海绵城市中生物滞留沟对路基水分场分布的影响

随着城市化进程的不断加快,海绵城市作为一种新型的低影响开发理念,逐渐成为城市建设的趋势。就重庆某海绵城市试验路段为背景,研究海绵城市生物滞留沟对路基水分场的分布问题。在强降雨情况下,采用数值试验模型分析防渗膜半包情况下生物滞留沟对路基水分场的分布;再结合现场原位试验,采用高密度电法测量降雨前后电阻率分布,分析路基雨水下渗的分布规律。综合分析试验结果表明:该种路基结构形式能够满足海绵城市的吸、蓄、渗、净等要求。分析雨水下渗至路基的整个过程,得到路基水分场的分布情况;其中防渗膜对于降低雨水在车行道侧路基水分的增加起到关键作用。     

基于物理试验生物滞留沟对海绵城市路基水分场分布研究

以重庆市海绵城市道路试验路段作为研究背景,研究探讨降雨条件下生物滞留沟路基水分分布影响。通过室内物理模型试验,采用土壤水分传感器和高密度电法进行数据采集。通过分析降雨前后路基体积含水率的变化情况,和降雨前后路基的电阻率的分布情况,试验结果表明:防渗膜全包的生物滞留沟能够有效地控制雨水进入车行道侧路基,防渗膜半包结构的生物滞留沟对雨水的就地下渗具有较好的效果,车行道下侧下渗雨水主要集中在2倍生物滞留沟深度。     

基于物理试验生物滞留沟对海绵城市路基水分场分布

以重庆市海绵城市道路试验路段作为研究背景,研究探讨降雨条件下生物滞留沟路基水分分布影响。通过室内物理模型试验,采用土壤水分传感器和高密度电法进行数据采集。通过分析降雨前后路基体积含水率的变化情况,和降雨前后路基的电阻率的分布情况,试验结果表明:防渗膜全包的生物滞留沟能够有效地控制雨水进入车行道侧路基,防渗膜半包结构的生物滞留沟对雨水的就地下渗具有较好的效果,车行道下侧下渗雨水主要集中在2倍生物滞留沟深度。     

一种新型的山地海绵城市生物滞留沟结构的雨水下渗

提出了一种新型的海绵城市生物滞留沟(以下简称"生物滞留沟")结构,探求了雨水在该结构的下渗机理及雨水在路基中的分布情况。通过物理模型试验和数值分析方法,研究了具有包至卵石层顶的防渗膜的结构形式的生物滞留沟雨水下渗情况。结果表明:该结构形式具有极好的雨水收集效果,具备一定的雨水就地下渗功能,是一种符合海绵城市建设要求的结构形式。研究结果能够为海绵城市生物滞留沟设计提供一定参考。     

基于高密度电法山地海绵城市生物滞留带雨水下渗探究

为探究山地海绵城市道路生物滞留带对雨水的控制效果,通过高密度电法研究了现场试点路段生物滞留带雨水下渗效果。结果表明:现场试验路段的生物滞留带对下渗雨水控制具有较好效果;同时雨水对路基的影响和时空分有关。可见海绵城市生物滞留带具有良好的持水效果,能够提高雨水的利用效率。     

基于高密度电法的山地海绵城市生物滞留带雨水下渗

为探究山地海绵城市道路生物滞留带对雨水的控制效果,通过高密度电法研究了现场试点路段生物滞留带雨水下渗效果。结果表明:现场试验路段的生物滞留带对下渗雨水控制具有较好效果;同时雨水对路基的影响和时空分有关。可见海绵城市生物滞留带具有良好的持水效果,能够提高雨水的利用效率。     

海绵城市不同用地类型土壤渗透能力 ——以厦门市海沧马銮湾试点区为例

以国家首批海绵城市建设16个试点城市之一厦门市海沧区马銮湾试点区为例,结合片区现状,采用双环入渗法测定土壤下渗率,并结合土壤容重、含水率、粒径分布等土壤特性,分析不同地块、不同用地类型的40个检测点土壤渗透能力. 利用Horton下渗模型,确定土壤渗透系数,指导试点区选择适宜的低影响开发（LID）技术. 结果表明,试点区居住小区、工业区和城中村土壤渗透能力普遍较强,农林用地次之,公共设施用地最差. 对试点区4个点位2种用地类型（公共设施用地和工业区）的2种LID设施（雨水花园和生物滞留设施）效果分析显示,雨水花园适合修建于学校、停车场等面积较大地区;生物滞留设施适合应用在道路和居住小区绿化带等面积较小、坡度较小的地区. 土壤特性和土壤下渗率可单独作为土壤渗透能力的评判依据.     

海绵城市不同用地类型土壤渗透能力——以厦门市海沧马銮湾试点区为例

以国家首批海绵城市建设16个试点城市之一厦门市海沧区马銮湾试点区为例,结合片区现状,采用双环入渗法测定土壤下渗率,并结合土壤容重、含水率、粒径分布等土壤特性,分析不同地块、不同用地类型的40个检测点土壤渗透能力.利用Horton下渗模型,确定土壤渗透系数,指导试点区选择适宜的低影响开发(LID)技术.结果表明,试点区居住小区、工业区和城中村土壤渗透能力普遍较强,农林用地次之,公共设施用地最差.对试点区4个点位2种用地类型(公共设施用地和工业区)的2种LID设施(雨水花园和生物滞留设施)效果分析显示,雨水花园适合修建于学校、停车场等面积较大地区;生物滞留设施适合应用在道路和居住小区绿化带等面积较小、坡度较小的地区.土壤特性和土壤下渗率可单独作为土壤渗透能力的评判依据.     

近市政道路生物滞留带渗漏位置危险性分析

为评估生物滞留设施中防渗膜不同渗漏位置发生渗漏时对道路的影响,以西咸新区某市政道路典型断面为背景,运用有限元软件对雨水作用下易渗漏位置进行数值模拟,分析路基及地基土的受影响范围及随时间的变化,评估不同渗漏位置的危险等级,得出以下结论:渗漏的范围大致呈苹果形状,但是随着渗漏点的不同而有所区别,防渗膜与第一层路基填料接触的位置(S_1)出现渗漏时,下部地基土几乎不会受到任何影响;防渗膜与第二层路基填料接触的位置(S_2)出现渗漏时,道路地基土受影响的范围最大;防渗膜与地基土接触的位置(S_3～S_6)发生渗漏时,渗漏位置越靠近路基,地基土中含水量的增长速率越快,且含水量开始发生变化的时间也越早。综合考虑不同位置发生渗漏时含水量变化的影响范围及速率可将危险性等级排序为:S_2 S_3 S_4 S_5 S_6 S_1。     

基于海绵城市的城市给排水规划设计

针对当下十分流行的海绵城市,在简述其特点、功能和目标的基础上,以海绵城市为基础进行给排水规划,主要内容有透水铺装、下沉式绿地、生物滞留、渗透塘、湿塘、雨水湿地,通过以上分析进而实现对雨水径流的有效控制,达到小雨时路面不积水、大雨时城市不内涝、水体不发臭变黑、有效缓解城市热岛效应的目标。基于此,为实际的海绵城市开发建设提供可靠参考依据。     

湿度影响下的重载交通沥青路面动力响应

考虑地下水和雨水入渗的影响,运用ABAQUS软件建立重载交通沥青路面动力分析模型,分析地下水上升和降雨入渗引发路基湿度变化后的路基动态回弹模量分布规律,以及三轴双轮移动重载作用下沥青路面的动力响应.分析结果表明,地下水距路基顶面越近,对路基模量的分布影响也越显著,降雨入渗与动载共同作用处的路基模量折减更明显;地下水位距路基顶面高度从6 m减至2 m时,面层层底拉应变由70×10~(-6)增至173×10~(-6);降雨强度增大对外侧车道处的面层层底拉应变影响巨大,对中间车道的影响较小;降雨天数增加,两侧车道的面层层底拉应变反而减小,而中间车道的趋势相反,拉应变随着降雨天数增加而增大.     

潮湿多雨地区高速公路路基湿度的实测特征

为获取潮湿多雨地区路基的湿度分布特征及其影响因素,采用现场钻芯取样和预埋湿度传感器的方法,对4条高速公路进行了现场测试。结果表明,黏土路基显著受地下水毛细作用的影响,路床内平衡含水率较最佳含水率提高5%左右,土路肩和边坡的入渗将直接影响外侧行车道以下路基湿度、提升含水率并造成一定程度的干湿循环,中央分隔带防排水措施的失效也可导致内侧行车道下含水率大幅提升;而砂土路基受地下水的影响较小,湿度波动与气候因素变化之间的滞后性也较小。因此,设计时宜充分重视防排水措施的长效性,并以路基长期的湿度分布作为设计状态;若考虑到入渗产生的湿度提升与波动,以及高速公路行车道的荷载分布特征,以外侧车道的实际湿度作为设计状态则更为合适。     

降雨条件下不良填筑路基破坏过程物理模拟

为研究不良填筑路基在降雨条件下变形破坏机制,采用相似材料和物理模拟实验方法再现填方路基变形破坏全过程,揭示降雨和软弱夹层与不良填筑路基变形破坏的内在联系。研究表明,雨水和坡后汇聚水流大量下渗,路基自重增加,下滑推力增大,坡体应力条件发生显著改变。软弱夹层相对隔水,下渗雨水在软弱夹层上运移受阻,夹层浸水软化,于坡体稳定性产生不利影响。路基内部碎屑颗粒含量大,进而堵塞地下水消散通道,孔隙水压力持续增加,加剧坡体变形,最终导致路基失稳。该路基破坏过程可分为：水流下渗、坡体应力调整、后缘拉裂缝形成、裂缝贯通-整体破坏四个阶段。     

滨海细砂路基沉陷机理

为了揭示滨海细砂路基沉陷机理,在实地调研和文献调研的基础上,通过路基湿度状态分析、重复动三轴试验和固结变形试验,研究基于淤塞效应的滨海细砂路基累积沉降量.研究结果表明:滨海细砂路基沉陷主要由细砂渗流—迁移—淤塞现象引发的细砂路基动力变形、固结变形以及砂土流失三部分组成;施工期间,高雨强条件下降雨入渗水流引发细砂迁移—淤塞现象,使得砂芯长时间处于高含水率状态;运行期间,淤塞且过湿的砂芯在重载交通和土压力长期作用下出现过量的动力变形和少量固结变形,从而引发细砂路基沉陷现象.     

基于非饱和渗流原理的路基含水率预估

为了研究路基内含水率分布规律,确定地下水位、降雨和蒸发作用对路基材料含水率的影响,建立了基于非饱和渗流原理的有限元模型,进行稳态及瞬态的渗流计算,模拟粉质粘土、砂质粘土、亚粘土和亚砂土4种路基及边坡材料含水率的变化规律;通过埋设频域反射仪得到路基含水率年变化规律。研究结果表明：4种路基的含水率均随地下水位的升高呈指数形式上升,持续的降雨和蒸发作用对路基边坡影响深度范围为0.2～0.6m;基于非饱和渗流原理的有限元模型对路基含水率的预估具有较高的精度,能够达到工程应用要求。     

路面结构新型排水系统性能及影响参数分析

路面结构中存在水分将会影响道路基层与路基土体的性能，造成土体弹性模量降低、承载能力减弱。随着时间的推移和路面车辆荷载的作用，路面结构将出现不同程度的破坏，例如开裂、车辙、坑洼、不均匀沉降等，因此需排除路面结构中存在的水分。传统的路面排水措施主要有：（1）路面侧边沟排水；（2）碎石排水基层排水；（3）采用土工织物进行排水。然而传统的排水措施仅限于在土体饱和条件下排除水分，在实际环境中道路基层与路基常常处于非饱和状态下，从而提出要在非饱和条件下排水的新技术。基于非饱和渗流理论，提出采用复合土工合成排水材料的新型路面排水系统，该系统由三部分组成，从上而下依次为水力传导层、毛细防渗层和隔离层。开展了新型路面排水系统模型试验、数值模拟以及参数分析，来研究降雨入渗条件下新型路面排水系统性能及影响参数。室内模型试验采用自制模型箱，通过控制自来水管水流速来模拟降雨，配合埋藏在土层中张力计和含水量监测仪，实时监测基层与路基中基质吸力和含水率；数值模拟建立与室内模型相同大小的数值模型，在相同降雨边界条件下监测基层与路基中基质吸力和含水率的变化规律；参数分析采用控制变量的方法，分别分析了Van Genuchte参数“a”、土工织物饱和渗透系数k_s、土工织物厚度k_t对水力传导层排水能力的影响。研究结果表明：新型路面排水系统可将入渗水快速有效排除，基层材料在试验过程始终处于非饱和状态，并在降雨停止后第10min基层的基质吸力开始回升；新型路面排水系统能够防止水下渗至路基， 降雨过程中路基土的吸力始终保持在初始吸力值；采用新型路面排水系统时，基层体积含水率在降雨过程中不断上升但未达到饱和体积含水率，路基体积含水率则保持不变；土工织物参数“a”值与饱和渗透系数对毛细屏障作用的影响较显著，随着“a”值和饱和渗透系数的增大，土工织物与土体接触面形成的毛细屏障越弱、排水越快，但当“a”值过大则无法发挥阻挡水流渗入路基的作用，结合数值结果以及其他文献研究建议“a”值取10kPa左右，饱和渗透系数取0.01~0.1m/s范围；而土工织物厚度改变对毛细屏障作用并不显著，结合实际制造工艺建议土工织物厚度取10~15mm为宜。     

海绵城市雨洪控制中雨水径流水质变化规律分析

在充分利用水资源的理念下,对海绵城市某公司不同取样点的雨水水质进行检测。介绍了研究区域的详细情况,给出雨水采集方法、实验方法和水质指标检测方法。选择研究区域4个不同下垫面的屋面和路面作为雨水取样点,分析了雨水径流水质随降水时间的变化规律、雨水径流水质随降水强度的变化规律和不同下垫面影响下雨水径流水质变化规律。结果表明,降雨初期雨水污染程度较高,雨洪控制中衡量雨水径流水质指标含量相对较高;随着降雨时间的增加,水质逐渐好转并最终趋于稳定;短时暴雨和强度消耗时长降雨相比,径流污染负荷明显更高;舍弃前10 min的初期径流雨水后,水质明显更好,说明海绵城市雨水利用潜力很高,可作为第二水源。