强降雨对边坡稳定性的影响分析

针对黄土边坡在降雨条件下的稳定状态变化,分别以边坡比、降雨强度和降雨持时为变量构建了200个降雨模型。基于Fredlund理论结合有限元数值模拟软件和土力学方法,分析在24 h内不同坡度边坡的体积含水率和孔隙水压力随雨强和降雨时间的变化而产生的变化,并通过极限平衡理论求得由于雨强和坡度变化后的边坡稳定性系数。结果表明:不同雨强下边坡达到失稳状态的降雨时间不同;在边坡坡度不同的情况下,随着雨强的增大其相对应的稳定性系数会逐渐减小;随着降雨历时的增加,坡肩和坡脚的体积含水率等值线和孔隙水压力等值线最为密集。     

屋面绿化卷材降雨入渗及蒸发特征研究

以新型屋面绿化卷材为研究对象,采用人工模拟降雨的方法,探究不同开孔率对绿化卷材降雨产流、入渗及蒸发特征的影响。结果表明:水分入渗通道开孔率对绿化卷材降雨产流、入渗速率及入渗量影响显著。在相同雨强下,开孔率越大,所需产流时间越长,卷材的入渗雨量越多。入渗速率随着降雨时间的延长而呈下降趋势,产流速率随降雨时间的延长不断增大直至稳定产流。蒸发主要发生在白天,开孔率显著影响卷材的日蒸发量,日蒸发量极差与累积蒸发量均随开孔率的增大而增大。为屋面绿化卷材开孔率的优化改进提供了合理的设计思路。     

不同基质深度下绿色屋顶产流分析

为了优化绿色屋顶基质结构,结合长江中下游地区的水文、气象等条件,在芝加哥设计雨型下,通过人工模拟降雨的方式研究了重现期1~5年,降雨历时30~120 min的条件下不同基质深度对绿色屋顶滞蓄能力的影响,并从产流过程、径流峰值削减率、径流总量削减率方面进行了分析。研究结果表明:在不同设计降雨强度下,随着基质深度的增加,产流时间、延峰时间和径流削减能力呈增加趋势,同时随着降雨重现期的增大,绿色屋顶各项指标呈减小趋势。综合来看,基质深度为25 cm的绿色屋顶性价比较高。     

防渗U型生物滞留系统水文效应研究

在重庆文理学院构建了防渗U型生物滞留系统,并以屋面径流为进水,在2016年—2017年间监测了其水文效应。研究表明,该系统对径流总量和径流峰值流量均具有良好的削减效果,并显著滞后峰值流量出现时间、延长降雨径流释放时间,峰值流量比(R_p)、进出水体积比(R_v)、峰值延迟时间比(R_t)、径流相对持续时间比(R_d)分别为0.19±0.09、0.58±0.14、1.83±1.57、2.75±2.81。系统不产流概率仅为4%,对不产流降雨事件的拟合统计发现,系统可以截留0.34 mm及以下或者降雨强度在0.054 mm/h以下的降雨而不产流。     

利用暴雨管理模型（SWMM）对低影响开发措施效果的模拟研究

为考察低影响开发措施刘城市雨洪的控制效果,利用暴雨管理模型（SWMM）,对某区域内规划建设绿色屋顶、渗透铺装、雨水收集系统以及低势绿地等低影响开发措施后在不同重现期的降雨强度下出水口流量变化以及规划区域内产汇流情况的模拟研究。通过模拟显示,在一定重现期降雨强度下低影响开发措施可以削减区域内产流的峰流量、推迟区域内径流峰流量的出现肘间,并且采取低影响开发措施后,地表对降雨径流的滞蓄量和渗透量增加,减小了地表径流总量,从而间接增加了雨水资源滞留、消纳和利用量。通过SWMM模型可以对低影响开发措施在不同重现期降雨强度下地表径流的滞留消纳量以及雨水资源的利用量进行评价,进而为低影响开发措施的规划设计提供必要的技术支撑。     

降雨强度对黄土边坡入渗性能影响的研究

降雨入渗使得非饱和土边坡内含水量增大,进而令土的抗剪强度降低,这是降雨诱发浅层边坡失稳的重要原因之一。通过有限元方法计算三种不同降雨强度下边坡内瞬态渗流场分析降雨入渗性能,数值计算结果表明：在历时3 h降雨以内,大于或等于土体饱和渗透性能的雨强条件下湿润锋深度相差不大,但饱和度明显不同;雨强越大,边界瞬时入渗量越大,稳定入渗量越大;在降雨期间,雨水不会以饱和入渗速度入渗,而是随时间呈非线性变化。     

重庆山地公园子汇水区产流特征与雨洪利用改造策略

重庆主城区山地公园外排雨洪与暴 雨水问题不容忽视,针对其产流量化特征以 及相应的雨洪利用策略的研究较缺乏。以重 庆主城区四种典型基址类型的12例山地公园 为研究对象,基于SWMM建立山地公园现 状雨洪模型,在25 mm、50 mm、127 mm、 166 mm降雨下,对138个子汇水区进行产流 模拟分析,得出25 mm、50 mm降雨下,子汇水 区土壤基本均未饱和,不透水率与产流量呈 线性关系,127 mm、166 mm降雨下,随雨量 的增加,不透水率与产流量的线性拟合度减 弱,饱和入渗率与产流量的线性拟合度增强。 25 mm、50 mm、127 mm、166 mm降雨下, 公园综合径流系数分别为0.313、0.342、0.529 和0.617。雨洪利用策略以子汇水区为基本管 控单元,针对6种典型的子汇水区类型,提出 不同雨型控制目标下相应的低影响开发设施 布局策略,并基于产流量分析结果对渗透设 施（简易型生物滞留设施、渗透塘）规模计算 公式进行细化,研究结果为海绵城市建设和城市双修背景下,山地公园汇水区现状雨洪管理优化 改造提供实践指导参考。     

降雨作用下滑坡转化泥石流分析研究

对降雨入渗条件下诱发北川县魏家沟泥石流起动的影响因素进行研究。在室内人工降雨试验模拟泥石流起动的基础上,得到魏家沟泥石流起动的临界雨强,并利用FLAC软件建立降雨在坡体中入渗分析的数值模拟模型,分析坡度、雨强、土性参数以及土体饱和度对坡体失稳的影响,坡体在降雨情况下塑性区的出现与延展及坡面拉应力区的发展情况。研究结果表明:降雨入渗后孔隙水压力的升高主要在坡脚附近,即距坡脚1/5的坡高范围内。坡脚处孔隙水压力最大,沿着坡面往上逐渐减小,且坡面较大水平位移也主要集中在1/5坡高范围内。因此,降雨入渗诱发泥石流的起动最先可能出现在坡脚附近,并随着坡度增加、雨强增大、土体饱和度增大,坡体稳定性降低至失稳,促进泥石流的起动。     

可溶性污染物在非饱和成层土中的迁移规律研究

建立污染物在一维三层非饱和土体中迁移的数学模型,进而研究积水入渗和降雨入渗两种边界条件下可溶性污染物在不同夹层土体工况以及不同吸附模式和不同初始孔隙压力(或不同降雨强度)情形下的迁移规律。研究表明,积水入渗条件下,污染物在粗颗粒土中的迁移速度要大于细颗粒土,而且前者的弥散度也大于后者。此外,初始压力水头对污染物迁移速度的影响不大,但随初始压力水头的减小对应的浓度峰值有增大的趋势。另一方面,降雨入渗条件下,降雨强度越大,峰值浓度越大,即表明降雨入渗促进了土体中污染物的迁移效应。当然,在相同时间内,粗颗粒土的峰值浓度略小于细颗粒土的峰值浓度。     

降雨因素对滑坡稳定性影响分析

以贵州省松桃县马颈坳滑坡为例,利用seep/w和slope/w两种模型,从雨型、雨强以及持续时间三方面,分析了降雨的影响因素,解决了不同降雨条件对滑坡稳定性影响的问题。     

三峡库区紫色土坡耕地氮磷径流特征研究

在三峡库区主要土壤类型(紫色土)、坡度(5°、25°)、种植模式(柑桔-牧草)上建立径流池,旨在研究自然环境条件下土壤氮磷径流特点.结果表明径流水的总氮平均浓度在5°坡度时明显高于25°坡度,径流水的总氮和总磷浓度在25°坡度变化幅度大于5°坡度.坡度平缓时,径流水的总氮和总磷浓度明显呈正态分布.5°坡度氮径流量和磷径流率呈显著性正相关,25°坡度径流水的总氮量和总磷量呈显著性正相关.5°坡度径流水的总磷量与土壤全磷含量呈显著性负相关,曲线模拟成S形曲线.相同坡度条件下,径流水的总氮量、土壤氮径流量明显高于径流水的总磷量和土壤磷径流量,但土壤氮和磷的径流率接近.     

新型种植屋面基质对雨水滞蓄与净化能力的影响研究

种植屋面作为海绵城市建设重要手段之一,对解决城市雨洪及面源污染有重要意义。目前,关于减薄的土壤基质层与新型种植屋面雨水滞蓄与净化能力构效关系的研究相对较少。为此,通过在土壤基质中添加不同比例的蛭石、活性炭、煤粒等材料,设计了三种不同的种植屋面土壤层。模拟不同重现期的降雨事件,分析土壤理化性质和土壤微生物等因素对种植屋面滞蓄、净化雨水的影响。结果表明,种植屋面滞蓄能力与土壤孔隙度、颗粒不均匀系数和土壤渗透速度有关,且随暴雨强度的增大,产流量逐渐增大,产流延迟时间逐渐减小。此外,土壤中的微生物活性和土壤渗透速度对种植屋面的净化能力影响重大,微生物越活跃,土壤渗透速度越小,种植屋面净化能力越强。     

不同降雨条件下低冲击开发的水文效应分析

以深圳市光明新区低冲击开发(LID)示范区为研究区域,采用暴雨雨水管理模型(SWMM)模拟了下凹式绿地、渗透铺装和绿色屋顶等3种LID模式下的雨洪控制效果,分析了降雨量、降雨历时和雨峰位置对LID水文效应的影响。结果表明,当降雨量<100 mm时,随着降雨量的增加,渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量也相应增加,下凹式绿地的径流削减量变化不大,但其削减量大于其他两种LID控制措施;随着降雨历时的延长,下凹式绿地的径流削减量增加,而渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量变化较小;雨峰位置变化时,3种LID控制措施的径流削减量均变化不大,对峰值流量的削减效果随着雨峰后移而减弱。3种LID控制措施对降雨量少、降雨历时长并且雨峰位置靠前的降雨控制效果较好。     

基于径流模型的排涝泵站优化设计研究

针对径流模型排涝泵站优化设计中降雨工况的选择问题,以实际工程为例,构建汇水区SWMM暴雨径流模型,由径流模型结合调蓄容积法演算了城市排涝泵站设计流量,对比分析了8种降雨条件下排涝泵站设计流量的差异性.研究发现,采用暴雨强度公式生成的芝加哥雨型是不合适的,应当采用由历年水文资料确定的水利长历时降雨模式;由实测单一降雨事件...     

8种园林乔木林冠对雨水截留作用的研究

林冠截留对雨水径流产流过程有直接的作用,然而我国在城市雨洪管理或海绵城市建设相关研究和实践中关注较少。为此,选择8种典型园林乔木,即毛白杨、银杏、圆柏、国槐、龙爪槐、雪松、紫叶李、西府海棠,在北京建筑大学西城校区内进行现场试验研究,分析16场降雨事件中不同树木林冠对雨水的截留效果,并对林冠的雨水截留体积与场地径流总量控制率之间的关系进行计算与分析。结果表明:(1)相同降雨条件下,两种针叶乔木圆柏、雪松对雨水的截留率较高,随着降雨量的增大,8种乔木林冠的截留率均有所降低;(2)16场降雨中国槐、雪松及银杏的总林冠截留体积明显大于其他5种树木,截留量与林冠覆盖面积对林冠的雨水截留体积都有显著影响;(3)林冠截留产生的径流控制率与降雨量呈负相关关系。在研究区域乔木种类构成及林冠覆盖下垫面条件下,16场降雨中林冠截留效应对研究区域径流总量的削减率为4%。综上,合理的林木种类搭配以及林冠覆盖率的增加都能有效减少雨水产流,林冠截留效果应该纳入海绵城市建设的考虑范畴,相关的设计计算也应该考虑林冠所产生的作用。     

道路雨水口布设方案对泄流能力影响的模拟研究

雨水口作为城市排水系统的重要组成部分，其布设情况对周边小区及道路积水的消除至关重要。为此，利用耦合了水文和水动力过程的数值模型，研究雨水口在不同道路纵坡坡度、布设数量和径流流量条件下的泄流能力。结果表明，道路纵坡坡度越大，雨水口的泄流能力越差，在小流量、雨水口数量为5个（间距为20 m）的条件下，当道路纵坡坡度从0.3%增至8%时，雨水口泄水率从55.64%降至21.05%；雨水口数量越多，其泄流能力越强，在小流量、道路纵坡坡度为0.3%的条件下，当雨水口数量从2个增至5个（间距由50 m降至20 m）时，雨水口泄水率由25.60%增至55.64%；径流流量越大，雨水口的泄流能力越差，在道路纵坡坡度为0.3%且布设5个雨水口的条件下，小、中、大3种流量下雨水口泄水率分别为55.64%、46.92%、37.28%。     

不同雨水控制利用方案下城市暴雨径流效应

传统的城市空间开发模式缩短了初始产流时间,增大了暴雨径流峰值和径流总量,成为城市雨洪问题的根本症结所在。采用SWMM研究了山地城市典型区域在开发前和现状用地布局情景下的径流效应,并采用绿色屋顶、绿色屋顶+渗透广场、调节池、绿色屋顶+渗透广场+调节池四种雨水控制利用方案进行了模拟分析。结果表明,径流曲线的形状与降雨过程线相似;现状雨水控制利用方案的径流峰值和径流总量可分别达到开发前的7倍和7.1倍;调节池能削减峰值流量,最高可削减65%;绿色屋顶、绿色屋顶+渗透广场、绿色屋顶+渗透广场+调节池对径流总量和径流峰值具有双重削减效果,其中,绿色屋顶+渗透广场+调节池的削峰减量效果最好,分别可达81%和90%。     

城市典型下垫面水力学参数研究与分析

我国城市传统建设模式造成城区硬质化比例持续上升,径流规律随即发生变化导致洪灾、内涝等"城市病"日益加剧.海绵城市作为体现生态文明和缓解涉水问题在城市范围的具体抓手,其重要举措之一就是改变城市下垫面硬质属性,进而维护水系统良性循环.本文基于人工降雨和城市下垫面模拟技术,测试了七种典型透水下垫面在恒定雨强条件下的水力学参数,分析了常用透水材料在不同情境降雨条件下水力学参数的变化规律以及与降雨强度、降雨历时的关系,对海绵城市建设选材、效果评估等方面具有重要意义.研究结果显示,下垫面糙率值基本在标准值变化范围内,且随雨强增加,糙率值呈现减小趋势,并逐渐接近各自放水试验计算出的糙率标准值;阻力系数随雨强增加呈现逐渐减小变化;下垫面的平面尺寸、材质等对糙率和阻力系数影响较为明显.     

植草沟对道路径流的水文控制效果研究

在合肥市滨湖新区建造了2条不同类型的植草沟设施用于考察其对路面径流水量的控制效果。研究表明,普通植草沟(设施Ⅰ)与设置下排水的改良植草沟(设施Ⅱ)均能有效削减道路径流的体积和峰值流量,延长峰值流量的出现时间,但设施Ⅱ的水文控制效果优于设施Ⅰ。植草沟的水量削减效果受进水条件的影响,监测期间设施Ⅰ、Ⅱ的径流水量削减率分别为31.1%、35.5%。统计得到在合肥当地条件下设施Ⅰ、Ⅱ完全消纳降雨径流的边界公式可用于分析当地相近设计条件下植草沟对降雨径流的控制能力。     

西藏林芝地区冰川降雨型泥石流起动实验初步研究

 近年来,由于全球气温升高,导致西藏地区泥石流暴发频率增加,其中包括冰川降雨型泥石流灾害。以西藏林芝地区的冰川降雨型泥石流为研究对象,首次通过观测冰川降雨型泥石流起动过程中水位、孔隙水压力等变化特征,得到水位、孔隙水压力与堆积坡度、堆积厚度的关系以及沟道物质起动特征,根据水位、空隙水压力的时间变化特征,得到不同试验条件下水位与孔隙水压力的相互关系。通过相似物理实验,分析实验过程中流量、流深、流速等参数与泥石流堆积坡度、堆积厚度的关系,并将冰川降雨型泥石流起动分为前期饱和阶段、起动阶段、堆积阶段。由相似比得到研究区典型冰川泥石流起动的流深、流速等野外观测结果与实验结果与一致,为研究区冰川降雨型泥石流的研究提供参考。