滇池多层次排水系统雨水调蓄池功效研究

发布时间：2017-10-19 05:29

  本文关键词：滇池多层次排水系统雨水调蓄池功效研究

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【摘要】：滇池是我国西南地区的第一大湖泊,为了维护滇池水质,国家投入了大量人力物力,建设了环湖截污保护工程用以控制初期雨水和合流制污水的污染。雨水调蓄池作为一种控制面源污染、削减排水管道峰值流量的措施,在环湖截污保护工程中可起到重要的作用。本文围绕多层次雨水调蓄池的布置方案和调蓄池的调蓄功效进行了研究,提出了三种多层次调蓄池的布置方案,同时对调蓄池中水的分布情况进行了模拟,提出了改善水流分布,提高调蓄功效的方法。首先对SWMM的产生和发展历程进行了简要介绍,然后介绍了其模块化理论和SWMM的模拟能力及典型应用,最后介绍了SWMM开发方法并根据EPA提供的资料编写了一段C语言程序。利用SWMM建立了滇池东岸地区南至大海晏,北至洛龙河污水处理厂的雨水排水模型,模型总覆盖面积为60.97平方公里。根据昆明地区的降雨公式结合芝加哥雨型合成了0.5年一遇的降雨时间序列,降雨厚度为18.51mm,整个模型共接受雨水112.86万m3。将序列添加到模型中进行模拟,发现在不设置调蓄池的情况下,整个模型的溢流点为106个,总溢流量为19.1万m3,约占降雨总量的16.92%。其中环湖截污干渠溢流量为12.7万m3,其他干管溢流量为6.4万m3。为了有效控制溢流,提出了三种调蓄池布置方案:将调蓄池布置在环湖截污干渠和干管的溢流点附近、调整干管后将调蓄池全部布置在环湖截污干渠上、将调蓄池全部布置在主干管上。对三种调蓄池布置方案进行模拟分析得出,若保证0.5年一遇降雨不产生溢流,三种方案所需调蓄池总体积分别为:23.57万m3、25.30万m3、26.97万m3。对应污染物的截留能力,三种调蓄池设置方案中第二方案截留的污染物最多,第三种方案次之,第一种方案最差。结合经济分析比较,发现在能够有效控制溢流的情况下,方案一的造价最低,方案三的造价最高。本文对满流情况下调蓄池中水流的分布情况进行了模拟研究,并提出了减少环流现象和提高流速均匀性的方法。模拟发现在满流情况下,通过改变调蓄池进水口的位置并不能有效减少环流现象的产生,也不能改善调蓄池中水流流速的均匀性,进水口在中间时最大流速为0.021m/s,流速分布在-0.003 m/s~0.021 m/s之间,进水口在两边时最大流速为0.042m/s,流速分布在-0.0017 m/s~0.0042 m/s之间。设置穿孔板后,调蓄池中水流流速的均匀性和水流分布情况均能得到非常明显的改善,在设置孔径为0.1m的穿孔板的情况下,调蓄池中的水流流速分布在0.009 m/s~0.0011 m/s附近,同时从流线图上也没有发现环流现象产生。设置导流装置也可以有效减少环流情况的产生,提高流速的均匀性,设置改善的导流装置后,调蓄池中水流的流速分布在0.004 m/s~0.015 m/s之间,对比未设置导流装置的情况可以发现,设置导流装置的调蓄池的环流区域的面积也有所缩小。
【关键词】：调蓄池 容积 SWMM模型 Fluent
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU992
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景与意义10-14
• 1.1.1 课题研究背景10-12
• 1.1.2 课题研究意义12-14
• 1.2 国内外研究与应用现状14-17
• 1.2.1 相关模型研究及应用及现状14-15
• 1.2.2 雨水调蓄池研究及应用现状15-17
• 1.3 研究内容、创新点和技术路线17-18
• 1.3.1 前期研究情况17
• 1.3.2 本文研究内容17-18
• 1.3.3 创新点18
• 1.3.4 技术路线18
• 1.4 本章小结18-20
• 2 SWMM模型简介及滇池东岸SWMM模型的建立20-48
• 2.1 SWMM模型简介20-29
• 2.1.1 SWMM的产生与发展20
• 2.1.2 SWMM模型的模块理论20-25
• 2.1.3 SWMM模型的典型应用及高级应用开发25-29
• 2.2 SWMM的建模方法及滇池东岸SWMM模型的建立29-46
• 2.2.1 绘制对象29-32
• 2.2.2 设置对象属性32-38
• 2.2.3 执行模拟38-40
• 2.2.4 模拟结果的获取和分析40-44
• 2.2.5 状态报告44
• 2.2.6 率定模型44-46
• 2.3 本章小结46-48
• 3 多层次调蓄池设置位置、布置方式研究48-70
• 3.1 概述48
• 3.2 滇池流域四层次截污工程与调蓄池的关系48-49
• 3.2.1 滇池流域四层次截污工程介绍48-49
• 3.2.2 四层次截污工程与调蓄池的关系49
• 3.3 调蓄池体积的确定49-56
• 3.3.1 根据模拟结果确定50-52
• 3.3.2 根据流域面积与排水管网输水能力确定52-56
• 3.4 多层次调蓄池布置方案研究56-68
• 3.4.1 将调蓄池分别设置在环湖截污干渠和主干管溢流点附近56-59
• 3.4.2 调蓄池全部设置在环湖截污干渠上59-63
• 3.4.3 调蓄池全部设置在主干管上63-66
• 3.4.4 建设成本分析66-67
• 3.4.5 三种调蓄方案对比分析67-68
• 3.5 本章小结68-70
• 4 计算流体力学理论及调蓄池网格的建立70-82
• 4.1 计算流体力学理论70-74
• 4.1.1 流体基本方程70-72
• 4.1.2 数值模拟步骤72-73
• 4.1.3 控制方程的离散方法73-74
• 4.2 流体分析软件概述74-75
• 4.2.1 Fluent软件的结构及特点74-75
• 4.2.2 Fluent软件的前后处理75
• 4.3 调蓄池剖面网格的生成75-80
• 4.3.1 创建几何模型76-78
• 4.3.2 生成非结构网格并输出到Fluent78-80
• 4.4 本章小结80-82
• 5 调蓄池池型对截污效果的分析82-94
• 5.1 调蓄池截污原理及优化思路82-83
• 5.2 原始状态下的水流分布情况83-85
• 5.3 设置穿孔墙状态下的水流分布情况85-88
• 5.4 设置梭型导流装置状态下的水流分布情况88-91
• 5.5 本章小结91-94
• 6 结论与建议94-96
• 6.1 结论94
• 6.2 建议94-96
• 致谢96-98
• 参考文献98-102
• 附录102-111
• A. C语言程序代码102-111
• B. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录111
• C. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目111

【参考文献】

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本文编号：1059304