和底部标高Eo，如图。右下角的图片展示了Excel电子表格模板，可以下载这些模板来计算所需的孔口尺寸，以控制出口流量，使其不超过设计风暴的开发前峰值暴雨径流率。如果为输入参数提供了值，则Excel公式继续计算，输入参数只有以下三个:
设计蓄水量时池塘中的水位，Es，ft
孔口底部标高，Ec，ft
开发前的峰值径流率，qpb, cfs
Excel公式用于计算孔口高度和宽度的公式如下：
Ao=（0.2283 qpb）/[（Es-Eo）0.5]；Ho=Ao/Wo
两级出口流量控制可以通过这里描述的控制低回返期风暴的孔口和上一节描述的控制高回返期风暴的管道来实现。
Excel电子表格模板可以通过以下链接下载，以美国或国际单位进行计算。本文最后一节（第3页）提供了有关国际单位参数和方程式的信息。
用于堰出口控制的Excel电子表格模板
左图所示为Excel电子表格模板，可下载该模板，以计算将出口流量控制在不超过设计暴雨的开发前峰值暴雨径流率所需的堰长，前提是投入这些输入参数如右图所示，总结如下
设计蓄水量时池塘中的水位，Es，ft
堰顶高程，Ew, ft
开发前的峰值径流率，qpb, cfs
堰系数,连续波
Excel公式中计算堰长所用公式为:
Lw = qpb/[Cw(Es - Ew)1.5]
通常用于堰系数Cw的值为3.1
两级出口流量控制可使用此处所述的堰来控制低重现期暴雨，并使用如前一节所述设计的管道来控制高重现期暴雨。
Excel电子表格模板可以通过以下链接下载，以美国或SI单位进行计算。本文的下一节将提供有关S.I.单位的参数和方程的信息。
出口流量控制设计参数和方程的sii单元
管道出口流量控制：用于管道出口流量控制计算的参数的sii单元为:
- 管道曼宁粗糙系数，n，无量纲
- 管长，L, m
- 设计蓄水池水位，Es, m
- 管道中心线标高，Ec，m
- 开发前峰值径流率，qpb，m3/s
- 管道直径的试验值，D，mm
方程式与美国单位的方程式几乎相同，但某些常数发生了变化，如下所示：
Kp=115768 n2 D-4/3；C=0.456+0.047（LKp）-0.0024（LKp）2+0.00006（LKp）3；
D=1346摄氏度qpb0.5（Es-Ec）-0.25
孔板出口流量控制：孔板尺寸及尺寸单位所需参数如下:
- 设计蓄水池水位，Es, m
- 孔口底部标高，Ec，m
- 开发前峰值径流率，qpb，m3/s
- Ao=孔口面积，m2
- Wo=孔板宽度，m
- Ho=孔板高度，m
S.I.单位的方程式为：
Ao = 0.4135 qpb/(Es - Eo)0.5;何鸿燊= Ao /我们
堰出口流量控制：堰出口流量控制计算参数及其sii单元为:
- 设计蓄水池水位，Es, m
- 堰顶高程，Ew，m
- 开发前峰值径流率，qpb，m3/s
- 堰系数
- 堰长，Lw, m
计算堰长所需的公式保持不变(Lw = qpb/[Cw(Es - Ew)1.5]，但通常使用的堰系数Cw值为1.71，而不是美国单位使用的3.1值。
参考资料和图像信用
更多信息的参考资料：
1.McCuen理查德•H。水文分析与设计，第二版，上鞍河，新泽西州，1998年。
2.Coefield，S.和环境部健康新闻，”环保署将阻止暴雨径流洪水污染美国水道”,科学美国人，2010年2月17日。
3.Mays，L.W。，城市雨水管理工具，纽约，麦格劳·希尔，2004年。
影像学分：
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这篇文章是系列文章的一部分：雨水滞留池
已开发流域需要雨水滞留池，以收集雨水径流，并以不大于开发前峰值雨水径流率的速率释放。汇流时间和径流系数是重要的流域参数
