低影响开发设施组合下的城市雨洪调控情景模拟研究

【目的】低影响开发(Low Impact Development,LID)作为一种新型雨洪管理方法,包括绿色屋顶、雨水花园、透水铺装等典型措施,对降雨径流有明显的控制作用,能够有效降低城市内涝隐患。【方法】以浙江省海宁市为例,基于暴雨洪水管理模型(Storm Water Management Model,SWMM),模拟不同重现期(1 a、5 a、10 a、30 a、50 a)、不同布设比例(20%,50%,100%)LID组合措施情景下的城市内涝过程,分析海宁市溢流分布情况、程度及其原因,探讨溢流区域LID组合措施对节点溢流、地表径流以及管网负载的影响。【结果】结果表明:在不同设计降雨情景下联合路、海昌路、水月亭西路、西山路以及隆兴港等地管网溢流较为严重;LID组合措施布设比例相同时,随着重现期的增加,LID组合措施对地表径流和节点溢流的削弱作用呈下降趋势,LID措施的作用趋于饱和状态;重现期为30 a和50 a、布设比例为50%时,地表径流的削减为45.92%和44.09%。【结论】LID组合措施对雨洪的控制作用有限,降雨强度对节点溢流、地表径流起主导作用。海宁市部分老旧小区管道年份较长,管径较短,管网溢流情况严峻,建议重点关注区域管网改造和LID措施空间布局。研究成果对于海绵城市建设规划、缓解城市内涝灾害具有一定参考价值。

溢流管壁厚对旋流器内部流场和分级性能的影响

水力旋流器是一种将压力能转化为动能的设备,因其独特的分选优势被广泛应用于各类分选行业中,但旋流器由于其自身结构的限制,导致旋流器分级精度较低,其中,结构参数是影响旋流器分级性能高低的重要因素之一,溢流管壁厚作为旋流器的参数之一,对分级精度有着较大影响,但溢流管壁厚对旋流器分级机理的影响未见详细报道。因此,本文运用流体动力学手段呈现了压力场、速度场和分级效率随溢流管壁厚的变化规律,量化了其内部流场的变化特征。结果表明,随着溢流管壁厚的增加,短路流量大幅降低,这是由于溢流管壁厚的增加延长了短路流进入溢流管底端的距离,在运动过程中被外旋流或内旋流重新卷吸到预定分离区域,参与正常分级,极大减小了错位粒子的数量。径向速度随着溢流管壁厚的增加而增加,这使得粗细颗粒快速形成粒度层,减少了细颗粒进入外旋流的概率。对于直径75 mm的旋流器,随着溢流管壁厚的增加,切割粒径呈现出先减小后增加的趋势,当溢流管壁厚为10 mm时,切割粒径为17.2μm。分级精度随着溢流管壁厚的增加逐渐提高,当溢流管壁厚为15 mm时,陡度指数为0.68,因此,采用厚壁溢流管结构可以提高旋流器切割能力同时有效提高旋流器的分级精度,得到的数据为新型旋流器的设计提供了理论依据和数据支持。

长江流域平原河网地区合流制排水系统溢流污染特征研究

在平原河网地区丹金溧漕河金坛段选取3个典型合流制溢流排口及管道检查井进行溢流污染监测,分析溢流水质水量变化。以合流制管道沉积物为试验材料进行冲刷模拟试验,探究沉积物冲刷规律。结果表明,累积降雨量≥2 mm就会产生溢流现象;溢流水量变化主要受降雨等级、降雨强度及居民用水量影响,且溢流量峰值较降雨强度峰值滞后;溢流污染物浓度与前期干旱天数、排口性质、降雨等级和降雨强度有直接联系,其变化基本均呈先上升后下降趋势,且无论哪种降雨等级溢流口在产生径流后约20~30 min后污染物浓度会较高。沉积物对溢流污染贡献占比较大,管道冲刷过程中沉积颗粒物呈阶段交替式运动,各污染指标在降雨形成径流一段时间后出现峰值。

管涵漫水桥壅水计算方法研究

为了研究管涵漫水桥的壅水计算问题,构造了针对梯形河道断面的顺直河流模型,并根据实际管涵漫水桥的设计指标构造管涵漫水桥河流模型。在此基础上,应用公式法、HEC-RAS软件分别对单线桥梁壅水、双线桥梁叠加壅水等情况进行了计算、分析与讨论。结果表明:①两种方法均可用于管涵漫水桥壅水计算,而且二者的计算精度相当;②使用公式法时需要依据桥梁和河道断面形式合理选用堰流量公式,HEC-RAS软件中的主要参数堰流量系数C0可用公式法得到;③在实际工程中两种方法配合使用,可使壅水计算结果更加合理。

贵阳市南明河流域合流制溢流污染防治方案探讨

为避免生活污水直排引起河水污染,贵阳市已经采取多项措施进行水环境污染治理。目前,南明河截污沟基本实现旱季不溢流,但主干流雨季仍然存在合流制溢流污染风险。在分析贵阳市降雨特征的基础上,以“流域统筹,系统治理”为原则,采用“源头削减(海绵城市)+管渠控制(沟口精确限流)+调蓄处理”的溢流污染治理思路,探讨了南明河沿线调蓄设施布局与下游污水厂产能联动处理模式。基于“南明河小雨(降雨量≤5 mm)不溢流”的目标,按照“集约用地、分散布置”等原则布局6座调蓄池,同时联动污水处理厂按设计值的10%增加产能,调蓄池在降雨期间蓄满后,3天内排空,将调蓄池雨污混合水输送至南明河沿线联动污水处理厂处理后达标排放。旨在为南明河流域主干流合流制溢流污染问题提供解决思路。

基于多层级目标耦合的城市内涝防治研究

针对目前市政排水与水利排涝两个行业、两个体系导致标准不衔接的问题,提出城市内涝防治的多层级目标,统一设置“低标不积水、涝标不成灾、超标可应对”3个层次的防涝标准和相应的积水范围、积水深度、积水时间、城市基本功能正常发挥程度等防涝目标。以浙江省义乌市中心城区为研究区域,利用MIKE FLOOD模型耦合MIKE Urban一维管网模型、MIKE 11一维河流模型、MIKE 21二维地表漫流模型,建立了“水-地-管-河”耦合的义乌市城市防涝水文水动力模型,通过2场实测暴雨洪水资料对模型进行了参数校准和验证。结果表明:建立的模型较好地模拟了降雨后地下管网的产汇流状态、洪水在河道的演进过程以及河流、管网漫水后在二维地形的淹没情况;多层级目标耦合后,低标情景下的义乌市中心城区排水管道满管率由65.3%上升至76.0%,说明“水-地-管-河”的耦合作用对城市防涝有一定影响。多层级目标耦合的城市防涝模型可较好反映城市防涝工程与非工程体系的实际运行状态和防涝效果,可为城市内涝治理提供参考。

排海管涵的设计分析

排海管涵作为城市污水排出的最后一道门槛,只有安全、合理设计才能保证整个排水系统的正常运行,从而避免城市上游出现雨天积水、城市内涝等情况。以厦门市某排海管涵的设计为例,根据汇水面积、径流系数、重现期、管径、坡度、水头损失、过流能力等参数对排海管涵进行计算分析,并结合现场情况进行排海管涵设计。

虹吸式屋面雨水排水系统有关技术问题探讨

对CECS标准《虹吸式屋面雨水排水技术规程》2005和2015两版内容作了比较,主要对虹吸式屋面雨水排水系统的几个业内比较关注的重要问题,包括溢流口及溢流系统设置、汇水区域面积大于2500 m^(2)的系统数设置、系统最小管径、横管及立管变径设置位置等进行了分析探讨,以便更好地理解技术规程相关条文的要义。

水力旋流器结构形式及参数关系研究

目前,水力旋流器在油田采出液预分离和含油污水处理中逐步推广应用。水力旋流器具有结构简单紧凑、效率高、体积及占地面积小等优点。对水力旋流器结构及参数关系进行了分析。通过改进与优选水力旋流器结构,得到旋流器单体的双入口结构理想型式为反涡线、大小锥段为圆弧过渡形式。同时简要分析了高次曲线与正余切曲线结构的锥段过渡形式,确定出合理的水力旋流器单体旋流腔长度为65 mm。经过理论研究和对比试验发现,具有结构参数关系模型的水力旋流器较常规结构的水力旋流器有更高的分离效率。

锥形溢流管旋流器分离性能研究

针对旋流器运行过程中易产生短路流导致溢流跑粗的问题,提出一种锥形溢流管旋流器,并进行了数值模拟和试验研究。模拟结果表明,锥形溢流管对短路流具有导向作用,使其远离溢流口并直接进入外旋流参与分离过程,从而提高分离效率。试验结果表明,与传统圆柱溢流管相比,锥形溢流管旋流器的底流产率升高,-38μm颗粒的分级质效率从34.23%提高到43.02%,分级量效率从35.17%提高到44.19%。并且随溢流管外壁锥角的减小,溢流浓度降低,底流浓度升高,底流产率增大,-75μm颗粒分级质效率和量效率都有所提高。

溢流口结构对旋流器溢流分率影响的模拟及实验研究

旋流器的溢流分率是旋流分离过程中的一个重要的操作参数同时也是一个重要的性能参数,文献表明溢流分率对于分离效率有着显著的影响。利用CFD软件Fluent模拟了3种入口条件下溢流口结构对旋流器溢流分率的影响,并根据不同的物理模型进行了实验验证,证明RSM湍流模型在模拟旋流器流场的应用中具有较好的可靠性。

溢流管外壁环形齿对旋流器的影响分析

增加溢流管外壁环形齿结构是抑制水力旋流器溢流跑粗的一种手段。为了研究环形齿结构对水力旋流器流场的影响,通过建立水力旋流器的3D模型,并利用Fluent软件进行数值模拟,最后从压力、速度、颗粒运动3个方面进行分析。根据分析结果,环形齿结构在抑制溢流跑粗的同时,会降低旋流器内部流体的压力及速度,并增加分开粒径,对旋流器的分离工作不利,需要通过其他手段克服。

新型多孔溢流管式旋流器的结构模拟分析

基于计算流体力学(CFD)方法,应用FLUENT软件,以脱油型液-液水力旋流器为原型,探索多孔溢流管式结构对旋流器分离性能和压力特性的影响。研究了多孔溢流管式旋流器溢流管的伸入长度及溢流管直径的影响。研究发现,溢流管伸入长度加长能起到聚结作用,多孔溢流管式旋流器可提高溢流口处的油相体积分数,有利于轻质分散相油相的向上流动。

水力旋流器分离性能实验研究

本文对水力旋流器结构参数变化对其处理能力、分流比、浓缩倍数等的影响作了全面的试验研究,为水力旋流器的设计、制造提供了参考。

微型旋流器溢流口结构参数对SCR废催化剂分离性能的影响

TiO2(钛白)以其优越的白度和稳定的物理化学性质被广泛应用于涂料、橡胶、塑料、日化等行业。采用旋流分离法从SCR废催化剂中分离出TiO2,以提高净化效率为目标,通过试验和模拟研究考察了微型旋流器溢流管的结构对分离效率的影响。数值模拟上采用了雷诺应力模型和离散型模型模拟,试验上使用直径为20mm的微型旋流器来分离粒度分布为(1~56)μm的颗粒物料。结果表明,在相同的处理量下,溢流口直径为4.5mm、溢流管伸入深度为10mm时,旋流器对物料的净化效率最高。

筛孔型溢流管旋流器分离性能研究

旋流器在分离过程中由于短路流的存在造成溢流跑粗现象,针对此问题提出一种筛孔型溢流管旋流器,并进行数值模拟和试验研究。结果表明:与圆柱型溢流管相比,筛孔型溢流管结构可延长颗粒在旋流器内的分离时间,使短路流重新进入外旋流进行充分分离,减少溢流跑粗现象。对比试验结果表明,与圆柱型溢流管旋流器相比较,采用筛孔型溢流管分离效率显著提高,-25μm分级质效率由47.59%提高到58.00%,分级量效率由48.74%提高到60.08%,溢流产物更细,粗颗粒减少,溢流跑粗现象得到有效改善;随着溢流管开孔率增大,溢流产率提高,溢流和底流产品粒度均有变粗的趋势。

脱气除砂三相旋流器溢流管结构数值模拟分析

在溢流管直径Do和溢流管的伸入长度Lo均分别设定为10mm、20mm、30mm的条件下,利用有限元分析软件对脱气除砂三相旋流器溢流管直径、溢流管伸入长度进行数值模拟和比较分析。结合脱气、除砂的分离效率规律和压力分布规律,综合对旋流器分离性能的影响选择最佳结构参数,得到了合理的脱气除砂三相旋流器结构模型。

锥形溢流管开缝水力旋流器流场特性与分离性能研究

为降低旋流分离器压降,达到节能减排的目的,设计溢流管底部开缝结构的旋流器。通过固液分离试验与数值模拟相结合,对常规溢流管(型号Ⅰ)、溢流管双切开缝(型号Ⅱ)、溢流管单切开缝(型号Ⅲ)的旋流器入口流量由780 mL/s逐渐增至1000 mL/s时的分离性能进行分析研究。研究结果表明:随入口流量的增加,锥型溢流管开缝对旋流器分离效率的影响逐渐减小,压降降幅逐渐增大,入口流量为980 mL/s时,两种改进后旋流器分离效率达到最高值,相较于型号Ⅰ旋流器,型号Ⅱ和型号Ⅲ旋流器的分离效率均基本保持不变,而压降分别降低高达到22.85%,27.46%,节能效果显著。模拟结果显示改进后旋流器的轴向速度、切向速度、压强均有所下降,溢流管开缝对轴向速度影响较大,中心处轴向速度降低明显,对切向速度影响较小。为深入探究旋流器内部流场的规律和旋流器结构改进提供了依据。

溢流管深度对水力旋流器分离效率的影响

介绍了水力旋流器的工作原理,用计算流体力学软件FLUENT分别对不同溢流管深度的水力旋流器内部流场进行了数值模拟。根据模拟计算结果分析了旋流器内流场的速度分布和分散相浓度分布,讨论了溢流管深度对旋流器分离效率的影响。

泗洲选矿厂旋流器选硫的试验研究和生产实践

通过试验,寻找影响泗洲选矿厂旋流器硫精矿品位的主要因素,包括旋流器结构参数和矿浆性质,并予以合理的解决,取得了良好的效果,同时获得了较好的经济效益。