雨水工程论文精选(九篇)

第1篇：雨水工程论文范文

关键字：斜拉桥，拉索，风雨激振

中图分类号：U448.27 文献标识码：A文章编号：

1.引言

斜拉桥是一种由三种基本承载构件，即梁（桥面）、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系，以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点，而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一，在桥梁工程中得到了越来越多的应用。

由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小，随着斜拉桥跨度的增大，拉索振动问题的影响日益显著。在各种振动情况中，风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种，且风雨激振的起振条件容易满足，振幅极大，对桥梁的危害最为严重，因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。

风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索，在风雨共同作用下，由于水线的出现，改变了拉索的截面形状，使其在气流中失去稳定性，由此发生的一种大幅振动。

2.研究现状

2.1.现场实测

现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征，为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。

Hikami等[1]对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。20世纪80年代，在日本建造名港西大桥的过程中，发现了比较严重的风雨激振现象，Hikami等选取了其中24根索进行实测，对该桥进行了为期5个月的现场实测，实测内容包括索面的拉索振幅。

Main和Jone[3]对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振记录。进行了16个月的现场监测，分析了记录的5000组5分钟时程的斜拉索加速度和气象资料。

陈政清[4]等对洞庭湖大桥的实测。自2001年1月至2004年4月，陈政清在国家自然科学基金资助下，与香港理工大学合作，在岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。

通过研究国内外专家对风雨激振现场观测的结果，得出了一些结论：(1) 与拉索振动形态的关系。进入稳定的大幅振动后，其波形犹如甩鞭状，拉索表面会形成振荡的水线，表现为低阶振型。(2) 与环境参数的关系。风雨激振存在起振振动，只在一定风速范围内发生；在无雨情况下，很少观测到风雨激振，而且雨量为小到中雨情况观测到风雨激振次数最多。(3) 与拉索本身参数的关系。风雨激振的振幅大小与拉索的表面材料、长度、风偏角和倾斜方向等参数有关。

2.2.风洞试验

按照水线的模拟方法，研究风雨激振的风洞试验可分为两种类型：人工降雨试验和人工水线试验。

1. 人工降雨试验

人工降雨试验是在风洞内通过人工模拟降雨，提供与实际拉索发生风雨激振相类似的风雨条件，对通过弹簧悬挂在固定支架上的拉索节段模型进行的一种试验形式。

2. 人工水线试验

人工水线试验是在风洞内对带有人工水线的拉索节段模型进行的一种试验形式。根据人工水线与拉索的连接形式和试验的测量内容的不同，人工水线试验可分为：固定人工水线测振试验、固定人工水线测力试验、固定人工水线测压试验和运动人工水线测振试验。

2.3.理论分析

目前关于斜拉索的风雨激振问题形成机理大致可分为如下几类观点：

1. 驰振机理

日本的Hikami与Shiraishi[1]1985年在Meiko.Nishi桥最先观测到风雨激振现象。随后他们通过一系列的人工降雨风洞实验再现了这一现象。他们在实验的基础上初步分析了风雨振的发生机理，认为风雨激振可能有两种机理：一种是Den Hartog驰振机理；另一种是弯扭两个自由度驰振机理。

2. 上水线振荡诱发机理

H.Yamaguchi[6]认为单自由度Den Hartog驰振理论不能解释风雨振的形成机理水线是风雨激振不可缺少的条件，当水线的振荡频率接近于拉索的自振频率时，水线与拉索之间的相互作用导致斜拉索产生负阻尼，引发斜拉索发生大幅振动。Peil, U.& Nahrath, N[8]认为上水线的运动是导致风雨振的主要原因。Seidel等[9]指出当风速大于某个限制，流动不存在转变，这时不会发生风雨激振；发生风雨激振的速度下限是由风偏角和拉索倾斜角决定的。

3. 上水线特定位置致振机理

顾明和杜晓庆[10]建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动方程，气动力系数根据带人工水线三维拉索模型试验得到，分析了水线平衡位置和水线振幅的取值，采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅，得出了水线特定位置是引起索结构大幅振动的主要因素的结论。

4. 涡激振动机理

Delong Zuo[11]揭示了风雨激振与高风速下干索涡激振动之间的联系，认为风雨激振的内在机理与涡激振动的相同，与降水无关。由于风偏角和拉索倾角的存在使得这种涡激振动不同于经典卡门涡脱，是一种三维涡激振动。

2.4.CFD数值模拟

风工程的研究方法中数值模拟是最近30年在前三种方法的基础上逐步发展起来的，下面的介绍为CFD技术在拉索风雨激振方面的相关研究。

陈文礼和李惠[13]提出物理试验与CFD数值模拟的混合子结构方法，通过与圆柱涡激振动的流固耦合方法结果进行比较，分析了上水线对绕流场特性的影响，然后采用有限元程序ANSYS和计算流体动力学程序CFX对考虑风速剖面的CFRP斜拉索涡激振动进行流固耦合方法的CFD数值模拟。

3.结语与展望

本文参考国内外文献，对斜拉桥拉索风雨激振问题进行了系统总结, 并对今后的研究提出展望。总结如下:

在现场观测和风洞试验方面，未来的研究应更加关注水线的形成及其在风雨激振中的作用，精确测量不同拉索运动状态下的水线形状和位置，为理论分析和数值模拟提供基础。

在理论分析方面，虽然国内外很多学者和专家提出了各种理论模型和数值解析方法分析风雨激振发生机理，但是迄今为止还是没有一种大家公认的对斜拉索风雨激振的发生机理能够完全解释清楚的模型，今后的研究应侧重于风雨激振的轴向流、风场与水线间的气液两相耦合现象以及风场、水线与拉索间的气液固三相耦合现象的研究，对风雨激振机理进行更加深入和精细化的研究。

参考文献

[1] HIKAMI Y，SHIRAISHI N． Rain-wind-induced vibrations of cables in cable stayed bridges [J]. Journal ofWind Engineering and Industrial Aerodynamics，1988，29: 409 － 418．

[2] 顾明，刘慈军，罗国强. 斜拉桥拉索的风（雨）激振及控制 [J]. 上海力学, 1998, 12: 281~288.

[3] 陈文礼. 斜拉索风雨激振的试验研究与数值模拟[D]. 黑龙江：哈尔滨工业大学，2009.

[4] U. Peil, N. Nahrath, Modeling of rain-wind induced vibration [J], Wind and Structue, 2003, 6(1), 41~52.

[5] C. Seidel, D. Dinkler. Rain-wind induced vibrations-phenomenology, mechanical modeling and numerical analysis [J]. Computers and Structures, 2006, 84: 1584~1595.

第2篇：雨水工程论文范文

关键词：南水北调工程 交叉建筑物 洪水 防洪风险

南水北调中线工程是由丹江口水库引水枢纽、输水总干渠和沿途省市供水区组成的大型调水工程，跨江、淮、黄、海四大流域到达天津、北京，线路全长1264km。南水北调中线工程是以解决京津及华北地区用水，缓解水资源紧缺为主要目标[1]。

南水北调中线总干渠沿线河流水系发达，与大小近千条河流交叉。其左侧的太行山区和伏牛山区曾发生过“63.8”和“75.8”两场国内最著名的特大暴雨，因此，中线总干渠如遭遇超标准的特大洪水而使其中任一座交叉建筑物发生失事时，则整个工程就可能受到影响，以致被迫中断运行，并且中线总干渠的走向几乎与所有交叉河流成正交或斜交之势而易受到洪水的冲击。可见，该工程存在许多不确定性和风险因素，特别是引水工程交叉建筑物的综合防洪风险问题，传统的水文计算方法很难解决，简单的概率叠加结果也使许多人怀疑该引水工程的可行性。对该问题一直争论不休，至今尚未达成统一的共识。在南水北调工程即将实施之际，对该问题的认识及评估，已成为工程迫切需要解决的问题之一。

1 防洪风险估算模型的建立

在南水北调工程中线总干渠上，若有n个交叉建筑物，其设计标准分别为P1、P2、…、Pn，在暴雨和洪水同频率的基础上，相应的设计洪水或设计暴雨分别为F1、F2、…、Fn，则整个南水北调中线总干渠因交叉建筑物因超标准洪水出现而中断运行的风 险为

R=P{(F1>FP1)∪(F2>FP2)∪……∪(Fn>FPn)｝

(1)

可见，为了推求上述组合事件的概率，需要各交叉建筑物设计洪水或设计暴雨的n维联合概率密度分布函数f(F1,F2,…,Fn)，以及f(F1,F2),f(F1，F3)，…，f(F1，Fn),f(F2,F3),f(F2，F4)，…，f(F2，Fn),…，等大量2至n-1维的联合概率密度分布函数。由数理统计学可知，在各变量的概率密度分布函数f(F1)，f(F2)，…，f(Fn)均属正态分布或对数正态分布时，其联合概率密度分布函数f(F1，F2，…，Fn)等才可能会有函数表达式。而实际上，水文变量大都是偏态分布，特别是暴雨和洪水。这样当n较大时，在实际水文资料条件下是不可能推求出这些联合概率密度分布函数的。

针对上述情况，20世纪80年代初期开始，人们为了解决多项因素共同作用下的风险计算问题，不得不通过模拟技术求解数值解。由于受到计算能力的限制，最初在保证计算精度的前提下，如何减少计算机时就成为重点考虑的问题。因此，Bourgund U和C G Bucher曾提出重点抽样法ISPUD(importance sampling procedure using design)的模拟技术[2]。而其应用理论主要包括联合概率法、变量构造法和多元极值理论等，其中变量构造法在分析问题前，需要先确定所研究变量的函数表达式，如Jonathan AT曾把区域降雨量表达为其中m、ν是有关参数，xj代表各雨量站的降雨量[3]。多元极值理论的依据是极值点过程理论，其边际分布一般为标准Gumbel分布。实际降雨过程的复杂性，及水文变量非标准Gumbel分布,使变量构造法和多元极值理论的应用，在水文风险计算上受到了很大的限制。为此，朱元NFDA9等人曾探讨过二维复合事件的风险计算模型，并用于分析南水北调中线工程的防洪风险问题[4]。冯平等人也曾研究过暴雨洪水共同作用下的多变量防洪计算问题[5]。

但对于二维情况，依据联合概率理论有

p(F1∪F2)=P(F1)+P(F2)-P(F1∩F2)

(2)

其中

(3)

(4)

及

(5)

式中f(x)和f(y)分别为两个交叉建筑物设计洪水或设计暴雨的概率密度分布函数，按我国的防洪规范二者均采用PearsionⅢ型分布[6]，即

(6)

及

(7)

而f(y/x)是暴雨或洪水的条件概率密度分布函数，它是由两部分决定的：(1)在暴雨或洪水x 条件下，暴雨或洪水y的条件期望值E(y/x)，它决定了这两个暴雨或洪水之间的关系；(2)在给定暴雨或洪水x下，暴雨或洪水y在E(y/x)附近的离散分布情况，它是因下垫面情况、暴雨时空分布等诸多不同因素综合作用的结果，因此由中心极限定理可假定其近似符合正态分布，即

(8)

如果有足够的暴雨或洪水资料，(1)部分可以通过建立这两个暴雨或洪水的相关关系来确定；(2)部分是给定某一暴雨或洪水x下，暴雨或洪水y的条件方差值σy/x，也可以通过实测暴雨或洪水资料估算。

若暴雨或洪水资源有限，或上述正态分布的假定难以保证，可以通过幂变换法等方法把x和y 正态化处理，并且对正态化后资料系列可采用偏峰检验法进行正态化检验[7]。将x和y转换为正态系列x1和y1后，则有

(9)

及

(10)

式(9)和式(10)中：Ex1和Ey1分别是2个交叉河流的暴雨或洪水正态化系列的均值；σx1和σy1分别是其均方差；r1是其相关系数。因此

(11)

两个交叉建筑物因水毁而中断运行的组合风险计算问题，就是求解式(1)～式(5)给出的二维复合随机模型，其中式(3)和式(4)可以通过传统的PearsionⅢ型分布曲线，即通过这2个交叉建筑物的设计防洪标准给出。而式(5)可以采用数值积分方法或Monte Carlo等方法计算。如果采用数值积分方法，式(5)可由下式近似给出：

(12)

式中：m和n分别是概率密度分布函数f(x1)和f(y1/x1)在(x1p,∞)和(y1p,∞)区域的离散区间数。

按照前述分析，对于南水北调中线总干渠上的交叉建筑物，便可以采用逐渐发展起来的风险分析方法，先建立二维复合事件风险组合模型，然后如图1所示，对整个总干渠上不同交叉建筑物的防洪风险进行两两组合，并在第1层组合的基础上，进行第3层、第4层等的逐步组合，最后就可以给出整个引水工程总干渠的防洪风险。

图1 引水工程总干渠的防洪风险估算过程示意

表1 相邻区域年最大24h暴雨系列的相关特征

序号

系列1

系列2

系列长度

相关系数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

滏阳河片

牛河片

铭河一支片

铭河片

沙沟片

南沙河片

七里河片

白马河片

小马河片

李阳河片

河片

午河片

涕河片

槐河片

潴龙河片

河片

滹沱河片

滹沱河片滹沱河—磁河之间坡水区片

磁河片

沙河片

孟良河片

沙河—唐河之间坡水区片

唐河片

曲逆河片

界河片

漕河片

瀑河片

中易水片

北易水片

马头沟片

拒马河片

牛河片

铭河一支片

铭河片

沙沟片

南沙河片

七里河片

白马河片

小马河片

李阳河片

河片

午河片

涕河片

槐河片

潴龙河片

河片

滹沱河片

滹沱河片滹沱河—磁河之间坡水区片

磁河片

沙河片

孟良河片

沙河—唐河之间坡水区片

唐河片

曲逆河片

界河片

漕河片

瀑河片

中易水片

北易水片

马头沟片

拒马河片

北拒马河片

43

43

48

47

46

46

40

40

46

48

41

41

48

43

43

48

48

47

47

48

48

47

47

47

47

40

40

47

43

43

47

0.850

0.754

0.814

0.801

0.885

0.899

0.857

0.888

0.759

0.718

0.796

0.811

0.946

0.914

0.962

0.895

0.610

0.603

0.804

0.591

0.743

0.816

0.852

0.708

0.873

0.835

0.803

0.757

0.785

0.639

0.723

从表1中可以看出，除了铭河、滹沱河、磁河、沙河、唐河、拒马河等流域面积较大水系中某些河流与相邻一致区的暴雨相关程度较小外，各相邻暴雨洪水一致区之间的暴雨相关程度还是很大。上述这些大水系已经单独划分为一个区域，这说明所划分暴雨洪水一致区还是足够细的，基本可以满足计算的需要。

2.3 防洪风险的计算结果 对于引水总干渠河北省段，集水面积大于20km2的主要交叉建筑物设计标准均为100年一遇设计，300年一遇校核，而集水面积小于20km2的一般交叉建筑物设计标准均为50年一遇设计，100年一遇校核。这样，在划分32个暴雨洪水一致区的情况下，需要经过5层逐步组合计算，就可以给出整个南水北调引水总干渠河北省段的防洪风险值，结果如表2所示。

表2 交叉建筑物的防洪风险计算结果

交叉建筑物的标准

暴雨洪水一致区域

主要建筑物

一般建筑物

32

22

16

100年一遇

300年一遇

50年一遇

100年一遇

28.6年一遇

40.8年一遇

28.7年一遇

42.1年一遇

31.2年一遇

44.3年一遇

2.4 不同暴雨洪水一致区的划分对计算结果的影响 为了评估暴雨洪水一致区划分的多少对计算结果的影响，根据太行山迎风区多年暴雨分布资料，还在划分22个及16个暴雨洪水一致区情况下，分别计算了防洪设计标准和校核标准情况下的防洪风险值。从表2给出的结果可以看到，在不同数量暴雨洪水一致区划分的情况下，所得到的防洪风险值虽有一定差异，但仍比较接近。因此，可以说不同数量暴雨洪水一致区的划分对计算结果的影响是可以接受的，这也表明本文给出的方法是合理的。

2.5 成果的分析论证 在本次研究中，估算出南水北调中线工程河北省段在设计标准情况下的防洪风险为30年一遇左右，在校核标准情况下的防洪风险为41年一遇左右。对这一计算结果的合理性及其与实际情况的符合程度，可以从以下几个方面加以论证：

(1)采用太行山迎风区近200年来实际发生的最大洪水与本断面洪水频率计算成果进行对比。在与中线总干渠河北省段交叉的大小河流中，从1794年至今的200多年内，发生接近于300年一遇的特大洪水有4次，其中，1794～1900年之间有1794、1801年两次特大洪水，1901～2000年之间有1963、1996年两次特大洪水；发生接近于100年一遇的特大洪水有7次，其中，1794～1900年之间有1849、1853、1871年3次特大洪水，1901～2000年之间有1917、1939、1963、1996年4次特大洪水。所以，从河北省段近200年来发生的实际特大洪水资料分析可见，发生达到100年一遇和300年一遇量级洪水的重现期大约分别为30年一遇和50年一遇，与本次

计算的风险值比较接近。

(2)用“63.8”洪水的重现期进行对比分析。“63.8”洪水是太行山区20世纪有实测资料以来发生的最大洪水，也是国内外最知名的特大暴雨洪水之一，造成的灾害极为严重。“63.8”这样稀遇的特大暴雨洪水也只是在獐么暴雨中心区域的大小河流，可滏阳河系的河、南沙河、洛河、槐河产生了接近300年一遇的洪水，在涕河、漕河、瀑河、中易水已接近100年一遇，而在其它河流只是接近或低于50年一遇。因此可以推断，在南水北调中线工程全线或河北省段发生“63.8”这样的暴雨和超过100年或300年一遇洪水的机率都是稀遇的，所以，中线总干渠大小交叉工程确定的300年和100年一遇的洪水设防标准是一个较高的标准，应该是非常安全的。

(3)用京广铁路的水毁资料来对比分析中线总干渠交叉工程的防洪风险。由于南水北调中线引水总干渠和京广铁路的走向基本一致，位于其西侧，因此可以通过分析洪水对京广铁路的危害，来间接论证本文的研究结果。京广铁路在1963年以前多次遭遇洪水的破坏，主要原因是：当时铁路桥涵的防洪标准偏低，泄洪规模偏小。1963年洪水后，铁路部门对京广铁路桥逐步进行了改建、扩建。据了解，目前大部分桥孔已达到100年一遇以上的防洪标准。另外，1960年以后，太行山区10多座大型水库和20多座中型水库相继建成，逐步发挥了拦洪削峰的作用。可以预计，今后如果再次遭遇同样规模的洪水，灾情将会比以前减轻。如1996年8月的洪水，滏阳河系的南沙河洪水已接近300年一遇，河、槐河洪水已超过100年一遇，但京广铁路当年遭受破坏较轻，火车没有停运。因此，在现有条件下，只有1963年那样的大洪水才可能对京广铁路能够造成洪水危害。

京广铁路桥的一般设计标准为100年一遇，校核标准为300年一遇，但其桥孔总长均比中线总干渠交叉建筑物泄洪口门宽度小。也就是说遭遇相同流量的洪水时，京广铁路的水毁程度和灾情将比中线总干渠交叉建筑物的水毁程度和灾情严重。因此，考虑到京广铁路安全运行的事实，总干渠河北省段的防洪风险应该是可以承受的，本文给出的结果应该是合理的。

3 结语

本文在文献[4]给出二维复合事件风险组合模型的基础上，提出了通过对不同区域内的防洪风险进行两两组合，逐步给出整个引水总干渠的防洪风险的技术方法。该技术方法巧妙地解决了南水北调中线工程防洪风险计算中的相关性问题，比文献[4]假定全线暴雨特性与某一区域相似，然后通过该区域风险进行线性外推给出全线防洪风险的途径更直观合理，从而找到了一种计算长距离引水工程防洪组合风险的计算方法。并利用河北省段的水文资料，计算了南水北调中线工程总干渠河北省段防洪风险。需要说明的是，本文研究中假定只要交叉建筑物发生了超标准设计洪水，交叉建筑物就会毁坏，总干渠输水就会中断。然而，由于交叉建筑物的校核标准均很高，实际情况并不一定如此，例如对于跨河渡槽、暗渠式交叉建筑物，当遭遇到超标准设计洪水时，毁坏的可能性并不大。因此，南水北调中线工程河北省段的实际防洪风险可能还要小于本文给出的研究结果，这更说明了南水北调中线工程的可行性。另外，本文所提出的评估方法，对于铁路、公路等涉及交叉建筑物的长距离工程的防洪安全性评估都是适用的，具有一定的理论价值。

参 考 文 献：

［1］张修真主编.南水北调——中国可持续发展的支撑工程［M］.北京：中国水利电力出版社，1999.

［2］Bourgund U,C G Bucher.Importance sampling procedure using designpoint[R]．Research report of university of Innsbruck, Austria,1986.

［3］Jonathan A Tawn.Estimating probability of extreme sea levels[J].Appl.Statist.，1992,41(1):77-93.

［4］朱元，韩国宏，王钕慈，等.南水北调中线输水工程的交叉建筑 物水毁风险分析[J].水文，1995，(3).

［5］冯平，崔广涛.暴雨洪水共同作用下的多变量防洪计算问题[J].水利学报，2000，(2).

第3篇：雨水工程论文范文

本论文研究讨论城市雨水利用的必要性和可行性，分析探讨了兰州市缺水地区降雨特征分配，对城市雨水利用进行分类，探讨城市雨水利用的途径并对资料不足情况下的雨水资源量计算做了简化估算；初步建立了城市雨水利用的方式和步骤，并对各自特点进行了分别讨论。同时以工艺流程方法探讨为主线，以指导实践为目的，选取兰州西固区某小区为具体研究区域，进行了雨水资源利用的系统分析。

关键词：雨水利用；径流入渗；雨水资源化

中图分类号： TU823.6文献标识码：A文章编号：

一、城市雨水利用技术

城市雨水利用是一种多目标的综合性技术。目前应用的技术可分为以下几大类：分散住宅的雨水收集利用中水系统；建筑群或小区集中式雨水收集利用中水系统；分散式雨水渗透系统；集中式雨水渗透系统；屋顶花园雨水利用系统；生态小区雨水综合利用系统等。

二、兰州市降雨的特征分析及雨水资源化的可行性研究

2.1兰州市水资源概况

兰州深居大陆腹地，地处干旱、半干旱气候地带，降水量稀少，年均降水量为329.6毫米，自产地表水资源十分贫乏，是严重缺水城市之一。兰州市多年平均降雨623.96mm，多数年份降雨量基本上在600mm左右波动。年降雨量在550mm以上的年份占到了76%，年降雨量具有一定的周期性。

三、兰州市城市雨水资源量分析

1.兰州市城市雨水资源量分析

3.1.1 降水总量

这里讨论的是城市雨水资源化，按兰州市城区面积代入下式

（3.1）为集雨面积，本次研究取市区面积1068，西固区城近期面积23.04；为年降水总量，取值为城区多年平均降雨量。则，计算得城区降水总量为：

同时西固区某小区降水总量为

3.1.3入渗雨水资源量

（1）绿地入渗

绿地雨水利用量应有两部分组成，即截流量和入渗量，这里讨论入渗部分，即 。入渗量被许多因素所决定，而其中最主要的是土壤的初始含水率、渗透系数、降雨条件、植物的疏密度等。绿地的入渗量可以通过以下公式计算 (3.3)

（2）渗透管、渠、沟的雨水利用量的计算

渗透设施实质也是一个贮存设施。不论是何种渗透设施，渗透过程均遵循下列原理： （3.4）入渗设施的计算方法以水量平衡为基础，即设施进水量等于渗透水量与贮存水量之和，所不同的仅是一些参数的选择和处理[44]。入渗设施在降雨历时t时段内的渗透量可按下式计算：

(3.5) 。

四、该区雨水资源化利用方案的研究

4.1.1蓄水池规模

雨水收集量与降雨特性、径流特性、蓄水总容积、雨水处理和利用能力等因素有关，蓄水池容积越大，雨水处理和利用规模越大，年收集雨水量越大。

结合该区具体情况按蓄水池总容积分别为5.0、2.5、1.5×104m3三种方案，进行蓄水规模估算，选择经济可行方案。以2005年日降雨资料为例，统计估算雨水年收集量、工程造价，按雨水集蓄系统运行20年估算雨水利用成本，详见表4.1。

表4.1集蓄规模的经济性比较

由表4.1可知，可以得出方案三的单位利用雨水成本费用最低，仅为0.79元/m3，是方案一的55.6%，方案二的69.9%，方案三均优于方案一和方案二。

4.1.2雨水管道截流集蓄系统

在雨水管道检查井附近建设地下式雨水蓄水池。检查井内设置机械截流装置，雨水管道内雨水自流入蓄水池中。集蓄系统的类型按用途分为三种。

（1）生态灌溉集蓄系统

生态灌溉用蓄水池模仿自然地面雨水径流滋润生态绿地过程。在降雨时将雨水径流人工蓄集起来，在非降雨期用集蓄雨水灌溉绿地。主要应用流程见图4.2

图4.2生态灌溉集蓄系统示意图

（2）居住区综合利用集蓄系统

在居住区或某些公共场所（例如学校等）绿化面积大约占到小区面积的30%左右，绿地需水量大。另外消防等公共设施也需要一定的水量补充。居住区综合利用集蓄系统示意图见图4.3。

图4.3 居住区综合利用集蓄系统示意图

（3）市政综合利用集蓄系统

利用公共雨水管收集雨水并经简单的处理后达到杂用水水质标准, 可用于市政绿化、道路浇洒等，部分地区利用雨水可节约饮用水达50%。

以上三类集蓄利用系统，互相独立，按照实施状况，分期规划，分别利用。

4.1.3雨水渗滤集蓄利用系统

在该区域可参考国外的成熟经验，增加雨水的渗透收集。在降雨期对雨水渗透收集，得到水质良好的雨水，在非降雨期进行综合利用。雨水渗滤收集利用系统示意图见图4.4。

图4.4 雨水渗滤收集利用系统示意图

。为增加雨水的收集量，减少雨水管道的输送压力。绿地设计需低于设计路面。蓄水池设置于绿地之下，渗滤后的雨水贮于蓄水池中，再次利用。

第六章 结论与建议

5.1结论

本文在查阅大量的中外文献的基础上，对城市雨水资源化利用方案进行了理论探讨和研究、典型区域设计和规划，就城市雨水入渗、利用与城市水环境改善等方面作了一些有益尝试。本文以兰州市为大的背景，西固区某小区为具体研究区域，主要研究内容和初步结果如下：

（1）兰州城区多年平均降雨量为600mm，降雨主要集中在夏季6-10月的多雨季节。（2）对兰州城市降雨特征进行了分析并讨论了次降雨的划分间隔为20min。

（3）可以通过以下几种方式进行雨水资源化利用：集蓄雨水进行绿地灌溉，节约自来水用量；修建和改造大面积的绿地；通过透水性地面增加雨水就地入渗量；修建蓄水池储蓄屋顶和小区道路雨水；利用洼地蓄水、建雨水贮留管道。

5.2建议和展望

本研究中所提到的雨水资源化只是解决城市水问题的一个方面，而对于城市雨水资源化问题的研究也只是一个阶段性成果。鉴于作者水平和其他客观条件所限，本文的研究不够深入，还有许多问题没有展开讨论，特提出以下建议和展望：(l）、城市雨水资源利用要因地制宜。(2）、制定相关法规，鼓励雨水利用，国家政策扶持雨水利用产业化。(3）、统一管理、优化调度，对于城市水资源合理使用。(4）、统筹兼顾，降低成本，提高经济效益。(5）、加大宣传，全民参与。

参 考 文 献

[1] 吴普特,黄占斌,付国岩.人工汇集雨水利用技术研究主要进展．给水排水,2003,2(l):16-18.

[2] R.Huston,Y.C.Chan,T. Gardner． Characterisation Of Atmospheric Deposition As A Source Of Contaminants In Urban Rainwater Tanks,Water Research,2009,6:46-49

第4篇：雨水工程论文范文

中图分类号TV213.9 文献标识码A 文章编号1673-4637（2006）03-0012-03 城市雨洪利用是针对城市开发建设区域内的屋顶、道路、庭院、广场、绿地等不同下垫面降水所产生的径流, 采取相应的集、蓄、渗、用、调等措施, 以达到充分利用资源、改善生态环境、减少外排径流量、减轻区域防洪压力的目的, 系寓资源利用于灾害防范之中的系统工程。与缺水地区农村雨水收集利用不同, 城市雨洪利用不是狭义的利用雨水资源和节约用水, 它还包括减缓城区雨水洪涝, 回补地下水减缓地下水位下降趋势,控制雨水径流污染、改善城市生态环境等广泛的意义。因此, 城市雨洪利用是一项多目标综合性技术, 我国在这方面的研究和应用尚处在起步阶段, 需要在全面把握国内外现状的基础上明确方向, 更加深入、系统地开展研究, 为进一步推广应用奠定基础。 1 研究现状 1.1 国外雨洪利用研究和应用现状 国外对雨洪利用技术的研究已经较为成熟, 基本形成了相应的理论体系和完善的技术措施, 并开发生产出了系列化的设备。特别是在雨洪利用的水文计算方面国外已有一些成熟的模型。雨洪利用管道的计算一般有推理公式法和过程线法。推理公式法的计算精度不易准确把握, 有时计算结果比实测值大1倍。过程线方法计算结果比较准确, 但计算过程复杂, 往往需要借助于计算机完成。英、美等国家较大流域的雨水管渠设计自70年代就使用基于计算机的过程线方法, 开发出了一些适用的计算机模型, 如英国环境部及全国水资源委员会的沃林福特程序（Wallingford Procedure）、美国环境保护署编制的暴雨雨水管理模型SWMM（Storm Water Management Model）、美国陆军工程兵团水文工程中心提出并应用于城市和非城市集水区域的降雨-汇流-水质模型STORM、丹麦水利研究所开发的MOUSE模型、Beven和Kirkby于1979年开发的TOPMODEL、美国农业部（USDA）开发的SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型、德国DORSCH CONSULT公司设计开发的HydroCAD等等。这些模型为雨洪利用系统的计算和设计提供了有效的工具。德国Geiger教授在《Neue Wege Fur Das Regenwasser》中详细论述雨水渗透方面的技术。 国外很重视雨洪利用相关技术标准和政策措施的配套, 许多国家和地区已经出台了相应的技术手册、规范和标准。如美国STAFFORD郡的《雨水管理设计手册》、乔治亚州的《雨水管理手册》、北卡罗莱纳州《雨水设计手册》, 维吉尼亚州的《维吉尼亚雨水管理模式条例》等。此外, 国外还制定相应的立法对雨洪利用给予支持, 如美国的克罗拉多州（1974年）、佛罗里达州（1974年）、宾西法尼亚州（1978年）和维吉尼亚（1999年）分别制定了雨洪管理条例。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量必须保持在开发前的水平。所有新开发区（不包括独户住家）必须实行强制的“ 就地” 滞洪蓄水。滞洪设施的最低容量均能控制5a一遇的暴雨径流。除制定雨洪管理条例外, 联邦和各州还采取了一系列政策, 如使用总税收、发行义务债券、联邦和州给予补贴、联邦贷款和投资分扣方式鼓励人们采用新的雨水处理方法。 由于大面积的应用需求, 国外已经有许多专门的公司研发并生产雨洪利用的专用设备。如德国GEP公司生产雨水利用的存储罐、过滤器和单户雨水利用的集成设备, 荷兰WAVIN公司生产专用雨水口、雨水连接管道、雨水检查井、雨水储存填料, 德国UFT公司生产雨洪利用系统的各种溢流堰和流量控制器。 1.2 我国雨洪利用的研究和应用现状 雨洪利用在我国西部干旱半干旱地区已有广泛的应用, 主要用于集雨灌溉农田和解决居民生活用水,如甘肃的“121雨水集流工程” 、宁南山区的“ 窑窖农业” 、陕西的“ 甘露工程” 、山西的“123”工程、内蒙古的“112集雨节水灌溉工程” 等。我国城市雨洪利用起步较晚, 在理论与技术方面尚不十分成熟。年代初, 北京市水利科学研究所等单位在国家自然科学基金的资助下, 开展了“ 北京市水资源开发利用的关键问题之一——雨洪利用研究” 课题的研究。对屋顶—渗井系统和草坪的拦蓄雨洪效果进行了初步研究, 提出了一些北京城区雨洪利用的对策和技术措施。但由于技术和经济

第5篇：雨水工程论文范文

美国雨水管理分流理论及艺术化的雨水管理理念

对于雨水所产生的径流，传统的雨水管理方式方法主要以排水管道系统收集之后对其集中处理后再排放于江河湖海。这样不仅浪费了非常宝贵的雨水径流资源，也缩短了水文循环，并不能够有效的利用城市绿地自然水资源的循环规律，并充分发挥城市绿地渗透存储蒸发过滤雨水的作用。

基于上述问题，美国宾西法尼亚州立大学的斯图尔特・爱考斯（Sluart Echols）教授总结已有的雨水管理理论的优势与不足，提出了雨水管理分流理论（split-flow methods）。其理论认为应该模拟自然界的雨水循环过程，通过绿地结合相应技术措施对雨水进行模拟自然的管理，并根据相应的暴雨发生频率、质量、持续时间等进行分流设计。分流理论认为蒸发和渗透是十分重要的过程，传统雨水管理往往忽视这两个重要过程阶段，把雨水作为有害物进行收集处理和排放。而分流理论则注重雨水的自然化消纳与处理。分流理论的主要内容如下：（1）模拟自然的雨水循环过程。将城市绿地雨水管理的处理分为蒸发、渗透、排放3个部分，通过对雨水径流的自然化的处理模拟自然进行雨水管理。（2）建立容纳系统和截流系统。雨水径流首先收集转移到容纳系统当中，这个容纳系统又称为“雨水分流器”。其流人“雨水分流器”中的雨水，一部分排到下游，一部分被收集在水处理系统当中。而截流系统能够收集径流、促进蒸发。如雨水花园、下凹式绿地等技术措施。（3）设计分流路径。多余的雨水从容纳设施流出，分流成为若干个排放路径。

艺术化的雨水管理理念（artful rainwater design ARD）同样为Echols教授提出，其主旨是对雨水管理技术措施进行艺术的处理手法，将雨水管理变成城市景观的重要的

部分，使得雨水管理产生多方面的价值。与传统的雨水管理相比，艺术的雨水管理理念改变了城市排水系统大量的埋入地下的做法，突出景观的营造，使得雨水管理成为

处可观可赏可游的景观，使得参观者从中得到美的感受并有定的教育意义。开放的雨水管理措施具有多种价值：美学价值、经济价值、文化价值、环境保护价值、娱乐价值等。

艺术化雨水分流技术在城市绿地中的主要措施

城市绿地中主要能通过以下主要工程措施达到对雨水径流的截留、渗透、与分流，从而体现出自然、绿色的艺术化的雨水管理分流理论。（1）雨水花园：雨水花园（Rian gardan）是雨水工程技术中的

项十分重要的景观设施，它是指在地势比较低洼的区域种植植物，并通过土壤和植物的过滤作用来净化雨水，其主要功用为消纳小面积汇流的初期雨水，消纳雨水径流并减少径流污染。其主要由蓄水层、覆盖层、种植土层、人工填料层及砾石层组成。（2）植草沟：植草沟般指的是种有植被的地表沟渠，可以收集、输送和排放径流雨水，并具有一定的雨水净化能力。（3）下凹式绿地：下凹式绿地较普通绿地而言，其运用了下凹空间充分蓄集雨水，增加了雨水下渗的时间，具有渗蓄雨水、削减洪峰流量、减轻地表径流等优点。典型的下凹式绿地高程低于路面的高程，雨水口设置在下凹式绿地的内部，雨水口的高程低于路面高程并高于下凹式绿地高程。当降雨发生时，道路汇水区的地表径流开始流人下凹式绿地，当径流量超过下凹式绿地的集蓄入渗能力后，绿地开始溢流过剩的雨水。（4）绿色屋顶：绿色屋顶是城市建筑屋顶上的人工绿地，是一种建筑屋顶的部分或全部由绿色植物、植物生长基质及屋顶防水结构覆盖的种屋顶形式，具有很高的艺术欣赏景观价值，通过绿色屋顶的植物、土壤结构，使得屋顶具有截留、消纳、存储、净化雨水的功用。

艺术化雨水分流技术在城市绿地中的案例介绍

波特兰会议中心雨水园

波特兰位于美国的西北部，波特兰受季风气候的影响，是一个全年降雨量较大，降雨频率较为频繁的城市。由迈耶-瑞德景观建筑事务所设计的波特兰会议中心的“雨水园”，位于俄勒冈州会议中心的延伸地带，该设计构思收集33.38亩的会议中心屋顶雨水，经由会议中心南面的落水管输送至规划的969m长，平均宽度1.8m小溪当中，通过花园中的雨水收集池、植物根系、沙石以及土壤模拟自然雨水处理过程，并将雨水进行收集消纳与过滤沉淀，达到净化雨水的作用。该雨水园主要由叠水体系、石材体系、植物体系3大体系组成，在雨水园中设计有水渠和池塘能让人们近距离的体验园内的叠水石材以及植物所构成的优美景观，并能体会学习到雨水园收集净化雨水的过程。是一处值得被借鉴的艺术的雨水管理的典范。

结束语

雨水是人类宝贵的资源，我国当今正在大力推进的海绵城市也是为了能够充分的利用雨水资源，防止洪涝灾害。而美国的雨水管理分流理论及艺术化的雨水管理方法及案例为我们提供了关于雨水资源利用值得借鉴的地方。积极利用雨水，将雨水收集管理工程景观化、艺术化将是非常可行可取的一种雨水管理路径。

第6篇：雨水工程论文范文

关键词：数字模型；城市防洪；调度方案；常州

中图分类号： F291.1文献标识码：A 文章编号：

引言

常州市规划建设城市防洪大包围工程，确定常州市城市防洪规划标准为100～200年一遇，其中城区（指大包围运北片）为200年一遇；城区河道排涝标准为20年一遇最大24小时降雨不漫溢。近年，常州市完成了城市防洪大包围主要节点控制工程的建设，主要内容为新建南运河枢纽、串新河枢纽、大运河东枢纽、采菱港枢纽、澡港河南枢纽、大运河西枢纽、北塘河枢纽等工程。

新的防洪工程格局由众多大小不一的水利枢纽工程组成，不同水利枢纽排水能力、对城区水位影响程度等等都不一样。以往，周边具有城市大包围工程的市、区一般是通过多年演练、实况调度，从而摸索多枢纽的联合调度。但是利用实况进行摸索总结，时间慢，工况少，特别是极端不利情况难以研判。因次，本文在水利科技专题研究的基础上，总结了利用数字河网模型去探索主要节点工程联合调度方案的一些过程和成果。

1常州市城市防洪工程情况

常州城市防洪规划共设置水闸（套闸）93座，排涝泵站109座，总流量896.4m3/s，其中新建（改建）水闸39座，排涝泵站36座，总流量538.7m3/s。

常州城市防洪大包围主要工程包括大运河东枢纽、采菱港枢纽、串新河枢纽、南运河枢纽、大运河西枢纽、澡港河南枢纽、老澡港河北枢纽、永汇河枢纽、北塘河北枢纽枢纽工程。其他工程主要是拆除重建龙游河南站，新建北童子河闸、新龙河闸、小龙港闸、皇粮浜闸等4座节制闸。新增排涝泵站装机容量总计为330m3/s。各枢纽的规模见下表，其中大运河东枢纽、采菱港枢纽、串新河枢纽、南运河枢纽、大运河西枢纽、澡港河南枢纽、北塘河枢纽等7座节点工程是运北片防洪工程的重要组成部分，无论是位置、功能，还是排涝功率都在整个防洪体系中占到较高比重，因此也是本文讨论的主要节点工程。

表1城区主要防洪节点规模表

图1常州市大包围防洪工程分布图

2数字河网模型

（1）模型基础信息

模型主要使用的是太湖流域数字河网模型。模型构建以太湖流域为边界，细化常州区域河道，从而形成适合常州小区域的数字模型。根据流域地形特征，河网水系、水资源特点和流域治理总体布局等多种因素，太湖流域划分为8个水利分区，即湖西区、武澄锡虞区、阳澄淀泖区、太湖区、杭嘉湖区、浙西区、浦东区和浦西区。在此基础上，结合数值计算的需要，进一步细分为36个水利计算分区和4个自排区，36个计算分区中平原区16个，湖西山丘区10个，浙西山区10个。

根据流域特点，将太湖流域平原河网地区（圩外及圩内）下垫面分为水面、水田、旱地及城镇（包括非耕地、和道路等）四类。常州市各类河道补充297条，形成了以太湖流域骨干河网为主体，常州区域小河道为支脉的比较全面的概化河网。

（2）模型构建

根据流域的地形特征，并综合考虑不同地貌区域的降雨径流计算特点、河网水系和水利工程布局等多种因素，在湖西山丘区和平原区采用不同的产汇流模型。

湖西山丘区采用采用类似平原区的产流模型，单位线的方法进行汇流计算；浙西山丘区采用三水源、三层蒸发模式的新安江模型，汇流采用马斯京根法。平原区的汇流方式采用河网多边形分散式汇入周边河网，平原区的汇流计算，目前尚无成熟的理论和计算方法。假定一种汇流曲线，即平原区的日净雨一日天汇入河网。

河网水量模型，分别通过零维模型实现湖、荡、圩的水量交换、一维模型描述河道水流运动。

上述所有模型组成分布式的数字模型，离散计算方程组后，经过处理形成全流域统一的节点水位、流速线性方程组，其求解采用矩阵标识法。对于河网一维与湖泊零维间的耦合，采用全隐耦合方式进行，这样保证了计算的稳定性与计算精度，实现了整个流域内的水流演进过程模拟。

（3）模型率定

通过对金坛、坊前、常州、太湖四站实测水位，以99年为典型年，对河网模型参数进行了率定。率定计算结果，各站计算与实测数据最大偏差10cm，符合要求。

3调度方案探索

常州市遭遇的暴雨洪水，主要为2类，一是流域型特大暴雨，如1991年型，1999年型，二是多发的区域型局地暴雨或台风暴雨，如2003年型。1991年型暴雨（太湖流域百年一遇）作为规划设计雨型进行水文水利计算，已得出了科学的成果以及相应的大包围工程调度规则。本文主要以非设计暴雨年型，如1999年型和2003年型暴雨为典型，进行大包围主要控制工程的调度方案模拟，原则是大包围内控制最高洪水位不超过保证水位4.80米，同时对周边防洪影响最小。

大包围沿线主要的7处控制枢纽枚举了从分片控制、直至全部控制的调度预想方案，并模拟演算不同组合的调度对大包围内、外产生的水情效果和影响，提出应对非设计工况下典型暴雨洪水的大包围控制工程优化调度方案。

1、根据常州市城市防洪规划中各节点工程的调度办法，遇91年型暴雨，大包围工程启动，以常州站水位4.00m为大包围封闭启动条件，4.30m启动泵站排水，常州站洪水位控制在4.80米以下。

模型演算表明，遇99年洪水，在大包围没有形成的工况下，大运河常州站最高水位为5.48米，城区周边水位自西向东高水位为5.53~5.30米。

2、99年型情况下，常州水位达到4.40米时，启动调度方案，常州站最高洪水位为4.73米；当常州水位达到4.50米时，启动推荐调度方案，常州站最高水位为4.81米；当常州站水位达到4.60时，启动推荐调度方案，常州站最高水位为4.86米。

3、在2003年型局地暴雨情况下，流域与区域都属平水偏枯年份，汛期常州沿江遭遇百年一遇特大暴雨，导致短期内运河水位快速上涨。模拟验证结果表明，西枢纽东枢纽挡其它排方案也有较好的效果，常州城区洪水位下降0.63m。因此，遇2003年型暴雨，大包围主要节点工程可在常州站水位接近4.60m时，启动大运河东枢纽、西枢纽挡水，其它主要节点工程排水，包围圈内洪水位可控制在4.80m以下

4、99年流域性洪水实况，常州地区暴雨相对91年较小，受太湖及运河下游高水位顶托影响，常州区域水位较高，作为较优调度方案，在实际大包围工程调度中，可以结合气象情况，利用东枢纽进行错峰排涝，在钟楼闸水位4.30m～4.80m，排除部分城区涝水，可以进一步缓解城区防汛压力，对周边无影响。

结语

第7篇：雨水工程论文范文

（灵台县交通运输局，甘肃 灵台 744400）

【摘　要】渗流水是公路路基破坏的原因之一，本文以降雨作用下，路基非饱和土中水分迁移研究，分析渗流场变化以及孔压变化。

关键词 渗流水；非饱和土路基；水分迁移

作者简介：魏文先（1972—），女，甘肃灵台人，工程师。

0　引言

随着时间延伸，外界各种因素相互作用改变了路基的初始环。微小裂缝有较大的运水能力，能够较大程度上改变局部路基土的含水量；暴露于大气中的路基直接受到降雨渗透及冲刷作用，以致降低路基土的工程性质，使之遭到破坏和降低公路运输能力。公路路基的特殊性主要表现在路基土的非饱和性，尤其是高填土路基为碾压密实的粘性土，属于非饱和土的范畴。降雨入渗渗流一方面包括路堤两侧因水位差而引起的渗流，另一方面还应包括强降雨引起的渗流。

1　入渗理论及降雨模型

迁移理论是降雨入渗的基本理论。

首先考虑一个上部边界为地表面，下部边界低于地下水位的垂直一维系统，

其饱和-非饱和系统的地下水运动方程为：

根据达西定律，t时刻其上部边界垂直向下的最大入渗能力为：

连续降雨模型

根据Philip对Richard方程的改进，在未铺路面和未对路边进行包边处理的渗流水速率如下式表示，

式中，t为连续降雨时间；S(wi)为土壤吸水率，由下式表示，

ψs为非饱和土进气压；χ为常数，与非饱和土渗透系数有关，长时间连续降雨可设为1.0；ξ，x为与土质有关的相关参数。

2　降雨渗流数值模拟

为了说明降雨作用下路基土中的渗流场和含水量的变化，采用数值模拟给予说明，并作如下假定：不考虑水汽蒸发及其它雨水流失；路基土均质且各向同性，土的孔隙率为定值，各向渗透系数相等，且不随含水量的变化而变化，

在整个过程为定值；降雨模型为连续降雨型（PDEM），分别为轻降雨作用和强降雨作用，即分别为选取一半路基进行模拟，路拱坡度为 2%。根据排水规范，设降雨量为 二十四小时内降雨量445mm,平均每秒降雨5.15×10-6m，计算典型填方路段路基渗流变化情况。

填方路段中央分隔带及路缘带共350m，行车道15m，横坡2%，边坡坡率1：1.5建模如下图：

3　结语

随着降雨时间增加，零水位线上升，渗流场逐步加大，降雨入渗路基，路面排水通畅，路基非饱和土含水量越小，土体基质吸力越大，抗剪强度越大。降雨过程中，路基非饱和土，路基上部孔隙压力始终为负。

参考文献

［1］Philip.J.R.The Theory of Infiltration of Sorptivity and algebraic infiltration equations[J]. Soil sci., 1957, 84: 257-264.

［2］党进谦,李靖.含水量对非饱和黄土强度的影响[J].西北农业大学学报,1996, 24(1):56-60.

第8篇：雨水工程论文范文

论文关键词：濮阳市城市防汛体系

 

为了提高城市防汛工作的针对性和有效性，进一步完善城市功能，理顺管理体制，破解城市防汛体系中存在的瓶颈和难题，维护市民群众生命财产安全，根据市政府安排，我市自今年8月起，对整个城区城市防汛体系进行了一次深入细致的调研，在分析材料、实地考察和专家论证的基础上，提出了一些问题和建议，内容如下。

一、城市防汛体系现状

（一）濮阳市地理位置和气候特点。濮阳市位于中纬平原地带，地势平缓，高差不大，属暖温带半湿润季风型大陆性气候。特点是四季分明。年平均降水量为502.3毫米～601.3毫米。近五年来，每年汛期都会出现50毫米以上的暴雨。

（二）现有雨排设施系统现状

1.河流：承担我市城区防汛的河流有马颊河、濮水河、第三濮清南及老马颊河共计4条河流。其中,马颊河、老马颊河、濮清南三条河流的流向为自南向北,濮水河的流向为自西向东并汇入马颊河。

2.排水方式：目前我市防汛体系中，雨水入河方式主要有雨水泵站提升排放和重力流排放两种。泵站提升排放对河道水位没有要求，重力流排放要求河道水位低于城市排水区域的最低点，且河道水位的高低影响着城市排水的迟滞时间。

（1）雨水泵站。目前我市城区投入使用的雨水泵站共有9座（含临时泵站2座）。其中市政园林管理局管理2座，中原油田管理雨水泵站5座，华龙区管辖区域内没有雨水泵站。这些泵站承担着濮阳城区的雨水排放工作。

（2）雨水管网。经过20多年的建设，我市现已基本形成管线成网、泵站基本配套、功能基本齐备的排水系统，分由市市政园林管理局、中原油田、高新区、华龙区管理水利论文水利工程论文，目前现有雨水管线288.1公里，雨水检查井6933座，雨水收水口11253座免费论文龙源期刊。

（三）城区积水点情况。通过近几年的观察，我市城区共有积水点19处，其中积水较为严重的有6处，如黄河路金桥家俱城、开州路与古城路交叉口等，这些积水点已成为城市防汛的重点和难点问题，引起了领导和市民的广泛关注。

（四）城市防汛机构设置及管理范围。市城区的雨排体系分别由市市政园林管理局、华龙区、高新区、中原油田四个部门按管辖区域进行管理，其中马颊河以东区域由中原油田和华龙区管理；马家河以西区域由市市政园林局和高新区管理。

（五）经费投入及排水设施维护情况。我市每年投入城市防汛专项经费10万元，其中市政园林管理局每年列入部门预算5万元，汛期如遇特殊情况，可向市政府临时申请防汛资金，如2010年政府拨付临时防汛资金20万元；华龙区每年5万元；中原油田没有城市防汛专项经费，防汛期间如遇特殊情况，可临时申请防汛资金。

在排水设施维护方面，市市政园林管理局每年汛前对淤积严重的管线进行拉管清淤，对所有的雨水检查井、进水口进行汛前、汛后两次疏挖，对管辖的雨水泵站设备每月进行系统保养一次，每季度小修一次，每半年中修一次，每年大修一次。在防汛专项经费无法满足以上投入的情况下，市政部门只能挤占道路维护费以作补充。除中原油田每年均进行排水维护外，其他两个区因经费原因，排水维护不尽全面，

三、现存主要问题及原因分析

（一）城市雨排设施设防标准低。城市雨水管道的设防标准是城市防汛排涝能力的重要指标，设防标准主要由城市级别、经济能力、防汛河流流量、年降雨量等决定，标准越高，城市防汛设防能力就越强。受经济条件制约，我市建市初期雨排设施是按照中小城市1-3年的最低标准设计建设的，由于设防标准低，土壤自然下渗能力弱，每遇强降雨，我市城区就会多处积水，如遇持续强降雨，将会造成严重的洪涝灾害。

（二）防汛设施不健全。城市防汛基础设施主要包括城市排水管线和雨水提升泵站，由于资金投入不足、建设滞后、征地困难等原因造成防汛设施不健全。

1.雨水提升泵站不健全。要有效解决城区积水问题，首先应该加快完善泵站建设，目前至少急需新建以下五座泵站：①黄河路马颊河雨水泵站，负责收集马颊河以西、昆吾路以东、益民路以北、中原路以南区域的雨水；②高新区韩庄西无名沟雨水提升泵站，负责收集黄河西路（濮上路以西）及两侧支路和厂矿企业的雨水；③经贸区任丘路马颊河东岸雨水提升泵站，负责收集黄河路马颊河以东、大庆路以西、中原路以南、江汉路以北区域内的雨水；④建设路马颊河东岸雨水提升泵站，负责收集建设路马颊河以东、胜利路以南、大庆路两侧、东南片区内的雨水；⑤建设胜利路雨水提升泵站，负责收集大庆路以东、江汉路以南、老马颊河以西区域内的雨水。

2.雨水管网不完善。部分管线配套不齐全，存在雨水管线断头水利论文水利工程论文，排水无出路等现象多达十处。如京开大道南段（汤濮铁路至濮阳县消防队）的雨水应排向站南路雨水方沟后进入马颊河，但站南路雨水方沟至今未修，该路段的雨水只是通过马户村中一条临时小方沟排向马颊河，形成排水瓶颈，阻滞雨水的排放；开州路北段（中原路至北环路）雨水应排向五一路雨水方沟后进入马颊河，但五一路雨水方沟未修至马颊河，造成开州北路雨水无法排放；中原路（丽都路附近）排水设计流向由东向西，再向北沿丽都路排向五一路雨水泵站，但在乙烯家属院建设时，丽都路被堵死，无法向北延伸，造成该路段雨水逆向排放。

3.现有泵站缺乏备用电源、备用泵等应急设施。目前市政园林管理局管理的开州路雨水泵站、胜利路雨水泵站，现有雨水泵9台。随着使用年限的增加，这些设备故障率较高，汛期极易出现突发性故障，维修耗时长，严重影响泵站提排水速度。如2009年7月8日，就是因为胜利路泵站雨水泵突发故障，停止运行，导致供应处等地积水严重；电路畅通是保证泵站正常运行的首要条件，现有泵站全部是单回路供电，且没有备用电源，如遇降雨时，往往伴有大风、雷电等天气，极易引发电网跳闸，线路断电等。今年5月29日强降雨时，胜利路、开州路两座雨水泵站就因上述原因设备全部瘫痪，致使城区多处大面积积水，市民反应强烈。

（三）过境河流排涝泄洪能力差。防汛河流河道水位高低、排水速度快慢直接影响泄洪能力，而目前我市三条主要防汛河流的情况是：①河道内淤积严重。马颊河城区段淤积最深处达1.9米，过流能力仅达设计标准的60%，41立方米每秒；濮水河城区段（橡胶坝以东至建设路桥）淤积最深处达1.2米，过流能力为12立方米每秒（以上数据由市水利局提供）；②市政排水管沟与河道出水口都在河道内人行道以下，造成顶托，形成淤积，过境河流上游收水面积大，河道平缓，流速慢；③河流下游设置坝、闸的瓶颈效应阻碍泄洪速度，坝、闸的开启时间很难与防汛工作保持一致，致使市区地面径流下泄缓慢。

（四）雨排设施管理体制不顺。我市雨排设施分由市市政园林管理局及高新区、华龙区、中原油田相关部门管理，存在交叉、多头、空档现象，造成规划不统一、建设不统一、验收不规范，致使管线不衔接、排水不顺畅。如长庆路（濮台路―建设路段）先后分五段建设，时间跨度13年水利论文水利工程论文，目前该路段涉及4个管理单位，还有一段没有管理单位，雨水管道内管线不衔接，闭水墙多数未拆除，排水不畅，每次下雨道路积水非常严重。

（五）城市防汛组织不协调。城市防汛涉及气象、水利、市政、油田、华龙区、高新区等多个部门，由于当前防汛组织机构为临时性组织机构，各部门沟通较少，在城区降雨期间，存在气象部门雨情预警覆盖范围较小、泄洪河道下流闸门开启不及时、各责任区雨水泵站启动不及时、各防汛突击队上路疏排时间不统一、各辖区响应情况反馈机制不完善、出现特殊情况时应急措施不强等诸多问题，没有形成统一协调的联动机制，致使各自为战，没有形成合力，防汛战斗力不强，错失在第一时间排除城区积水的时机。

（六）经费投入严重不足。由于前述中提到的城市防汛经费不足问题，造成城区灌渠不能及时疏挖，检查井不能及时清掏，泵站设备不能及时更新，积水点不能及时改造，且应急设备和物资比较匮乏，汛情发生时人力投入不足免费论文龙源期刊。

四、完善城市防汛设施、建立长效防汛机制的建议

（一）理顺体制，健全机构，明确职责。结合中心城市综合提升，对市政道路及绿化、路灯、环卫及地下污雨水管线等设施管理采取条、块、点结合的方式进行统一划定，对市政园林管理局、华龙区、高新区、中原油田四个部门的防汛区域进行重新划分：市政园林管理局负责除中原油田管辖范围以外的城区主次干道市政设施的管理养护维修；华龙区、高新区负责各行政区划内支路、背街小巷市政设施的管理养护维修；中原油田按照目前现状负责大庆路以东（含大庆路）、106国道以西、绿城路以南（含绿城路）、胜利路以北（含胜利路）区域市政设施的管理养护维修；各小区、单位庭院的设施均由产权单位负责；市公路部门修建的过境道路仍由公路部门负责。

（二）提高新建雨排设施设防标准。由于我市雨排设施的设防标准一直是采用建市初期周边城市的设防标准（一年一遇，特殊场所的雨水管道设防标准为2―3年一遇）。目前随着我市经济实力的增强和二十年来防汛的实际情况，今后市城区新建道路时，应着眼于雨排设施建设的长远性，充分考虑提高雨排设施标准和防汛抗洪能力，提升泵站同步建设。

（三）尽快改造和完善防汛设施

1.新建雨水泵站。根据城区各防汛区域现状，应及时建设黄河路马颊河西雨水提升泵站、任丘路马颊河东雨水提升泵站、建设路马颊河东岸雨水提升泵站、韩庄西无名沟雨水提升泵站，并随着道路修建，配套建设胜利路老马颊河西岸雨水提升泵站和五一路马颊河西岸雨水提升泵站。

2.改造完善雨水管线。为解决部分道路配套设施不齐全、雨水管线断头、排水无出路等问题，市市政园林局对城区各主要路段进行了拉网式排查，充分征求了各责任单位和专家的意见，建议对丽都路（中原路―任丘路段）等路段的管线进行完善和改造。

（四）提高过境河流的泄洪能力。一是每年对过境河流进行全面清淤，二是汛期及时开启坝、闸，保证河道应有的排放速度。

（五）在城市规划建设中，尽量增加绿地面积，新建道路、公共绿地尽量使用透水材料；逐步建立雨水收集再利用系统，利用湿地、湖泊等环保手段，补充地下水，增强城市下渗能力，同时也能对地下水进行补充涵养。

（六）加大经费投入水利论文水利工程论文，编列专项经费。按照“分级管理，分级负责”的原则，每年划拨固定的城市防汛经费，列入各级财政预算，并根据实际需要和财力状况有计划增加，用于汛期排水设施、泵站提升设备的维修保养及防汛河流的疏挖。加强防汛资金管理，严格按规定用途和范围使用，专款专用，严禁挪用，加强监督和审计，切实保证资金效益的充分发挥。

第9篇：雨水工程论文范文

关键词：给排水工程；问题；原因分析

1 市政给排水工程规划设计的主要内容

规范GB50318-2000《市政给排水工程规划规范》市政给排水工程规划是市政道路排水工程设计的重要依据。市政给排水工程规划的主要内容有：划定市政给排水范围，预测市政给排水量，确定排水体制，进行排水系统布局；原则确定处理后污水污泥出路和处理程度；确定排水枢纽工程的位置，建设规模和用地。

市政给排水工程规划一般分为城市总体规划中的排水专项规划，某一规划区（如工业园区）的总体规划中的排水专项规划和某一规划区（如工业园区）的控制性详细规划。

市政给排水工程设计是一个系统工程，排水工程规划的目的之一，是通过规划在排水收集，输送，净化，利用和排放几个环节上的统一协调,使各环节的排水设施建设工程规模适宜,投资合理,运行中合理利用能源和资源。因此，市政给排水工程设计必须首先依据当地的适用的各阶段排水工程规划。

2 市政给排水工程规划设计中存在的问题

2.1市政给排水工程规划与城市用地竖向规划，防洪规划不相协调

以某沿江城市路道路工程设计为例,该道路位于规划新区内,新区规划面积10km2是该市新的行政文化教育中心,规划新区内主体河流内江由北往南流入大江,规划新区内水面平均高程0.91规划新区整个场地北高南低,两侧高，中间低地形起伏较小，高程小于11的区域占84%,小于5m的区域占54.4%,规划新区防潮保护标准采用50年一遇的实测潮高3.9m整个场地最低控制标高4.2m规划的道路最大纵坡≯3.5%最小纵坡≮0.3%，按上述的规划,滨江路的道路设计为:路线L为1.7km,全线最大纵坡0.581%最小纵坡0.300%,道路中心线设计路面高程4.2～6.1m。相应其道路两用地高程为4.5～6.4m。

（1）城市用地竖向规划,高程无法保证,排水工程设计不符合防洪要求

按规划新区的雨水规划,在规划区内没有设置雨水排捞泵站,所有道路或小区排水均按重力流的方式排放。采用重力流直接向河流排放的雨水管,只有其设计雨水管内底高程高于内江的某一潮位高程时,才能保证暴雨期且内江涨潮至此潮位高程时的排水畅通，按防洪规划,排水工程设计应确保在内江50年一遇的实测潮高3.9m时的排水安全。

本工程设计雨水按就近排放的原则,工程设计范围的雨水管分3段（相应分3个雨水排出口）,各段的管道长度分别为480m，340m，980m，3个设计管段的最不利点雨水口的地面标高分别为4.05m，4.07m，4.05m,由于与内江潮位相比道路设计路面高程相对较低,使各设计管段的最不利点雨水口的地面标高与50年一遇的实测潮高3.9m的高差（压力差）约为0.15m,与多年平均高潮位3，55m的高差（压力差）约为0.5m,如果要保证最不利点在50年一遇的实测潮高或多年平均高潮位，设计暴雨重现期为2年的情况下排水畅通不造成积水,设计雨水管无论采用压力流或重力流设计均不可能达到要求。

可见，由于规划区用地竖向规划的地面高程太低，导致了排水工程设计无法满足防洪规划要求，而防洪规划中也没有提出对排水工程设计可降低防洪标准的要求。

（2）城市用地竖向规划设计存在问题的原因分析

城市用地与道路，交通，地面排水，防洪以及项目建设的近期和远期的结合。局部与整体的协调等矛盾，只有通过用地合理的竖向规划来解决。在规划新区内类似本工程的排水状况尚存在，我们认为其原因是，在规划新区的规划过程中，没有做好排水工程规划与城市用地竖向规划。防洪规划的协调，或者是仅考虑提高用地高程会增加土方工程的造价，而没有考虑所在地区的重要性及排水不畅的后果,因为该市雨量充沛，降雨集中，多台风，台风带来的暴雨强度大，对雨水排放不利。此外，应对土方工程与排水工程的投资进行比较。

（3）采用重力流和短管压力流两种方式进行排水工程设计对城市用地竖向规划高程太低的存在问题,在设计评审中有关规划部门答复不预调整,为了使排水工程设计在受条件限制的情况下尽可能合理,结合本工程特点,我们雨水设计中对各管段的水力计算处理为:管段起点至最不利点按重力流设计,最不利点至出水口在设定相对合理的安全潮位下按短管压力流设计。安全潮位是指当内江潮位不高于此高程时，设计雨水管段能在满流的情况下以压力流的形式排水，并可保证排水畅通。计算结果：

第1段管道总长L为480m,最不利段管道L为120m,安全潮位3.05m；

第2段管道总长L为340m,最不利段管道L为260m安全潮位2.65m；

第3段管道总长L为980m,最不利段管道L为640m,安全潮位2.65m；

这样的处理方式虽然达不到规划新区50年一遇防洪标准的要求,但与每一设计管段全部按重力流排放形式设计的雨水管相比,安全性得到了提高,当然在同样的设计坡度下，由于加大了管径,也就增加了工程造价（本排水工程造价增加了13%），当出内江潮位高于设定的安全潮位同时下暴雨（暴雨重现期为2年）时,最不利附近区域会出现排水不畅的情况,要解决这一问题,应在规划新区内适宜的位置设置排涝雨水泵站。

2.2污水管网规划中竖向高程和污水提升泵的设置站缺乏合理性、系统性的论证

以某城市开发区南区为例,规划面积约13km2，规划污水排放量44300m3%/d，在规划区内污水主干管末端设置了一座规模40000m3%/d的污水提升泵站,即规划区内的大部分污水需经泵站提升后才能排至污水处理厂。当地政府为了加快开发区的开发，在进行城南区内最主要的南北走向的主干道施工时，同时开展了十多条与主干道交叉的东西走向的道路设计，在设计过程中，几个项目从不同的程度上发现了城南区规划污水提升泵站位置设置的不合理性而引起污水管网竖向高程规划不合理，在此,本文以其中一个项目的设计进行论述。

该工程为城南区的一条东西走向的城市次干道，红线b为28m,路线L为1.9km,设计路面标高为124.516～127.372m,设计污水管单侧布置,按原规划污水提升泵站在路线中部的西北角,泵站所在位置地面标高129～132.5m,由于有其他道路的污水管接入,污水提升泵站进水管的管底高程为112.11m。

（1）污水管埋深不合理存在的问题

按原污水提升泵站设置的位置进行本工程设计污水管道埋深11～15m,的长度约为路线长的50%,且排水坡度与道路坡度相反,出现了如下不利于工程建设的问题:

①根据国家钢筋混凝土管的使用标准,一般Ⅲ级管可达到最大覆土为9m,塑料排水管超过8m覆土后也不能选用，因此,需采用暗渠形式排水,与采用管道相比,由于埋深太大，暗渠施工周期长,增加了施工的不安全因素。

②、工程造价较高:根据本工程的地质报告,此路段上除局部为d约1m的残积土外,从高程100～130m的范围均为灰岩,管渠埋深太大,造开挖回填土石方量大。

③泵站原选址位置现状地面标高129～132.5m则泵站的进水池开挖d为17～20m,泵站的建设投资相对较高。

④管渠埋深太大,不仅施工及其困难,今后的维护将是十分困难的。

（2）污水管埋深不合理的原因分析

由于原污水提升泵站设置的位置不合理,造成了污水管埋深太大,即导致了规划区污水管网竖向高程的不合理，据了解,原污水提升泵站规划位置的确定主要考虑的因素是设在某绿化区的附近,以减少对周围居住区的污染，在排水工程设计中,对单项的设计通过管材，基础，施工方法等的合理选用以降低市政排水管网的投资是较有效的，确定合理的排水管设计高程也是节约投资的重要一方面,而合理的高程,需依据合理的排水规划。从设计中发现的不合理性来看,显然规划区的污水管网竖向高程和污水提升泵站的设置缺乏技术，经济全面的论证,片面考虑对社会环境的影响,而技术,经济论证应结合规划区的地质条件,当地的管材来源，施工条件及今后管网和污水提升泵站的运行，管理费用等方面进行论证。

（3）规划调整污水提升泵站后的设计效果

从造价，维护，施工等角度综合考虑,设计提出了调整规划污水提升泵站的建议,调整至路线设计终点东南角，现状地面标高较低（约124m），靠近在建的南北走向的主干道污水管拟接入污水提升泵站的一侧。后在有关规划部门的充分论证和协调后，城南区的污水提升泵站的位置作了合理的调整，使原存在问题的几个项目问题均得到解决。污水提升泵站调整后,比原规划位置现状地面标高降低5～8m，由于污水泵站位置的改变,相应改变了部分设计污水管的流向,本工程原污水管道埋深为11～15m的管段,管道埋深改为3～6m,本工程的排水工程造价降低了29%。

2.3在城市建设中不按规划控制与排水工程重要出水口相关的道路建设

排水工程规划确定的重要出水口是根据管网系统的布置及当地受纳水体的条件确定的,如果随意改变将造成不良的后果。

某经济开发区按详细性控制规划的一条次干路由于用地已被学校建设使用经济开发区确定不按规划建设,要求设计单位按取消该次干路的做法进行相关道路的设计,而该次干路在排水工程规划中作为附近区域的雨水排水主干道所在地,且靠近雨水受纳水体,取消该次干路需调整相应的排水工程设计,造成了设计工程的排水工程部分造价增加13%。

2.4市政给排水工程规划编制滞后，不确定因素多

在市政道路排水工程设计过程中,往往出现道路要求尽快建设,而设计所需的排水工程规划没有编制或在修编中,造成了一些排水工程不能与道路工程同期设计，同期施工的现象,从而造成道路建成后的重复开挖的浪费;有时设计完成后,或排水工程已在施工中,排水工程规划由于各种原因需修改,同样造成了设计的重复工作或工程改造的浪费。

3对市政给排水工程规划编制和执行管理的几点建议

为了在市政道路排水工程设计更好地避免目前市政给排水设施存在问题的发生，使设计做到经济合理,运行安全，通过对设计实例的分析，现对市政给排水工程规划的编制和规划的执行提出一些改进建议。

（1）认真做好规划前期的调查研究,使规划内容更符合当地的条件。

（2）在规划编制中应注意与给水工程，环境保护,道路交通，竖向，水系，防洪以及其他专业规划的相协调。

（3）应重视规划的科学的，全面的技术和经济论证，避免片面的因素干扰。

（4）应重视市政给排水工程规划编制的超前性和严肃性，需更改规划时应作充分论证。

（5）在执行规划的过程，政府各级管理部门应加强执行规划的力度，从根本上改善城市的环境水平。