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【6h】

基于MIKE URBAN的排水管网水力评估与优化设计

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目录

1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 课题研究背景

1.1.2 课题研究意义

1.1.3 问题的提出

1.2 国内外研究排水管网模型模拟技术现状

1.2.1 国外排水系统模型模拟技术研究现状

1.2.2 国内对排水系统模型模拟的研究现状

1.3 城市的雨洪管理

1.4 本文的研究目的、研究内容和技术路线

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

1.4.3 技术路线

1.5 本章小结

2 研究区域与水力模型

2.1 研究区域概况

2.1.1 地形地貌

2.1.2 气候气象

2.2 MIKE URBAN水力模型

2.2.1 MIKE URBAN 水力模型管网计算原理

2.2.2 MIKE URBAN 需要的建模数据

2.2.3 MIKE URBAN 建模的一般方法

2.3 本章小结

3 构建排水系统水力模型

3.1 研究区域建模数据来源及概化

3.1.1 研究区域数据来源

3.1.2 研究区域排水系统数据分析

3.1.3 管网概化及相关参数选取

3.1.4 污水量概化

3.1.5 研究区域的下垫面概化及相关参数选取

3.1.6 设计降雨及实际降雨

3.1.7 模型其他相关参数选取

3.2 排水系统模型的建立

3.3 模型参数率定与模型验证

3.3.1 参数率定

3.3.2 模型验证

3.4 模拟结果分析

3.4.1 峰值流量分析

3.4.2 管段重现期评估

3.4.3 溢出检查井评估

3.5 本章小结

4 既有排水管网排水能力分析

4.1 区域既有设计排水管网模型评估方法

4.2 既有排水管网模型评估结果

4.2.1 评估结果

4.2.2 与现状排水管网对比分析

4.3 本章小结

5 排水管网优化及提升效果分析

5.1 研究区域改造措施

5.1.1 下垫面的改建

5.1.2 改造方案一:修复管渠系统

5.1.3 改造方案二:改为分流制

5.2 改造方案效果评估

5.3 改建方案的优化效果

5.3.1 径流量的产生

5.3.2 管段的充满度和流量变化

5.3.3 实际降雨事件模拟

5.4 本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 不足与展望

参考文献

附 录

A. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目及得奖情况

B. 学位论文数据集

致 谢

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摘要

近年来,随着中国经济的快速发展,城镇化进程加快,大量新建的硬质化地面替代了原有的自然覆土地面,下垫面的硬质化阻隔了雨水的自然下渗。降雨时,大量雨水径流在地面漫流,容易在低洼地段形成积水对市民的生命财产造成威胁。重庆属于山地城市,地形起伏较大,各区域组团发展不均衡,老城区较集中,市区内修建了大量的地下通道,加之,排水系统不完善,因各种原因造成的排水管道损坏,若发生强降雨事件管网排水不及时,引发内涝,危及市内交通运行和行人安全。近年来,受全球气候变化的影响,重庆强降雨事件频发,导致洼地积水事件时有发生,为保障城镇排水与防洪安全,对既有排水系统的排水能力进行评估,为排水系统的改造与完善,提供重要的技术支撑,是十分重要和必要的。  课题以重庆市某立交区域的排水管网为研究对象,分析现状排水管网存在的问题,通过MIKE URBAN建立研究区域的排水管网仿真模型,以不同重现期、不同降雨历时的设计降雨条件下、管网的充满率评估管网的重现期,并提出相应的改建建议,结论如下:  ①研究区域的管网重现期评估结果(以降雨历时为1h、2h、3h、24h的顺序):研究区域重现期小于2年的管段分别占比38.85%、36.99%、34.99%、23.90%,此部分管网不满足现行《室外排水设计规范》最低标准,处于亟需改造;重现期小于5年的管段分别占比42.39%、41.54%,41.04%、35.31%;  ②通过对现在排水管网与既有设计排水管网的评估对比发现,研究区域下游出口管段的评估重现期大于20年,在设计降雨事件中,其充满度未超过0.3,在设计层面,其上游排水管段的设计标准偏低,即研究区域的上游排水管段严重限制了研究区域整体的排水能力;  ③研究区域下垫面改建包括普通屋面改建为绿色屋顶、普通人行道路铺设渗透铺装两种方式,改建之后,研究区域下垫面综合渗透系数为0.518,同比下降14.06%,可有效削减雨水径流峰值和雨水径流总量;  ④研究区域排水管网的改建目标为能顺畅排除10年一遇的降雨事件,研究区域设置两种改建方案:1)保留合流制排水管网,管网总长为10730.438m;2)改为分流制排水管网,管网总长为11431.155m,新增污水管长度700.717m;  ⑤在重现期为20年—50年、短历时设计降雨过程中,改建管网存在局部管段在某一时段出现满流状态,但检查井均无溢出;在重现期为100年降雨过程中(以降雨历时为1h、2h、3h的顺序),分别存在3个、3个、4个雨水检查井存在溢出状态;  ⑥在重现期为20年—100年、长历时设计降雨过程中,改建管网检查井均无溢出,且仅在重现期为100年的长历时降雨过程中,存在局部管段在某一时段出现满流状态;  ⑦在2018年8月11日实际降雨事件模拟中,改建之后,管网的满流率从40.53%降至0,同时,溢出检查井也从57个降至0个。

著录项

  • 作者

    陈红瑜;

  • 作者单位

    重庆大学;

  • 授予单位 重庆大学;
  • 学科 工程(建筑与土木工程)
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 张智,段庄;
  • 年度 2020
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类
  • 关键词

    排水管网,水力评估,优化设计;

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