Jak obliczyć ilość wód opadowych? Wzór, deszcz miarodajny i przykład

---

Ile wody spłynie z dachu, podjazdu i ogrodu podczas deszczu? Przy projektowaniu kanalizacji potrzebujesz przede wszystkim przepływu w litrach na sekundę. Jeśli chcesz oszacować ilość zebranej wody, szukasz natomiast objętości w metrach sześciennych. Te wyniki odpowiadają na różne pytania i wymagają innych danych.

W kalkulatorze natężenia przepływu deszczówki obliczysz odpływ z kilku powierzchni, zsumujesz wyniki i przejdziesz do sprawdzenia średnicy kanału grawitacyjnego. Poniżej pokazujemy rachunek dla działki o powierzchni 1 000 m² oraz sposób wprowadzenia tych samych danych do narzędzia.

Wzór na obliczanie ilości wód opadowych

Dla pojedynczej powierzchni obliczeniowy przepływ wynosi:

$Q = \frac{I \cdot \psi \cdot A}{10\,000}$

• Q — przepływ wód opadowych [l/s], równoważny dm³/s;
• I — natężenie deszczu miarodajnego [l/(s·ha)];
• ψ — bezwymiarowy współczynnik spływu przyjęty do obliczenia przepływu;
• A — powierzchnia zlewni [m²].

Dzielenie przez 10 000 przelicza metry kwadratowe na hektary. Jeżeli powierzchnię podasz od razu w hektarach, nie dzielisz ponownie przez 10 000. Przykładowo 200 m² to 0,02 ha.

Jest to uproszczone obliczenie odpływu, stosowane w metodzie racjonalnej. Zakłada wspólne natężenie deszczu nad analizowaną zlewnią i odpowiednio dobrany czas opadu. Sam wzór nie odwzorowuje opóźnienia dopływu, magazynowania wody w sieci ani spiętrzenia od strony odbiornika. Sprawdza się jako punkt wyjścia do obliczeń małych, prostych układów; rozbudowana sieć może wymagać modelowania hydrodynamicznego.

Jak określić powierzchnię zlewni?

Zacznij od wskazania miejsca, dla którego liczysz przepływ: wpustu, studzienki, odcinka kanału lub wlotu do zbiornika. Następnie ustal, z których powierzchni woda rzeczywiście do niego dopływa.

Granice zlewni zależą od ukształtowania terenu, krawężników, odwodnień liniowych i układu rur spustowych. Nie muszą pokrywać się z granicami działki. Trawnik, na którym woda pozostaje i wsiąka bez odpływu do analizowanej kanalizacji, nie powinien być automatycznie doliczany do jej obciążenia. Z kolei spływ z terenu położonego wyżej może zwiększać obciążenie mimo położenia poza działką.

Podziel zlewnię na części o podobnych właściwościach: dach, nawierzchnię utwardzoną i zieleń. Nie licz dwa razy tej samej powierzchni — rzutu budynku nie dodawaj ponownie jako gruntu pod dachem.

Dla pionowo padającego deszczu punktem wyjścia jest rzut poziomy dachu, a nie powierzchnia pokrycia mierzona po skosie. Przy projektowaniu odwodnienia dachowego trzeba dodatkowo wyznaczyć efektywną powierzchnię według właściwej metody, uwzględniającej geometrię oraz, gdy ma to zastosowanie, deszcz kierowany wiatrem i dopływ z sąsiadujących ścian. Zakres projektowania odprowadzenia wody z dachów opisuje PN-EN 12056-3:2002.

Jak dobrać natężenie deszczu miarodajnego?

Natężenie I nie jest jedną stałą wartością dla całej Polski. Dobiera się je do:

1. Lokalizacji inwestycji i przyjętych danych opadowych.
2. Czasu trwania deszczu t — innego dla krótkiej ulewy niż dla wielogodzinnego opadu.
3. Okresu powtarzalności C i wymaganego poziomu ochrony.

W typowym ujęciu okres C = 5 lat odpowiada rocznemu prawdopodobieństwu przekroczenia p = 20%. Nie oznacza to, że taki deszcz występuje regularnie co pięć lat. Atlas PANDa udostępnia dane dla zadanych czasów trwania i prawdopodobieństw; lokalizacja jest również parametrem wyboru danych.

W klasycznej metodzie racjonalnej do szacowania szczytowego odpływu wiąże się czas deszczu z czasem koncentracji zlewni: czasem potrzebnym na dopływ wody z hydraulicznie najdalszego punktu do analizowanego przekroju. Uwzględnia on drogę po powierzchni oraz w przewodach. Gdy opad trwa zbyt krótko, nie cała zlewnia uczestniczy jeszcze w odpływie; wybór zbyt długiego czasu z krzywej natężeń może zaniżyć obliczeniowy szczyt przepływu. Trzeba przy tym respektować zakres stosowanej metody, dostępnych danych opadowych i wymagań projektowych.

Nie przyjmuj automatycznie 15 minut ani 150 lub 300 l/(s·ha). Wartości z listy kalkulatora są gotowymi wariantami danych wejściowych. Wybór pozycji opisanej nazwą modelu nie zastępuje sprawdzenia jej przydatności dla lokalizacji i zadania. Kalkulator nie pobiera samodzielnie danych PANDa — odczytaną wartość wpisujesz jako własną.

Ustal wymagania odbiorcy wód, w tym wymagany model opadowy i okres powtarzalności. Dla systemów zewnętrznych punktem odniesienia jest PN-EN 752:2017-06. Zakres tej normy różni się od zakresu normy dotyczącej odwodnienia dachów; parametrów nie należy przenosić bez sprawdzenia pomiędzy tymi zastosowaniami.

Przeliczenie mm/h na l/(s·ha)

Opad 1 mm daje 1 l wody na 1 m² powierzchni poziomej. Stąd natężenie 1 mm/h odpowiada około 2,78 l/(s·ha). Przykładowe 54 mm/h to 150 l/(s·ha).

Średnia z całej doby nie opisuje natężenia krótkiej ulewy. Do obliczeń przyjmij dane o czasie uśrednienia zgodnym z analizowanym deszczem.

Współczynnik spływu i powierzchnia zredukowana

Współczynnik ψ pozwala uwzględnić rodzaj powierzchni w obliczeniu odpływu. Szczelny dach lub nawierzchnia ograniczają wsiąkanie, natomiast grunt przepuszczalny może zatrzymać część opadu. Znaczenie mają także nachylenie, stan nasycenia gruntu i konstrukcja nawierzchni. Sama nazwa „kostka brukowa” nie określa jeszcze przepuszczalności całego układu wraz z podbudową.

W przykładzie przyjmiemy ψ = 1,00 dla szczelnego dachu, pomijając straty zwilżania i retencję na jego powierzchni. Dla podjazdu przyjmiemy 0,80, a dla trawnika 0,10. Wartości te mają oparcie w orientacyjnych danych producenta: katalog Wavin, tabela 14 podaje dla dachów zakres 0,90–1,00, kostki 0,80–0,85 i zieleni 0,10. Nie jest to uniwersalna tabela normatywna; wartości dla inwestycji wymagają uzasadnienia.

Dla zlewni mieszanej wygodnie obliczyć powierzchnię zredukowaną:

$A_{zr} = \sum_j \psi_j \cdot A_j$

Przy jednakowym natężeniu deszczu dla wszystkich części:

$Q = \frac{I \cdot A_{zr}}{10\,000}$

Powierzchnia zredukowana ma jednostkę m². Jest wielkością obliczeniową, a nie dodatkowym fragmentem działki. Współczynnika przyjętego do przepływu szczytowego nie należy automatycznie stosować jako współczynnika rocznego uzysku deszczówki lub odpływu objętościowego.

Przykład: dach, podjazd i trawnik na działce 1 000 m²

Załóżmy, że do analizowanego odbiornika trafia odpływ z dachu o rzucie 200 m², podjazdu 150 m² oraz trawnika 650 m². Włączenie trawnika jest jawnym założeniem tego przykładu: ukształtowanie terenu kieruje powstający na nim spływ do tego samego układu.

Przyjmujemy wspólne I = 150 l/(s·ha) wyłącznie jako daną dydaktyczną. Nie jest to odczyt dla konkretnego miasta ani zalecenie do projektu. W rzeczywistej dokumentacji trzeba podać źródło natężenia, lokalizację, czas deszczu i okres powtarzalności.

Tabela pokazuje wyniki rachunku bez zaokrągleń pośrednich, z trzema miejscami po przecinku. Kalkulator wyświetla dwa miejsca: dla trawnika 0,98 l/s, a dla sumy 5,78 l/s.

Na przykład dla podjazdu:

$Q = \frac{150 \cdot 0{,}80 \cdot 150}{10\,000} = 1{,}80\ \mathrm{l/s}$

Dla całej zlewni:

$Q = \frac{150 \cdot 385}{10\,000} = 5{,}775\ \mathrm{l/s} \approx 5{,}78\ \mathrm{l/s}$

Gdyby trawnik nie odprowadzał wody do analizowanego układu, należałoby go wyłączyć z sumy. Dla samego dachu i podjazdu wynik wynosiłby 4,80 l/s. To pokazuje, dlaczego wyznaczenie granic zlewni jest równie ważne jak wykonanie mnożenia.

Jak wprowadzić przykład do kalkulatora deszczówki?

Otwórz kalkulator przepływu wód deszczowych:

1. W pierwszym wierszu wpisz dane dachu. Wybierz „Własna wartość” natężenia deszczu i podaj 150. Wybierz „Własna wartość ψ” i podaj 1,00, a w polu „Zlewnia [m²]” wpisz 200.
2. Kliknij „Dodaj wiersz”, aby wprowadzić podjazd. Ponownie wybierz własne natężenie 150, własny współczynnik 0,80 i powierzchnię 150 m².
3. Dodaj trzeci wiersz dla trawnika: własne natężenie 150, własny współczynnik 0,10 i powierzchnia 650 m².
4. Odczytaj przepływy 3,00, 1,80 i 0,98 dm³/s oraz sumę 5,78 dm³/s.

Kalkulator zaokrągla wynik każdego wiersza do dwóch miejsc przed sumowaniem. Dlatego przy innych zestawach danych suma może minimalnie różnić się od rachunku prowadzonego bez zaokrągleń pośrednich. Tutaj 3,00 + 1,80 + 0,98 = 5,78 dm³/s, co odpowiada również zaokrągleniu dokładnego wyniku 5,775 dm³/s do dwóch miejsc.

Po uzyskaniu dodatniego przepływu poniżej pojawia się narzędzie do doboru średnicy, do którego trafia suma. Wyniki można wyeksportować do PDF lub Excela, jeśli konto ma dostęp do tej funkcji.

Od przepływu do średnicy kanału grawitacyjnego

Sam wynik 5,78 l/s nie wyznacza jeszcze średnicy rury. Trzeba określić materiał i średnicę wewnętrzną, rzeczywisty spadek oraz dopuszczalne napełnienie, a następnie ocenić przepustowość i prędkość przepływu.

W narzędziu pod kalkulatorem domyślnie ustawiono spadek 10‰ i maksymalne napełnienie 60%. To edytowalne wartości początkowe, które należy dostosować do projektu. Pamiętaj o jednostkach: 10‰ = 1% = 1 cm obniżenia na metr długości.

Do dalszych obliczeń służą kalkulator kanałów grawitacyjnych i kalkulator spadku kanału. Sposób analizy przepływu częściowo wypełnionego przewodu opisujemy w poradniku obliczeń hydraulicznych kanalizacji grawitacyjnej.

Obliczenie pojedynczego odcinka nie sprawdza automatycznie całej sieci, przepustowości wpustów ani możliwości wystąpienia cofki. Trzeba również uwzględnić warunki na wylocie i dopuszczalny odpływ do odbiornika.

Jak obliczyć objętość deszczówki w m³?

Jeśli znasz wysokość opadu h [mm], objętość wody padającej na poziomą powierzchnię A [m²], przed stratami, wynosi:

$V = \frac{h \cdot A}{1000}\quad [\mathrm{m^3}]$

Opad 20 mm na dach o rzucie 200 m² daje 4 000 litrów, czyli 4 m³. Jest to inny scenariusz niż wcześniejszy przykład przepływu — sama wysokość 20 mm nie określa czasu ani natężenia opadu. Ilość rzeczywiście zebrana będzie zależeć między innymi od strat na powierzchni, filtracji i przelewów.

Można również przeliczyć przepływ na objętość, jeżeli pozostaje on stały przez rozpatrywany czas:

$V = \frac{Q \cdot t \cdot 60}{1000}$

Tutaj Q podajesz w l/s, t w minutach, a wynik otrzymujesz w m³. Obliczeniowego przepływu szczytowego nie traktuj automatycznie jako stałego przez cały deszcz. Dla zmiennego dopływu potrzebny jest jego przebieg w czasie.

Dlaczego to jeszcze nie dobór zbiornika retencyjnego?

Zbiornik musi pomieścić tę część dopływu, której w danym czasie nie odprowadzisz ani nie rozsączysz. Dobór wymaga porównania bilansów dla różnych czasów trwania deszczu, uwzględnienia ograniczenia odpływu, warunków gruntowo-wodnych i rzeczywiście dostępnej pojemności. Opad dający największy chwilowy przepływ nie musi być opadem wymagającym największej retencji.

Przykładem takiego podejścia są wytyczne Aquanet Retencja, załącznik C, które opisują analizę dopływu i odpływu dla kolejnych czasów opadu. Jest to dokument lokalnego operatora; jego szczegółowych parametrów nie należy automatycznie stosować w innych miastach.

Kalkulator natężenia przepływu deszczówki nie dobiera pojemności zbiornika ani urządzenia rozsączającego. Dostarcza przepływ dla zadanych danych wejściowych. Roczna suma opadu może pomóc w oszacowaniu uzysku wody, ale nie zastępuje analizy deszczu miarodajnego i bilansu retencji.

Najczęstsze pytania i błędy

Czy do obliczeń trzeba wpisać całą powierzchnię działki?

Uwzględnij powierzchnie zasilające analizowany odbiornik. Rozdziel je według właściwości i sprawdź drogi spływu. Nie dodawaj do kanalizacji zieleni, z której woda do niej nie trafia, i nie licz ponownie powierzchni pod budynkiem.

Ile wody daje 1 mm deszczu?

Jeden litr na metr kwadratowy powierzchni poziomej. Dla 200 m² opad 20 mm daje 4 m³ przed stratami. To objętość, a nie przepływ w l/s.

Czy można zawsze przyjąć 150 l/(s·ha)?

Nie. To wyłącznie natężenie użyte w naszym przykładzie. W projekcie dobierz je do lokalizacji, czasu opadu, okresu powtarzalności i wymagań odbiorcy wód. Gotowa wartość na liście kalkulatora nie oznacza automatycznej poprawności dla inwestycji.

Czy 5,78 l/s oznacza zbiornik 5,78 m³?

Nie. Przepływ i pojemność mają różne jednostki. Bez czasu oraz bilansu dopływu i odpływu nie można przejść od tego wyniku do pojemności zbiornika.

Co zapisać w obliczeniach projektowych?

Podaj powierzchnie zlewni, drogi ich odpływu i uzasadnienie współczynników ψ. Dołącz źródło natężenia deszczu, lokalizację, czas trwania i okres powtarzalności. Zapisz sumę przepływów oraz osobno założenia do sprawdzenia kanału lub bilansu retencji.

Gdy masz przygotowane dane wejściowe, oblicz przepływ deszczówki w KalkulatorPro i wykorzystaj wynik do dalszej analizy instalacji.

Źródła

• PKN — PN-EN 12056-3:2002, zakres projektowania przewodów deszczowych.
• PKN — PN-EN 752:2017-06, zakres zewnętrznych systemów odwadniających i kanalizacyjnych.
• PANDa — pytania i odpowiedzi o danych deszczów miarodajnych.
• Wavin — Systemy do zagospodarowania wód deszczowych, tabela 14 współczynników spływu.
• Aquanet Retencja — metodyka obliczania objętości zbiorników, załącznik C, 2024.

Powrót do listy artykułów