雨水收集计算器

什么是雨水收集计算器？

雨水收集计算器估算屋顶（或任何集水面）能从给定降雨量中收集多少水。落在屋顶上的雨不会渗入地下——它沿坡面流下，进入天沟，顺着落水管而下，如果你有所规划，就会流入水箱或水桶，而不是雨水管道。这个计算器把三个你可以测量或查到的数字——集水面积、降雨量和一个径流效率——转换成你实际能储存的水量。

它是雨水桶、花园灌溉储水或整套家庭系统的第一步选型：知道一个典型屋顶从一英寸雨水就能产出数百加仑，便能告诉你 55 加仑的水桶还是 2500 加仑的蓄水池才是合适的规模。

计算器如何工作？

输入三项数据，计算器返回收集水量：

• 屋顶集水面积——雨水落下的水平（平面）投影面积，可在平方英尺、平方米和平方码之间切换。使用屋顶覆盖的建筑面积，而不是屋顶的斜面：坡屋顶收集的雨水与其平面投影相同，因为雨是垂直落下的。
• 降雨量——下了多少雨，以英寸、毫米或厘米计。根据你想要选型的对象，使用单场降雨、月总量或年平均值。
• 径流效率——这些雨在飞溅、蒸发、屋面润湿、初期弃流和溢流之后真正进入储存的比例，以百分数输入。带天沟良好的金属或瓦屋顶约为 80–95 %；粗糙或吸水的表面损失更多。默认值为 90 %。

结果收集的雨水以美制加仑显示，可切换为升或立方米。

公式

收集水量使用标准收集系数 0.623 美制加仑每平方英尺每英寸雨。这个系数只是单位换算：一立方英尺水为 7.48 美制加仑，分布在 12 英寸深度上，因此每平方英尺被一英寸雨覆盖对应 $7.48 \div 12 = 0.623$ 加仑。设集水面积为 $A$（平方英尺）、降雨量为 $D$（英寸）、径流效率为 $E$（%），则以美制加仑计的收集水量 $V$ 为：

$$V = A \times D \times 0.623 \times \frac{E}{100}$$

在公制单位下，同样的思路更为简单，因为一平方米上一毫米的雨正好是一升：

$$V_{\text{L}} = A_{\text{m}^2} \times D_{\text{mm}} \times \frac{E}{100}$$

计算器在内部以平方英尺计算面积、以英寸计算降雨，因此无论你输入哪种单位，得到的结果都相同。

计算示例

示例 1：1000 平方英尺屋顶上的一英寸雨

一个投影为 1000 平方英尺的屋顶接收 1 英寸雨，天沟和水箱几乎捕获全部（效率 100 %）：

$$V = 1000 \times 1 \times 0.623 \times \frac{100}{100} = 623 \, \text{gal}$$

这一英寸雨产出 623 加仑——约 2358 升。这是个有用的基准：在 100 % 效率下，每 1000 平方英尺屋顶每英寸雨大约收集 623 加仑。

示例 2：更大的降雨与现实的效率

同一 1000 平方英尺屋顶，但 2 英寸雨，径流效率取更现实的 90 %：

$$V = 1000 \times 2 \times 0.623 \times \frac{90}{100} = 1121.4 \, \text{gal}$$

于是这场雨向储存输送 1121.4 加仑——足以让好几个雨水桶溢出，这正是落水管分流器和溢流通道重要的原因。

示例 3：以公制单位进行同样的计算

一个 92.903 平方米的屋顶（1000 平方英尺的公制等价）在 100 % 效率下接收 25.4 毫米雨（1 英寸）。因为 1 平方米上 1 毫米为 1 升：

$$V_{\text{L}} = 92.903 \times 25.4 \times \frac{100}{100} \approx 2360 \, \text{L}$$

这约为 2358 升，即 623 加仑——与示例 1 结果相同，本应如此。

实用提示

• 测量投影，而非斜面。 坡屋顶收集落在其平面面积上的雨，因此使用建筑的轮廓。如果你知道屋顶坡度，可以用屋顶坡度计算器核对斜面面积，但用于收集的集水面仍是水平投影。
• 选择与你的问题匹配的降雨时段。 用单场设计降雨来选型天沟和溢流，用干月总量来看水箱能撑多久，用年平均值来估算一季的供水。
• 径流效率是估算出错之处。 金属屋顶和上釉瓦屋顶效率最高；沥青瓦、混凝土瓦和绿色屋顶因吸收和蒸发损失更多。把效率降到 100 % 以下，正是把理论最大值变成可用数字的关键。
• 按收集量选水箱，而非相反。 一旦知道收集水量，水箱容积计算器能帮你选一个能容纳其中相当一部分的蓄水池；超过水箱容量的部分只会溢走。
• 雨、雪和混合降水各不相同。 融化的雪也会从屋顶流下——如果你的总量以降雪给出，先用雨雪换算计算器换算，使你在此处输入的深度是液态等效降雨。
• 查看当地规定。 雨水收集在许多地方受到鼓励，在少数地方受到限制；确认哪些是允许的，并且未经适当处理，切勿将屋顶收集的水用作饮用水。