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雨水工程论文模板(10篇)

时间:2022-02-01 17:49:36

雨水工程论文

雨水工程论文例1

回水而导致淤积发生,所以需要将下游管段的高程进行提高,降低其埋深。管道水面需要确保做到平接,即污水管道水力计算上、中、下游管段的设计充满度需要与下水面的高程保持相同。在平埋坦地区,将异管径的管段与水平平接,可以有效的减少管道的埋深,有利于成本的降低。但由于小口径管道水面变化通常情况下都会比大口径管道的水面变化大,这就极易导致上游管道中形成回水,所以对于城市污水管道通常都会采用管顶平接法。

1.2管道跌水衔接

当管道施工路段坡度较陡时,这时可以利用跌水井来衔接上下流的管段,同时下流管段的管径可以小于上游管段的管径,这样对于上游管段回水问题可以较好的避免。对于污水管道处于坡度较大地段时,则可以采用阶梯或是跌水井来进行连接,而且管道管顶平拉,这样不仅有利于增加下游管段的埋深,而且对于上游管段的回水问题可以起到有效的抑制作用。而且在不同口径管道的衔接过程中都可以采用管顶平接来进行。

2市政工程中城市雨水管设计原则

2.1雨水排放设计

雨水与污水具有本质的不同,通常情况下雨水都更加清洁些,而且不会给水体带来破坏作用,所以在市政工程中,雨水可以直接排入水体中,不会对水体的经济价值带来什么影响。所以在雨水管渠设计时,可以充分的利用自然地形的破度,采取较短的距离,利用雨水自身的重力确保其排入到水体当中。在雨水管道进行布置时,需要根据地形来对其布置的位置进行选择,在坡度较大的地形时以布置在地形较低处为宜,但在地形平坦地方,则需要将排水管道布置在排水区域中间。而且还需要尽可能的扩大重力流范围,以达到尽量少设置雨水泵站的目的。雨水干管的平面布置宜采用分散式出水口的管道布置形式,这在技术上、经济上都是比较合理的。当河流的水位变化很大,管道出水口离水体很远时,出水口的建造费用很大,这时不宜采用过多的出水口,而应考虑集中式出水口的管道布置形式。

2.2雨水管道布设在进行雨水管道设计时,通常都将其设置在慢车道以下,管道起端埋深以2米为宜,雨水管轻易不能在快车道下进行布置,以避免由于积水增加而导致行车的困难。对于道路超过40米宽时,则需要在道路两侧分别进行雨水管道的设置。两个雨水口之间间距一般以30~50米左右为宜,对于道路坡度较小或是低洼的地方,则设置的密度可以适当增加,确保路面的雨水能够及时排除。对于一些工厂和居住区靠近山麓进行建设,在进行雨水管道设计时,不仅需要在厂区和居民区进行雨水管道的布置,同时还要设置排洪沟,这样分水岭以内排泄下来的雨水或是洪水都能够利用排洪沟进行有效的拦截,将其引入附近的水体中,确保工厂和居住区的安全。城市街区内部雨水在径流分配上,通道以道路作为其径流的集中地,所以需要在道路两内里利用边沟来排除地面径流。由于雨水口可以对地面径流进行有效收集,所以根据汇水面积和地形来进行雨水口布置,通常将雨水口设置在道路交叉口及地形低洼处,以雨水不致漫过路面为宜。雨水降落到地面后,经吸收及蒸发后剩余的雨水在重力作用下形成地面径流进入到雨水管渠,雨水管渠设计时需要根据雨水设计流量为依据,由于城市雨水管渠汇水面积较小,所以在雨水管渠设计流量时可以以小汇水面积暴雨径流推理公式为依据来进行计算。

雨水工程论文例2

中图分类号:U448.27 文献标识码:A文章编号:

1.引言

斜拉桥是一种由三种基本承载构件,即梁(桥面)、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系,以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点,而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一,在桥梁工程中得到了越来越多的应用。

由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小,随着斜拉桥跨度的增大,拉索振动问题的影响日益显著。在各种振动情况中,风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种,且风雨激振的起振条件容易满足,振幅极大,对桥梁的危害最为严重,因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。

风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索,在风雨共同作用下,由于水线的出现,改变了拉索的截面形状,使其在气流中失去稳定性,由此发生的一种大幅振动。

2.研究现状

2.1.现场实测

现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征,为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。

Hikami等[1]对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。20世纪80年代,在日本建造名港西大桥的过程中,发现了比较严重的风雨激振现象,Hikami等选取了其中24根索进行实测,对该桥进行了为期5个月的现场实测,实测内容包括索面的拉索振幅。

Main和Jone[3]对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振记录。进行了16个月的现场监测,分析了记录的5000组5分钟时程的斜拉索加速度和气象资料。

陈政清[4]等对洞庭湖大桥的实测。自2001年1月至2004年4月,陈政清在国家自然科学基金资助下,与香港理工大学合作,在岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。

通过研究国内外专家对风雨激振现场观测的结果,得出了一些结论:(1) 与拉索振动形态的关系。进入稳定的大幅振动后,其波形犹如甩鞭状,拉索表面会形成振荡的水线,表现为低阶振型。(2) 与环境参数的关系。风雨激振存在起振振动,只在一定风速范围内发生;在无雨情况下,很少观测到风雨激振,而且雨量为小到中雨情况观测到风雨激振次数最多。(3) 与拉索本身参数的关系。风雨激振的振幅大小与拉索的表面材料、长度、风偏角和倾斜方向等参数有关。

2.2.风洞试验

按照水线的模拟方法,研究风雨激振的风洞试验可分为两种类型:人工降雨试验和人工水线试验。

1. 人工降雨试验

人工降雨试验是在风洞内通过人工模拟降雨,提供与实际拉索发生风雨激振相类似的风雨条件,对通过弹簧悬挂在固定支架上的拉索节段模型进行的一种试验形式。

2. 人工水线试验

人工水线试验是在风洞内对带有人工水线的拉索节段模型进行的一种试验形式。根据人工水线与拉索的连接形式和试验的测量内容的不同,人工水线试验可分为:固定人工水线测振试验、固定人工水线测力试验、固定人工水线测压试验和运动人工水线测振试验。

2.3.理论分析

目前关于斜拉索的风雨激振问题形成机理大致可分为如下几类观点:

1. 驰振机理

日本的Hikami与Shiraishi[1]1985年在Meiko.Nishi桥最先观测到风雨激振现象。随后他们通过一系列的人工降雨风洞实验再现了这一现象。他们在实验的基础上初步分析了风雨振的发生机理,认为风雨激振可能有两种机理:一种是Den Hartog驰振机理;另一种是弯扭两个自由度驰振机理。

2. 上水线振荡诱发机理

H.Yamaguchi[6]认为单自由度Den Hartog驰振理论不能解释风雨振的形成机理水线是风雨激振不可缺少的条件,当水线的振荡频率接近于拉索的自振频率时,水线与拉索之间的相互作用导致斜拉索产生负阻尼,引发斜拉索发生大幅振动。Peil, U.& Nahrath, N[8]认为上水线的运动是导致风雨振的主要原因。Seidel等[9]指出当风速大于某个限制,流动不存在转变,这时不会发生风雨激振;发生风雨激振的速度下限是由风偏角和拉索倾斜角决定的。

3. 上水线特定位置致振机理

顾明和杜晓庆[10]建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动方程,气动力系数根据带人工水线三维拉索模型试验得到,分析了水线平衡位置和水线振幅的取值,采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅,得出了水线特定位置是引起索结构大幅振动的主要因素的结论。

4. 涡激振动机理

Delong Zuo[11]揭示了风雨激振与高风速下干索涡激振动之间的联系,认为风雨激振的内在机理与涡激振动的相同,与降水无关。由于风偏角和拉索倾角的存在使得这种涡激振动不同于经典卡门涡脱,是一种三维涡激振动。

2.4.CFD数值模拟

风工程的研究方法中数值模拟是最近30年在前三种方法的基础上逐步发展起来的,下面的介绍为CFD技术在拉索风雨激振方面的相关研究。

陈文礼和李惠[13]提出物理试验与CFD数值模拟的混合子结构方法,通过与圆柱涡激振动的流固耦合方法结果进行比较,分析了上水线对绕流场特性的影响,然后采用有限元程序ANSYS和计算流体动力学程序CFX对考虑风速剖面的CFRP斜拉索涡激振动进行流固耦合方法的CFD数值模拟。

3.结语与展望

本文参考国内外文献,对斜拉桥拉索风雨激振问题进行了系统总结, 并对今后的研究提出展望。总结如下:

在现场观测和风洞试验方面,未来的研究应更加关注水线的形成及其在风雨激振中的作用,精确测量不同拉索运动状态下的水线形状和位置,为理论分析和数值模拟提供基础。

在理论分析方面,虽然国内外很多学者和专家提出了各种理论模型和数值解析方法分析风雨激振发生机理,但是迄今为止还是没有一种大家公认的对斜拉索风雨激振的发生机理能够完全解释清楚的模型,今后的研究应侧重于风雨激振的轴向流、风场与水线间的气液两相耦合现象以及风场、水线与拉索间的气液固三相耦合现象的研究,对风雨激振机理进行更加深入和精细化的研究。

参考文献

[1] HIKAMI Y,SHIRAISHI N. Rain-wind-induced vibrations of cables in cable stayed bridges [J]. Journal ofWind Engineering and Industrial Aerodynamics,1988,29: 409 - 418.

[2] 顾明,刘慈军,罗国强. 斜拉桥拉索的风(雨)激振及控制 [J]. 上海力学, 1998, 12: 281~288.

[3] 陈文礼. 斜拉索风雨激振的试验研究与数值模拟[D]. 黑龙江:哈尔滨工业大学,2009.

[4] U. Peil, N. Nahrath, Modeling of rain-wind induced vibration [J], Wind and Structue, 2003, 6(1), 41~52.

雨水工程论文例3

城市道路设计时,为保证行车安全、以及避免路面过早损坏,要求迅速及时地排除路面积水,同时为了改善城市卫生条件,保障生产和人民生活,还需及时排除生活污水和生产废水。因此,合理有效地安排排水设施,可以保证路面结构处在一种干燥的状态,使路面具有足够的强度和稳定性,延长道路使用寿命。

1 道路积水成因分析

通过对城市道路排水系统的调查与分析发现,道路雨水排水系统根据降雨量等基础资料经水文水利计算所得出的排水管管径,理论上均能满足本地区道路排水流量的要求,由于各方面的原因,路面上仍然存在积滞水,那么造成道路积水的主要原因是什么呢?

通过水文水力计算分析可知:

(1) 当雨水口的泄水能力大于雨水口所需排泄的设计径流量时,则路面不会产生积水,或者说路面积水的可能性不大。

(2) 当雨水口的泄水能力小于雨水口所需排泄的设计径流量,雨水口不能及时地将雨水排入主管道。

设计中通常采用第一种情况的设计,但造成超越流量的原因很多,也比较复杂,仍然存在排水不利的问题。雨水口的汇水量与泄水量的差,就是雨水口的超越流量,多余水分越过雨水口流至下游,造成下游雨水口的积水增加,这样反复进行将导致路面积水。

影响雨水口超越流量的主要因素是降雨量和路面的纵、横坡坡度,其中,对于相同的降雨量,道路纵坡对路面排水产生较大的影响。

(1) 当道路纵坡小于 0.3%时,路面雨水流速缓慢,路面雨水迟滞现象较为严重,雨水不能顺利地流向低处,此时,雨水主要依靠路面每一个雨水口进行排放,每一个雨水口承担路面汇水面积内的雨水流量,一般不会形成超越流量,但整个路面上有一层水膜,会对行车产生不利。

(2) 当道路纵坡介于 0.3%~2%之间时,路面雨水顺纵坡流向下游,在路面横坡不大的情况下,实际水面宽度大于雨水口宽度,一部分雨水被雨水口截流,另一部分雨水顺流而下,在下游低洼处汇集,形成超越水量,在这种情况下,雨水口就需要采用更有效的截流形式,并在路面低洼处进行特殊设计,以便及时排放路面雨水。

(3) 在路面纵坡大于 2%的较大坡道上,路面雨水水流将处于急流状态,部分水流会跃过雨水口而形成跳越,使道路坡道上的雨水口进水能力大大降低,超越水量将会加大,此时,路面低洼地段在暴雨期间将会出现较大的汇水量,若在该低洼地段,路面没有足够的雨水排泄能力,将会出现积水现象。

综合分析可知:上述积滞水的问题主要由于目前普遍采用“点排水”雨水口收水方式收水不力所造成的。

理论上讲,泄水口能够充分地将雨水汇流至主排水管道,但实际上并不是这样,对于目前所采用的雨水口篦子,其几何尺寸多是 380mm×680mm 或 380mm×400mm,无论是单篦,双篦或三篦在收水过程中都有 2/3 篦孔存在闲置浪费现象,起不到收水的作用,即便是积水深度达到 10cm 时,有效的收水篦孔也仅为 1/3,由此可见,对现有的雨水篦子而言,存在着很大的浪费,且不能有效的排泄路面水。为有效排泄路面流水,避免路面产生积滞水,有必要对雨水口设计进行进一步的研究改善。

2 线性排水

2.1 线性排水介绍

线性排水,就是一种呈线型、带状的位于道路边缘的排水系统。线形排水区别于传统的点型排水系统,它包括一个 U 形槽体,成型槽体内有一个排水通道,排水通道沿水平方向纵向贯通 U 形槽体。

2.2 线性排水的功能性分析

通过上述分析可知,“点排水”方式容易对路面产生积滞水,存在排水不力及材料浪费的现象。

对于此类问题,线形排水就能够有效地水” 方式所存在问题。而其独特的结构决定了它相对于点排水的诸多优势。

(1) 线性排水最大的特点就是把大量雨水的汇流点由地面改到 U 型槽体内,缩短了雨水在路面上的流动时间,避免了雨水在路面的短时间积滞。

(2) 占地少、挖深浅、减少了各种管线交叉施工时高程相撞的几率,降低了施工费用,工序简单,同时也简化了道路设计时的纵横坡设置。

(3) 雨水泄水能力在相同泄漏面积下提高了 200%~300%。

(4) 便于后期养护维修。由于线性排水 U 型槽埋深较浅,给清掏工作带来了方便,大大减轻了后期养护作业的劳动强度。

(5) 线性排水的几何尺寸与路平石的衔接可做到完全匹配,彻底消除了锯齿马路的现象。

线性排水不仅在排水体系及后期养护上占有一定的优势,而且在与雨水收集利用体系相结合时也将发挥不可替代的独特优势。通过透气透水砖用于步道收集降水,将收集的降水再通过集水管导入 U 型槽形成过滤混水,再溢留到雨水收集池。对于一个严重缺水的城市而言,采用线性排水 U 型槽收集雨水,无论从经济的角度还是从实际的效果和效益来讲,都是完全可行的。

在炎热的夏季,阳光下的混凝土路面温度可达50~60℃左右,降雨时,雨水在地面径流过程中吸收大量热能,直接流入绿地,导致花落草亡。而线性排水 U形槽可以起到混水器的作用,降低了雨水温度,保证了城市绿化的安全。

2.3 线性排水的造价分析

一种新型的排水形式,不能仅仅在功能上有所改善,在造价方面也应有一定的可比性。以下是单篦雨水口、双篦雨水口、三联篦雨水口与线性排水 U 形槽-150型折算成线性排水的工程造价比。

3 结论

通过上述分析,不难看出线性排水能够很好地解决传统的点排水方式所产生的不良问题,它把雨水的汇流点由地面改到 U 型槽体内,缩短了汇流时间,又提高了利用率,而在造价方面又体现出明显的性价比优势。市政道路排水受场地、交通等诸多因素的限制,如何利用有限的空间设计出更高效的排水系统将是今后道路设计者进一步研究的重点。

参考文献

[1]叶永友《.城市立交道路排水方案的选择》[J].西部探矿工程,2002,(增刊)

[2]王建伟《.下穿式立交桥雨水系统设计》[J].中国给水排水,2002,18(1):65-66.

[3]《中国农村水利水电》- 2006 年 1期- 42- 43 页

[4] JTJ018-97,公路排水设计规范[S].

[5] 梁林华.市政基础建设应采用线性排水收集法[J].建设科技,2006(17).

雨水工程论文例4

 

“工学结合”是现代职业教育的一项重大变革,是一种人才培养模式,高等职业院校“要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式,把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点,带动专业调整与建设,引导课程设置、教学内容和教学方法改革”。地处江南水乡的湖州职业技术学院的体育课程教学改革面临着“多雨天气”,“工学交替”等新问题,如何在“工学结合”背景下构建体育模块化课程体系,正成为高职院校体育教育的全新课题,值得我们研究。

1.湖州地区气候特点及影响因素

1.1湖州地区气候特点的分析

湖州市地处太湖南岸,是典型的江南水乡体育论文,一年四季分明且雨水不断,空气湿润,雨

热同季,降水充沛;属东亚季风气候带,夏半年盛行东南风,气候湿热,冬半年盛行西北风,气候干冷。十一月下旬于次年三月中、下旬平均气温低于10℃,五月下旬于九月中、下旬平均气温低高于22℃论文提纲格式。初春三月仍受强冷空气影响,四月到五月中旬,雨水明显增多,常有阴雨天气,持久低温阴雨;五月下旬到六月上旬降水较少,天气相对晴好;九月是初秋多雨期,降水量多,降水强度大,以台风暴雨降水为主;十月由于北方冷空气势力增强,活动频繁,气温下降,降水显著减少,多晴朗天气,白天温度高;冷得早的年份体育论文,十月下旬至十一月初最低气温可降到4℃以下;12月初冬天气干冷,雨雪较少;整个冬季天气寒冷干燥,是一年中气温最低,降水量最少的季节,在强冷空气影响下最低气温可降到零下5-6℃。

1.2气候对体育教学的影响

影响体育教学正常开展的气候因素有气温、阴雨、台风、日照等多种,其中气温和雨天是最主要的因素。

湖州地区常年雨天统计图

从上图中可以看出,全年雨天最少的月份在11、12月份,而次年3、4月份2个月的雨天相对较多基本达到50%的比例,9月新生入学学期雨天要明显少于次年第二学期。以一个自然学年(两个学期)9个月的教学周期计算:平均雨天累计达108天,占到总上课总数270天的40 %。开展室外体育教学的天数仅仅只有162天,而雨天安排在室内开展体育教学的天数为108天,这就严重影响到了以室外实践技能教学为主的体育教育的正常开展,对我院开展体育模块化课程体系构建产生了极大的影响。

2.湖州职业技术学院“工学结合”课程设计特点及影响因素

2.1湖州职业技术学院“工学结合”课程设计特点

湖州职业技术学院秉承“崇德尚能”的校训,以就业为导向,以培养职业能力为核心作为专业人才培养方案的准绳,充分体现湖州职业技术学院“文厚、技湛、商慧”育人理念和培养目标,全面实施“工学结合,校企合作”培养模式进一步深化教学内容和课程体系的改革,构建“产学合作”、“三层对接”、“工学交替”实践教学体系。制定人才培养方案是以实践和理论相结合,能力培养和知识传授相结合职业综合能力贯穿教学全过程,教学以“应用”为导向,强化与实践教学的整合体育论文,以职业岗位和专业方向范围设置灵活多样的岗位课程。

2.2停课实践对体育教学的影响

湖州职业技术学院职业岗位群人才培养方案中公共体育课开设情况:前三学期为必修课(含分班选项教学),第四学期为公选课。这样因新生入学以停课军训为主的国防教育和以停课进企业实施“工学交替”对体育教学的正常开展产生了一定的影响论文提纲格式。

湖州职业技术学院职业岗位群停课实践概况

 

专业名称 第一学期 第二学期 第三学期 第四学期

(含军训2周)

文管类 3 1 2 6

土建类 3 2 3 3

经济类 2 2 2 2

设计类 3 3 3 3

雨水工程论文例5

南水北调中线工程是由丹江口水库引水枢纽、输水总干渠和沿途省市供水区组成的大型调水工程,跨江、淮、黄、海四大流域到达天津、北京,线路全长1264km。南水北调中线工程是以解决京津及华北地区用水,缓解水资源紧缺为主要目标[1]。

南水北调中线总干渠沿线河流水系发达,与大小近千条河流交叉。其左侧的太行山区和伏牛山区曾发生过“63.8”和“75.8”两场国内最著名的特大暴雨,因此,中线总干渠如遭遇超标准的特大洪水而使其中任一座交叉建筑物发生失事时,则整个工程就可能受到影响,以致被迫中断运行,并且中线总干渠的走向几乎与所有交叉河流成正交或斜交之势而易受到洪水的冲击。可见,该工程存在许多不确定性和风险因素,特别是引水工程交叉建筑物的综合防洪风险问题,传统的水文计算方法很难解决,简单的概率叠加结果也使许多人怀疑该引水工程的可行性。对该问题一直争论不休,至今尚未达成统一的共识。在南水北调工程即将实施之际,对该问题的认识及评估,已成为工程迫切需要解决的问题之一。

1 防洪风险估算模型的建立

在南水北调工程中线总干渠上,若有n个交叉建筑物,其设计标准分别为P1、P2、…、Pn,在暴雨和洪水同频率的基础上,相应的设计洪水或设计暴雨分别为F1、F2、…、Fn,则整个南水北调中线总干渠因交叉建筑物因超标准洪水出现而中断运行的风 险为

R=P{(F1>FP1)∪(F2>FP2)∪……∪(Fn>FPn)}

(1)

可见,为了推求上述组合事件的概率,需要各交叉建筑物设计洪水或设计暴雨的n维联合概率密度分布函数f(F1,F2,…,Fn),以及f(F1,F2),f(F1,F3),…,f(F1,Fn),f(F2,F3),f(F2,F4),…,f(F2,Fn),…,等大量2至n-1维的联合概率密度分布函数。由数理统计学可知,在各变量的概率密度分布函数f(F1),f(F2),…,f(Fn)均属正态分布或对数正态分布时,其联合概率密度分布函数f(F1,F2,…,Fn)等才可能会有函数表达式。而实际上,水文变量大都是偏态分布,特别是暴雨和洪水。这样当n较大时,在实际水文资料条件下是不可能推求出这些联合概率密度分布函数的。

针对上述情况,20世纪80年代初期开始,人们为了解决多项因素共同作用下的风险计算问题,不得不通过模拟技术求解数值解。由于受到计算能力的限制,最初在保证计算精度的前提下,如何减少计算机时就成为重点考虑的问题。因此,Bourgund U和C G Bucher曾提出重点抽样法ISPUD(importance sampling procedure using design)的模拟技术[2]。而其应用理论主要包括联合概率法、变量构造法和多元极值理论等,其中变量构造法在分析问题前,需要先确定所研究变量的函数表达式,如Jonathan AT曾把区域降雨量表达为其中m、ν是有关参数,xj代表各雨量站的降雨量[3]。多元极值理论的依据是极值点过程理论,其边际分布一般为标准Gumbel分布。实际降雨过程的复杂性,及水文变量非标准Gumbel分布,使变量构造法和多元极值理论的应用,在水文风险计算上受到了很大的限制。为此,朱元NFDA9等人曾探讨过二维复合事件的风险计算模型,并用于分析南水北调中线工程的防洪风险问题[4]。冯平等人也曾研究过暴雨洪水共同作用下的多变量防洪计算问题[5]。

但对于二维情况,依据联合概率理论有

p(F1∪F2)=P(F1)+P(F2)-P(F1∩F2)

(2)

其中

(3)

(4)

(5)

式中f(x)和f(y)分别为两个交叉建筑物设计洪水或设计暴雨的概率密度分布函数,按我国的防洪规范二者均采用PearsionⅢ型分布[6],即

(6)

(7)

而f(y/x)是暴雨或洪水的条件概率密度分布函数,它是由两部分决定的:(1)在暴雨或洪水x 条件下,暴雨或洪水y的条件期望值E(y/x),它决定了这两个暴雨或洪水之间的关系;(2)在给定暴雨或洪水x下,暴雨或洪水y在E(y/x)附近的离散分布情况,它是因下垫面情况、暴雨时空分布等诸多不同因素综合作用的结果,因此由中心极限定理可假定其近似符合正态分布,即

(8)

如果有足够的暴雨或洪水资料,(1)部分可以通过建立这两个暴雨或洪水的相关关系来确定;(2)部分是给定某一暴雨或洪水x下,暴雨或洪水y的条件方差值σy/x,也可以通过实测暴雨或洪水资料估算。

若暴雨或洪水资源有限,或上述正态分布的假定难以保证,可以通过幂变换法等方法把x和y 正态化处理,并且对正态化后资料系列可采用偏峰检验法进行正态化检验[7]。将x和y转换为正态系列x1和y1后,则有

(9)

(10)

式(9)和式(10)中:Ex1和Ey1分别是2个交叉河流的暴雨或洪水正态化系列的均值;σx1和σy1分别是其均方差;r1是其相关系数。因此

(11)

两个交叉建筑物因水毁而中断运行的组合风险计算问题,就是求解式(1)~式(5)给出的二维复合随机模型,其中式(3)和式(4)可以通过传统的PearsionⅢ型分布曲线,即通过这2个交叉建筑物的设计防洪标准给出。而式(5)可以采用数值积分方法或Monte Carlo等方法计算。如果采用数值积分方法,式(5)可由下式近似给出:

(12)

式中:m和n分别是概率密度分布函数f(x1)和f(y1/x1)在(x1p,∞)和(y1p,∞)区域的离散区间数。

按照前述分析,对于南水北调中线总干渠上的交叉建筑物,便可以采用逐渐发展起来的风险分析方法,先建立二维复合事件风险组合模型,然后如图1所示,对整个总干渠上不同交叉建筑物的防洪风险进行两两组合,并在第1层组合的基础上,进行第3层、第4层等的逐步组合,最后就可以给出整个引水工程总干渠的防洪风险。

图1 引水工程总干渠的防洪风险估算过程示意

表1 相邻区域年最大24h暴雨系列的相关特征

序号

系列1

系列2

系列长度

相关系数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

滏阳河片

牛河片

铭河一支片

铭河片

沙沟片

南沙河片

七里河片

白马河片

小马河片

李阳河片

河片

午河片

涕河片

槐河片

潴龙河片

河片

滹沱河片

滹沱河片滹沱河—磁河之间坡水区片

磁河片

沙河片

孟良河片

沙河—唐河之间坡水区片

唐河片

曲逆河片

界河片

漕河片

瀑河片

中易水片

北易水片

马头沟片

拒马河片

牛河片

铭河一支片

铭河片

沙沟片

南沙河片

七里河片

白马河片

小马河片

李阳河片

河片

午河片

涕河片

槐河片

潴龙河片

河片

滹沱河片

滹沱河片滹沱河—磁河之间坡水区片

磁河片

沙河片

孟良河片

沙河—唐河之间坡水区片

唐河片

曲逆河片

界河片

漕河片

瀑河片

中易水片

北易水片

马头沟片

拒马河片

北拒马河片

43

43

48

47

46

46

40

40

46

48

41

41

48

43

43

48

48

47

47

48

48

47

47

47

47

40

40

47

43

43

47

0.850

0.754

0.814

0.801

0.885

0.899

0.857

0.888

0.759

0.718

0.796

0.811

0.946

0.914

0.962

0.895

0.610

0.603

0.804

0.591

0.743

0.816

0.852

0.708

0.873

0.835

0.803

0.757

0.785

0.639

0.723

从表1中可以看出,除了铭河、滹沱河、磁河、沙河、唐河、拒马河等流域面积较大水系中某些河流与相邻一致区的暴雨相关程度较小外,各相邻暴雨洪水一致区之间的暴雨相关程度还是很大。上述这些大水系已经单独划分为一个区域,这说明所划分暴雨洪水一致区还是足够细的,基本可以满足计算的需要。

2.3 防洪风险的计算结果 对于引水总干渠河北省段,集水面积大于20km2的主要交叉建筑物设计标准均为100年一遇设计,300年一遇校核,而集水面积小于20km2的一般交叉建筑物设计标准均为50年一遇设计,100年一遇校核。这样,在划分32个暴雨洪水一致区的情况下,需要经过5层逐步组合计算,就可以给出整个南水北调引水总干渠河北省段的防洪风险值,结果如表2所示。

表2 交叉建筑物的防洪风险计算结果

交叉建筑物的标准

暴雨洪水一致区域

主要建筑物

一般建筑物

32

22

16

100年一遇

300年一遇

50年一遇

100年一遇

28.6年一遇

40.8年一遇

28.7年一遇

42.1年一遇

31.2年一遇

44.3年一遇

2.4 不同暴雨洪水一致区的划分对计算结果的影响 为了评估暴雨洪水一致区划分的多少对计算结果的影响,根据太行山迎风区多年暴雨分布资料,还在划分22个及16个暴雨洪水一致区情况下,分别计算了防洪设计标准和校核标准情况下的防洪风险值。从表2给出的结果可以看到,在不同数量暴雨洪水一致区划分的情况下,所得到的防洪风险值虽有一定差异,但仍比较接近。因此,可以说不同数量暴雨洪水一致区的划分对计算结果的影响是可以接受的,这也表明本文给出的方法是合理的。

2.5 成果的分析论证 在本次研究中,估算出南水北调中线工程河北省段在设计标准情况下的防洪风险为30年一遇左右,在校核标准情况下的防洪风险为41年一遇左右。对这一计算结果的合理性及其与实际情况的符合程度,可以从以下几个方面加以论证:

(1)采用太行山迎风区近200年来实际发生的最大洪水与本断面洪水频率计算成果进行对比。在与中线总干渠河北省段交叉的大小河流中,从1794年至今的200多年内,发生接近于300年一遇的特大洪水有4次,其中,1794~1900年之间有1794、1801年两次特大洪水,1901~2000年之间有1963、1996年两次特大洪水;发生接近于100年一遇的特大洪水有7次,其中,1794~1900年之间有1849、1853、1871年3次特大洪水,1901~2000年之间有1917、1939、1963、1996年4次特大洪水。所以,从河北省段近200年来发生的实际特大洪水资料分析可见,发生达到100年一遇和300年一遇量级洪水的重现期大约分别为30年一遇和50年一遇,与本次

计算的风险值比较接近。

(2)用“63.8”洪水的重现期进行对比分析。“63.8”洪水是太行山区20世纪有实测资料以来发生的最大洪水,也是国内外最知名的特大暴雨洪水之一,造成的灾害极为严重。“63.8”这样稀遇的特大暴雨洪水也只是在獐么暴雨中心区域的大小河流,可滏阳河系的河、南沙河、洛河、槐河产生了接近300年一遇的洪水,在涕河、漕河、瀑河、中易水已接近100年一遇,而在其它河流只是接近或低于50年一遇。因此可以推断,在南水北调中线工程全线或河北省段发生“63.8”这样的暴雨和超过100年或300年一遇洪水的机率都是稀遇的,所以,中线总干渠大小交叉工程确定的300年和100年一遇的洪水设防标准是一个较高的标准,应该是非常安全的。

(3)用京广铁路的水毁资料来对比分析中线总干渠交叉工程的防洪风险。由于南水北调中线引水总干渠和京广铁路的走向基本一致,位于其西侧,因此可以通过分析洪水对京广铁路的危害,来间接论证本文的研究结果。京广铁路在1963年以前多次遭遇洪水的破坏,主要原因是:当时铁路桥涵的防洪标准偏低,泄洪规模偏小。1963年洪水后,铁路部门对京广铁路桥逐步进行了改建、扩建。据了解,目前大部分桥孔已达到100年一遇以上的防洪标准。另外,1960年以后,太行山区10多座大型水库和20多座中型水库相继建成,逐步发挥了拦洪削峰的作用。可以预计,今后如果再次遭遇同样规模的洪水,灾情将会比以前减轻。如1996年8月的洪水,滏阳河系的南沙河洪水已接近300年一遇,河、槐河洪水已超过100年一遇,但京广铁路当年遭受破坏较轻,火车没有停运。因此,在现有条件下,只有1963年那样的大洪水才可能对京广铁路能够造成洪水危害。

京广铁路桥的一般设计标准为100年一遇,校核标准为300年一遇,但其桥孔总长均比中线总干渠交叉建筑物泄洪口门宽度小。也就是说遭遇相同流量的洪水时,京广铁路的水毁程度和灾情将比中线总干渠交叉建筑物的水毁程度和灾情严重。因此,考虑到京广铁路安全运行的事实,总干渠河北省段的防洪风险应该是可以承受的,本文给出的结果应该是合理的。

3 结语

本文在文献[4]给出二维复合事件风险组合模型的基础上,提出了通过对不同区域内的防洪风险进行两两组合,逐步给出整个引水总干渠的防洪风险的技术方法。该技术方法巧妙地解决了南水北调中线工程防洪风险计算中的相关性问题,比文献[4]假定全线暴雨特性与某一区域相似,然后通过该区域风险进行线性外推给出全线防洪风险的途径更直观合理,从而找到了一种计算长距离引水工程防洪组合风险的计算方法。并利用河北省段的水文资料,计算了南水北调中线工程总干渠河北省段防洪风险。需要说明的是,本文研究中假定只要交叉建筑物发生了超标准设计洪水,交叉建筑物就会毁坏,总干渠输水就会中断。然而,由于交叉建筑物的校核标准均很高,实际情况并不一定如此,例如对于跨河渡槽、暗渠式交叉建筑物,当遭遇到超标准设计洪水时,毁坏的可能性并不大。因此,南水北调中线工程河北省段的实际防洪风险可能还要小于本文给出的研究结果,这更说明了南水北调中线工程的可行性。另外,本文所提出的评估方法,对于铁路、公路等涉及交叉建筑物的长距离工程的防洪安全性评估都是适用的,具有一定的理论价值。

参 考 文 献:

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[4]朱元,韩国宏,王钕慈,等.南水北调中线输水工程的交叉建筑 物水毁风险分析[J].水文,1995,(3).

雨水工程论文例6

城镇化的快速发展带动了经济持续增长,促进了社会全面进步,同时也带来了严重的暴雨积涝灾害。从古至今,暴雨积涝灾害一直是人类难以解决的问题。

近几年,中国的暴雨洪涝灾害愈发严重:“20XX年7月12日,哈尔滨多处上演‘水漫金山’”、“2012年7月21日,北京遭遇特大暴雨,导致严重内涝”、“2011年6月18日,到武汉看海”、“2008年深圳6.13特大暴雨”……数量之多,不胜枚举,这些新闻无不说明暴雨洪涝已成为长城内外、大江南北大多城市的通病。暴雨积涝灾害对城市水利、农业、交通、工业等方面造成的直接经济损失不可估量,同时通过人口死亡、疫病爆发等问题给社会带来了巨大的冲击,造成的自然资源减少、环境污染和生态退化程度更是难以估计。

造成城市暴雨积涝灾害的原因主要有气候和城市建设两方面的原因。从气候角度来说,由于全球气候变暖,水循环产生变化,降雨时空分布不均,导致城市出现暴雨积涝灾害;从城市建设角度来说,主要是城市建筑和硬化面积过大,植被覆盖率过低或者遭到破坏,城市的吸水、存水能力差,其次是排水设施的排水能力不足、重建轻管。

目前,城市针对暴雨积涝灾害采取的工程性措施主要有修建蓄水池、增加排水泵站、加大排水管径、在线蓄水等,这些措施需要占用大量的城市地下空间,投资大,维护困难,废弃后无法回收利用,会产生大量固体废弃物,对环境造成二次污染。其他措施如增加绿化面积也会引起城市用地紧张等问题,浪费城市空间资源。

二、国内外相关研究应用现状

LID技术于1990年末发源于美国马里兰州的王子县、西雅图和波特兰,是由马里兰州环境资源署首次提出。之后经过20多年的发展,LID在美国、加拿大、澳大利亚、新西兰等地广泛应用。在美国,LID设施的应用还形成了绿色道路、绿色社区等理论和方法;在澳大利亚,LID的应用称为水敏感城市设计;在英国,LID技术应用于城市排水系统,形成了可持续城市排雨水系统;在加拿大,LID和场地设计相结合,形成最优场地设计、保护性设计等;在新西兰的应用称为低影响城市设计与开发。

随着对国内雨水问题的重视,雨水方面的研究和应用也逐渐多起来,LID在国内已有10年的研究和实践,于2012年形成了“海绵城市”.

2012年4月中国北京大学在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中首次提出“海绵城市”一词。住房和城乡建设部于20XX年2月17日发表的《住房和城乡建设部城市建设司20XX年工作要点》中首次提出海绵城市的概念,20XX年10月,住房和城乡建设部出台了《海绵城市建设技术指南》。

2017年4月2日,国家财政部、住房城乡建设部、水利部宣布了海绵城市建设试点:西咸新区、武汉、重庆、贵安新区、遂宁、南宁、常德、鹤壁、济南、萍乡、厦门、池州、嘉兴、镇江、白城、迁安16个城市。

三、研究目标及意义

鉴于传统城市普遍存在的暴雨积涝灾害和道路排水问题,而国内的海绵城市和LID发展和研究较为薄弱,因此,对于海绵城市理念下的城市道路进行系统化设计研究很有必要。本研究主要通过对国内外已有研究成果的整理与分析,探讨海绵城市与LID、海绵城市道路与LID的关系,采用文献调研的方法系统地对城市道路进行了LID设施的选择及其组合优化设计;针对案例进行实地调查,探讨LID在海绵城市道路中如何应用。

论文的研究目标是建立海绵城市理念下的城市道路系统设计的基本理论框架,研究其具体的设计方案和技术。

论文的研究意义:为海绵城市理念下的城市道路系统设计提供借鉴和参考,对解决城市雨水问题有一定的现实意义。

四、研究内容

论文的研究内容主要有三个方面:

1)研究海绵城市理念下的城市道路系统,分析其与LID的关系及对LID设施的选择。

2)构建海绵城市理念下的城市道路系统规划和设计的完整体系,从路网规划和道路设计两个层面进行具体研究。其中,道路设计重点研究停车场和广场的LID设施组合优化设计,道路与红线外用地衔接中重点研究建筑、小区的优化设计。

3)将研究的设计理论成果应用于商洛城市道路系统,并通过SWMM模型进行模拟评价。

五、提纲

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 城市暴雨积涝灾害频发

1.1.2 传统城市道路排水存在的问题

1.1.3 LID与海绵城市理念的提出

1.2 相关理论的概念

1.2.1 海绵城市概念

1.2.2 LID概念

1.3 国内外相关研究应用现状

1.3.1 国外研究应用现状

1.3.2 国内研究应用现状

1.3.3 国内外研究现状的不足

1.4 研究目标、意义、内容和方法

1.4.1 研究目标及意义

1.4.2 研究内容

1.4.3 研究方法

1.5 论文创新点和技术路线

1.5.1 论文创新点

1.5.2 技术路线

第2章 海绵城市与LID

2.1 海绵城市与LID概述

2.1.1 海绵城市-LID

2.1.2 海绵城市与相关理论的联系与区别

2.2 海绵城市与LID

2.2.1 海绵城市与LID的关系

2.2.2 LID设施的选择原则

2.3 海绵城市道路系统与LID

2.3.1 海绵城市道路系统

2.3.2 海绵城市道路系统与LID的关系

2.3.3 LID技术设施选择

2.4 本章小结

第3章 海绵城市道路系统规划与设计体系

3.1 海绵城市道路系统规划与设计体系框架

3.2 海绵城市路网规划

3.2.1 影响因素

3.2.2 规划思路

3.2.3 规划原则

3.3 海绵城市道路设计思路

3.3.1 海绵城市道路设计思路

3.3.2 海绵城市道路设计注意事项

3.4 本章小结

第4章 基于LID的海绵城市道路设计

4.1 海绵城市道路与传统城市道路的区别

4.2 海绵城市道路的LID设施组合优化设计

4.2.1 机动车道和公交专用道

4.2.2 非机动车道和人行道

4.2.3 路缘石、雨水。和路肩边沟

4.2.4 道路绿带

4.2.5 停车场

4.2.6 广场

4.2.7 高架桥、立交桥

4.3 海绵城市道路与红线外用地的衔接设计

4.3.1 道路与建筑、小区衔接优化设计

4.3.2 道路与城市绿地衔接设计

4.3.3 道路与城市水系衔接设计

4.4 海绵城市道路横断面布置型式设计

4.4.1 单幅路

4.4.2 两幅路

4.4.3 三幅路

4.4.4 四幅路

4.4.5 特殊形式断面

4.5 本章小结

第5章 商洛市海绵城市道路系统设计应用研究

5.1 商洛市概况分析

5.2 海绵城市路网规划

5.2.1 商洛市现状路网分析及存在问题研究

5.2.2 商洛市排洪防涝、水系和绿地现状及存在问题

5.2.3 商洛市海绵城市路网规划

5.3 海绵城市道路设计

5.3.1 商鞅大道地理位置

5.3.2 商鞅大道现状分析

5.3.3 基于LID的商鞅大道横断面设计

5.3.4 商鞅大道公共停车场设计

5.3.5 丹江立交平面设计

5.3.6 商鞅大道综合设计

5.4 商鞅大道设计效果模拟评价

5.4.1 SWMM模型介绍

5.4.2 获取基本数据

5.4.3 开发前场地模拟

5.4.4 传统城市道路模拟

5.4.5 海绵城市道路模拟

5.4.6 三种情景模拟结果分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 不足和展望

参考文献

致谢

六、研究方法

论文釆用的研究方法有:文献调研法、实地调查法、SWMM模型法等。

1)文献调研法论文通过对国内外文献的调研、对SEA Street等案例的研究,总结LID设施在城市道路中的应用情况。

2)实地调查法论文通过实地调查收集商洛市的路网、道路、绿地系统、水系、降雨等相关资料,为海绵城市理论的实例研究做铺垫。

3)SWMM模型法论文采用SWMM模型对城市道路设计后的雨水径流控制效果进行了评价。

七、进度安排

20XX年11月01日-11月07日 论文选题、

20XX年11月08日-11月20日 初步收集毕业论文相关材料,填写《任务书》

20XX年11月26日-11月30日 进一步熟悉毕业论文资料,撰写开题报告

20XX年12月10日-12月19日 确定并上交开题报告

20XX年01月04日-02月15日 完成毕业论文初稿,上交指导老师

20XX年02月16日-02月20日 完成论文修改工作

20XX年02月21日-03月20日 定稿、打印、装订

20XX年03月21日-04月10日 论文答辩

八、参考文献

[1]汪慧贞,李宪法。北京城区雨水径流的污染及控制[J].城市环境与城市生态,2002,02:16-18.

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[4]张旺,庞靖鹏。海绵城市建设应作为新时期城市治水的重要内容[J].水利发展研究,20XX,09:5-7.

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雨水工程论文例7

中图分类号:TU992.01 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)09(c)-0119-02

随着城市发展,中国城市已经进入了“城市病”高发期,“水漫武汉,去北京看海”等城市内涝现象时常发生,城市内涝不仅影响城市正常运转,也为人们生命财产带来了隐患。城市规划是城市管理的第一步,对城市进行有效的排水规划,是城市可持续发展的保障。

1 雨水管理理论概述

1.1 雨水管理理论的发展历程

纵观我国城市发展中对“雨水”处理,经历了从单一排水到综合利用的转变。我国城市的排水系统大概经历了三个阶段:19世纪初期排涝蓄洪阶段,20世纪60年代点源污染治理阶段,20世纪90年代雨水可持续管理阶段。相对来说,国际社会对城市雨水管理理论和实践研究较为成熟,德、美、日等国早在80年代初就致力于雨水管理的研究,并建立起完善的技术以及保障体系。例如日本的“雨水贮留渗透计划”、澳大利亚的“水敏城市设计”(WSUD)、英国的可持续雨洪管理策略(SUDS)等,这些都是在雨水管理理论基础上对城市排水规划进行有效的实践。

1.2 雨水管理理论内涵

雨水管理理论有两个基本组成部分,即――“源控制”与“下游控制”。“源控制”是指雨水进入城市管道之前的过程,而“下游控制”是指雨水进入管道后对雨量和污水水量调节处理的过程。现阶段对“源控制”与“下游控制”的控制,一般遵循雨水就近处理和植被性处理原则。

2 基于雨水理论的城市排水规划

城市雨水的管理是一项复杂的系统工程,雨水管理相关的决策及其规划策略需要相关利益主体共同协商完成。这就不仅仅要求技术的支持,更需要法律、行政、经济等配套措施来保障雨水管理的执行。

2.1 城市排水规划中社会管理机制

城市雨水管理是一项跨行政区域、跨行业、跨部门的系统工程,不仅需要规划层面的努力,更需要社会管理层面的保障、经济层面的促进以及公众的广泛理解及参与。为了控制雨水径流,减少城市内涝发生的频率,政府部门应制定一系列雨水管理制度及措施,形成整体性政策框架:如建立相关的法律法规;加强对城市建设、城市雨水突况的行政管理;利用市场经济,加大对雨水管理的资金调控等。

2.2 城市排水规划中信息化建设

随着信息技术的发展,对于城市突发的内涝问题,我们可以利用计算机信息系统的全城覆盖、可视性、及时性等来观察城市积水状况,从而采取有效防治措施。上海曾在2009年12月,选取了34处城市立交桥作为观察点,相应的在网上建立起“积水自动监测系统”,通过观察,实时对每个立交桥积水情况进行了监测,实时监测立交桥积水情况,得出的数据为相关部门提供了准确及时的城市内涝信息,进而为城市的安全提供了重要保障。在城市排水相息化建设中,提高信息的实时性和共享性对解决城市问题非常重要。

2.3 城市排水规划中预警系统

城市内涝产生原因复杂,我们无法完全避免,所以建立相应的预警系统显得尤为重要。对突发内涝灾害进行预期告知,做好相关的准备,能有效减少暴雨带来损失。我国政府对城市内涝预计系统相当重视,国内把对暴雨的预警从轻到重划分为蓝色、黄色、橙色、红色四种预警,并规定了相应的降雨标准与防御指南。东莞在2012年建设了以城市雨洪模型为核心的东莞市城区内涝监测预警系统,可实现城区暴雨监测与洪水模拟预报等多种功能。实践证明,预警系统在减轻内涝损失方面有着重要的作用。

2.4 城市排水规划中工程技术措施

2.4.1源控制措施

从城市规划到管理保障,最重要的是工程技术措施。源控制是指从雨水落入地面到进入市政管道或者雨水调蓄设备之间的过程控制。由于城市地表覆盖主要包括建筑物屋顶、铺地及绿地等,该文也着重从这3个方面具体介绍较为成熟的雨水收集、下渗、蓄留等措施。(1)屋面排水。建筑屋面可以看做雨水径流系数约为1的城市地表覆盖面,其特点是短时径流量大,污染少,是绿色建筑节能设计中极其重要的方面,我们可以采取建造蓄水池收集雨水,雨水经过简单的处理用来灌溉、冲厕、洗车等用水中。(2)道路及硬覆盖排水。道路与各种硬覆盖地表的径流系数较高,污染大,短时雨水径流量大,对市政排水系统压力大。透水路面建设是近年来比较流行的一种路面覆盖排水措施,透水路面既能满足人们对道路的硬度要求,又能保证路面的透水透气,大大改善了雨水自然循环过程。(3)绿地排水。城市绿地是城市规划的重要组成部分,绿地既是产生雨水径流的主体之一,更是吸纳雨水的重要承体。如在北京奥林匹克公园的建设中,下凹草坪随处可见,对下凹草坪建设形式、标准与成效的研究也逐步深入。

2.4.2下游控制措施

该文所研究的下游控制措施,主要指对市政排水管道及其各类型的雨水蓄池等采取措施。雨水经过前期的源控制措施的减缓、蓄留甚至净化后,多余的水量进入市政管道最终排入自然水体,而当雨量超过市政管道阈值时,一定容量的雨水调蓄空间便十分重要。雨水调蓄池一般是雨水留蓄的末端环节,于各种拦截、入渗、留蓄措施均饱和的情况下启用。调蓄池主要有两种,一种是截留市政管道雨污水的调蓄设施,主要针对收集初期污染较大的雨污水,在降雨过后再输送至污水厂进行处理,是控制合流溢流污染和初期雨水污染的重要手段;另一种是专门用于留蓄暴雨峰值雨水径流的雨水调蓄池。多功能雨水调蓄技术是在调蓄暴雨峰值流量的基础上,将防洪排涝、雨水利用与城市功能结合在一起,综合高效的利用城市土地资源,是更经济、更有效、更为可持续的雨水调蓄方法。

3 结语

综上所述,城市的排水规划不仅要从相关政策、法律法规、行政管理手段、经济促进、信息技术等配套管理方面加以考虑,更应该注重技术层面的“源控制”与“下游控制”相结合的管理措施。城市雨水管理理念是从尊重自然规律出发,考虑到城市建设中现有和已有的实际排水情况而提出排水措施,它突出了人类发展与自然和谐共处“可持续”发展理念,对指导城市规划发挥了重要作用。

参考文献

[1] 王思思.国外城市雨水利用进展[J].城市问题,2009(10):

78-84.

雨水工程论文例8

关键词:雨水利用;径流入渗;雨水资源化

中图分类号: TU823.6文献标识码:A文章编号:

一、城市雨水利用技术

城市雨水利用是一种多目标的综合性技术。目前应用的技术可分为以下几大类:分散住宅的雨水收集利用中水系统;建筑群或小区集中式雨水收集利用中水系统;分散式雨水渗透系统;集中式雨水渗透系统;屋顶花园雨水利用系统;生态小区雨水综合利用系统等。

二、兰州市降雨的特征分析及雨水资源化的可行性研究

2.1兰州市水资源概况

兰州深居大陆腹地,地处干旱、半干旱气候地带,降水量稀少,年均降水量为329.6毫米,自产地表水资源十分贫乏,是严重缺水城市之一。兰州市多年平均降雨623.96mm,多数年份降雨量基本上在600mm左右波动。年降雨量在550mm以上的年份占到了76%,年降雨量具有一定的周期性。

三、兰州市城市雨水资源量分析

1.兰州市城市雨水资源量分析

3.1.1 降水总量

这里讨论的是城市雨水资源化,按兰州市城区面积代入下式

(3.1)为集雨面积,本次研究取市区面积1068,西固区城近期面积23.04;为年降水总量,取值为城区多年平均降雨量。则,计算得城区降水总量为:

同时西固区某小区降水总量为

3.1.3入渗雨水资源量

(1)绿地入渗

绿地雨水利用量应有两部分组成,即截流量和入渗量,这里讨论入渗部分,即 。入渗量被许多因素所决定,而其中最主要的是土壤的初始含水率、渗透系数、降雨条件、植物的疏密度等。绿地的入渗量可以通过以下公式计算 (3.3)

(2)渗透管、渠、沟的雨水利用量的计算

渗透设施实质也是一个贮存设施。不论是何种渗透设施,渗透过程均遵循下列原理: (3.4)入渗设施的计算方法以水量平衡为基础,即设施进水量等于渗透水量与贮存水量之和,所不同的仅是一些参数的选择和处理[44]。入渗设施在降雨历时t时段内的渗透量可按下式计算:

(3.5) 。

四、该区雨水资源化利用方案的研究

4.1.1蓄水池规模

雨水收集量与降雨特性、径流特性、蓄水总容积、雨水处理和利用能力等因素有关,蓄水池容积越大,雨水处理和利用规模越大,年收集雨水量越大。

结合该区具体情况按蓄水池总容积分别为5.0、2.5、1.5×104m3三种方案,进行蓄水规模估算,选择经济可行方案。以2005年日降雨资料为例,统计估算雨水年收集量、工程造价,按雨水集蓄系统运行20年估算雨水利用成本,详见表4.1。

表4.1集蓄规模的经济性比较

由表4.1可知,可以得出方案三的单位利用雨水成本费用最低,仅为0.79元/m3,是方案一的55.6%,方案二的69.9%,方案三均优于方案一和方案二。

4.1.2雨水管道截流集蓄系统

在雨水管道检查井附近建设地下式雨水蓄水池。检查井内设置机械截流装置,雨水管道内雨水自流入蓄水池中。集蓄系统的类型按用途分为三种。

(1)生态灌溉集蓄系统

生态灌溉用蓄水池模仿自然地面雨水径流滋润生态绿地过程。在降雨时将雨水径流人工蓄集起来,在非降雨期用集蓄雨水灌溉绿地。主要应用流程见图4.2

图4.2生态灌溉集蓄系统示意图

(2)居住区综合利用集蓄系统

在居住区或某些公共场所(例如学校等)绿化面积大约占到小区面积的30%左右,绿地需水量大。另外消防等公共设施也需要一定的水量补充。居住区综合利用集蓄系统示意图见图4.3。

图4.3 居住区综合利用集蓄系统示意图

(3)市政综合利用集蓄系统

利用公共雨水管收集雨水并经简单的处理后达到杂用水水质标准, 可用于市政绿化、道路浇洒等,部分地区利用雨水可节约饮用水达50%。

以上三类集蓄利用系统,互相独立,按照实施状况,分期规划,分别利用。

4.1.3雨水渗滤集蓄利用系统

在该区域可参考国外的成熟经验,增加雨水的渗透收集。在降雨期对雨水渗透收集,得到水质良好的雨水,在非降雨期进行综合利用。雨水渗滤收集利用系统示意图见图4.4。

图4.4 雨水渗滤收集利用系统示意图

。为增加雨水的收集量,减少雨水管道的输送压力。绿地设计需低于设计路面。蓄水池设置于绿地之下,渗滤后的雨水贮于蓄水池中,再次利用。

第六章 结论与建议

5.1结论

本文在查阅大量的中外文献的基础上,对城市雨水资源化利用方案进行了理论探讨和研究、典型区域设计和规划,就城市雨水入渗、利用与城市水环境改善等方面作了一些有益尝试。本文以兰州市为大的背景,西固区某小区为具体研究区域,主要研究内容和初步结果如下:

(1)兰州城区多年平均降雨量为600mm,降雨主要集中在夏季6-10月的多雨季节。(2)对兰州城市降雨特征进行了分析并讨论了次降雨的划分间隔为20min。

(3)可以通过以下几种方式进行雨水资源化利用:集蓄雨水进行绿地灌溉,节约自来水用量;修建和改造大面积的绿地;通过透水性地面增加雨水就地入渗量;修建蓄水池储蓄屋顶和小区道路雨水;利用洼地蓄水、建雨水贮留管道。

5.2建议和展望

本研究中所提到的雨水资源化只是解决城市水问题的一个方面,而对于城市雨水资源化问题的研究也只是一个阶段性成果。鉴于作者水平和其他客观条件所限,本文的研究不够深入,还有许多问题没有展开讨论,特提出以下建议和展望:(l)、城市雨水资源利用要因地制宜。(2)、制定相关法规,鼓励雨水利用,国家政策扶持雨水利用产业化。(3)、统一管理、优化调度,对于城市水资源合理使用。(4)、统筹兼顾,降低成本,提高经济效益。(5)、加大宣传,全民参与。

参 考 文 献

[1] 吴普特,黄占斌,付国岩.人工汇集雨水利用技术研究主要进展.给水排水,2003,2(l):16-18.

雨水工程论文例9

中图分类号:F291.1 文献标识码:A 文章编号:

路面水害是使城市道路破坏的最主要病害之一。沥青混凝土路面由于排水不畅,会产生沉陷、开裂、松散及坑槽等,随着水分自裂缝不断浸入路面面层,沥青黏附性减小,并阻断沥青和集料的相互黏结,进一步破坏结构的整体性;水泥混凝土路面在水分的作用下,会在接缝处形成唧泥,造成基层湿软,强度下降;混凝土板在行车荷载的作用下产生不均匀沉陷,造成断板、错台、开裂等,最终导致路面早期破坏。

因此,合理有效地安排排水设施,可以保证路面结构处在一种干燥的状态,使路面具有足够的强度和稳定性,延长道路使用寿命。

1 道路积水成因分析

通过对城市道路排水系统的调查与分析发现,道路雨水排水系统根据降雨量等基础资料经水文水利计算所得出的排水管管径,理论上均能满足本地区道路排水流量的要求,由于各方面的原因,路面上仍然存在积滞水,那么造成道路积水的主要原因是什么呢?

通过水文水力计算分析可知:

(1) 当雨水口的泄水能力大于雨水口所需排泄的设计径流量时,则路面不会产生积水,或者说路面积水的可能性不大。

(2) 当雨水口的泄水能力小于雨水口所需排泄的设计径流量,雨水口不能及时地将雨水排入主管道。

设计中通常采用第一种情况的设计,但造成超越流量的原因很多,也比较复杂,仍然存在排水不利的问题。雨水口的汇水量与泄水量的差,就是雨水口的超越流量,多余水分越过雨水口流至下游,造成下游雨水口的积水增加,这样反复进行将导致路面积水。

影响雨水口超越流量的主要因素是降雨量和路面的纵、横坡坡度,其中,对于相同的降雨量,道路纵坡对路面排水产生较大的影响。

理论上讲,泄水口能够充分地将雨水汇流至主排水管道,但实际上并不是这样,对于目前所采用的雨水口篦子,其几何尺寸多是 380mm×680mm 或 380mm×400mm,无论是单篦,双篦或三篦在收水过程中都有 2/3 篦孔存在闲置浪费现象,起不到收水的作用,即便是积水深度达到 10cm 时,有效的收水篦孔也仅为 1/3,由此可见,对现有的雨水篦子而言,存在着很大的浪费,且不能有效的排泄路面水。为有效排泄路面流水,避免路面产生积滞水,有必要对雨水口设计进行进一步的研究改善。

2 线性排水

2.1 线性排水介绍

线性排水,就是一种呈线型、带状的位于道路边缘的排水系统。线形排水区别于传统的点型排水系统,它包括一个 U 形槽体,成型槽体内有一个排水通道,排水通道沿水平方向纵向贯通 U 形槽体。

2.2 线性排水的功能性分析

通过上述分析可知,“点排水”方式容易对路面产生积滞水,存在排水不力及材料浪费的现象。

对于此类问题,线形排水就能够有效地水” 方式所存在问题。而其独特的结构决定了它相对于点排水的诸多优势。

(1) 线性排水最大的特点就是把大量雨水的汇流点由地面改到 U 型槽体内,缩短了雨水在路面上的流动时间,避免了雨水在路面的短时间积滞。

(2) 占地少、挖深浅、减少了各种管线交叉施工时高程相撞的几率,降低了施工费用,工序简单,同时也简化了道路设计时的纵横坡设置。

(3) 雨水泄水能力在相同泄漏面积下提高了 200%~300%。

(4) 便于后期养护维修。由于线性排水 U 型槽埋深较浅,给清掏工作带来了方便,大大减轻了后期养护作业的劳动强度。

(5) 线性排水的几何尺寸与路平石的衔接可做到完全匹配,彻底消除了锯齿马路的现象。

线性排水不仅在排水体系及后期养护上占有一定的优势,而且在与雨水收集利用体系相结合时也将发挥不可替代的独特优势。通过透气透水砖用于步道收集降水,将收集的降水再通过集水管导入 U 型槽形成过滤混水,再溢留到雨水收集池。对于一个严重缺水的城市而言,采用线性排水 U 型槽收集雨水,无论从经济的角度还是从实际的效果和效益来讲,都是完全可行的。

在炎热的夏季,阳光下的混凝土路面温度可达50~60℃左右,降雨时,雨水在地面径流过程中吸收大量热能,直接流入绿地,导致花落草亡。而线性排水 U形槽可以起到混水器的作用,降低了雨水温度,保证了城市绿化的安全。

2.3 线性排水的造价分析

一种新型的排水形式,不能仅仅在功能上有所改善,在造价方面也应有一定的可比性。以下是单篦雨水口、双篦雨水口、三联篦雨水口与线性排水 U 形槽-150型折算成线性排水的工程造价比。

3 结论

通过上述分析,不难看出线性排水能够很好地解决传统的点排水方式所产生的不良问题,它把雨水的汇流点由地面改到 U 型槽体内,缩短了汇流时间,又提高了利用率,而在造价方面又体现出明显的性价比优势。市政道路排水受场地、交通等诸多因素的限制,如何利用有限的空间设计出更高效的排水系统将是今后道路设计者进一步研究的重点。

参考文献

[1] 叶永友《.城市立交道路排水方案的选择》[J].西部探矿工程,2002,(增刊)

[2] 王建伟《.下穿式立交桥雨水系统设计》[J].中国给水排水,2002,18(1):65-66.

[3]《中国农村水利水电》- 2006 年 1期- 42- 43 页

雨水工程论文例10

关键词:海淀区 雨水利用 工程立项 建设管理

中图分类号: TV213TU992 文献标识码:A

1绪论

北京市开展雨水利用相关研究示范工作较早[1],在实践中总结了一系列的雨水利用综合技术体系,雨水利用模式不断丰富[2],相关的法律法规和技术规范也在不断完善[3]。一些研究者结合海淀区自身特点对海淀区雨水利用进行了相关研究[4]。2006年至2010年期间,由海淀区政府全额投资1亿余元建设城区雨利用工程97项,取得了良好的生态效益和社会效益,极大的丰富了城区雨水利用的实践模式[5]。本文基于海淀区雨水利用工程建设实践,从工程筹建、立项和建设管理三个方面进行系统介绍,对实践中遇到的问题了进行分析和探讨,以期为今后城区雨水利用工程的建设管理提供参考。

2 城区雨水利用工程立项指导思想

2.1严格按照北京市与海淀区规划实施

海淀区城区雨水利用工程的立项严格遵守北京市与海淀区的当前和未来的整体规划,与城市总体规划发展目标相统一,与城市的其他规划相协调,与城市的空间布局相结合,以实现雨水资源在空间和时间上科学合理安排利用,实现海淀城区雨水利用系统的科学构建和雨水利用工程的有序实施,避免盲目性和低效益。

2.2 结合海淀区地势地形特点立项

海淀区内地势自西向东降低,基本可分为西部山区和东部平原区,山区汇水面积大,平原区泄洪需求也大。立项时充分考虑海淀区的地势地形特点,建立不同形式雨水利用工程,采取屋顶雨水收集、道路雨水收集、绿地雨水收集、砂石坑雨水收集和滞洪湖雨水收集等雨水利用措施。通过对西郊砂石坑进行改造,将汛期径流引入砂石坑,较好的解决了香泉环岛积水问题,有利于地下水回渗。结合八家郊野公园整体规划建设,在公园内原有积水洼地建设雨水收集池,形成了公园内第一块水面,将收集的雨水用于公园内绿地灌溉和杂用水,为实现公园“清水零消耗”奠定了基础。

2.3最大化社会公益性为原则

海淀区城区雨水利用工程是海淀区政府结合《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》进行建设的公益项目。在立项之初确立了建设范围为海淀区行政区划内学校、居民小区、广场等公共用地为主要建设地点,结合雨水资源特点确定相应的雨水利用模式,最大程度上解决百姓需求,利用有限政府资金最大化社会效益。

截至目前完成的97项城区雨水利用工程中,在利用集雨樽进行屋顶雨水收集的同时,完成透水路面改造79项,改造面积达到22万余平方米。透水路面的改造在一定程度上解决了汛期道路积水的问题,得到了群众的好评。

2.4自主申报,竞争立项

海淀区城区雨水利用工程目前仍处于示范推广阶段,由于政府建设资金有限,本着最大化工程效益的原则,在立项中严格申报程序,充分体现适用原则和自愿原则,坚持竞争立项,根据实际需要和专家建议对项目进行排序,做好项目储备。

3城区雨水利用工程的建设与管理

城区雨水利用工程在建设时严格按照基本建设程序执行,根据雨水利用工程自身特点逐步建立了较为完善的建设管理机制。

3.1引入项目前期立项评审机制

在项目决策之前,引入项目建议书和可行性研究报告的评审机制,由评审专家组从技术、材料、资金几大方面进行专业评审,在深入细致的调查研究、科学预测和技术经济论证的基础上,分析评价雨水利用建设项目的技术先进适用型、经济合理性和建设可能性,从而保障项目的科学合理和经济,为雨水利用建设项目投资决策提供依据。

目前海淀区城区雨水利用工程实行储备项目加项目建议书(代可行性研究报告)评审的形式进行立项,缩减了立项周期。针对城区雨水利用工程点多面广的特点,可以由专家依据规划、国土和环保部门意见对项目进行评审,确保项目切实可行。

3.2投资、建设、监管三者相分离

海淀区城区雨水利用工程严格实行项目法人制、公开招标制和监理制。项目明确政府为建设主体,实行公开招标制,由项目法人委托具有资质的招标机构进行公开招标,公开招标实现了投资与建设的分离,有利于资金管理和专业建设。监理制实现了建设与监督管理相分离,有利于形成有效的专业监督管理机制。

根据雨水利用工程点多面广、形式多样的特点,海淀城区雨水利用工程采用平行承发包模式确立设计、施工与监理,该模式具有合同内容比较单一、合同价值小、风险小的特点。业主可以根据不同建设内容选择专业承建单位,有利于设计与施工的搭接,缩短工期。工程经过分解分别发包给各专业承建单位,使每一部分能够较好地实现质量要求。

3.3建设与运行管理相分离

城区雨水利用工程主要是对原有路面、坑塘和洼地等进行雨水利用改造,海淀区城区雨水利用工程在立项之初确立了“政府建设,谁受益、谁管理”的原则,在项目立项前期由建设单位同使用单位签订《雨水利用工程运行管理责任书》,明确使用单位具有全过程参与、保障工程顺利建设和承担后期运行管理的责任。

城区雨水利用工程竣工验收后,由建设单位移交使用单位,建设单位与承建单位明确雨水利用工程质量保修责任。保修期终止,使用单位应与承建单位约定新协议,负责工程的日常运行管理和维护,承担相应经费,从而明确了各方责任,实现产权与运行管理权的分离,建立了权责明晰的建设和运行管理模式。

3.4项目后评价与运行监管机制

城区雨水利用工程移交后,由建设单位定期对运行管理和维护状况进行检查,分析项目运行状况和效益,评价项目决策、管理和实施效果,根据反馈及时调整建设计划,完善项目建议和方案,为工程的决策服务。

海淀区通过建设城区雨水利用工程积累了大量的实践经验,工程建设管理机制在不断的摸索中逐步完善,建立了职能清晰、权责明确的雨水利用工程建设和管理体制;建立了市场化、专业化和社会化的雨水利用工程建设和维修养护体系;建立了管理科学、经营规范的雨水利用工程管理单位运行机制。摒弃了长期以来水利工程“重建轻管”的弊病,重视积累实践资料,加强调研和统计分析,资料存档,为今后雨水利用工程的建设和管理提供可靠的资料数据。

4.存在问题与对策

海淀区城区雨水利用工程在近年的工程建设实践中,摸索出一套雨水利用技术模式与建设管理经验,政府相关部门和公众逐渐对雨水利用工程认识起来,信任起来。但在项目实施中仍然面临不少问题,总结如下:

4.1现有雨水利用工程指导思想与现实情况存在矛盾

当前海淀北部新区存在一定数量的私人承包土地,用于建设都市型农业生态园,这些承包土地多位于雨水资源较丰富地区,适合建设雨水利用工程。源于受益问题,目前政策不允许在这些地点全额投资建设雨水利用工程,一定程度上影响了雨水利用工程的整体实施。

4.2雨水利用实施标准与城市建设标准存在矛盾

目前雨水利用工程实施仅包括基本的水土保持措施和环境保护措施,绿化恢复的标准与目前首都生态环境建设标准有一定差距。

根据北京市总体规划,在北京周边将要建设一批郊野公园,公园内实施雨水利用工程建设时要充分考虑绿化恢复资金的匹配,以满足北京城市绿化景观要求,得到公园管理方认可。

4.3雨水利用工程规定在实行中存在的问题

《关于加强在建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》明确提出新建、扩建、改建建设项的雨水利用工程应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。当前在海淀区有一些如小产权房的违法建筑,这些违法建筑在建设时没有按照“雨水利用项目三同时”的规定实施,成为了雨水利用工程实施的真空地带。

关于私人承包土地的问题,可以采用政府奖励的形式,对私人建设雨水利用工程进行鼓励,要加强监督和管理,严格执行《北京城市雨水利用工程项目验收办法(试行)》,保证雨水利用项目实施效果。同时在雨水利用项目立项时可以兼顾城市生态环境建设标准,在项目前期评审专家小组中可以邀请生态环境方面的专家。对于违法建设实施雨水利用需待政策明确其合法性。

5结论与建议

目前雨水利用建设存在规划滞后,可操作性较差的问题,缺少指导性强的雨水利用专项规划[6]。海淀区城区雨水利用工程实施仍属于示范推广阶段,并未进入规划实施阶段。针对此问题,下一步应结合《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》中2010至2030年的雨水利用远期规划目标,编制具备实施深度的《海淀区雨水利用专项实施规划》。

坚持对已建老旧小区和建筑进行雨水利用改造,按投资主体分担雨水利用的投资,各级政府财政只负担老旧小区和公共建设部分。建议对无条件开展或不开展雨水利用工程的投资主体,收取排洪增容费,额度应高于其开发面积内建设雨水利用工程费。同时鼓励社会单位自发进行雨水利用建设,政府给予适当补贴。

应将建设项目的雨水利用列入规划建设审批、验收程序,建立健全管理流程和技术标准。引入代建制,转变政府职能为服务和监督管理,建立统一协调的管理组织体系,明确城市规划部门、节水部门、水务部门、市政部门等相关单位对雨水利用项目的职责。

海淀区城区雨水利用工程正处在示范和发展阶段,随着相应的标准、规范的逐步健全,新技术、新工艺的不断总结和推广,雨水利用产业的迅速发展,进一步实施规划的出台将加快海淀区雨水利用事业的不断完善和发展。

[参考文献]

[1]丁跃元,张书函,陈建刚.北京城区雨水利用的回顾与现状[J].信息产业,2005,1:14-19.

[2]翟晓燕,叶琰.城市雨水利用发展现状与展望[J].水资源与水工程学报,2009,20,(3):160-163.

[3]李俊奇,邝诺,刘洋,何建平.北京城市雨水利用政策剖析与启示[J].中国给水排水,2008,24(12):75-78.