海绵城市双层河道不同排水措施下渗透破坏模式研究

发布时间：2020-11-20 22:49

　　 双层河道是一种以海绵城市蓄、排理念建设的新型河道型式,在城市河道治理中具有独特的优势。渗透破坏是威胁双层河道安全的隐患之一,本文依托重庆市巴南区龙洲湾B区堰河治理工程,采用理论分析、室内实验及数值模拟相结合的方法,对双层河道在不同排水措施下的渗透破坏模式展开研究。主要的研究内容及相关的研究结论为:(1)通过查阅相关文献并参考工程实例对双层河道的基本特性展开研究,详细地阐述了双层河道的功能、适用条件、断面型式及防渗排水措施。(2)在渗流理论及渗透变形理论的基础上,结合双层河道的结构特性,系统地分析了影响双层河道渗流稳定性的主要因素和双层河道渗透破坏主要形式。(3)选取重庆市巴南区龙洲湾B区堰河治理工程施工现场的土石回填料为原料,针对土石填料的渗透特性展开室内实验。得出压实度对土石料的渗透特性及渗透破坏型式有较大影响,压实度达到95%时,渗透系数可达10~(-4)cm/s量级,临界坡降为1.0左右,最大破坏坡降为3.0左右,过渡型土体随着压实度的提高,其渗透破坏类型可由管涌型破坏转变为流土型破坏。(4)基于饱和-非饱和渗流理论,运用ABAQUS和GeoStudio有限元软件对不同排水措施下的双层河道模型进行渗流分析,并对其渗透破坏模式展开研究。得出:(1)双层河道横断面方向为渗流主方向;(2)在无防渗排水措施下,上层河道的渗漏导致地下水位持续抬高,箱涵外侧孔隙水压力较大,不利于箱涵的结构稳定,且箱涵与回填土接触面有发生接触冲刷的危险;(3)在下层箱涵侧墙和顶板布置排水孔,有利于降低地下水位,减小箱涵外侧的渗透压力,但排水孔渗流出口处的水力梯度值较大,超过了土石填料的抗渗临界水力梯度,有发生出逸型渗透破坏的危险;(4)在下层箱涵外侧布置级配碎石排水体有利于进一步提高下层箱涵的排渗能力,降低地下水位,减小渗流出口的水力梯度,但在上层河道岸坡坡脚处以及下层箱涵排水孔渗流出口处仍有发生渗透破坏的风险;(5)在上层河道铺设防渗土工膜可显著减小上层河道的渗漏量,有效降低地下水位,渗流出口的水力梯度值可控制在安全允许的范围内,有利于上层河道的景观蓄水和回填区的渗流稳定性。(5)在室内试验和数值分析结果的基础上,对双层河道的渗透破坏防治措施展开探讨,提出防止双层河道发生渗透破坏在设计和施工上主要可从提高回填料的抗渗能力、防渗措施、排水措施以及渗流出口的滤层保护这四个方面来考虑。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV223.4
【部分图文】：

图 1.1 海绵城市内涵示意图绵城市国外研究现状城市最初的原型是在 1990 年代末美国马里兰州的乔治王子郡的水花园。该花园的建设采取了低影响开发措施代替了传统的雨场地自然水文功能，从而对场地产生的负面影响降到最低[3]。通洪管理能有效的对雨水进行生态调蓄又能节约成本，因此得到随后，德国政府率先建立了有关城市雨水管制的相关法规，早《雨水利用设施标准》，大力推广建设生态的雨水管理系统。水，平衡生态”的雨洪管理原则，鼓励从多方面综合利用雨水水资源保护相关的法律法规，德国城市雨水管理系统迅速成熟对水资源加以保护，限制了对水资源的浪费和污染，同时还加综合利用，并充分运用在城市公园建设中。德国的杜伊斯堡公原来废弃的工厂水渠，并运用风力净化系统，能将雨水迅速收，形成了一个生态水景观，收集的雨水又可用于周边花草植被

指能将水源分散处理，使得强降雨对地面的冲击影响降到最低[2]。图 1.1 海绵城市内涵示意图1.2.1 海绵城市国外研究现状海绵城市最初的原型是在 1990 年代末美国马里兰州的乔治王子郡的居民区内建设的雨水花园。该花园的建设采取了低影响开发措施代替了传统的雨水管理系统，维护场地自然水文功能，从而对场地产生的负面影响降到最低[3]。通过这种方式进行雨洪管理能有效的对雨水进行生态调蓄又能节约成本，因此得到社会的广泛认可。随后，德国政府率先建立了有关城市雨水管制的相关法规，早在 1989 年就颁布了《雨水利用设施标准》，大力推广建设生态的雨水管理系统。德国坚持“高效集水，平衡生态”的雨洪管理原则，鼓励从多方面综合利用雨水。通过制定一系列水资源保护相关的法律法规，德国城市雨水管理系统迅速成熟起来。从法律层面对水资源加以保护，限制了对水资源的浪费和污染，同时还加大了对雨水资源的综合利用，并充分运用在城市公园建设中。德国的杜伊斯堡公园通过合理的改造原来废弃的工厂水渠，并运用风力净化系统，能将雨水迅速收集起来并加以净化，形成了一个生态水景观，收集的雨水又可用于周边花草植被的浇灌，充分实现了雨水资源的再利用。德国的波茨坦水景广场采用同样的景观水体作为雨水收集场地，将广场周边产生的雨水收集并用于景观设施，大大提高了雨水资源利用效率，减少了雨水资源的流失[4]。美国在城市雨水花园建设中不断总结经验，在更新法律法规的同时也加大了对污水控制技术的研究，即对 LID 的源头进行控

第一章 绪论抵抗洪水的能力下降。随着我国社会和经济的发展，河道治理形式开始不仅仅局限于河道的安全性和经济性，而是更加看重河道的生态性[9]。.2 双层河道研究现状近年来，秉承生态治理的理念，城市双层河道改造被运用于河道治理中道是一种新型的河道断面型式，采用上层明河和下层暗河相结合的型式河采用宽、浅明渠，用生态柔性材料建成，打造成生态景观型空间，同区域内超标洪水的溢流通道。下层暗河多采用箱涵或盖板涵结构，主要内的主要排洪通道和回填区的排涝通道。双层河道这种新型河道型式，改缓坡、软体护岸、渗透路面等一系列新技术，能够满足防洪、生态、功能要求[10]。
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本文编号：2892117