排水模型漫谈：雨水设计那些事
排水模型漫谈：雨水设计那些事
随着极端天气事件的频发，城市排水系统的安全性和可靠性日益受到关注。本文将从暴雨强度公式、推理公式法等基础理论出发，详细阐述这些理论在实际工程设计中的应用，并重点介绍StormDesk这一创新平台，该平台实现了设计与评估的一体化，提高了工作效率。
如何有效应对极端天气是当前城市建设中不可忽视的话题。雨水管网承载着千万居民的生命财产，守护城市安全。不知大家是否疑惑过暴雨强度公式、推理公式法这些概念同雨水管网设计之间有何联系？今天我们来看看这些理论、技术和工具是如何一步步构筑起守卫城市安全的屏障。
那么，一切还是得从源头降雨说起！
暴雨强度公式：科学描述降雨特性
说起管道设计，工程师们首先面临的就是如何确定管道设计标准？即确定对应于暴雨强度公式下的某一特定降雨强度。在这篇文章“”，我们已介绍过暴雨强度公式及其相关概念，它是进行水文分析和工程设计的重要基础。
正是通过暴雨强度公式，工程师们才可以估算不同重现期下的最大可能降雨量，从而为城市排水系统设计提供标准依据。
推理公式法：从理论到实践的桥梁
确定降雨量后，如何明确每根管道需要输送多少水量呢？这就需要我们了解一种基于推理公式（Rational Formula）的经典方法。
推理公式法是在国内常用的一种小流域高峰流量计算方法，该方法最早由爱尔兰工程师于1850年提出，距今已经有一百多年历史。推理公式的表达是这样的：
φ表示径流系数，表征地面将降雨转化为径流的能力；q指根据暴雨强度公式得出的降雨强度；F则是管段对应的地表汇流面积。
这个公式能直观告诉工程师们不同地表由降雨所造成的地面径流量是不一样的。
当然，推理公式的应用需要立足于几个假定条件：
- 降雨空间分布是均匀的；
- 降雨强度在确定时间段内均匀不变；
- 汇流面积对应集水时间为线性增长。
尽管由于这些偏离现实的假设使该方法在应用中饱受争议，但因其在管网设计过程中的可行性和便利性，依旧获得很多工程师的认可。可以说，它就像是一座桥梁，勾通起从理论到实践的实现过程。
管网设计：连接现实的最后一公里
最后，明确了每根雨水管道需要输送的具体水量，工程师就可以计算管道尺寸规模，进而得到可用于实施的施工图纸。
但说到这，还临一个问题，前文提及管道设计对应于某一特定降雨强度，可现实中降雨往往多样且难以预料，并且推理公式法应用本身需要立足于几个假定条件，我们如何去验证这些非标准降雨条件下排水系统的性能呢？
没错，面对复杂的现实情况与推理公式法假定条件之间的矛盾，模型是一条实现这种需求最科学和有效的途径。
可现有管网设计和模拟评估都只能在不同平台上实现，设计好后再建模费时费力，有什么更好的解决办法吗？
StormDesk：实现管网“设计+评估”的一体化平台
传统管网设计的计算流程主要包含：管道定线、汇水面积绘制、列表水力计算。采用的工具大多是CAD和EXCEL，前者往往用于管道定线及汇水面积绘制，后者用于管网水力计算。完成计算后，若需进行工况模拟，还要导入至模型软件中。中间过程经常涉及纷繁的数据获取和转化步骤，费时费力。
而StormDesk正是面对这些需求，实现了“暴雨强度公式+推理公式法”的管网设计计算过程，并且在完成设计计算后可无缝衔接进行不同降雨条件下的排水管网能力及内涝评估，成为了“设计+评估”的一体化操作平台。这大大提高了雨水管网设计流程、以及非标准工况技术验证的便捷性和高效性。
结 语
雨水管网设计计算、管网能力及内涝评估是现有规划设计工作下的一整套流程体系，随着工具化、标准化的流程越来越普遍，打造一套高效安全的的雨水管网方案将越来越便捷，也许未来某一天管网自动设计将会真正实现。下一篇我们将聊一聊城市内涝以及二维模拟那些事，敬请期待！