城市排水管网与内部河道耦合模拟研究

基于城市排水管网模拟系统(DigitalWater Simulation),将城市内部河道与排水管网相互关联,分析河道水位与流量控制对城市管网排水能力以及上游区域积水内涝的影响。模拟结果表明,河道在高水位条件下,会对排水管网排水产生顶托作用,造成上游检查井液位上升,雨水管道充满度上升、流速下降,同时地表积水淹没范围扩大,积水深度增加,淹没持续时间增加。因此,应在雨水管网模拟评估时,将排水管网与城市内部河道进行耦合模拟评估,分析不同控制水位对排水系统的影响,确定汛期城市内部河道的合理运行水位,通过河道水工设施的动态调控,增强城市的排水防涝能力。     

城市排水管网系统改造技术

1.现有城市排水管网系统存在的问题1.1城市排水管网系统的新旧层次突出排水管网的质量和设计在很大程度上制约着城市排水系统的工作效率及其使用年限。现在仍有部分城市使用明清时期、解放前的排水设施,如故宫的排水系统为明清时期修建的排水明沟和暗沟以及新中国成立后修建的污水管线,历经将近600年,许多地下管网仍在发挥重要作用。我们不否认这套设施的可取之处,但面对城市化的发展,有些设施已经存在超负荷工作的情况,当然城市的相关主管部门也对管道进行了更换,这便造成了城市排水管网系统新旧层次突出的问题。     

太浦河一维、二维水流数值模拟比较研究

相对于太浦河洪水风险图编制的研究范围,太浦河是一条狭长的河道,河道内如采用二维水动力模型数值计算将影响洪水风险系统调用数据的效率和可视化的效果,可考虑河道内采用一维水动力模型计算.为了验证一维水动力模型是否能应用于太浦河洪水风险编制中的太浦河河道洪水演算,运用一维、二维水动力模型对太浦河河道分别进行了恒定情况和非恒定情况的洪水演算.一维、二维水流数值模型的计算结果表明:水位与断面平均流速吻合性较好.因此得出结论:用一维水动力模型在计算太浦河河道内洪水演算具有与二维水动力数学模型相当的精度,并能大大提高洪水风险系统调用数据的效率,并提高了可视化的效果.     

基于SWMM的城市排水管网优化模拟

通过改变影响排水条件的因素如管径、管道坡度、下垫面性质、检查点埋深等,对不同情景下研究区域排水情况进行模拟,并对模拟结果进行分析评估,确定了影响管网溢流的主要原因。依据模拟结果,针对引起节点溢流的主要影响因素,相应地制定了多种方案对研究区域管网进行优化改造,并对优化后的管网再次进行模拟以检验优化效果,根据模拟结果从多种方案中选取最佳改造方案。研究结果可以对城市雨洪管网的设计和改建提供技术支持,以减少洪涝灾害造成的损失。     

外河对城市排水管网影响的数值模拟研究

针对城市外河道水位与城市排水管网水流相互影响的问题,将外河道纳入城市雨洪系统中,采用水动力学方法进行外河道、管道内的汇流演算,构建了街道、管道、外河道3层结构的城市雨洪模型,模拟不同外河水位条件、不同洪峰遭遇条件对管流运动过程的影响。结果表明,外河水位较高时,会对管网水流有顶托作用,特别是当管道出流处于完全淹没状态时,管网排水能力将大大降低;当外河道洪峰与管道洪峰叠加相遇时,推迟外河道峰现时间,可减少外河水位过高对管网排水产生的不利影响。     

城市排水管网非恒定流模拟技术的实用意义与应用前景

探讨了非恒定流模拟技术在城市排水系统设计和运行管理过程中推广应用的可行性和应用前景。在城市雨水管网和合流制管网设计工作中采用非恒定流模拟技术进行校核是可行的 ,以便提高系统的可靠性 ,更好地发挥其防灾和减灾作用。在城市排水管网系统运行管理中应用非恒定流模拟技术 ,可以实现管网系统真实工况模拟、查找超负荷管段和科学分析城市积水原因 ,从而可以为城市排水系统的管理和改造提供科学依据。     

一维二维水动力模型耦合的城市洪水模拟

城市洪水模拟通常包括城市内河流模拟和城区平面漫流模拟。一维水动力学模型可以较好地模拟河流和水工建筑物的水流特征,二维水动力学模型模拟水平漫流可以取得令人满意的结果。而一维二维耦合模型可以充分发挥两种模型的各自特色和优势,解决两种模型分别使用时经常遇到的空间分辨率和计算精度等问题。本文通过建立一维二维水动力耦合模型,针对不同的典型降雨过程,对该模型系统进行验证和分析,并最终用于模拟济南市不同重现期下洪水淹没情况。模拟结果表明,该模型能够有效地模拟复杂市区降雨积水过程,能够提供可信度较高的城市洪水潜在风险评估,可为城市防汛预警决策提供技术指导。     

城市排水管网GIS系统的建模研究与应用

随着城市化进程的不断加快,城市排水管网的规模也越来越庞大,因此,排水管网的管理模式需要与时俱进。开发基于GIS的地理信息管理系统,在排水管网信息收集齐全的基础上进行相关的模拟分析,不仅能够提高市政管理部门的工作效率,也能为今后城市规划提供决策依据。以徐州市主城区排水管网为研究对象,开发了基于ArcGIS的C/S和B/S混合模式管理系统,建立排水管网数学模型,结合SWMM软件,实现了检查井的溢流模拟。     

城市排水管网脆弱性变权评估研究

为使"海绵城市"与城市排水管网融合发展,协同作用缓解城市内涝。以天津市为例,从"暴露度-敏感性-适应能力"三个维度构建了城市排水管网脆弱性评价指标体系;采用惩罚型变权综合评价模型进行城市排水管网的脆弱性"诊断";利用MATLAB实现GM(1,1)模型对城市排水管网的脆弱性综合指数预测。研究结果表明:在2008-2017年期间,天津市城市排水管网脆弱性指数在0. 442～0. 652之间波动,总体呈上升走势。由预测结果可知,该趋势一直延伸至2018-2020年,脆弱度稳步于"轻度";通过变权评价结果与常权评价结果的对比可知惩罚型变权综合评价模型能够消除常权评价结果中的泡沫,提高评价结果的客观性。     

城市排水管网水动力学模型研究综述

随着城市的发展,基于传统的水力设计计算、运行管理的排水系统存在诸多问题,着重阐述了排水管网水动力学模型及其研究应用现状,认为采用排水管网水动力学模型进行动态模拟分析是有效解决问题的重要非工程措施.     

扩管技术在城市排水管网更新改造中的应用

在城市排水管网的更新改造中,采用扩管技术解决了传统开挖施工对居民正常生活的干扰,对交通、环境的不良影响。非开挖扩管修复技术,将在城市排水管网更新改造施工中获得广泛应用。     

城市排水系统地下管网排查技术探析及应用

因城市排水系统地下管网缺陷而导致的城市内涝、地面塌陷、黑臭水体、环境污染等城市问题频发。为减少事故、保护环境,保证城市排水系统的安全、高效运行,通过对城市排水管网现存问题进行梳理和分析,提出排水管道周期性检测评估和养护修复对策,阐述了排水管网排查内容及常用检测方法,分析总结了多种检测方法的特点及适用范围,并以河南“7·20”暴雨地面塌陷事故调查分析和赣州市中心城区管网普查检测项目为例,介绍了多种检测方法的应用,为其他城市开展类似排水系统管网排查项目提供技术参考。     

一维河网嵌套二维洪水演进数学模型应用研究

建立了一维河网嵌套平面二维洪水演进数学模型,并以长江干流螺山－汉口河段和汉江支流东荆河水系作为应用对象,对该地区分蓄洪区调度方案进行模拟。对东荆河分洪民垸、杜家台分蓄洪区等实施分洪后汉江、长江干流洪水位变化和各分洪区进洪后洪水演进、淹没过程进行了初步模拟。结果表明,分洪对降低距分洪闸较近的分洪口门河道水位最为明显,对下游水位也有较明显的降低效果,但对上游水位影响较小,同时也表明模型构建合理、运用方便、稳定性好,符合实际物理过程,具备推广应用价值。     

城市排水管网运行问题识别及改进措施研究

为了更好地解决城市排水管网运行过程中存在的问题,以典型片区A为研究对象,基于在线监测数据,采用排水模型对管网系统运行状况进行模拟分析。在特定降雨模拟情景下,超负荷运行和排水不畅成为城区管网维护的突出问题,分析认为片区内存在上述问题与地面硬化率、管道坡度和管径等因素存在直接关系,可通过低影响开发有效降低不利因素产生的影响。研究成果可有效降低后期经济方面的投入,对管网系统的维护管理具有一定的借鉴作用。     

数值模拟二维溃坝

该文应用Level Set方法研究了二维溃坝问题.用二阶投影法和高阶迎风格式求解二维Navier-Stokes方程,用CIP(cubic-Interpolated Pseudoparficle)方法求解Level-Set方程.通过数值计算得到了各个时刻溃坝运动界面的变化和相应速度的分布,该文的数值结果与相关的数值实验结果基本一致,说明该文的算法对于捕捉溃坝波的破碎和融合是实用且有效的.     

桥渡壅水平面二维数学模型模拟研究

本文根据圣维南基本方程组,建立了平面二维非恒定流桥渡数学模型方程,通过坐标变换,以边界拟合坐标生成二维均匀正交网格,在交错网格上采用交替方向的全隐差分格式进行离散化代数方程计算。通过桥渡流场的实例计算,在水位、流速分布、分流比和桥渡壅水等方面取得了令人满意的结果,该数学模型对于弥补和配合物理模型进行桥渡问题的研究具有重要作用。     

分水器二维湍流数值模拟与分析

为解决水系统中分水器的主要综合性能问题,采用计算流体力学理论,对分水器按实际尺寸进行了二维数值计算,研究了分水器压强小于1.25MPa,入口水流Re小于4.73×104的正常工作情况下分水器内部速度、压力、水头损失率随人口Re变化规律。计算结果表明:分水器中的速度分布在第一个分路口前不是标准的"抛物线形状";在每个分路口后速度逐级降低,降低规律明显;最后分路口后有漩涡区。分水器入口Re为2.37×104时,分路口入口右侧靠近壁面受水流冲击产生剪切应力较小。不同入口Re的分水器内动压分布相似,动压大小与分水器入口Re有关。不同入口Re的分水器分路出口水头损失曲线相似,分路1水头损失率最大,分路4为最小值;在分水器中流道形式、壁面糙度一定的情况下,减小局部阻力损失较好的方法就是降低入口Re。计算结果为分水器制造和为供水系统的阻力计算提供了基础数据。     

城市排水管网溢流模拟及污染控制研究——以广州市东濠涌为例

利用水力/水质模型软件AgSWMM,结合物联网在线监测技术和地理信息等技术,构建广州市东濠涌流域的水动力模型,通过5场设计降雨事件对模型进行情景模拟,对比分析了溢流污染改造方案前后溢流点和污染物浓度的削减程度,结果表明增加调蓄池可减少区域内溢流量并控制河道污染物浓度,同时也为合流制溢流污染控制效果评估提供了一个解决思路。     

非恒定一、二维耦合水质数值模拟技术研究

真实环境中的湖区和周边河网通常是相互联系的,水中污染物会随水流在湖区和河道间发生迁移;为了更客观地模拟预测这类区域中的水质变化规律,从一、二维耦合区内公共单元的水质浓度应满足相容条件出发,对一、二维连接区利用重叠投影法,建立了基于美国国家环保局WASP5模型的污染物迁移扩散机理以及有限体积法的一、二维耦合水质模型,并应用于苏北洪泽湖水系水质模拟,模拟成果验证了该耦合水质模型具有较高的可靠性与实用性的特点。