雨水池設(shè)計(jì)理論研究.pdf

1、在中國(guó),雨水池設(shè)計(jì)理論在城市因缺水和洪水而開(kāi)展雨水管理之前,幾乎處于空白,城市排水中雨水調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì),也一直借助前蘇聯(lián)的公式。近年來(lái),在開(kāi)展城市雨洪利用工程后,由于在工程中頻繁涉及到雨水池的設(shè)計(jì),才促進(jìn)了對(duì)雨水池容積設(shè)計(jì)等相關(guān)內(nèi)容的探討和研究。但雨水池的相關(guān)理論研究還是太少,尚需進(jìn)一步探討,進(jìn)一步豐富和完善。 針對(duì)我國(guó)雨水池設(shè)計(jì)現(xiàn)狀,本文提出了研究雨水池設(shè)計(jì)理論的課題,旨在解決雨水池容積計(jì)算問(wèn)題,并以此為線索,開(kāi)展雨水池設(shè)計(jì)的基

2、本理論研究。 在前人研究的基礎(chǔ)上,運(yùn)用水文學(xué)、水力學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)等理論和基本原理,對(duì)雨水池的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析、理論探討和算例研究,研究?jī)?nèi)容包括設(shè)計(jì)暴雨(降雨資料統(tǒng)計(jì)分析方法、設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配方法)、降雨量公式的推求方法、降雨扣損方法、流量過(guò)程線的計(jì)算方法、不同目標(biāo)的雨水池容積的計(jì)算方法、雨水池容積計(jì)算機(jī)模擬方法等,取得如下的主要研究成果： (1)利用較容易獲得的日降雨量數(shù)據(jù)作為依據(jù),探討了雨水池設(shè)計(jì)的降雨量資料的選樣方法。

3、經(jīng)過(guò)對(duì)比分析,建議在資料年數(shù)不長(zhǎng)或需要計(jì)算小于1年重現(xiàn)期的情況下,采用年多個(gè)值法,否則采用年最大值法。 (2)以北京的日降雨量資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),探討了日降雨量的理論概率分布。結(jié)果顯示降雨概率分布模型可采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布、皮爾遜III型分布、通用極值分布等。該結(jié)果為選擇日降雨量的概率分布模型提供了參考。 (3)首次提出了降雨量公式的推求方法,并以北京的日降雨量資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),根據(jù)提出的降雨量公式的推求方法,得出了北京市降雨量公

4、式的形式D=a1+a2(ln(P))a3,更高精度的公式表示形式為D=a1+a2 ln(P)+a3(ln(P))2+…。參數(shù)確定后的降雨量公式可用于計(jì)算北京不同頻率的日降雨量。筆者提出的降雨量公式的推求方法可以作為其他城市推求降雨量公式的參考。 (4)在全面分析流量過(guò)程線計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,建議采用瞬時(shí)單位線作為流量過(guò)程線的計(jì)算方法。闡述了瞬時(shí)單位線中不完全Γ函數(shù)的數(shù)值算法,并通過(guò)Delphi語(yǔ)言編制瞬時(shí)單位線計(jì)算程序,給出了程序

5、應(yīng)用大小流域的計(jì)算實(shí)例。結(jié)果表明,本文的瞬時(shí)單位線數(shù)值算法與查表法和34點(diǎn)高斯積分法結(jié)果符合得很好,可以用于城市大流域或小流域的雨洪匯流的計(jì)算。 (5)基于流量過(guò)程線概念和模型,探討了洪峰流量調(diào)蓄池容積計(jì)算的流量過(guò)程線模型法。并利用SWMM模型進(jìn)行了算例研究。首次利用降雨量公式、SCS雨型、瞬時(shí)單位線和SWMM模型,對(duì)防洪調(diào)蓄池的容積進(jìn)行計(jì)算。與現(xiàn)行排水設(shè)計(jì)手冊(cè)的方法相比,流量過(guò)程線模型法不僅得出了調(diào)蓄池的容積,而且還演算出調(diào)蓄

6、池的入流過(guò)程以及整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的水力狀況。并能進(jìn)行超重現(xiàn)期校核、風(fēng)險(xiǎn)分析和防洪計(jì)算。流量過(guò)程線模型法為國(guó)內(nèi)洪峰流量調(diào)蓄池的容積計(jì)算提供了新方法,彌補(bǔ)了現(xiàn)行排水設(shè)計(jì)手冊(cè)中計(jì)算方法的一些不足。為調(diào)蓄池超標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)校核和風(fēng)險(xiǎn)分析奠定了基礎(chǔ)。 (6)研究了面源污染治理雨水池容積的計(jì)算方法(分析模擬法)。根據(jù)該方法,借助SWMM模型進(jìn)行算例研究,并與國(guó)內(nèi)外計(jì)算方法進(jìn)行綜合比較。結(jié)果顯示,分析模擬法能應(yīng)對(duì)不同地區(qū)降雨徑流污染差別和對(duì)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)

7、的要求,能進(jìn)行設(shè)計(jì)校核和超重現(xiàn)期風(fēng)險(xiǎn)分析,能得到雨水池入流流量過(guò)程線,這為雨水池運(yùn)行控制奠定了基礎(chǔ)。 分析模擬法,為國(guó)內(nèi)面源污染治理雨水池容積計(jì)算提供了新方法。改變了國(guó)內(nèi)《石油化工企業(yè)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》憑借經(jīng)驗(yàn)和主觀因素選擇降雨量值的現(xiàn)狀,增強(qiáng)了雨水池設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。 (7)針對(duì)雨洪利用蓄水池容積計(jì)算,簡(jiǎn)單公式法中設(shè)計(jì)降雨厚度(降雨量)取值方法未明確的問(wèn)題,研究了具體確定方法。根據(jù)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和降雨量公式來(lái)確定設(shè)計(jì)降

8、雨厚度(降雨量),是對(duì)現(xiàn)行規(guī)范《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》的很好補(bǔ)充。 基于流量過(guò)程線的概念,探討了利用模型進(jìn)行蓄水池容積計(jì)算的方法。首次通過(guò)降雨量公式、SCS雨型和SWMM模型對(duì)蓄水池容積進(jìn)行計(jì)算,并通過(guò)模型模擬進(jìn)行蓄水池容積設(shè)計(jì)校核,增強(qiáng)了蓄水池容積計(jì)算的準(zhǔn)確性。引入設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(頻率或重現(xiàn)期)的概念,為雨洪利用蓄水池進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析奠定了基礎(chǔ)。 (8)初步建立了雨水池設(shè)計(jì)理論構(gòu)架,內(nèi)容包括設(shè)計(jì)暴雨(資料統(tǒng)計(jì)分析、降雨