浙江省标雨水口泄流实验研究

以浙江省常用的浙江省标准型偏沟式雨水口为实验研究对象,搭建了1∶1的水泥模拟路面,以路面总径流量和路面横坡、纵坡为实验变量进行了63组不同工况的实验内容。测量了雨水口上游的径流宽度和深度,分析雨水口上游径流流态。从雨水口泄水量和泄流效率两个方面分析了浙江省标准型雨水口的泄水能力,以复核2001浙S10中定义的浙江省标型雨水口的泄水能力值。将实验数据与孔口出流理论相结合,验证孔口出流理论在偏沟式雨水口泄流上的适用性,发现在横坡和纵坡变化范围不大时,孔口出流理论在预测泄流效率上有较好的应用性。     

道路坡度对路面排水的影响研究

采用美国联邦公路管理局提出的偏沟和雨水口流量计算方法,经计算发现我国《雨水口》(16S518)标准图集中雨水口泄水能力推荐值有不合理之处。通过分析国内外道路坡度和雨水口布置的相关要求,结合案例计算,总结了道路横坡、纵坡、箅前水深和雨水口布置间距之间的变化关系,并提出道路设计漫幅的推荐值。通过调整道路设计坡度,将道路路面转变为兼具收集和输送路面雨水功能的路面行泄通道,并利用曼宁公式计算了路面行泄通道的排水能力。     

城市雨水道设计洪峰径流系数法研究及数学模型法探讨

根据小流域暴雨产流过程与城市雨水道的特点,分析现行综合径流系数法应用上的缺陷,提出径流造峰条件与洪峰径流系数法的计算公式。对于汇水面积较大、集流时间较长的沟段有削减设计流量的重要意义。认为当前应用的数学模型法用于城市雨水道设计值得商榷,应了解基本原理和参数确定,不能盲目套用。     

重庆市典型下垫面 ＳＣＳ-ＣＮ模型基于坡度修正的径流曲线数优化

以重庆市渝北区和巴南区的典型下垫面为研究对象,基于ＳＣＳ-ＣＮ模型原理和坡度修正公式,通过开展人工模拟降雨实验,优化了不同植被覆盖程度的紫色土和黄壤下垫面在不同坡度（5°、10°、15°和20°）下的ＣＮ值,同时采用模型评价参数对优化前后的模型预测精度进行对比。结果表明:地形坡度变化对径流深有显著影响,地表径流深随坡度的增大大体呈现增加的趋势。同一类型下垫面的ＣＮ值随坡度的增大而增大,同一坡度下的ＣＮ值存在黄壤＞紫色土,自然草地（稀疏）＞自然草地（浓稠）。从模型评价参数来看,由Ｈｕａｎｇ坡度修正公式修正后的模型效率系数最高且平均相对误差最小。因此,在山地城市应用ＳＣＳ-ＣＮ模型时,建议使用Ｈｕａｎｇ坡度修正公式对ＣＮ值进行优化,以便更精准地预测径流。     

宽尾墩对高拱坝表孔泄流能力的影响研究

宽尾墩应用于高拱坝表孔泄流后会影响流道泄流能力。为探究表孔泄流能力与宽尾墩体型之间的关系,以孟底沟水电站为例,采用数值计算的方法,针对宽尾墩收缩比、收缩率等体型参数对高拱坝表孔泄流能力的影响进行了研究。研究结果表明:表孔泄流能力总体随着收缩率的增大而减小,但随着收缩比的增大而增大。根据试验结果还推导出了表孔泄流量与收缩率、收缩比之间的定量计算公式,可为表孔宽尾墩的体型设计提供参考。     

透水雨水管道的雨量入渗试验研究

本文通过透水雨水管道模型试验，对渗透式雨水管道雨量入渗的主要影响因素进行了分析探讨，得到了判定管道开孔情况的临界面积公式，以及透水雨水管道在不同开孔条件下单位管长的雨水稳定渗透量计算公式。这些公式的建立为渗透式雨水排水系统的理论研究及设计奠定了基础。透水雨水管道的减流实测结果显示，透水雨水管道的减流百分比达到21％～39％。由此可见透水雨水管道对削减管道的流量负荷、补充涵养地下水源和保护自然水文环境效果显著。     

基于SWMM的城市初期雨水污染截流模拟

初期径流雨水是城市受纳水体的主要污染源,在排水系统末端设置截流井将初雨污染截流处理是减少污染物排放的有效手段。针对阜阳市颍泉区北部一规划区域建立了SWMM降雨径流污染模型,选取COD作为污染物指标,模拟分析了不同降雨条件下传统截流井和智能截流井的雨水污染截流效果。结果表明:在实现对初雨的精准截流后,有效提高了污染截流效率,并大幅度减小了调蓄处理工程规模,经济效益和社会效益明显。SWMM模型可以作为模拟截流井的有效工具,为截流调蓄系统的规划与设计提供科学参考。     

黄登水电站导流洞围堰残埂对截流的影响

通过对黄登水电站截流模型试验的研究,分析了导流洞进出口围堰残埂对截流的影响。主要从上游水位变化、截流过程中的水力学参数变化及截流抛投材料变化3个方面进行分析研究。试验成果表明:进出口围堰残埂在一定程度上增加了截流难度,且进口围堰残埂对泄流能力的影响较大;随着泄流量的增加,残埂对导流洞泄流能力的影响逐渐降低。因此,应尽量将导流洞进口施工围堰拆除到设计高程。     

基于SWMM模型的某区域初期降雨截流模拟分析

作为城市面源污染的重要组成部分，初期降雨径流污染处理不当，会严重污染区域内地表及地下水水质，因此对不同暴雨强度下初期雨水截流特征的模拟分析具有重要意义。利用SWMM 5.0软件，对研究区域内初期雨水截流效率特征进行模拟，分析不同暴雨强度及特定截流方式下的初期雨水截流特征演化。结果表明：(1)本研究范围内，随着重现期增加，暴雨强度会逐渐增大，并在降雨末期趋于缓和。(2)降雨重现期对雨型的影响较弱。(3)本研究范围内，随着暴雨强度的提高，采用末端截流方式下的初期雨水截流效率会降低。研究结果可为市政工程规划中不同暴雨强度下的初期雨水截流工艺的选定提供理论指导。     

三峡工程泄水深孔体形和水力特性研究

一、概述本文结合三峡泄水深孔的模型试验,着重研究压板坡度(S)的变化对短管泄流能力和沿程压力分布的影响。并根据深孔运用水头,在不发生空化水流的前提下,提出泄水短管压板段的优化坡度。在保持压板段起始断面高度D_3不变的情况下(即保持检修门槽后进口断面尺寸不变),改变压板坡度、抬高深孔出口断面高度D_2,使其泄流能力增大(含压板坡度变缓流量系数增加和孔口高度增大流量增加两部分),深孔孔数减少。或者缩小除出口控制断面外的     

长距离输水洞分水口模型试验及过流能力研究

水力学模型试验是验证过水建筑物设计合理性的重要方法之一。基于流体力学和水工模型理论对山西中部引黄工程输水洞分水口开展了模型试验研究。验证了总干隧洞、西干和东干支洞在闸门不同开度下的过流能力、流量分配;给出了闸门与闸前水面线高度的相互关系。结果表明:东西干闸门开度分别为0.60 m和0.56 m时能保证输水能力,并满足东西干流量分配;闸门启闭速率与闸前水位呈负相关。研究成果对无压输水隧洞分水口过流能力研究具有重要理论意义,并对闸门启闭和系统调度具有实际参考价值。     

Inefficiency of storm water inlets as a source of urban floods.

The paper attempts to explain sources of surplus storm water runoff in urban areas, particularly in relation with functioning of inlets. Inlet capacity (quantity of captured water) and inlet efficiency (portion of the approaching flow rate) have been defined and their relationship with relevant parameters (approaching flow, longitudinal and lateral street slopes) was established through laboratory measurements. Effects of clogging of inlets on inlet capacity were also investigated in laboratory conditions. As a consequence of decreased inlet efficiency, there is a portion of approaching flow that is not captured by the inlet (pass-over flow). If the pass-over flow is considered along a street having numerous inlets, it is easy to estimate the quantity of flow that would accumulate on the pavement. Inlet inefficiency can be significant when overestimation of inlet capacity results in increased distance between consecutive inlets, and when clogging of grates or inadequate placing of inlets causes significant decrease in inlet capacity.     

An Approximately Semi-Analytical Model for Describing Surface Runoff of Rainwater Over Sloped Land

Accurate prediction of surface runoff is critical to watershed management. In this research a semi-analytical model was adopted to solve the kinematic wave equation based on the assumption that the rate of overland-flow depth change is proportional to the rainfall excess. Simulations were compared with the results from laboratory experiments at various rain intensities. Parameters of infiltration rate and Manning’s roughness coefficient were determined. The accuracy of the semi-analytical model was evaluated by numerical simulations. The predicted outflow rates from the numerical simulations agreed well with the observed data. Further, our study indicated that the ratio (c) of the overland-flow depth change to the rainfall excess was a power function of the rain intensity. The depth and velocity of water flow at any time and distance could be calculated with the semi-analytical model. Hydraulic parameters including Reynolds number, Froude number, hydraulic shear stress, stream power and Darcy-Weisbach friction factor characterizing the dynamic features of overland flow of rainwater were calculated based on calculated overland-flow depth and velocity. The proposed analytical method can provide a new way to predict infiltration and runoff over sloped land.     

西淝河闸站工程开孔导流墩整流试验研究

针对西淝河闸站工程在闸、站单独运行时存在的回旋和斜流问题,采用整体正态模型对闸站工程进行水工模型试验研究。在抽排水工况下,设计了不同导流墩长度,不同导流墩开孔尺寸包括开孔宽度、开孔间距、开孔高度等7种导流墩整流方案;其中对仅25 m长导流墩方案和导流墩最优开孔尺寸方案进行了自排工况下自排闸的过流流态及流速分布研究。通过对比各方案下导流墩侧回旋区面积大小及各孔流速均匀度,建议导流墩长25 m,开孔宽4.5 m,相邻的孔口间距6.25 m,开孔高度5 m。5#和6#流道中间加设1 m短隔墩的方案可减小泵站前池及闸前水流回旋区域,改善水流流态,提高各孔流速均匀度,为泵站机组及水闸运行提供良好的水力条件。试验研究结果可为闸站结合工程选择导流墩整流方案提供技术参考。     

基于热示踪的饱和层状介质水热参数反演

多孔介质的水热运移参数是影响介质中水热运动过程的主要因素。本文基于热示踪方法,开展了稳定流场条件下饱和层状石英砂的热示踪实验,分别采用热电偶与热成像两种方法测定了砂箱内部和表面的温度,同时结合HYDRUS模型的反问题算法对层状石英砂的水热运移参数进行了反演。研究结果表明:当介质中存在细粒夹层时,热成像图像能反映非均匀流场中热流峰面在分层界面处出现的"收束"现象;层状介质中的细颗粒夹层可导致热流锋面沿水流方向迁移速率下降、热量沿垂直于水流方向运移范围加大、温度分布更均匀。同时对于热源持续输入的系统,热成像温度在前期能较好的反映层状介质对水流运动的影响。将热示踪与HYDRUS模型相结合可较好地用于反演介质水热运移参数,反演所得的饱和导水率估值随粒径的减小显著降低,纵向热弥散度随粒径的减小而增大,而横向热弥散度变化趋势与之相反;纵横弥散比变化范围在10~120之间,且纵横弥散比随粒径减小而逐渐增大。对细砂饱和导水率的估计不足及热量损失是造成水流通量估计误差的主要原因,在模拟模型中增加细砂层测点数量可显著降低水流通量的估计误差。本研究可为非均质介质中水热迁移过程模拟与参数反演提供相应的方法。     

EXPERIMENT OF IMPACT OF RIVER HYDRAULIC CHARACTERISTICS ON NUTRIENTS PURIFICATION COEFFICIENT

Hydraulic characteristics of a river are the key factors for river water quality improvement and river restoration. A simulated river was exploited to study the interactions between water contaminant purification coefficients and the characteristics of the river, such as the cross-section velocity, water depth, Reynolds number, and Froude number. To enhance the purification capacity of the river, detritus with 5 mm to 10 mm in diameter and contact surface area per volume of 87.6 m2/m3 were constructed naturally at the bed and along one side of the bank to form half shape of the river cross-section. During the one-month experiment (including 3 periods) from the third of November to the fourth of December, 2005, three categories of hydraulic conditions were investigated. Results show that the purification coefficient (K) of Total Nitrogen (TN) is closely coherent with the hydraulic retention time (T), river length (L), Reynolds number (Re) and Froude number (Fr). The relationship of K and T generally agrees with the power law under the three experimental water hydraulic conditions. Based on these results, the optimal Re and Fr ranges can be obtain to serve as a guideline for ecological re-engineering design to improve river water quality and restore river ecosystem.     

台阶式溢洪道相对消能率与相对佛汝德数关系研究

台阶式溢洪道是目前研究的热点,台阶消能率和佛汝德数是重要的水力参数。将台阶式溢洪道佛汝德数与对应光滑溢洪道佛汝德数对比,引入相对佛汝德数的概念,准确地反映由于台阶的存在对水流佛汝德数的改变值。通过对0.5,1.0,2.0 m 这3个不同台阶高度,坡度为38.66°的台阶式溢洪道进行试验研究,探讨了相对佛汝德数和相对消能率之间的关系。结果表明非均匀流流态下相对佛汝德数和相对消能率表现出良好线性关系,相关系数为0.992 7~0.998 9。单宽流量不同,相对佛汝德数和相对消能率对应直线的斜率明显不同,其斜率随单宽流量加大而增大;而台阶高度变化对相对佛汝德数和相对消能率线性关系的直线斜率影响很小。     

广州天河智慧城SWMM参数敏感性分析

为研究城市雨水模拟中参数对SWMM模拟结果的影响,构建了广州天河智慧城SWMM水文模型,开展降雨径流水量水质同步监测,对模型参数进行率定与验证,并使用Morris方法分析水文水力参数和水质参数的敏感性。结果表明:水文水力参数中最大下渗速率对总径流量敏感性最高,地表曼宁系数对峰值流量敏感性最高,下渗参数为影响水文水力模拟结果的主要参数;水质参数中冲刷指数对污染物模拟结果敏感性最高,前期干旱天数对污染物模拟结果敏感性比总径流量模拟的敏感性高。     

赤吟水闸枢纽工程泄洪能力的数值模拟研究

建立赤吟水闸枢纽工程平面二维水流数学模型,对水闸泄洪能力进行了模拟。模型研究了设计洪水和校核洪水时邦庄拦河闸与赤吟橡胶坝的泄流能力、流速分布以及新老河道的分流比,计算了维持上游正常蓄水位时下游不同水位的两汊全开泄流量。结果表明:邦庄拦河闸及赤吟橡胶坝的坝上、下游流速分布都较为均匀,未见明显回流等不良流态;邦庄拦河闸及赤吟橡胶坝泄流能力能够满足要求。     

晋西黄绵土坡面径流流态与输沙特征试验研究

为了探讨晋西黄绵土坡面径流流态与输沙特征,本研究采用室内人工模拟降雨试验方法,对降雨条件下坡长对该区坡面径流雷诺数、弗劳德数、径流量、产沙量与输沙率进行量测与分析。结果表明:在雨强30~125mm/h、坡长1~5m的情况下,坡面薄层径流为层流,且为急流;径流流态对坡面水流侵蚀力有显著影响,产沙量与雷诺数呈良好幂函数关系;雨强与坡长的增大可增强径流紊动性,输沙率随二者的增大呈增加趋势,当雨强大于60 mm/h、坡长由3 m延长到4 m时,输沙率增量较2~3 m与4~5 m时小;输沙率与径流量的关系可用幂函数描述。该研究结论能够为黄土陡坡面水土流失治理和水土保持措施的布设提供一定的依据。