基于MIKE的滨海城市内涝模拟及深隧工程排涝效果评估

在暴雨及风暴潮等极端气象水文条件潮位影响下,快速城市化的滨海地区内涝问题日益凸显。以粤港澳大湾区深圳市西部为研究区,耦合一维河道洪水模型及管网排水模型和二维地表漫流模型,模拟极端降水和典型风暴潮条件下城市内涝淹没过程,开展内涝风险分级,评估深隧工程排涝效果。结果表明:MIKE多模型工具相结合能够较好地模拟城市内涝形成过程及淹没特征,引入概率矩阵法能够更清晰地揭示内涝风险等级之间的变化。极端气象水文条件下的滨海城市内涝淹没呈现快涨缓退特征,设计50年和100年一遇2 h极端降水下的内涝风险区面积分别为4.24、5.04 km^(2),其中1级到4级风险区范围的相对比例分别约为0.9:37.5:28.5:33.0和4.0:33.7:26.8:35.5,考虑深隧工程排涝的淹没范围分别减少了17.0%和13.4%、内涝风险区面积分别减少了28.8%和30.2%、典型易涝点的淹没持续时间缩短了60.0%~80.8%。大部分地区的内涝风险等级显著下降,深隧工程改善排涝效果明显。

北湖污水处理厂深隧泵站水泵装置安装及调试

武汉北湖污水处理厂近期设计规模为80×10^(4)m^(3)/d,远期达到150×10^(4)m^(3)/d,是国内一次性建成规模最大的污水处理厂。首次在污水处理厂设置深度达46m、直径达43m的深隧泵站,用于提升大东湖深隧系统来水。本文介绍了深隧泵站大型水泵装置的选型、安装及调试过程,在水泵装置选型正确,安装精度满足要求,按步骤调试的情况下,确保了水泵装置正常运行。

我国深隧排水系统典型案例分析

城市排水系统是城市正常运行的重要保障,频发的城市内涝和水体污染等问题,严重制约着我国城市安全发展和可持续发展。城市深隧排水系统作为一种有效的解决途径,近年来日益受到我国科研工作者及城市管理者的关注。通过介绍我国广州、武汉和上海3座城市深隧排水系统案例,重点分析深隧排水系统建设过程中的工程设计研究方法及重点内容,并从适用性、关键技术、运行调度与管理等方面进行了讨论分析,以期为我国深隧排水系统的发展和设计研究提供参考。

前海-南山排水深隧排涝泵站规模研究

深层排水隧洞是解决高密度城区内涝问题的一种方式,其规模确定不同于传统浅层排涝系统。以深圳市前海-南山片区的内涝治理方案为例,介绍了在前期工作过程中,利用MIKE URBAN数值模拟软件建立排水管网数学模型,进行片区排水能力评估、内涝成因分析以及深隧系统规模研究的工作。结果表明:深层和浅层排水系统的共同作用可有效提升城市排水系统内涝防治标准;排水深隧系统的线内调蓄作用,相对于传统的浅层排水系统,可大幅缩小泵站设计规模。

基于TAP模型的前海-南山排水深隧浪涌分析

采用TAP(Transient Analysis Program)模型模拟了深圳市前海-南山排水深隧入流过程,通过对设计标准、超标及事故工况的情景模拟,分析系统涌浪产生的风险,并提出了控制涌浪的相关措施。研究表明,在50 a一遇和100 a一遇设计降雨情景下,系统最高总水头线处于地面之下,系统采用的大直径竖井结构和增设通风竖井,能有效控制浪涌的影响。

影响城区深隧洞施工安全的原因分析

城市多位于第四纪冲积平原上,第四纪新构造运动强烈,海平面和气候变化频繁,沉积环境极为复杂且沉积物形成时间短,成岩作用不充分,常常成为松散、多孔、软弱的土层(土体)覆盖在前第四纪坚硬岩层(岩体)之上。城区隧道是建设在地层中的构筑物,地质是复杂的、未完全被认识的,也是防坍控沉技术方案选择和实施运用的基础,第四纪及更早期地质的特性与隧道施工技术的适应性及施工阶段所处的季节性三者存在一种动态平衡的固有关系。文中通过多个深层隧道工程实践的总结,运用函三为一的哲科思维,抓住地质科学、工程实践、施工技术三者无首尾逻辑关系,找到了保证城区深层隧道施工安全、防止坍塌和控制沉降的原因。

大东湖深隧项目:全生命周期成套技术破解治水难题

作为城市深层污水传输隧道,大东湖深隧项目主要功能是收集武汉大武昌片区污水,通过"预处理+深隧传输"的方式将污水输送至北湖污水处理厂进行深度处理.该项目形成的城市排水深隧"设计、建造、运维"全生命周期成套技术,填补了国内深隧领域的研究空白,丰富了技术理论体系,对我国新时期城市治水技术进行补充和完善,也为后续同类项目的开展提供了科学示范和技术支持.

我国城市防洪排涝地下深隧规划设计与施工方法

为了建设符合中国国情的地下排水深隧,解决城市内涝问题,消除"城市看海"现象,采用调研分析的研究方法,通过调研国外城市排水深隧建设的成功案例,借鉴成熟经验并结合我国国情探索出我国城市排水深隧在规划设计、施工技术等方面的建设模式。主要结论如下:1)深隧规划必须坚持雨污分流原则,防涝标准应设为百年一遇;2)深隧层位应建于地下30~50 m的位置,隧道管线应布设在城市易涝区,并且将修建深隧、改造浅管和清淤河道衔接起来,形成一套完整的防洪排涝系统,让深隧的作用得以充分发挥,才能解决城市内涝问题;3)排水深隧要注重防水设计,防止雨水污染地下水;4)为提高深隧的经济效益,应将深隧与地下快速路的规划结合起来,功能上多样化。

排水深隧衬砌管片混凝土力学特性研究

衬砌管片混凝土的力学性能研究是判断城市排水深隧系统能否平稳运行的重要基础。文章针对衬砌混凝土开展了循环加卸载试验和蠕变扰动试验,研究了两种工况下衬砌混凝土的力学特性。结果表明:上限应力较低时,卸载变形模量随循环次数的增加缓慢增大;上限应力较高时,卸载变形模量随着循环次数的增加而先增大后减小;当上限应力突破某一阈值时,混凝土的加载和卸载变形模量出现衰减;相同循环次数下,损伤变量随上限应力增加而变大;相同扰动幅值下,随着预静载的增加累计扰动变形总体增大;在较高扰动幅值下,随扰动次数增加,累计扰动变形先减小后缓慢增加;构造了可以描述衬砌混凝土蠕变扰动后变形特征的蠕变扰动力学模型。

深隧排水折板型竖井泄流消能的试验研究

针对深隧排水系统竖井泄流过程中高速气-水两相流动特性进行了水力模型试验研究,观测竖井内水流下泄过程中的型态,分析最大泄流量与折板间距的关系,计算不同工况下的竖井消能率,并揭示折板型竖井在泄流过程中的消能机理.试验结果表明:竖井在泄流过程中存在3种水流型态:撞壁受限流、临界流和自由跌水流;泄流过程中水跃是水流在折板上消能的主要原因,水流流至井底与反向流体互相撞击破碎使竖井达到最终消能的目的;当竖井直径D=0.4 m、折板间距d介于16.02~24.56 cm时,竖井最大泄流量介于(8.7~14.7)×10−3 m3/s,且d与最大泄流量Qm存在线性关系;根据能量守恒定律推导出消能率公式,得到d=19.4 cm、倾角θ=10°时的竖井消能率为最优;竖井盖板开孔直径Ф对竖井顶部压强的影响较大,当Ф≥4 cm时,竖井顶部相对压强基本为0,并且具有一定倾角的折板有利于加速竖井的泄流过程;上、中、下折板冲击力(Fu、Fm、Fd)呈现Fu>Fm>Fd的分布规律,上、中、下折板最大面荷载分别为42.8、30.7、22.8 kN/m2.深隧排水折板型竖井最佳泄流量和最优消能率的试验研究成果对深隧竖井工程的设计与运行提供了一定参考价值.

基于改进熵权-未确知测度模型的城市污水深隧下穿既有铁路施工风险评价

针对城市污水深隧下穿既有铁路施工风险评价多指标性和不确定性等特点,将未确知测度理论与信息熵相结合,提出了一种基于改进熵权-未确知测度模型的施工风险评价方法。首先,根据城市污水隧道下穿既有铁路施工风险影响因素和分级标准,运用未确知测度理论来构建单指标未确知测度函数;其次,引入信息熵理论来确定评价指标的客观权重,并将其耦合到评价指标的单指标测度评价向量中,构建基于改进熵权-未确知测度模型的城市污水深隧下穿既有铁路施工风险评价的多指标综合评价向量;最后,依据置信度识别准则来对施工风险等级进行评价,并结合工程实例进行了对比分析。研究结果表明,该评价方法评价过程合理、结果可靠,为城市污水深隧下穿既有铁路施工风险评价提供了一条新的研究思路。

武汉大东湖污水深隧工程平面竖向及传输方式研究

为解决位于城市核心区的污水处理厂与周边地块发展和环保存在的矛盾,拟将武汉大东湖地区的沙湖、二郎庙、落步嘴3座现状污水处理厂进行整体搬迁,将其搬至青山区化工新城并新建北湖污水处理厂,同时收集并处理白玉山片区的污水。因受沿线用地、构建筑物和地下管线的制约,拟采用污水深层隧道技术将这些污水处理厂以及白玉山片区的污水输送至新建的北湖污水处理厂,介绍了该污水深隧工程的平面路由、竖向布置以及传输方式等关键设计方案的论证。

城市深隧排水系统关键水力学问题研究进展

深隧排水系统作为一种灰色海绵技术措施,在解决大城市内涝灾害和水资源短缺、防止外溢污染等方面具有显著的效果.但在前期结构设计及后期调度运行过程中,存在一系列关键水力学技术难题亟待解决,包括不同类型竖井的泄流能力计算、主隧道内的瞬变流与涌浪问题以及系统快速充水过程中的气爆现象.在归纳分析国内外深隧排水系统典型案例的基础上,对相关水科学技术问题进行全面回顾和评述,并结合研究现状做出展望,为城市深隧排水系统结构的科学设计和合理应用提供科学依据和参考.

国外深隧排水系统调度运行方案的启示

深隧排水系统构成复杂,管理难度大,我国大陆又无此类工程可参考,需要探索高效的、合理的深隧排水系统的调度运行模式。通过分析国外典型的深隧排水系统调度运行方式,结合我国城市排水和深隧建设情况进一步研究,在浅层排水系统和深隧排水系统的整体调度、深隧调度运行与降雨信息相结合、降低深隧运行和维护成本及对深隧进行精确调度4方面得到了启示,以期为我国的深隧排水系统完善和优化其调度运行方式提出进一步的研究方向和参考。

苏州河深隧调蓄工程综合设施的集约化布置方案

苏州河深隧工程综合设施面临用地紧缺的问题,部分综合设施用地面积仅为国外同类工程的50%以下,进行集约化布置非常必要。文中依托深隧试验段工程,对深隧工程集约化布置的优缺点进行了细致论述,针对由于集约化布置可能产生的水淹、火灾以及有毒有害气体等风险进行了详细分析,并提出了一系列行之有效的应对措施,力求为苏州河深隧工程综合设施的设计和运行提供重要参考借鉴。

某市污水深隧收集与污水污泥集中处置策划研究

为贯彻落实国家、省水污染防治工作要求,彻底解决某市主要河流水环境突出问题,开展污水深隧收集与污水污泥集中处置策划研究,沿河道设置深隧排水系统,并将污水污泥集中处理,促进资源循环高效利用,提高城市整体排水系统承载能力,保障河道水质稳定达标,提升区域环境品质,具有良好的经济、环境和社会效益。

大东湖核心区污水深隧智慧管控平台的设计与应用

利用物联网、大数据等技术搭建了大东湖深隧智慧管控平台,对预处理站、竖井及深隧进行实时监测及运行管控,实现项目生产工艺控制、设备维护管理、运行风险预警、应急辅助决策的科学、高效、自动化管理。平台建成投用后的近半年时间里,项目运行管理效率不断提升,社会、经济效益显著。对大东湖深隧智慧管控平台的建设背景、系统设计、建设内容、建成后平台功能及应用效果进行介绍。

基于武汉大东湖核心区污水传输系统的城市排水深隧项目总体规划探讨

随着全球气候变化、中国经济迅速腾飞、城市的发展加快,城市排水系统能力不足、排水标准普遍偏低的问题凸显,污水处理厂布局与地区发展和环境保护的矛盾逐渐显露并激化。近年多个城市暴雨频发,数次出现“看海”景象,城市排水系统经受重重考验,排水管网超负荷及污水处理能力不足问题亟待解决。城市排水深隧工程在解决城市内涝、初雨污染、溢流污染等问题上效果突出,文章通过简要介绍即将建成的武汉大东湖核心区污水传输深隧工程,为今后国内其他类似工程提供一定的参考。

BIM技术在深隧工程有限空间安全管控中的应用

在武汉大东湖深隧工程施工过程中,面临着小断面超深竖井、小直径长距离隧道等诸多有限空间作业的情况,安全风险高,管控难度大。对此,应用BIM技术三维可视化模拟功能的优势,解决众多布置冲突问题,并通过合理规划人员通行路线、优化方案及设计,从源头降低了安全风险,为施工过程中的安全管理提供指导,保障了工程施工的安全顺利进行。工程中的应用思路及方法,可为今后类似工程提供借鉴。

东濠涌深隧工程对初雨污染的减排效果初探

广州市东濠涌流域雨季常出现污水溢流,初期雨水携带的大量污染物对东濠涌乃至珠江前航道水质造成巨大冲击。东濠涌深隧工程建设后,将提高全流域截污系统的截流倍数,大幅减少东濠涌流域各支涌(或渠箱)开闸次数,削减东濠涌流域雨季合流污水和初期雨水平均不低于70%的溢流污染,外排雨污水质将得到很大改善。