城市雨水管网排水负荷模拟与系统优化研究

摘要

本文基于MIKE URBAN构建城市雨水管网系统模型，通过模型验证与分析，确定了模型运行参数；针对宝鸡市XX县城现状排水系统，进行了雨水管网排水负荷模拟研究，在城区现状雨水系统的基础上，规划设计区域绿色生态排水方案，并对研究区域现状雨水系统和优化后的绿色生态雨水系统排水负荷情况进行了对比分析。具体结论如下： (1)定义了城市绿色生态雨水系统的概念，即集渗、滞、蓄、净、用、排为一体的一系列雨水工程设施组成的系统。 (2)基于不透水率法，时间一面积模型以及圣维南方程理论，构建了城市雨水管网系统模型。通过模型验证，确定了各下垫面的不透水率、模拟时间步长为60s、初损为0.0006m、水文衰减系数为0.9、地表汇流速度为0.3m/s等模型参数。提取模拟结果中排口流量过程线，分析结果表明排口流量模拟值与实际测量数据具有较高的吻合度。 (3)基于构建的城市雨水管网系统模型，研究了不同降雨条件下宝鸡市XX县城现状雨水系统负荷情况，并由统计结果可知区域现状雨水管网排水能力严重不足，能够承担重现期1、2.5、3、5年2h降雨条件排水负荷的管线占比分别为29.8%、18.4%、17.8%、15.6%。在重现期2.5年2h降雨条件下，区域现状各排水分区欠缺容积分别为32329m3、30837m3、32916m3、38507m3. (4)确定了研究区域年径流总量控制率为85%，约相当于该地区重现期2.5年2h的降雨量。通过增设LID和其它雨水调蓄设施，规划研究区域绿色生态雨水系统方案，并对方案进行优化设计。优化后绿色方案共设计LID1137415m2、其它雨水调蓄设施18250m3，各排口峰值流量对应削减量分别为52.g%、45.7%、50.1%、26.5%；区域地表径流量累积值降比约为67.6%；满足排水要求的管线和检查井涨幅分别为76.7%、72.8%，估算水量得到各排水分区欠缺容积均为零，总剩余调蓄容积为2091m3，满足规划控制目标要求，区域排水系统能力显著提高。

目录

声明

未标题

1绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究进展及现状

1.2.1国外研究进展及现状

1.2.2国内研究进展及现状

1.3研究目的与意义

1.3.1研究目的

1.3.2研究意义

1.4研究内容及技术路线

1.4.1研究内容

1.4.2技术路线

2 城市雨水系统模拟计算理论基础

2.1 城市地表产流计算方法

2.2 城市地表汇流计算方法

2.3 城市管网水动力学计算方法

3城市雨水管网系统模型构建与验证

3.1城市雨水管网系统模型构建

3.1.1城市地表径流模型构建

3.1.2城市雨水管网一维水动力学模型构建

3.2实例验证

3.2.1模型验证区域概况

3.2.2 模拟验证区域竖向、用地类型及现状雨水系统分析

3.2.3基础数据概化

3.2.4集水区划分

3.2.5边界条件确定

3.2.6结果分析

3.3参数确定

4城市雨水管网系统现状分析

4.1 研究区基本情况

4.1.1自然地理概况

4.1.2区域竖向、用地类型及现状雨水系统分析

4.2 基础数据信息概化

4.3基于MIKE URBAN的城市现状雨水管网系统模拟

4.3.1管网拓扑数据的导入与检查

4.3.2集水区划分

4.3.3降雨边界条件设置

4.3.4 结果分析

4.4基于SCAD的城市现状雨水系统欠缺容积估算

4.4.1 SCAD简介

4.4.2现状雨水系统欠缺容积计算

5城市绿色生态雨水系统方案规划

5.1城市绿色生态雨水系统的定义

5.2城市绿色生态雨水系统方案初步设计

5.2.1城市绿色生态雨水系统初步设计目标、原则与流程

5.2.2设计降雨

5.2.3总体方案设计

5.2.4分区详细设计

5.2.5初步方案达标评估

5.3 城市绿色生态雨水系统方案优化设计

5.3.1城市绿色生态雨水系统方案优化设计目标及原则

5.3.2分区详细设计

5.3.3优化方案达标评估

5.3.4两种绿色雨水系统方案对比

5.4基于MIKE URBAN的绿色生态雨水管网系统模拟

5.4.1基础数据导入

5.4.2研究区域现状与绿色开发后雨水

6总结与建议

6.1总结

6.2 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间主要研究成果