山地城市雨水系統(tǒng)數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、城市化過程改變了城市下墊面特性，導(dǎo)致城市水文環(huán)境發(fā)生變化，徑流系數(shù)增大，匯流速度和效率增加，使流域雨洪總量、洪峰流量增加，峰現(xiàn)時間也相應(yīng)提前，加劇了城市內(nèi)澇的風(fēng)險。山地城市因其地形坡度起伏明顯，致使徑流特性改變更為顯著，徑流過程、雨水管網(wǎng)設(shè)計參數(shù)也與平原地區(qū)不盡相同。
　　 為優(yōu)化城市排水系統(tǒng)，國內(nèi)外學(xué)者進行了一系列的暴雨徑流數(shù)值模擬研究，建立了很多水量、水質(zhì)模擬的模型，取得了廣泛的應(yīng)用，但關(guān)于山地城市的研究還較為鮮見。山地城市

2、雨水系統(tǒng)數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計工作亟待解決，該項工作對改善山地城市雨水系統(tǒng)防洪排澇能力、提高雨水設(shè)計系統(tǒng)的科學(xué)合理性具有重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文主要研究以重慶為代表的典型山地城市雨水系統(tǒng)數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計，包括以下幾方面：
　　 ①基于降雨資料，確定了重慶市的典型降雨過程線，建立了降雨子模塊。設(shè)計了歷時為120min，重現(xiàn)期為2年的中前鋒型降雨過程線。
　　 ②基于產(chǎn)流物理過程和理論(地面徑流量等于降雨量扣除植物

3、截留量、填洼量和下滲量)，分為三種類型下?lián)疵?透水、不透水、綜合)模擬計算流域綜合產(chǎn)流量，采用基于非線性水庫的變動單位線法模擬匯流過程，建立了產(chǎn)匯流子模塊。率定子模塊參數(shù)，參數(shù)率定結(jié)果：最大填洼量Umax，最大植物截留量Smax、初始含水量W0、最大含水量Wm、含水量變化系數(shù)ξ、穩(wěn)定下滲率fc、下滲衰減系數(shù)β分別取值3.5mm、7.0mm、44mm、136mm、1.3min-1、0.476mm/min、0.330min-1，參數(shù)的值可以

4、為研究山地城市地表特性和城市徑流模擬提供參數(shù)參考。
　　 ③基于描述雨水管網(wǎng)一維流動的圣維南方程，概化山地城市管網(wǎng)匯流過程，建立管網(wǎng)匯流子模塊。把降雨子模塊、產(chǎn)匯流子模塊、管網(wǎng)匯流子模塊組合，建立山地城市雨水管網(wǎng)數(shù)值模擬模型，應(yīng)用2場實驗對模型進行參數(shù)檢驗，檢驗結(jié)果為：徑流總量模擬值與實測值的誤差分別為：7.5％與8.3％，徑流峰值模擬值與實測值的誤差分別為：5.56％與9.4％，誤差在可接受的誤差范圍內(nèi)，證明了模型的合理性。<

5、br>　　 ④基于降雨-徑流實驗優(yōu)化了集流時間t1：對規(guī)范規(guī)定的5～15min進行了分類細化，得到坡度0°～5°、5°～10°、10°～15°下，水泥道路的集流時間為1～5min；天然綠地的集流時間分別為：35～85min、30～70min、20～60min；O°～5°瀝青屋面的集流時間為4～10min；O°～5°綠色屋頂?shù)募鲿r間為20～40min。
　　 ⑤基于降雨-徑流實驗優(yōu)化了徑流系數(shù)ψ：對規(guī)范規(guī)定的道路、屋面徑流系數(shù)

6、0.85～0.95進行了分類細化，得到坡度0°～5°、5°～10°、10°～15°下，水泥道路的徑流系數(shù)分別為0.88～0.99、0.84～0.99、0.85～0.99；天然綠地的徑流系數(shù)分別為：0.08～0.2、0.09～0.26、0.12～0.42；0°～5°瀝青屋面的徑流系數(shù)為0.89～0.92；0°～5°綠色屋頂?shù)膹搅飨禂?shù)為0.54～0.59。
　　 ⑥基于降雨-徑流實驗優(yōu)化了折減系數(shù)m值：分析得折減系數(shù)使用與否、使用不