排水系统中雨水检查井局部水头损失分析北大核心CSCD

在对排水系统中的排水管道进行设计时,除沿程水头损失外,局部水头损失也会在特定情况下占比较大,同样不可忽略。为此,根据排水管道及雨水检查井模型的试验数据,计算了不同工况下雨水检查井的局部水头损失系数,并对计算结果进行了分析。分析结果表明:雨水检查井主支管流量比对局部水头损失系数的影响较大,为主要影响因素。随流量比的增加,局部水头损失系数增幅可达1.2;雨水检查井形状及主支管接合角度为非主要影响因素,二者对局部水头损失系数的影响均小于0.2,下游水深及出流总流量对雨水检查井局部水头损失系数几乎不产生影响;所得结果与已有成果的对比分析表明,设置对称侧支管可减小雨水检查井的局部水头损失。该结果有助于深入认识雨水检查井局部水头损失的变化特点,为实际工程中优化城市排水系统设计、完善城市洪水管理方案提供计算依据。     

考虑较大边坡影响的漫顶溢流过程模拟

堤防漫顶后的水流运动是一种含间断的非恒定过程,常见的数学模型使用的控制方程基于静压假定推导得出,没有考虑堤防较大边坡角度引起的水流垂向运动带来的影响.基于以上不足建立了一维漫顶水流数学模型,用于模拟漫顶后的流动过程.所建立的有限体积法数学模型以HLLC近似黎曼算子为基础,使用MUSCL-Hancock格式重构界面变量以获得时空2阶精度;并利用一定的经典算例证明本方法具有较为良好的数值稳定性及复杂流态模拟能力.最后堤顶溢流的数值计算结果表明,若不考虑堤防较大的边坡角度对控制方程的影响,计算所得的漫顶流量值将明显偏大.     

近年城市洪涝致灾的水动力学机理分析与减灾对策研究

在极端降水事件明显增加和城市快速发展的背景下,由暴雨引发的城市洪涝灾害呈急剧上升趋势,不仅造成了严重的人员伤亡,而且产生了巨大的经济损失与社会影响.开展暴雨洪涝致灾的水动力学机理与减灾对策研究,能够为城市洪涝灾害防控提供科学依据.针对近期国内发生的典型城市洪涝灾害事件,首先分析了城市尤其是城市地下空间的洪涝灾害特点,剖...     

典型街区洪水演进的概化水槽试验研究

由于全球气候极端化现象加剧,城市洪涝灾害的强度与频率均呈上升趋势。为充分了解城市洪涝灾害的致灾机理,提出行之有效的减灾措施,有必要对典型城镇街区的洪水演进过程进行研究。本文建立了具有典型街区构造的洪水演进物理模型,模型中布设道路、建筑物、人行道、绿化带等设施。基于试验数据定量分析了建筑物密度、绿化带设置等对洪水演进过程带来的影响。得到主要结论如下：（1）溃坝波在模型道路上的运动速度与初始时刻上游水库的水深及道路本身特性有关,建筑物与城市绿化设施的布置对其影响较小;（2）布置绿化带及建筑物减小了过水面积,导致洪涝灾害发生后道路上的水位上升;但增加房屋密度将减少流入街区两侧的水流体积,布设绿化带将增加房屋周边的水流阻力,促使水流沿模型道路演进;（3）建筑物前水深与初始时刻水库内水深近似成正比,但初始水深较大时水流对建筑物的冲击力将远大于初始水深较小的工况。本试验结果可以为数学模型提供翔实的率定资料,并为面临突发洪涝灾害威胁的街区提供设计参照。     

雨水口泄流对城市洪涝影响的数学模型

为了研究雨水口泄流对城市洪涝的影响,建立包含雨水口泄流计算模块的平面二维水动力学模型. 采用典型街区结构的水槽试验数据对模型进行率定和验证,超过85%的测点纳什效率系数大于0.77. 将模型应用到英国Glasgow的城市街区,采用综合流速公式和孔流堰流公式计算的排水总量最大差值占总水量的26.5%,前者考虑侧支管对雨水口泄流能力的限制作用,更符合实际情况. 与不考虑雨水口泄流相比,采用综合流速公式计算雨水口泄流后,最大淹没范围减少29.4 %,主干道上最大积水水深减小0.395 m,最大积水水深处的洪水波到达时间延后100 s.     

溃堤洪水在有压雨水管网街区演进的试验研究

溃堤洪水在有压雨水管网街区的演进过程十分复杂，城市街区建筑物及雨水管网改变了洪水的演进规律，影响了街区排涝的水力特性。本文基于典型城市街区建立了包括房屋、人行道及雨水管网在内的概化水槽模型，测量了不同溃堤洪水在典型城市街区演进过程中的街区水深、雨水管网流量及压强，探究了不同蓄水高度、前池进口流量对街区水位波动变化及有压雨水管网下泄流量的影响。溃堤洪水在水槽侧壁、房屋的作用下形成了大面积的水跃，并且在房屋建筑物附近出现了薄层状水片，水跃区域伴随着洪水演进过程先是在人行道处发生横向的迁移合并，再是在街区道路的纵向方向上逐渐耗散直至消失，街区水位在100 s后基本稳定，从上游至下游呈“先增大、再减小”的变化趋势。溃堤洪水在街区演进过程中，不同蓄水高度对有压雨水管网的泄流量影响相较于不同前池进口流量更加显著，街区上游雨水口的峰值流量在最大蓄水高度条件约为最大前池进口流量的1.5倍。研究结合街区水位及有压雨水管网压强采用欧拉数对短管淹没出流公式的泄流系数进行了率定，修正后的理论计算值的误差由32%降低至2%，能够较好地反映出街区雨水口的泄流能力。研究成果不仅能为数学模型提供翔实的验证资料，还可为城市洪涝治理提供理论指导。     

长江中下游各省市洪涝灾情时空变化及影响因素

基于SL 579—2012《洪涝灾情评估标准》确定了长江中下游各省市1991—2020年的洪涝灾害等级，并采用Mann-Kendall趋势检验法、R/S分析法和随机森林法对洪涝灾情的时空变化及影响因素进行了分析。结果表明：在时间尺度上，1991—2020年长江中下游各省市洪灾损失率和洪灾等级均呈下降趋势，防洪减灾能力有着显著的提升；在空间尺度上，洪涝灾情呈现明显的中游高、下游低，江南高、江北低的分布特征，中游湖北、湖南和江西洪涝灾害等级突变点均为1998年，下游安徽、江苏和浙江为2007年；洪涝灾害等级与降水呈正相关关系，而与防洪减灾能力、社会经济发展水平和自然资源总体呈负相关关系，湖北、江西、江苏、浙江和上海的洪涝灾害等级主要受降水和防洪减灾能力影响，而湖南和安徽则主要受降水和耕地面积影响。