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雨水管道沉积物累积对过流能力影响的模拟试验

王建龙 王泽熙 李晗 张长鹤

王建龙,王泽熙,李晗,等.雨水管道沉积物累积对过流能力影响的模拟试验[J].环境工程技术学报,2022,12(3):732-737 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210311
引用本文: 王建龙,王泽熙,李晗,等.雨水管道沉积物累积对过流能力影响的模拟试验[J].环境工程技术学报,2022,12(3):732-737 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210311
WANG J L,WANG Z X,LI H,et al.Simulation test on the influence of sediment accumulation on the drainage capacity of rainwater pipeline[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2022,12(3):732-737 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210311
Citation: WANG J L,WANG Z X,LI H,et al.Simulation test on the influence of sediment accumulation on the drainage capacity of rainwater pipeline[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2022,12(3):732-737 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210311

雨水管道沉积物累积对过流能力影响的模拟试验

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210311
基金项目: 国家水体污染控制与治理科技重大专项(2017ZX0713-002)
详细信息
    作者简介:

    王建龙(1978—),男,教授,博士,主要研究方向为城市雨水控制利用,wjl_xt@163.com

  • 中图分类号: X52

Simulation test on the influence of sediment accumulation on the drainage capacity of rainwater pipeline

  • 摘要:

    我国大部分城市的雨水管道都存在沉积物累积现象,其一方面阻塞管道,降低过流能力,引发积水内涝,另一方面也是造成受纳水体冲击污染的主要原因之一。针对上述问题,通过实验室试验,研究了沉积物累积厚度、沉积物表面粗糙程度、管道坡度等因素对雨水管道过流能力的影响。结果表明:在坡度为2‰条件下,当管径为150 mm时,沉积物累积厚度从管道直径的20%增至70%,过流能力削减率从14.93%增至59.56%;根据水力学相似准则,当管径为2 000 mm时,沉积物累积厚度从20%增至70%,过流能力削减率从44.78%增至73.75%。因此,过流能力削减率随沉积物累积厚度和管径的增加而增加。试验条件下,沉积物表面粗糙度变化对过流能力无显著影响,随粗糙度增加,过流能力削减率变化幅度的平均值为5.93个百分点;而坡度变化对过流能力的影响较为明显,试验条件下过流能力削减率变化幅度为12.30~28.83个百分点。研究结果可为城市雨水排水管道的优化设计、维护管理、监测评估提供依据。

     

  • 图  1  试验装置示意

    1—调节水箱;2—进水管;3—配水箱;4—满流管道;5—稳流水箱;6—主管道;7—回流管

    Figure  1.  Schematic diagram of the experiment device

    图  2  雨水排水管道沉积物模拟方法示意

    Figure  2.  Simulation method of sediment accumulation in rainwater drainage pipeline

    图  3  管道过流能力削减示意

    注:Q为流量;h为液位。①表示水位到达①处时,管道从无压流变成有压流。

    Figure  3.  Schematic diagram of pipe drainage capacity reduction

    图  4  沉积物表面粗糙度模拟

    Figure  4.  Simulation of sediment surface roughness

    图  5  沉积物厚度对过流能力的影响

    注:虚线表示管径的上限(模拟管道的管径为150 mm)。

    Figure  5.  Influence of sediment thickness on discharge capacity

    图  6  沉积物厚度、管径与过流能力削减率关系曲线(坡度为2‰)

    注:虚线表示管道的运行过流能力不低于70%的清淤临界条件,即削减率不超过30%。

    Figure  6.  Relationship curve between sediment thickness, pipe diameter and drainage capacity reduction rate (slope of 2‰)

    图  7  不同粗糙度下过流能力削减效果(S50%

    Figure  7.  Drainage capacity reduction effect under different roughness (S50%)

    图  8  坡度对管道过流能力削减率的影响

    Figure  8.  Pipeline flow capacity reduction rate under different slopes

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  • 收稿日期:  2021-07-09
  • 网络出版日期:  2022-06-07

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