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。     

海绵城市中生物滞留沟对路基水分场分布影响

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于动态渗透的雨水塘下渗设计及运行方法

针对上海世博城市最佳实践区北区的不透水景观水塘下渗改造,开展了雨水滞留下渗现场试验研究.改造前的试验表明,雨水下渗速率与雨水塘-地下水水位差呈线性关系;在改造后的雨水塘内开展试验,进一步验证了该结论,并确定了动态下渗速率.因此,提高塘内动态水位促进雨水下渗,有助于实现园区17.6mm雨水径流在3d内被下渗利用,达到国际绿色社区认证体系(LEED-ND)的铂金认证要求.     

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。     

多年冻土路堤水平排水板的作用机理与试验研究

为了解决青藏高原的冻土浅层雨季雨水下渗和蒸发所产生的冻土冻胀与融沉问题,在青藏高原开展水平排水板结构性路基和普通通风路基的原位模型对比试验,并从理论上探讨水平排水板在多年冻土路基中浅层重力排水和结构加劲的作用机理,确定水平排水板的铺设参数;运用光纤监测技术对水平排水板在多年冻土路基中的变形进行监测,对比分析水平排水板铺设与否这2种条件下冻土路基变形监测结果.研究结果表明:铺设水平排水板缩短了冻胀变形的冻结期,延长了相对稳定的稳定冻结阶段,减小了冻胀变形范围和冻胀变形;在铺设水平排水板的路基段,最大融沉变形为3.7 mm,累计最大冻胀变形为5.7 mm,而在未铺设水平排水板的试验路基段,最大融沉变形为3.1 mm,累计最大冻胀变形为9.2 mm.水平排水板在冻土路基工程中,可以有效控制雨水量在路堤下的下渗,减小雨水下渗量所带来的多年冻土路基的冻胀变形.     

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.     

降雨对非饱和土路基含水量的影响分析

降雨对非饱和土路基的含水量具有较显著影响。基于路基内部水运动原理,分析了降雨对路基的浸润作用;研究IEM和FDEM降雨模型雨水入渗路基机理,导出了降雨作用下雨水入渗路基深度公式;研究了降雨作用下非饱和土路基的饱和一非饱和流,基于一般渗流方程,初步推出了降雨作用下非饱和土路基的饱和一乍饱和渗流公式。分析结果表明,降雨作用下的路基渗流的深度可达100.0cm以上,含水量的变化可达15％。     

压实方式影响路基湿度场演变规律数值试验研究

为研究路基湿度场受压实方式影响所产生的变化与分布问题,分别构建4种具备不同压实方式的路基数值试验模型,通过分析二维入渗方式的降雨试验结果,总结不同压实方式影响下路基湿度场扰动区的分布特征,以及扰动区扩距、路基湿度与梯度变化的主要规律,并阐述其根本机理。研究结果表明:降雨入渗路基产生湿度扰动区可划分为前、后2个区域,后区表现为湿度较大、梯度较小,前区表现则与后区相反;湿度扰动区扩距和湿度都随着路基压实度的增加而呈线性减小,前扰动区的湿度梯度随着路基压实度呈线性递增;雨水入渗路基速度矢量的竖向分量远大于水平向分量,受到路基压实区组合方式影响,非饱和扰动区的下层路基湿度随上层路基压实度增加呈线性显著降低。     

城市地表产流特性与计算方法分析

分析了城市地表雨水产流特性，讨论了城市地表雨水产流的计算方法，通过比较分析得出：对城市不透水区，降雨损失主要以初损中的洼蓄为主，若精度要求较高，宜采用蓄满产流中的指数分布计算方法或变径流系数法；若精度要求一般，可采用SCS曲线法或综合径流系数法．对于城市透水区域，降雨损失主要以下渗为主，若精度要求较高，宜采用结合下渗曲线公式的下渗曲线法；若精度要求一般，可采用指标法。     

不同降雨条件下高边坡的稳定性分析

为了研究不同降雨强度下雨水入渗对加固前后边坡的稳定性。以山西省吕梁市离石区某矿区边坡为例,通过PLAXIS有限元软件对该边坡进行渗流与应力耦合计算,根据该地记录的降雨量,分析了不同降雨强度下边坡孔隙水压力的变化规律,边坡的破坏趋势,预应力锚杆内力变化以及边坡安全系数的变化。研究表明：降雨强度越大,边坡的负孔隙水压力消散的速度越快,雨水入渗速度越快,且在相同计算时间内入渗深度也越深;边坡发生的破坏形式在降雨阶段往往浅层滑动,降雨结束后,雨水继续下渗,边坡的潜在滑动面逐渐过渡为深层滑动;在相同降雨条件下,各级边坡锚杆内力增量都会大幅提升,且越靠近下级边坡的预应力锚杆内力增量越大;增加预应力锚杆加固边坡可有效提高边坡的稳定性且减小降雨对边坡稳定性的影响。     

路基边坡降雨试验及基于神经网络的水分场研究

为了研究降雨条件下路基边坡土体含水率的变化规律及雨水入渗过程,进行一系列不同降雨强度、不同坡度条件下的室内降雨模拟试验。以土体含水率受降雨历时、土体空间位置、坡度和降雨强度这4个因素作为输入单元,体积含水率作为输出单元,选取试验数据输入训练,建立含水率的遗传算法神经网络预测模型。预测检验后,利用神经网络对2.7 mm/min降雨强度下40°边坡的降雨入渗过程进行预测研究。研究结果表明:对于路基边坡,当土的性质、压实度、排水等条件相同时,土体含水率受降雨历时、土体空间位置、坡度和降雨强度这4个因素共同影响;随降雨的进行,土体含水率逐渐增加,浸润范围不断增大,受空间位置影响距入渗面越远则含水率变化滞后,增长速率及幅度减小;在相同雨强下,不同坡度边坡坡顶土体含水率变化过程相似,而随坡度的增大,坡脚土体含水率的增长速率及幅度逐渐减小;随雨强的增加同一边坡相同位置处土体含水率越早开始增大,其增长速率及幅度也随之增加;利用所建立的含水率遗传算法神经网络预测模型所得入渗结果与试验观测结果接近,表明该神经网络方法能较好地描述路基边坡土体含水率的变化情况及雨水的入渗过程。     

渗水井在提高庭院雨水下渗率中的应用

为减少历史街区中的合流制排水系统的污水溢流量,降低雨污分流改造难度,利用历史庭院下垫层的瓦砾层特点,采用渗水井海绵技术提高地表的雨水下渗率,削减降雨径流.蓄渗性能试验结果表明,瓦砾层平均蓄水率和渗透系数分别为33.52 L·m~(-3)和13.490 m·d~(-1),分别是原状土的7.7倍和245.3倍.通过渗水井将庭院雨水径流汇至瓦砾层可强化下渗,对不同面积庭院的渗水井直径选用方案进行了研究.以汇水面积为120 m~2的典型庭院为例,采用直径为1.6 m、蓄水深度为1.1 m的渗水井,能将重现期为3 a、降雨历时为2 h的暴雨所产生的径流削减89.45%.     

土壤特性空间变异对降雨下渗影响的统计理论研究

本文利用饱和土壤导水率K_5的对数正态特性,通过函数转换方法建立了降雨下渗中积水时间f_p的分布和两个统计特征值(即平均下渗率及估计方差)的表达式。研究了土壤特性空间变异对降雨下渗的影响。结果表明,土壤特性空间变异程度越大,影响越大,在产流计算中如果不考虑这种影响,将会引起较大误差。     

膨胀土边坡模型的含水量与变形特征

采用室内模型试验,研究降雨蒸发条件下边坡模型的含水量变化和变形特征,并分析两者之间的关系,揭示降雨、蒸发条件下膨胀土边坡遇水膨胀,失水收缩的变形机制。结果表明:含水量的变化是导致膨胀土边坡变形最直接的原因;降雨期间,雨水下渗缓慢,含水量的改变主要发生在浅层土体;边坡的膨胀变形在降雨的第一时间发生,膨胀速度由快变慢;蒸发阶段,雨水入渗使坡体较深处含水量增高,深层土体继续膨胀,而表面土层由于含水量的降低已经开始收缩,因此边坡的整体变形与坡体含水量分布紧密关联。