2D排水模型在排水工程中的应用探讨.pdf

2 0 1 5 年 3 月第 3期 城 市道桥 与 防洪 防洪排水 9 7 2 D 排水模型在排水工程中的应用探讨 李文涛 ， 隋军， 牛樱 ， 周建华 ， 刘成林 ， 谭锦欣 ( 广州市 市政 工程 设计 研究 院 ， 广东 广州 5 1 6 0 ) 摘要： 利用水力模型软件 I o Wo r k s I C N建立广州市 F Y路 2 D排水模型， 分析评估现状管道水力运行状况， 找出内涝的原因， 制定有针对性的解决方案， 并利用水力模型对设计方案进行校核， 保证方案的合理性和可行性。现通过实例介绍 2 D排水模型在 城市排水 工程 中的应用 方法和具 体流程 ， 可为其他 地 区模 型应用 提供参考 。 关键 词 ： 排 水管 网 ； 2 D模 型 ； 数据 组织 ； 设 计降雨 中 图分类 号 ： T U 9 9 2 文献 标志 码 ：B 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 9 7 0 4 0前 言 排水管 网水力建模 是一 门集排水工程 、计算 机、 信息为一体的新技术。管网设计和运行人员可 以借助水力模型在计算机平台上仿真模拟现状排 水管网运行状态，分析评估管网的排水能力和过 流状态， 直观准确地找出现状管网的薄弱环节， 并 结合实际可实施性 ，在水力模型平 台上 制定 解决 方案 ， 为设计改造提供决策支持 】 l 。2 D模 型可 以更 加仿真模拟管道流体转输与地表漫流之间的交互 关系 ，使计算结果更加准确 。本文通 过介 绍分析 2 D水力模型在广州市 F Y路排水工程设计 中的具 体应用实例 ， 为 2 D水力模型的普及应用提供参考 。 1 排水管网水力模型概况 1 1 水 力模型概述 传统 的排水管 网设计方法是基 于极 限强度理 论 的推理公式法 ，每个管道设计断 面只计算 极限 流量 ， 不能准确反 映排水系统 真实 的运行状态 。基 于 S t V e n a n t 方程【2 1的排水管网水力模型包含降雨 模块 、 地表产汇流模块和管道转输模型等 ， 各模块 之间有机结合 ， 是一个时间序列 函数组合 ， 可以模 拟排水管 网中真实准确 的水流状况 ，找出排水系 统中瓶颈管段， 分析过流能力不够， 以及水浸内涝 的原因。 O A + ： g ( 1 ) d d + + + S TS o ： 0 ( 2 ) g o x g O t d 式中 ： p 流量 ， m 3 s ； 收稿 日期 ： 2 0 1 4 一 l 1 2 8 作者简介： 李文涛( 1 9 8 4 一 ) ， 男 ， 安徽明光人， 硕士， 工程师， 从 事给排水工程设计与管网建模工作。 A 过水断面面积， m ； 管 内流速 ， m s ； 管 内水深 ， m； 时间 ， s ； 距离 ， m； 。S ， 一 摩 阻坡度 ； S 底坡 ； 单位长度旁侧人流量， ro t s ； 重力加速度。 2 D模 型除 了具有 l D模型管道 内一维流体线 性模拟变化过程外 ， 还可 以模拟地表漫流过程 ， 即 管道 内水 流溢 出地 面后 ， 在地面的漫流过程 ， 可以 模拟计算 出地表低洼 蓄水量 、 地表淹没水深 、 水浸 影响范 围及 时间等 。2 D模 型计算引擎基于浅水流 动方程 ，即纳维叶一斯托克斯方程的平均水深概 念 ，假定水平方 向水流在垂直方 向流速可以忽略 不计 ， 计算方程如下 ： + + = d a v +譬) + = 5 + q 1 ( 4 ) 岳 + 譬) + = 5 旷 s 。 ( 5 ) 式 中： 水深 ， m； x方 向流速 ， n d s ； y方向流速 ， m s ； S 5 _ 一 x ， y 方 向的坡度 ； q 单位面积上 的水量 ， m ff n f ； q 广一 流量在 x , y 方 向的流速组成。 1 2 建模技术路线 2 D排水管 网水力模型 的建立及应用 ，首先需 要建模基础数据收集、 整理进入模型数据库 ， 获得 连接关系、 高程数据正确的基础数据。利用降雨数 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m