分流制雨水系统雨污混接水量的模型分析

在监测管道流量、对系统所属泵站SCADA(数据采集、监控系统)数据和受纳水体苏州河水位在线监测值详细统计分析的基础上,建立了基于当量连接管的水力模型分析方法.基于当量管道和水量平衡原理,通过系统水力模型分析,准确地确定了上海市某雨水系统的雨污混接水量,同时确定了该水泵强制排水系统存在的严重的地表水流入情况及流入水量.

巢湖流域塘西河上游分流制系统降雨径流污染特征及初期冲刷效应

研究城市径流水质变化及初期冲刷效应对控制与治理城市径流污染具有重要指导意义.对塘西河上游6次降雨径流水质水量进行监测分析,计算次降雨径流平均浓度(EMC)和单位面积次降雨径流污染负荷(EPL),作M(V)曲线图研究初期冲刷现象.结果表明:降雨径流中悬浮物(SS)、化学需氧量(CODCr)和总磷(TP)的EMC值相对较大;SS的EMC值波动最为显著;总氮(TN)、TP、COD_(Cr)、SS间的EMC值均呈正相关;TN的EMC值与降雨量呈负相关性.各污染物EPL值与各降雨特征间均呈正相关性,经估算2015年研究区在6-8月共有10.38 tTN、2.29 tTP、1022.43 t SS、161.70 t CODCr和5.18 t NH_3-N随降雨径流排入巢湖;降雨量和雨前干期是城市径流污染的主要影响因素;以FF50>50为初期冲刷效应判别依据,5种污染物均有初期冲刷效应出现,冲刷程度表现为SS>CODCr>TP>TN>NH_3-N;各水质指标的初期冲刷强度与降雨特征之间无相关性;雨型对初期冲刷现象影响较大;当降雨强度达1.36 mm/h即有径流汇集流出时开始截流,截流时间取440 min,截取的最大径流量取224319.14 m^3.

流量折减系数对雨水系统设计标准的影响

我国室外排水设计规范规定采用折减系数计算雨水排水设计流量,造成了设计标准和抗灾能力与国外的类似工程相比偏低.在适当假设的基础上,推求出折减系数为1和2时重现期关系的数学表达式,根据实例分析,当折减系数为1时设计重现期为1年不同时刻的设计流量相当于折减系数为2时重现期1.531～4.028年的标准;当折减系数为2时设计重现期为1年的设计流量仅相当于折减系数为1时的重现期0.690～0.393年标准.由于引入折减系数已经造成雨水排水系统设计标准实质性降低,使城市区域形成洪涝灾害的设计风险增加.

SWMM模型在内涝灾害防治中的应用——以宁波市溪口镇为例

浙江省宁波市溪口镇经常发生内涝灾害现象,造成了严重的经济损失。为解决此问题,采用SWMM(Storm Water Management Model)模型对溪口镇中心城区现状雨水管网系统进行模拟,通过分析模拟结果中检查井的溢流量和溢流位置,找出了造成节点溢流的原因并提出了相应的改造措施。研究结果表明:由于管网淤堵和管径过小的问题,中心城区现状管网系统排水能力较弱,不足以抵御2 a一遇的降雨事件。针对以上问题,提出了清淤和增大管径的改造措施,其中清淤措施可在一定程度上提高管网排水能力,改造措施1(49个管段管径由原来的400 mm增加到800 mm)和措施2(57个管段管径由原来的400 mm增加到800 mm)分别可抵御3 a一遇和5 a一遇的降雨事件。研究结果可为溪口镇中心城区排水系统改造提供参考依据。

雨水管渠设计参数折减系数m的理论研究

针对中国室外排水设计规范沿用原苏联采用了折减系数m修正汇水时间设计雨水管渠的方法,详细分析了采用m后,不同的城市暴雨强度公式地方参数b和n、地面汇水时间t1、管内汇水时间t2对计算设计流量Qm/Q0的影响.研究发现Qm/Q0是b的增函数,是n的减函数,是t1的增函数,是t2的减函数.由于采用了m严重影响到城市暴雨强度公式的适用范围,根据不同的t1,t2的适用范围缩小到57.5～52.5 min.根据北京市城市暴雨强度公式分析发现,采用m后可以使设计流量缩小40%～50%.

基于三叉树的城市雨水管网优化设计

在城市雨水管网的优化设计中,采用了图论中树形结构的理论来描述雨水管网.提出用n叉树(n=3)的形式来处理雨水管网的网络结构,把管段当作树的结点进行研究;利用树的遍历中的后序法来进行水力计算;在优化计算时采取了枚举标准管径法来选取管径,可以提高运算速度.笔者用Delphi语言编制了雨水管网优化程序,用天津某小区的雨水管网对此程序进行了实例考核.

基于遗传算法的雨水管道系统优化设计

建立了一个雨水管道系统优化设计模型,并应用遗传算法求解管网投资最小的最优设计方案.该方法以管段设计流速为决策变量,采用浮点数编码方式将优化问题的解表达为染色体,设计了相应的适应度函数、交叉算子和变异算子.与传统设计方法相比,遗传算法所得到的最优设计方案可比原设计方案节约投资19.38%.研究表明,应用GA进行城市雨水管道系统优化设计是一种可行且非常有效的新方法,不仅可以找到最优设计方案,而且可以为决策者提供多种优化设计方案,为进行方案评价和决策提供可靠依据.

基于复杂网络方法的既有雨水管段脆弱性判定

为减轻城市暴雨造成的洪涝灾害,找出影响既有雨水管段脆弱性的薄弱环节,介绍了城市雨水管网系统脆弱性及雨水管段脆弱性的概念,总结了既有雨水管段脆弱性所涉及的影响因素,综合分析了各功能模块之间的相关程度,并且在此基础上结合复杂网络拓扑模型,提出了一种利用节点的重要度来确定既有雨水管段脆弱性判定的方法。结果表明,该方法能够体现节点之间的重要性差异,使节点脆弱性的判定更加准确,为后续进行城市雨水管网改造、修建提供理论依据,为将来建设海绵城市建设重要分支之一的智慧排水管网系统提供事故管段预警,提高事故抢修和维修服务的效率。

基于弱耦合求解方法的排水管网底泥输运模拟

通过将SWMM(storm water management model)模型与底泥输运模型耦合计算实现对于排水管网底泥输运工况的模拟。利用该耦合求解方法,底泥输运过程对于管渠过流断面以及水流中污染物浓度的影响均可进行定量计算。耦合计算过程中全局时间步长由SWMM的时间步长确定,通过对底泥输运模型进行适当的调整使其适应SWMM时间步长,从而实现模拟的数值稳定性,避免了底泥输运模型出现过度沉积或过度冲刷引起数值不稳定的情况。该模拟方法通过2个案例进行了验证。通过案例的模拟结果可以看出该耦合过程可以给出稳定且合理的模拟结果,可以模拟管渠底泥的沉积及冲刷的过程以及其对于管渠过流断面及污染物浓度变化的影响。相较于单纯的SWMM模拟结果,耦合模型可以给出更加准确的模拟结果。

排水管道计算机辅助设计的发展研究

介绍了国内外排水管道计算机辅助设计软件的发展状况及典型软件的特点,分析国内外排水管道辅助设计软件存在的问题及成因,提出排水管道智能辅助设计系统是排水管道辅助设计软件的发展方向,并描绘了雨水管道智能辅助设计系统的结构及各模块的功能·

基于检查井液位监测的雨污混接诊断方法

为了提高雨污混接诊断效率,推进诊断工作进程,提出了基于检查井液位的雨水管网运行状态区域诊断的方法,通过与海曾-威廉公式和普雷斯曼狭缝假设分别耦合建立适用于不同管道条件和水力状态的单井模型和双井模型.最后,将该方法应用于实际工程案例中,运用单井法对研究区域建立计算模型,确定了该研究区域旱季日均混接总量和混接源.

城市雨水管网系统脆弱性评价

分析当前城市雨水系统现状,介绍城市雨水系统脆弱性的概念,对影响城市雨水系统脆弱性的主要因素进行多层次分析,构建了城市雨水系统脆弱性评价模型,结合脆弱度、重现期和积水深度,建立了城市雨水系统脆弱性(安全性)评价体系.以武汉和长沙的雨水系统为例展开应用研究,测得这两座城市雨水系统的脆弱度分别为0.410和0.460,雨水系统脆弱度中等,系统安全性一般,当遇到重现期P≥10年的暴雨时,城市会发生严重内涝.所建立的雨水系统脆弱性评价模型与方法,可用于城市雨水脆弱性评价.

武汉市汉阳区的暴雨径流污染特征

为研究合流制城区的暴雨径流污染特征,在武汉市汉阳区的 4个合流制集水区布置了监测断面,对暴雨径流过程中的水质、水量进行了连续监测。结果表明:污染物浓度的峰值一般提前或同步于径流量的峰值,初期径流污染较重;采用污染物浓度变异指数可以反映不同集水区暴雨径流污染的差异性;汉阳城区暴雨径流的SS、COD、TP和TN平均浓度分别为 601. 1、299. 2、0. 88和 12. 26mg/L,同珠海市相比,其暴雨径流污染水平明显要高。

雨水管渠设计中若干问题的探讨

结合工程实际对雨水管渠设计中的设计重现期、截流倍数等设计参数的选择、雨水集水点位置的确定、截流式合流制管渠与截流干管的连接方法以及溢流井溢流量的计算等问题进行了探讨.

瞬时单位线法求雨水管网系统入流流量过程线的数值计算方法

用瞬时单位线法求Ｓ曲线，时段单位过程线及雨水管网系统入流流量过程线的计算方法，并给出了计算实例。

城市雨水管网中典型微污染物特征及其生态风险评估

针对城市放江雨水中微污染物的特征及风险控制需要,本文利用色谱-串联质谱法分析了上海市中心城区某雨水收集排放系统中挥发性有机微污染物及四大类抗生素(磺胺类、喹诺酮类、四环素类、大环内酯类)的赋存特征,并对其中的三种典型微污染物,采用生态风险模型评估了其对受纳水体的生态风险。结果显示:该雨水排放系统中共检测出129种挥发性有机微污染物及6种抗生素,其中邻苯二甲酸二丁酯、双酚A和氧氟沙星这三种典型微污染物对受纳水体均存在不同程度的生态风险,鉴于此,本文提出了从源头削减、过程控制及末端处理三方面的微污染物阻断措施,以期为降低微污染物入河生态风险、保障城市水环境生态安全提供参考和借鉴。

基于GIS预处理的市政雨水管网系统 SWMM快速构建方法

针对SWMM操作界面建模过程繁琐、准确性差和基于SWMM二次开发建模法技术要求较高、难以推广的问题,提出基于地理信息系统(GIS)预处理的SWMM模型快速构建方法。该法首先利用GIS实现雨水管网空间结构的合理性检查、子排水区的自动划分和特征信息的准确提取,再将信息直接输入模型,.inp文件构建SWMM模型。案例模拟结果表明,该方法合理可靠,简便易行。

市政雨水泵站放江特征浅析及治理策略

介绍了上海市市政泵站放江污染物的来源、性质及污染物排放规律和排放量,在此基础上提出入河污染物削减、控制措施,以削减放江污染物,提升放江受纳水体水质,满足受纳河道水生态用水量需求,为上海市泵站放江污染治理技术提供理论支撑。

基于GIS和SWWM的平原自排地区雨水排水管网智能规划技术研究

雨水排水管网的合理规划对防汛安全保障具有关键作用。传统雨水排水管网规划设计方法主观性较强、涉及大量手工数据处理,科学性及精确性有待进一步提升。在传统的恒定均匀流推理公式法的基础上,重点针对平原河网地区的自排雨水管网规划设计,利用QGIS组件和SWMM模型耦合技术,研究平原自排地区雨水排水管网智能规划技术并开发设计系统程序,能够实现快速的雨水管网平面布局设计、设计参数生成以及规划方案模型效果评估,并选取南方某平原河网地区对该程序系统进行了测试。对比结果显示,与传统的雨水管网规划设计方法相比,本研究成果能够较好提升规划设计的工作效率和设计精度。

基于多目标优化的雨水管网耐受度分析

雨水管网是城市防洪排涝体系中重要的组成部分,科学合理的雨水管网设计,对建设海绵城市、缓解消除城市内涝问题具有重要意义。建立以降低造价同时提高雨水系统排水能力的多目标优化设计模型,以管径值为决策变量,利用Borg多目标优化算法求解,基于c语言运行平台,将SWMM源代码嵌入寻优过程,从而实现程序自动调用源码计算引擎,得到大量满足约束条件的方案解集;在此基础上,提出雨水管网耐受度概念,利用正态分布模拟降雨空间分布的差异性,从而辅助决策者甄选方案。将设计思路应用于工程实例,结果表明,以优化再加耐受度评估方式,对于雨水管网设计具有较好的实际应用价值。