本文關(guān)鍵詞：城市暴雨內(nèi)澇源頭控制技術(shù)研究

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【摘要】：城市化的快速發(fā)展,改變了城市下墊面的透水性質(zhì)。加之受全球氣候變化的影響,導致城市發(fā)生突發(fā)性強降雨內(nèi)澇的幾率增加,影響程度和影響范圍加深,國家公共設(shè)施及人民生命財產(chǎn)遭受一定程度的威脅。防止城市暴雨內(nèi)澇,最根本的措施是從源頭上控制徑流的產(chǎn)生。因此,從根本出發(fā),開展關(guān)于城市暴雨內(nèi)澇的源頭控制技術(shù)研究具有重大的科學意義和實際應(yīng)用價值。本文在分析城市暴雨內(nèi)澇的成因及影響因素的基礎(chǔ)上,確定了降雨強度、降雨歷時、滲透系數(shù)及硬化率等指標作為影響積水深度的關(guān)鍵參數(shù),采用理論分析和SWMM模型數(shù)值計算手段研究城市內(nèi)澇成災(zāi)的積水深度,提出了低影響開發(fā)(LID)源頭控制措施洼蓄池相應(yīng)的洼蓄比和洼蓄量等相關(guān)設(shè)計概念,并開展人工降雨試驗研究城市暴雨內(nèi)澇積水深度計算理論,再結(jié)合工程實例分析在采用LID技術(shù)前后研究區(qū)域的徑流對比情況,探明LID技術(shù)在城市暴雨內(nèi)澇源頭控制方面的應(yīng)用及效果,從而為城市暴雨內(nèi)澇源頭控制技術(shù)提供理論支撐及設(shè)計參數(shù)指導。主要研究成果包括如下幾個方面：1、通過理論分析和運用SWMM模型進行數(shù)值模擬計算城市內(nèi)澇的積水深度,推求出降雨量Q、滲透系數(shù)k、硬化率r與降雨結(jié)束時刻的積水深度h之間的擬合公式為h=-0.33(1一r)k+Q.對于單一降雨事件而言,減少匯水區(qū)域內(nèi)積水深度的有效措施與選用滲透系數(shù)較大的土壤和降低匯水區(qū)域內(nèi)硬化率,以增加土壤的自然入滲量有關(guān)。如當硬化率為0%、滲透系數(shù)為120.4mm/h時,與滲透系數(shù)為0.254mm/h的土壤相比在面對100a一遇的降雨時,積水深度減少了35.866mm：當硬化率為0%、滲透系數(shù)為76.2mm/h時,與硬化率為80%的情況相比在面對100a一遇的降雨時,積水深度減少了28.76mm。2、研究了暴雨內(nèi)澇源頭控制措施洼蓄池的設(shè)計參數(shù)洼蓄比p的取值范圍。定義洼蓄比p為在降雨區(qū)域內(nèi)擬設(shè)計洼蓄池的總蓄水量QC與原積水量Qj的比值。分析計算出洼蓄池的總蓄水量計算公式Qc=-0.33p(1-r)k4+pQA。并研究了(1)滲透系數(shù)和硬化率為定量,重現(xiàn)期為變量；(2)重現(xiàn)期和硬化率為定量,滲透系數(shù)為變量；(3)滲透系數(shù)和重現(xiàn)期為定量,硬化率為變量等3種情形下洼蓄池設(shè)計參數(shù)洼蓄比p的取值。如當滲透系數(shù)為76.2 mm/h、硬化率r分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%,在面對100a一遇的降雨時,洼蓄池設(shè)計參數(shù)洼蓄比p分別為0.65、0.67、0.69、0.70、0.72、0.73,此時內(nèi)澇積水深度hj'降至30mm。3、人工降雨試驗研究不同硬化率對內(nèi)澇積水深度的影響以及采取洼蓄池源頭控制措施對降低積水深度的處理效果。試驗?zāi)M了兩種降雨工況,其降雨均勻度分別為0.981和0.967,平均降雨量分別為109.66mm和87.223mm,對應(yīng)某市100a一遇和20a一遇的降雨情況。其次,試驗了四種硬化率的下墊面,分別對不同工況的積水深度及滲流情況進行了統(tǒng)計分析。同一工況下,隨著硬化率的遞增,積水深度同時遞增,模擬100a一遇降雨的增幅略大于20a一遇。同時,在改變硬化率的基礎(chǔ)上,增加了低影響開發(fā)措施洼蓄池。采取洼蓄措施后,積水深度都有一定程度的降低。4、實例分析暴雨源頭控制措施對城市內(nèi)澇積水深度的影響。建立研究區(qū)域SWMM模型,分析其內(nèi)澇積水深度情況,并針對存在內(nèi)澇風險的地區(qū)采取下凹式綠地、生物滯留設(shè)施以及滲透路面等LID技術(shù)源頭控制措施。研究結(jié)果表明：采用LID技術(shù)后研究區(qū)域綜合徑流系數(shù)從0.669降低到0.298,徑流總量控制率達到70.2%,LID技術(shù)在減少流域地表徑流,削減高峰徑流速度,降低節(jié)點洪流流速,減小節(jié)點洪流時數(shù)及總洪流容積方面均起到了一定的作用。
【關(guān)鍵詞】：城市暴雨內(nèi)澇 源頭控制技術(shù) SWMM模型 人工降雨試驗 LID開發(fā)技術(shù)
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU992
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 研究背景及意義13-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 城市化對暴雨洪水影響研究16-18
• 1.2.2 城市雨洪模型研究18-19
• 1.3 研究目的19
• 1.4 研究內(nèi)容與方法19-21
• 1.5 技術(shù)路線21-22
• 第2章 城市暴雨內(nèi)澇成因分析22-30
• 2.1 氣候因素23
• 2.2 城市下墊面因素23-24
• 2.3 排水系統(tǒng)因素24-26
• 2.4 河湖調(diào)蓄因素26-27
• 2.5 雨水口泄水因素27-29
• 2.6 設(shè)施維護因素29-30
• 第3章 源頭控制技術(shù)數(shù)值分析30-63
• 3.1 SWMM模型簡介30-36
• 3.1.1 SWMM模型概述30
• 3.1.2 產(chǎn)流模型30-32
• 3.1.3 下滲模型32-34
• 3.1.4 匯流模型34-36
• 3.2 確定降雨數(shù)據(jù)36-39
• 3.2.1 設(shè)計降雨強度36-37
• 3.2.2 設(shè)計降雨重現(xiàn)期37-39
• 3.3 滲透系數(shù)參數(shù)的影響39-44
• 3.3.1 模型參數(shù)設(shè)定39-42
• 3.3.2 下墊面滲透系數(shù)影響分析42-44
• 3.4 硬化率參數(shù)的影響44-53
• 3.4.1 模型參數(shù)設(shè)定44-45
• 3.4.2 地面硬化率影響分析45-53
• 3.5 源頭控制技術(shù)洼蓄池設(shè)計參數(shù)取值53-63
• 3.5.1 擬合公式的推導53-55
• 3.5.2 洼蓄池設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)分析55-63
• 第4章 源頭控制技術(shù)試驗研究63-75
• 4.1 試驗裝置63-64
• 4.2 試驗測定指標及方法64-66
• 4.2.1 降雨量模擬64-65
• 4.2.2 硬化率模擬65
• 4.2.3 洼蓄池模擬65
• 4.2.4 試驗監(jiān)測65-66
• 4.3 試驗工況設(shè)置66-69
• 4.3.1 實測量筒讀數(shù)66-67
• 4.3.2 計算均勻度67-68
• 4.3.3 計算總降雨量68-69
• 4.4 試驗結(jié)果及分析69-75
• 4.4.1 積水深69-70
• 4.4.2 下滲70-73
• 4.4.3 洼蓄73-75
• 第5章 “海綿城市”低影響開發(fā)技術(shù)研究75-104
• 5.1 LID技術(shù)簡介75-86
• 5.1.1 下凹式綠地75-76
• 5.1.2 生物滯留設(shè)施76-81
• 5.1.3 透水鋪裝81-86
• 5.2 LID技術(shù)數(shù)值模型應(yīng)用86-104
• 5.2.1 研究區(qū)域基本概況86-88
• 5.2.2 模型主要參數(shù)設(shè)置88-89
• 5.2.3 原研究區(qū)內(nèi)澇情況分析89-94
• 5.2.4 LID控制模塊設(shè)置94-97
• 5.2.5 LID模擬結(jié)果分析97-104
• 結(jié)論與展望104-106
• 致謝106-107
• 參考文獻107-110

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本文編號：589598