【摘要】：透水路面和生物滯留設施是海綿城市建設過程中重要的源頭減排設施。常見的機動車道透水路面材料為多孔隙透水瀝青路面也稱為開級配排水式瀝青路面(OGFC)。從1960年德國首次提出大孔隙透水瀝青路面以來,距今OGFC已經(jīng)研究并應用了幾十年,因其優(yōu)秀的性能,和對城市良性雨水循環(huán)顯著的貢獻,被廣泛應用于城市人行道、城市廣場和停車場等道路。OGFC優(yōu)點包括:(1)提高浸濕路面的摩擦阻力;(2)減少雨水飛濺;(3)減少路面打滑;(4)減少夜間炫光;(5)降低路面噪音(6)改善城市道路積水問題等。常見的生物滯留設施有生物滯留帶、雨水花園和高位花壇等,其不僅能削減雨水徑流總量還能實現(xiàn)峰值滯后、凈化雨水水質(zhì)等。目前業(yè)內(nèi)有少量針對透水路面-生物滯留設施的研究,但大多停留在通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析其水文效果方面,缺少進一步針對其滲-滯作用機理的研究。本文首先剖析并總結(jié)了透水路面及生物滯留設施的產(chǎn)匯流機理和相關計算方法,結(jié)合人工降雨實驗和Infoworks模型進一步研究組合系統(tǒng)對道路徑流雨水的控制效能和作用機理。本文的主要研究內(nèi)容及相關結(jié)論如下:(1)研究大孔隙透水瀝青路面的產(chǎn)匯流機理,提出適用于透水路面的產(chǎn)匯流計算方法并總結(jié)目前常用的匯流時間計算方法和綠化帶入出流量計算方法,通過實際算例和SWMM模型分析各匯流計算方法的適用性及精確度。(2)總結(jié)目前OGFC材料的應用現(xiàn)狀和現(xiàn)行相關技術參數(shù)、透水瀝青路面和生物滯留設施構造設計方法,并針對研究目的、組合系統(tǒng)對徑流雨水控制的主要影響因素及實驗條件進行實驗方案設計。(3)實測實驗道路的高程數(shù)據(jù),搭建傳統(tǒng)不透水瀝青路面的Infoworks模型。通過對比分析模型模擬結(jié)果和實驗監(jiān)測數(shù)據(jù),分析組合系統(tǒng)對徑流雨水的控制效能。結(jié)果表明,1%縱坡+1%橫坡的實驗條件下,實驗監(jiān)測的道路徑流峰值的削減率為48.4-93.69%,平均削峰率67.07%,峰現(xiàn)時間滯后15-358s,平均滯峰時間125s;3%縱坡+1.5%橫坡的實驗條件下,道路徑流峰值的削減率為40.72-86.93%,平均削峰率60.63%,峰現(xiàn)時間滯后22-324s,平均滯峰時間110s;5%縱坡+2%橫坡的實驗條件下,道路徑流峰值的削減率為29.75-94.89%,平均削峰率52.14%,峰現(xiàn)時間滯后11-285s,平均滯峰時間98s。(4)利用SPSS軟件對實驗實測數(shù)據(jù)進行雙變量相關性分析,得到組合系統(tǒng)中各影響因子與路面徑流峰值削減率的相關性排序如下:峰值雨強降雨總量路面坡度。(5)對比分析了Linsley-Horton下滲法、SCS法計算透水路面的產(chǎn)流量,發(fā)現(xiàn)其應用于大孔隙透水瀝青路面時精確度不是很高。通過分析實驗監(jiān)測數(shù)據(jù),提出了利用變徑流系數(shù)法計算大孔隙透水瀝青路面時不同雨強對應的徑流系數(shù)推薦取值。(6)分析計算組合系統(tǒng)對市政管網(wǎng)入流量控制的貢獻比。案例情景下,組合系統(tǒng)中透水路面對市政管網(wǎng)入流峰值削減的貢獻比為80%,生物滯留設施為20%;透水路面對峰值延遲時間的貢獻為8%,生物滯留設施為92%。生物滯留設施對市政管網(wǎng)入流總量的削減量占削減總量的24%,透水路面占76%。
【圖文】：

峰值削減率的相關性排序，指導不同地區(qū)不同的基底條件下組合系統(tǒng)的優(yōu)化設計以達到對路面徑流控制的最佳效果；采用理論計算結(jié)合實驗監(jiān)測的方法，分析透水性瀝青路面的透水機理過程，并將理論計算結(jié)果和實驗結(jié)果進行對比分析，總結(jié)適用于大孔隙透水瀝青路面的產(chǎn)匯流計算方法，量化組合系統(tǒng)中透水路面和生物滯留設施對市政管網(wǎng)入流控制效果的貢獻比。本文旨在通過理論分析、實驗研究和模型模擬，，對這些問題進行深入研究，以期為緩解城市道路積水問題提供理論支持，指導組合系統(tǒng)的優(yōu)化設計以及施工過程雨水口和豁口的布局設置。

圖 2-1 單位線參數(shù)示意圖Fig.2-1 Unit hydrograph Parameters ——單位線峰現(xiàn)時間（min）；——單位降雨歷時，計算過程中通常令其等于時間步長（min）；——單位降雨中心到單位線峰值的時間差（洪峰滯時）（min）；——單位線峰值大�。╩3/s）；W50——單位線上流量大小為峰值 50%處的時間跨度（min）；W75——單位線上流量大小為峰值 70%處的時間跨度（min）；W1——單位線上峰值流量前大小為峰值流量 50%的點到峰現(xiàn)時間的時）；W2——單位線上峰值流量前大小為峰值流量 70%的點到峰現(xiàn)時間的時）。算單位線峰現(xiàn)時間及峰值大小時，定義 CT為峰現(xiàn)時間系數(shù)、CP為峰值參數(shù)。其中，CT將匯水區(qū)不透水面積比與峰現(xiàn)時間相關聯(lián)；CP將匯水區(qū)和面積與峰值大小相關聯(lián)。應注意的是，該計算方法中參數(shù) CT和 P 是基降雨量擬合的經(jīng)驗公式，所以本文案例計算也以 1inch 為單位降雨量。
【學位授予單位】：北京建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU992

【參考文獻】

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本文編號：2633960