基于SWMM的排水管道沉积物冲刷模型及初期雨水截流量计算方法研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lpwxlwan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于地表污染物受降雨径流的冲刷进入排水管道,并且随着颗粒性污染物质的沉降,使得排水管道会不可避免的产生沉积物。沉积物会降低管道排水能力,严重时还会造成管道堵塞,甚至在缺氧或厌氧条件下产生腐蚀管道的酸性物质,进而阻碍整个排水系统的正常运行。更严重的是,管道沉积物会在降雨径流的冲刷下再悬浮,随雨水排入受纳水体,使得排水口一下雨就黑,水体一下雨就臭,对水环境造成冲击性污染。
  为研究以管道沉积物为主要因素所引起的降雨径流污染特性及控制措施,课题以广州市某分流制雨水管网系统为例,基于SWMM(Storm Water Management Model)构建汇水面污染冲刷模型,以水流携沙力公式为原理推导形成管道沉积物污染冲刷模型,利用实测数据进行参数率定和模型验证;通过模拟计算管道沉积物污染现状,分析了管道沉积物的存在对径流污染初期冲刷效应的影响及初期冲刷效应的主要影响因素;提出并分析在沿线和末端截流初期雨水的管道沉积物降雨径流污染控制措施,推导了初期雨水汇流规律并研究了初期雨水量和截流设施容积的计算方法。结果表明:
  (1)SWMM模型软件通过构建污染物累积和冲刷模块,能够较好地模拟汇水面污染的变化;管道沉积物污染冲刷规律基本符合S=C1QC2-1指数模型,可用于沉积物污染负荷的计算;两模型耦合能够较好地模拟出研究区域产流、雨水地表径流、输送系统汇流、污染物冲刷等水文、水力和水质信息,模型模拟结果与实测水位、水质数据误差在允许范围内,模型准确、有效。
  (2)模拟得到研究区域单场降雨径流所产生的排水口悬浮物浓度最高可达583.07mg/L,悬浮物质量最高可达1392.11kg,其中有1111.74kg来自管道沉积物,说明管道沉积物是该片区降雨径流污染的主要来源。因此,该区域管道沉积物污染现象较为严重,直接排入受纳水体会造成严重污染。
  (3)管道沉积物的存在会削弱初期冲刷效应,使初期40%径流包含的污染物比率降低了约10.74%,削减了初期雨水控制措施的效能。汇水区不透水率、坡度和不渗透区曼宁系数均能影响初期冲刷效应,可作为区域污染控制设计参数,其中初期冲刷系数b与汇水区不透水率、坡度呈负相关,与不渗透区曼宁系数呈正相关,但各影响因素与FF40、MFFn-max却无明显相关关系。
  (4)根据最高污染物冲刷强度、出水水质标准两种条件求得管道沉积物影响下6场降雨最高初期雨水量分别为8.3mm、10.1mm,需要控制比3~5mm地表径流更高的初期雨水量。可根据研究区域设计初期雨水量,基于初期雨水收集率和截流设施利用率作为判定依据设计截流设施容积。而在沿线布设分散式截流设施比末端集中式截流设施具有更高的环境效益,能控制78.78%的悬浮污染物,但其也存在设施利用率低、管理不便、造价高等缺点。
其他文献
挡土墙土压力是挡墙墙背与土体之间相互作用而产生结果,其计算理论与方法的研究始于18世纪,迄今,最经典且应用最为广泛的仍然是朗金土压力理论与库仑土压力理论。然而,两大经典土压力理论均不能考虑墙土接触面摩擦角的发挥引起墙后土体中主应力方向偏转时对土压力产生的影响,大多学者普遍采用的水平层分析方法需对水平薄层单元界面受力分布情况进行各种假设,存在一定的不合理性。因此,开展对于既能考虑墙土接触面摩擦程度的
学位
超高性能混凝土与传统混凝土相比具有更高的强度和更好的耐久性,但是其延性较差,将其灌入钢管后形成钢管超高性能混凝土,通过外钢管对核心超高性能混凝土的约束作用,可以有效改善超高性能混凝土的延性,并进一步提高其承载能力。随着建筑行业的不断发展,大跨、重载及超高层结构等不断涌现,常规钢管混凝土构件由于承载力有限,会导致构件的截面尺寸过大等问题,而钢管超高性能混凝土可以很好的解决该问题,从而给钢管混凝土结构
随着中国经济体量在世界格局地位的日益提高,能源供给尤其是油气资源的供给显得尤为重要。水压致裂技术作为当今非常规油气资源开发的重要技术之一,广泛地应用于中国,是油气开采产量持续发展的技术支撑。由于复杂地质条件和施工工艺,人工水力裂缝扩展过程可能会出现偏转,分叉等复杂现象。水力裂缝扩展路径受多种因素影响,比如地应力,岩体的地质力学参数,溶洞的分布等。作为主要的油藏储存空间,自然溶洞在缝洞型碳酸岩油藏开
学位
超高性能混凝土(Ultra-HighPerformanceConcrete,以下简称UHPC)作为一种具有超高强、高韧性以及优异耐久性的新型水泥基复合材料,自问世以来就受到国内外土木工程界的高度关注,是21世纪新型混凝土材料的发展方向。已有研究表明,将聚丙烯纤维和钢纤维混杂加入混凝土后,两种纤维协同工作,纤维相互空间作用得到加强,能够形成工作性能良好的空间整体,进而使UHPC力学性能得到一定程度的
近年来,我国大批基础工程项目正在建设当中,其中涉及大量的隧道工程,尤其在地势较高的西部地区,需要穿越许多高山,修建隧道的必要性尤为明显。随着隧道开挖深度越来越深,岩爆所带来的问题将越来越突出。岩爆作为一种由工程开挖诱发的复杂动力灾害问题,它的发生与高地应力水平、岩性、岩体结构等因素相关,岩体结构面为其中一个特别重要的因素。  本文采用Mohr-Coulomb软化本构模型模拟脆性岩石的力学行为,建立
学位
随着全球油气资源勘探程度地不断加深,开发力度地不断加大,非常规油气藏受到了越来越多的关注。碳酸盐岩油气藏在非常规油气藏中占有很大的比例和非常重要的地位。塔河油田碳酸盐岩油气藏是以岩溶缝洞为主的古生界海相碳酸盐岩油气藏,以大型洞穴为主要的储藏空间。溶洞储藏空间形态多样,大小悬殊,分布不均,且具有极强的非均质性。储层还分布着天然裂缝,裂缝既是储集空间,也是主要的开采通道。缝洞结构很难识别与表征,造成了
学位
有机磷(Organophosphorus, OP)是磷的重要组成部分和地球磷循环的主要参与者,其环境中的水平越来越受到关注。随着工农业的发展,大量人工合成的有机磷阻燃剂、有机磷农药通过工业点源及阻燃材料释放挥发、农业面源排放等方式进入环境中。由于人工合成有机磷大多结构较复杂,难溶于水,不易被降解利用,在蔬菜、水果、水体、土壤及动植物体内都有不同程度的检出。大部分有机磷存在生物毒性,且通过常规的水处
学位
我国黑臭水体治理已经进入关键时期。本文将曝气生物滤池和石英砂过滤结合在同一个反应器中,研发了BAF/石英砂过滤一体化设备,用于黑臭水体的循环处理或旁站处理。本文探究了反应器的挂膜启动,分别以实际生活污水和模拟黑臭水体为进水水质,考察了反应器在不同进水水质条件下的运行参数、沿程去污性能以及污染物去除效果,建立了各污染物去除的动力学模型,并验证了BAF/石英砂过滤一体化设备在岳阳市王家河黑臭水体治理工
学位
随着我国“一带一路”战略的部署,东亚、西亚和南亚等盐渍土集中的区域成为了岩土工程迅速发展的热土,但是由于盐渍土物理力学性质的特殊性,使得在这些盐渍土地区兴建的各项岩土工程都存在工程造价高、工期长的问题,有时甚至会发生重大工程事故,这就迫切需要对盐渍土的物理力学特性进行更细致更深入的研究,以确保工程安全和投资合理。  本文以高纯度纳米高岭土为研究对象,利用自然界中常见的两种盐(氯化钠和氯化钙)来模拟
学位
红层软岩在我国分布广泛,由红层软岩易崩解性质引起的工程灾害频频发生。在交通运输系统建设中,红层软岩常被用作路基填料修筑路基,红层路基在长期使用过程中,常因崩解问题引起路基不均匀沉降,导致路面变形开裂。目前,主要以“充分破碎,充分压实”的方式处治红层软岩填料的崩解问题,但该方法工序繁复且历时长,施工成本高昂,以简便高效的方式处治红层软岩崩解问题具有重要意义。红层软岩的崩解与水环境的变化密切相关,本文
学位