沙漠高温干旱地区海绵城市雨水调蓄池渗流分析_燕乔.pdf
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1、第 卷第期 年月水电能源科学 :沙漠高温干旱地区海绵城市雨水调蓄池渗流分析燕乔,王硕,张芛(三峡大学水利与环境学院,湖北 宜昌 )摘要:为解决沙漠地区城市所存在的“雨季看海,旱时无水用”的问题,基于常规地区海绵城市的理念,结合某沙漠地区的实际气候地质情况,根据实地 区域土层渗透试验所得到的试验数据进行计算,得出地下深度 土层的渗透系数,建立若干雨水调蓄池渗流分析方案,并对不同方案进行建模计算。结果表明,在雨水调蓄池周围填充高渗透材料及底部增设垂直回灌井相结合的结构方案可较好解决雨水无法有效渗透到地下含水层中的问题。关键词:沙漠高温干旱地区;海绵城市;雨水调蓄池;渗透试验;渗流分析中图分类号:文
2、献标志码:文章编号:()收稿日期:,修回日期:基金项目:国家重点研发计划()作者简介:燕乔(),男,博士、副教授、硕导,研究方向为高坝设计理论与施工技术,:1引言目前沙漠地区城市存在的“逢雨必涝、雨后即旱”的现象使得城市雨水管理面临着降雨期间大量雨水未被有效收集利用而流走外排造成城市内涝成为影响城市安全发展的主要隐患,与未降雨期间沙漠地区城市严重缺水、水资源供应严重不足的矛盾日益突出。沙漠地区城市可借鉴常规地区“低影响开发雨水系统”设计理念,即“海绵型城市”理念,以使得该地区在遭遇洪涝和干旱时具有较强的应对能力;而雨水收集利用是“海绵型城市”实现的重要措施,该措施被认为是一种优化可利用水资源的
3、新战略,在所有的雨水收集利用方案中,雨水调蓄池受到了最大的关注;研究表明,利用适当大小的雨水调蓄池收集雨水可用来控制雨水径流、减少城市内涝;收集的雨水可被储存于雨水调蓄池或渗透池中,重新渗入土壤,减少对公共水源的需求。经过地质勘测发现沙漠地区的土壤渗透率较低且地下水位较深,土壤渗透率低将使雨水在雨水调蓄池中滞留时间过长,从而使雨水调蓄池在短时间暴雨期间无法存放过多的雨水导致雨水外排,再次造成城市内涝的发生;地下水位较深使收集到的大部分雨水不能到达地下含水层中,不能有效补充该地区匮乏的地下水资源,这就导致目前常规地区的雨水调蓄池结构不能有效解决沙漠地区城市所存在的问题。为此,本文以某沙漠地区为例
4、,基于常规地区的雨水渗透相关结构措施,针对该地区的地质条件进行优化改进,通过建立实际地质条件下雨水调蓄池结构模型,得出能够较好解决地质条件所带来问题的最优渗透结构措施。2N51 区域渗透系数计算分析2.1渗透试验目的某沙漠地区住房基础设施建设项目包含个社区(),其中 为号社区的号雨水调蓄池。根据土层渗透试验所确定的预设修建雨水调蓄池区域水平地面以下 的不同深度的土层的渗透系数,可为对雨水调蓄池进行渗流模拟分析提供重要的参考数据。2.2渗透试验原理土壤的渗透系数是根据试验规范的方法来确 定。该 测 试 方 法 采 用 套 管 钻 井 技 术 对 地区土壤渗透系数进行现场测量。每经过、记录每个时间
5、间隔立管处测量的水位。此后,钻孔被推进到下一个深度,以相同的步骤,直到水平地面以下。2.3渗透试验结果根据 区域现场渗透试验每隔 进行记录,共记录 组试验数据进行渗透系数计算分析。为尽可能地减少测量时的误差,本文通过试验数据先拟合出能够表达出值的与时间相关的幂函数曲线,最终得出曲线公式,这样能够较好地剔除误差较大的值,之后根据间隔时间代入到曲线公式求出值,再利用值求出时间加权平均值即可得出较准确的渗透系数值。先将渗透试验得到的初始试验数据代入曲线公式求出不同时间段的值,见表。表不同深度土层、值 渗透系数时间不同深度 根据试验数据求出的值先剔除误差较大的值,之后不断调整选取的值拟合出的幂函数公式
6、见表。表不同深度土层拟合曲线公式 不同深度拟合曲线公式不同深度拟合曲线公式 将不同时间间隔代入表所求曲线公式得出的不同土层 值见表。最终得到地下 深度渗透系数计算结果见表。表 不同深度土层渗透系数 土层深度渗透系数()土层深度渗透系数()3雨水调蓄池渗流模拟分析3.1工程概况某沙漠地区一般降雨集中在每年的 月次年的月,且暴雨级别的降雨更为集中,比常规地区更容易发生城市内涝现象,有必要建造雨水调蓄池对大量雨水进行收集利用并让雨水渗透到地层中补充该地区匮乏的地下水资源;通过对 地区渗透试验所得出的数据计算分析可知,该地区土层渗透率一般集中在 范围 内,而 常 规 地 区 土 层 渗 透 速 率 一
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