雨水滞留池对城市水文效应的影响分析研究

发布时间：2017-09-07 21:54

  本文关键词：雨水滞留池对城市水文效应的影响分析研究

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【摘要】：城市化发展进程的加快,地表不透水面积增加,在很大程度上改变了城市区域的水文状况。雨水径流总量和峰值流量的增加使得市政排水管网承受了巨大压力,城市面临内涝风险。因此,应积极开发城市雨水滞蓄设施,既能在暴雨来临时储蓄雨水从而降低遭遇洪水的危险,又能充分利用雨水资源。搜集天津市的降雨资料,通过对本市年、月、日降雨量特性进行分析,确定雨水滞留池开发建设的可行性。选择使用美国环保署(EPA)开发的暴雨洪水管理模型(SWMM)对天津市某一总面积为1.125km2的小区进行模拟。将该区域大致分为8个汇水子区域,对汇水区以及雨水管道系统等进行简化。对不同降雨重现期条件下城市化建设前后模拟结果进行对比,城市化之后的出口径流总量及峰值流量较城市化之前有明显增加。针对总汇水面积为1.125km2的研究区域,希望通过雨水滞留池的建设,使区域开发建设后的水文状况(包括出口径流总量、峰值流量与径流系数)与未开发前的天然状态接近。因此,应将滞留池设置在区域管网末端且在外排出口之前,当滞留池被充满后雨水才开始外排。本文研究的雨水滞留池类型为地下封闭式雨水滞留池,并不具生物处理功能,只起到短期贮存雨水径流的作用。以设计重现期为1a、2a、5a模拟计算的滞留池容量分别为16910m3、27850m3、40030m3。把三个计算池容分别单独输入模型中进行模拟,分析研究区域水文效应的改善情况。对于以2a重现期计算的滞留池,该池的设立能使径流系数回到与区域城市化前相接近的数值,相对径流系数非常接近理想值1,对径流系数的改善效果显著。在重现期为2a的降雨发生时,该池对于出口径流总量和峰值流量的削减率分别可达52.9%、60.5%。而在重现期大于2a的降雨发生时,该池能使外排雨水径流总量得到一定程度的降低,但是对峰值流量的削减效率不足11%。而以5a重现期计算的滞留池在大重现期(10a、20a、50a)降雨来临时对于径流系数和出口径流总量的改善情况都略优于2a重现期计算池容。但对于高频率的小重现期降雨情况,其对各项水文指标削减过度,与城市化前状态相差较大。以1a重现期计算的滞留池对小重现期降雨情况下的水文指标的改善效果突出,但当大暴雨来临时,受池容所限,其表现远不如前两个滞留池。经过模型校核对比,以2a为首选设计重现期对池容进行估算的方法是合理的。对于峰值流量削减不足问题,可以通过设置底部出水口的方法加以改善。
【关键词】：城市化 水文效应 暴雨洪水管理模型 雨水滞留池
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU992;TV213.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究背景和意义9-12
• 1.1.1 水环境在城市化影响下的变化9-10
• 1.1.2 现代雨水调控措施的研究10-12
• 1.2 国内外雨水池应用研究现状12-14
• 1.2.1 国外雨水池应用研究现状12-14
• 1.2.2 国内雨水池应用研究现状14
• 1.3 主要研究内容与研究路线14-17
• 1.3.1 研究内容14-15
• 1.3.2 研究路线图15-17
• 第二章 天津市区域信息概况和降雨量统计分析17-27
• 2.1 天津市自然状况概述17-18
• 2.1.1 地理位置和地势地貌概况17
• 2.1.2 气候状况17-18
• 2.2 天津市城市水文现状18-21
• 2.2.1 河道水系现状18-19
• 2.2.2 水资源概况19-21
• 2.3 天津市降雨资料统计分析21-25
• 2.3.1 降雨数据来源21-22
• 2.3.2 年降雨量特征分析描述22-23
• 2.3.3 月降雨量特征分析描述23-25
• 2.3.4 日降雨量特征分析描述25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 水文评价指标体系的引用27-30
• 3.1 径流历时27-28
• 3.2 峰值流量28-29
• 3.3 径流系数29-30
• 第四章 模型原理分析与研究区域概化30-39
• 4.1 SWMM模型综合概述30-33
• 4.1.1 模型简介30
• 4.1.2 模型主要功能与应用情况30-33
• 4.2 SWMM模型模拟原理33-36
• 4.2.1 区域径流计算33-34
• 4.2.2 下渗计算34-35
• 4.2.3 传输系统的流量计算35-36
• 4.3 针对研究区域的SWMM模型建立36-38
• 4.4 本章小结38-39
• 第五章 研究区域模拟结果分析39-64
• 5.1 SWMM模型参数的设定39-43
• 5.1.1 模拟所需降雨资料的确定39-41
• 5.1.2 研究区域城市化前的参数设定41
• 5.1.3 研究区域城市化后的参数设定41-43
• 5.2 城市化前后区域水文状况对比43-49
• 5.3 雨水滞留池设计容量计算49-51
• 5.4 雨水滞留池对区域水文效应的影响分析51-59
• 5.4.1 2a重现期条件下计算的雨水滞留池的水文效应51-54
• 5.4.2 5a重现期条件下计算的雨水滞留池的水文效应54-56
• 5.4.3 1a重现期条件下计算的雨水滞留池的水文效应56-59
• 5.5 雨水滞留池径流量收集和集水效率分析59-62
• 5.5.1 雨水滞留池可收集水量的计算过程59-60
• 5.5.2 可收集水量的计算60-62
• 5.6 本章小结62-64
• 第六章 结论和展望64-67
• 6.1 结论64-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 发表论文和参加科研情况说明71-72
• 致谢72-73

【参考文献】

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本文编号：810122