芝加哥雨量计算径流量

降雨量数据与市政给排水设计、初期污染源控制关系密切，本文以重庆永川某小流域为例，记录暴雨径流产生量的计算过程及芝加哥雨型的生成。
下一期介绍用 streamlit 制作暴雨径流及雨型生成器的制作。

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目的

计算重庆永川某小流域，暴雨径流产生量及雨型。

暴雨强度

根据《关于发布重庆市暴雨强度修订公式及设计暴雨雨型的通知》（渝建〔2017〕443 号）可知，
重庆永川暴雨流量计算公式：

$$
q=\frac{1312(1+0.971 \lg P)}{(t+7.739)^{0.631}}
$$

式中：
P—设计降雨重现期，
T—降雨历时 min
Q—设计暴雨强度（L/s·hm 2）
综上，重现期 10 年, 降雨历时 60 分钟, 暴雨强度 180.87 L/s·hm 2。

雨水重现期

设计雨水重现期按照 4.1.3 规定，项目为农村地区取 10 年。

降雨历时

降雨历时取值范围为 1~1440 min，本文取60 min。

初期雨量计算

雨水量计算公式

根据《室外排水设计标准》（GB 50014-2021），初期雨水量计算公式如下：
$$
Q = q \times \psi \times F
$$
Q=q×ψ×F
式中：Q─雨水设计流量（L/s）；
ψ─径流系数，取ψ=0.45；
F─汇水面积（hm2），为 hm2。
q—暴雨强度（ L/s•hm2）

径流系数

室外排水设计标准中径流系数规定如下，并没有以耕地、水田为主的农业区域的径流系数信息。

在等雨量条件下 ,覆盖度在 95 %以上的耕地 ,径流系数为 0. 23 ,而覆盖度为 15 %的农地径流系数为0. 59^[1]，根据《重庆市永川区水利发展“十三五”规划》，径流系数为 0.45，综合考虑，本次计算取 0.45。

综上，重现期10年,降雨历时60分钟, 暴雨强度180.87 L/s·hm²,流域面积2000.0公顷，径流系数为0.45，流量为 162780.99 L/s,累计汇水量586011.58 m³

芝加哥雨型

芝加哥雨型是一种用于城市雨洪设施设计的短历时设计雨型，由Keifer和Chu在1957年提出，主要用于模拟短时间内高强度的降雨过程，以评估和设计排水系统的能力。芝加哥雨型通过暴雨强度公式（IDF，Intensity-Duration-Frequency relationship）推导得出，并通过特定的处理方法来表达降雨过程中的峰值和衰减特性。
芝加哥雨型的特色在于它将暴雨分为峰前和峰后的两个阶段，通过一个系数 𝑟（介于0到1之间）来确定雨峰的位置，使得降雨过程更符合实际中雨强先增后减的变化规律。
一般情况下雨峰系数可取 0.35 。

通过芝加哥雨型计算可以相对较好的模拟降雨过程，计算累计雨量。
直接用芝加哥雨型生成器制作。计算结果可放入 swmm 模型中。