城市暴雨径流模型及透水式管道设计方法研究

由于城市化的快速发展，目前我国许多城市都承受着城市内涝灾害的严重困扰，严重危害了城市居民的生命和财产安全，很大程度上制约了城市的经济和社会发展。为充分了解城市化后暴雨过程中城市地表产、汇流的机理和过程，并更加恰当地进行城市雨水管网的设计，从工程角度避免城市内涝灾害的频繁发生，本文主要针对以下三个方面进行了深入研究。 (1)建立了城市化后的城市地表产流模型。选择适当的暴雨时程分析方法——Keifer和Chu雨型，对暴雨公式计算出的雨量进行时程分配，然后根据时程分析后的暴雨过程线，基于改进后的不透水区、透水区和混合区的暴雨扣损方法，建立了城市化后的城市地表产流模型，得到城市地表净雨过程线。 (2)建立了城市化后的城市地表汇流模型。在上述产流模型的基础上，根据经典坡面流理论，本文提出了不均匀降雨下的坡面流流量过程模拟方法，建立新的城市地表汇流模型，得到一定面积区域上的出口流量过程线。 (3)对透水式管道的研究。将上述城市地表汇流模型输出的出口流量过程线作为雨水管网的入流过程线，考虑透水式管道的削峰作用，采用马斯京根法对雨水管网进行了水力模拟，并在此基础上提出了透水式管道和管网的流量演算和管道设计方法，对管道的特征参数对透水式管道的渗透性能的影响进行了进一步的研究，为雨水管网的设计提供新的思路。 本文利用上述模型编制了程序，进行了计算分析，并将计算结果与美国SWMM模型、试验数据等进行了对比，证明本文各模型具有较好的精度，对于城市内涝的预防有一定的参考作用。