基于强化下渗的径流控制研究
发布时间：2021-08-12 05:17
强化下渗是目前海绵城市建设的技术措施之一,利用城市绿地入渗雨水,在减少雨水径流量、削减雨水径流的污染物的同时,可以补充地下水。但由于对每次降雨事件的入渗量与径流量计算不精准,可能会产生内涝或者增加基础设施的负担;同时,长时间的持续入渗,会有污染物穿过土壤层污染到地下水。本文通过分析参考国内外在雨水管理及径流污染控制方面的方法和经验,结合西安的当地下垫面情况,对西安城区雨水的降雨入渗进行研究。通过实地测量以及软件模拟,分析了西安地区透水区域在各种情况下的下渗产流情况,并对径流污染在土壤中的迁移和控制进行了初步研究。结果表明:（1）土壤的下渗速率主要受到土壤自身的粒径分布以及容重的影响:粒径分布中,大粒径所占比例越高,下渗速率越快;土壤的容重越低,下渗速率越慢。根据西安地区的土壤情况提出一种新的径流计算模型,即对于不可透水的区域按照径流系数法计算,而对于透水路面,在明确径流形成条件的基础上,分别给定了大雨、暴雨、大暴雨条件下的径流系数为0.15、0.57、0.72,以替代之前单纯的采用0.15的计算方法,给出了不同坡度、不同雨峰位置和不同降雨间隔的相应径流系数。（2）通过固定水头的注水试验...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雨水的汇流过程
西安建筑科技大学硕士学位论文19的方法，甚至几种方法交叉使用。城市地表的产流计算也更倾向于“模块化”的计算方法，即将需要计算的地表分成透水区域，不透水区域灯模块，分别寻找适合该模块的方法进行产流量的计算并最终进行求和。任伯帜认为，对于城市不透水区，产流计算精度要求较高时，可采用变径流系数法、蓄满产流法，反之可采用综合径流系数法和SCS法；而对于透水性区域，由于产流损失主要以下渗为主，精度要求高时宜采用下渗曲线法，反之采用综合径流系数法[47]。3.3西安城区土壤参数由于每个城市下垫面的土壤参数差异较大，因此对于地表产流的计算要根据不同地区的下垫面土壤的特征参数。本研究希望建立一种适用于西安地区的雨水产流计算模型，根据区域的下垫面特征，代入降雨参数和下垫面等模型参数进行计算。本研究将对西安建筑科技大学草堂校区的雨水汇流情况进行监测分析，并辅以SWMM模拟，用来建立一种广泛适用的降雨产汇流计算模型。3.3.1地表土壤入渗速率土壤入渗率是指土壤入渗能力的定量表示，它指的是在土壤表面上保持有在大气压下的水层、单位时间内通过单位面积土壤的水量，单位一般为cm/min。土壤入渗率在初期特别大，本文将入渗实验最开始的数据作为土壤的最大入渗率，随着降雨进行，入渗率由大变小，最后保持稳定，这时候的数值为稳定入渗率。通过在现场所测的实地数据，绘制出该区域各点的入渗率的变化过程曲线及取样点的位置，如图3.2和图3.3。图3.2地表入渗速率变化
西安建筑科技大学硕士学位论文20图3.3取样点位置由结果可知，不同测量点土壤的入渗速率会因初始空隙度、土壤粒径、压实系数等有所不同，但是主要趋势基本保持一致。入渗初始阶段没有降雨浸润的土壤表层比较干燥，一方面空隙度较大，存在较多可利用的缺少水分的土壤空隙，另一方面土壤中存在较大的基质势度，此时基质势力其主要作用，因此土壤刚开始时入渗率较大。随着入渗进程的加快，表层土壤的空隙逐渐被雨水填满，水分进入深层土壤，湿润带层加厚，土壤基质吸力梯度也因此下降，入渗率随着降低。当土壤基质吸力梯度随入渗过程的进行接近“0”时，土壤入渗率在重力作用下维持在一个相对稳定的常数。这便是为何前20min入渗率较高且一直减少，后面几乎保持稳定。平均来看，整个草堂校区的初始入渗率为1.38cm/min，稳定入渗率为0.26cm/min。此处经过耦合，Horton与西安市的入渗速度较为相似，因此采用Horton入渗方程描述西安城区的绿地入渗过程。其中初始入渗率为60mm/h，稳定入渗率为12mm/h，衰减系数为4/h。即ft=60+48×e-4t。3.3.2西安城区土壤的特征参数吸管法是在土壤粒径或微团粒分析中用以从土壤悬浊液中分离一定大小颗粒的方法，属于静水沉降法的一种。具体测定方法是将无法筛分的细土粒充分分散后，吸入一定容积的沉降筒中，搅匀后任其沉降。本文采用这种方法来对西安城区与西
本文编号：3337661
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雨水的汇流过程
西安建筑科技大学硕士学位论文19的方法，甚至几种方法交叉使用。城市地表的产流计算也更倾向于“模块化”的计算方法，即将需要计算的地表分成透水区域，不透水区域灯模块，分别寻找适合该模块的方法进行产流量的计算并最终进行求和。任伯帜认为，对于城市不透水区，产流计算精度要求较高时，可采用变径流系数法、蓄满产流法，反之可采用综合径流系数法和SCS法；而对于透水性区域，由于产流损失主要以下渗为主，精度要求高时宜采用下渗曲线法，反之采用综合径流系数法[47]。3.3西安城区土壤参数由于每个城市下垫面的土壤参数差异较大，因此对于地表产流的计算要根据不同地区的下垫面土壤的特征参数。本研究希望建立一种适用于西安地区的雨水产流计算模型，根据区域的下垫面特征，代入降雨参数和下垫面等模型参数进行计算。本研究将对西安建筑科技大学草堂校区的雨水汇流情况进行监测分析，并辅以SWMM模拟，用来建立一种广泛适用的降雨产汇流计算模型。3.3.1地表土壤入渗速率土壤入渗率是指土壤入渗能力的定量表示，它指的是在土壤表面上保持有在大气压下的水层、单位时间内通过单位面积土壤的水量，单位一般为cm/min。土壤入渗率在初期特别大，本文将入渗实验最开始的数据作为土壤的最大入渗率，随着降雨进行，入渗率由大变小，最后保持稳定，这时候的数值为稳定入渗率。通过在现场所测的实地数据，绘制出该区域各点的入渗率的变化过程曲线及取样点的位置，如图3.2和图3.3。图3.2地表入渗速率变化
西安建筑科技大学硕士学位论文20图3.3取样点位置由结果可知，不同测量点土壤的入渗速率会因初始空隙度、土壤粒径、压实系数等有所不同，但是主要趋势基本保持一致。入渗初始阶段没有降雨浸润的土壤表层比较干燥，一方面空隙度较大，存在较多可利用的缺少水分的土壤空隙，另一方面土壤中存在较大的基质势度，此时基质势力其主要作用，因此土壤刚开始时入渗率较大。随着入渗进程的加快，表层土壤的空隙逐渐被雨水填满，水分进入深层土壤，湿润带层加厚，土壤基质吸力梯度也因此下降，入渗率随着降低。当土壤基质吸力梯度随入渗过程的进行接近“0”时，土壤入渗率在重力作用下维持在一个相对稳定的常数。这便是为何前20min入渗率较高且一直减少，后面几乎保持稳定。平均来看，整个草堂校区的初始入渗率为1.38cm/min，稳定入渗率为0.26cm/min。此处经过耦合，Horton与西安市的入渗速度较为相似，因此采用Horton入渗方程描述西安城区的绿地入渗过程。其中初始入渗率为60mm/h，稳定入渗率为12mm/h，衰减系数为4/h。即ft=60+48×e-4t。3.3.2西安城区土壤的特征参数吸管法是在土壤粒径或微团粒分析中用以从土壤悬浊液中分离一定大小颗粒的方法，属于静水沉降法的一种。具体测定方法是将无法筛分的细土粒充分分散后，吸入一定容积的沉降筒中，搅匀后任其沉降。本文采用这种方法来对西安城区与西
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