城市排水系统智慧决策技术研究综述

智慧决策是智慧水务的核心关键技术。围绕城市排水系统的提标增效,从管网诊断评估、城市内涝防治和雨天溢流污染控制3个方面,对城市排水系统智慧决策的实现模式进行了评述。在管网诊断评估方面,综述了基于水量、水质特征因子分区监测的水量来源溯源定位方法;在城市内涝防治方面,综述了基于数值化模型的内涝风险精细化模拟评估和机器学习模型的降雨实时预报、局部积水深度快速预报实现模式;在溢流污染控制方面,综述了基于多目标优化算法、数值模型和机器学习相结合的排水系统优化调度实现模式。模型系统的可靠性是智慧排水决策的关键,应重视管网水量来源定量解析和排水系统内涝风险预警、优化运行调度的融合。     

InfoWorks ICM排水管网模型在实际中的应用

采用InfoWorks ICM排水管网模拟软件,建立排水管网模型,通过对内涝风险的模拟,对现有排水设施进行内涝风险评估,综合分析排水系统排水能力及抵御内涝风险的能力.     

晋城市不同区域洪涝驱动要素分析

兼顾城市不同空间特征的内涝问题,是提升城市防洪排涝能力的关键.本文以晋城市主城区为例,针对不同开发程度的管网密集区与管网稀疏区2类下垫面,构建SWMM-ICM-WCA2D模型,模拟不同降雨情景下管网排水与地表淹没状态,分析城市内涝驱动要素.结果表明：管网密集区的内涝积水主要受降雨强度、管网排水能力和地形特征的影响,主城区现状管网设计标准较低,5 a一遇降雨条件下排水容量已趋于饱和;管网稀疏区高程≤751 m的淹没区水深较大,其余高程大的区域积水深度较小而流速较大;不同降雨情景下,管网指标与淹没要素间均表现出较强的相关性,特别在高水深（>1 m）时的联系更为密切,相关系数>0.78.     

合肥市局部区域雨水管网风险分析

对雨水管网进行风险分析,可以为减少城市内涝风险提供科学的决策依据.文章介绍了风险分析的理论和方法,根据管网运行特点和模型模拟所能提供的技术支持,确定以节点超载功能系数和节点超载时间为风险指标.以合肥市某区域雨水排水系统规划为例,采用模糊综合评价法进行雨水管网运行风险半定量研究,演示了雨水管网运行风险评价的全过程.研究中使用的方法具有一定的通用性,有利于寻找切实有效的方法全面提高城市排水系统的安全性能.     

城市暴雨内涝数学模型的研究与应用

该文以通过排水管网水流运动模式为主要模拟对象，研制了城市暴雨内涝积水的数学模型。进行污水模拟和实现模型进行了初步的探讨。同时模拟城市暴雨内涝水力工况系统，并根据其应用情况进行相应地误差分析和修正。     

浅谈我市排水管网养护在解决城市内涝方面的作用

本文从我市城区排水现状以及存在的问题着手,概述了近年来我市发生内涝的概况,分析了我市城区发生内涝的原因及采取的应对措施,阐述了我市排水管网养护在解决城市内涝方面的作用,以便进一步探讨城市管理部门对突发暴雨的应对能力。     

浅谈我市排水管网养护在解决城市内涝方面的作

本文从我市城区排水现状以及存在的问题着手,概述了近年来我市发生内涝的概况,分析了我市城区发生内涝的原因及采取的应对措施,阐述了我市排水管网养护在解决城市内涝方面的作用,以便进一步探讨城市管理部门对突发暴雨的应对能力。     

分析及优化雨洪潮遭遇下城市水系排水防涝系统

以福建省沿海城市P的北洋区域作为研究区域,利用SWMM模型模拟30年一遇最不利24 h降雨遭遇洪潮时,区域现状城市水系排水能力以及内涝分布情况;并通过模拟的结果,对区域本底水系进行调整。通过优化水系排水方向、重构排水防涝河网以及改造新增蓄涝区来完成城市排水防涝系统的优化。优化后的排水防涝系统可将现状南北向排水调整为东西向排水,减弱潮汐顶托作用,并以最佳主干河道规模和新开排放口数量,提升水系调蓄和排水能力;最后确定蓄涝区位置与调蓄容积,收纳剩余因潮汐顶托而产生的涝水量。结果表明优化的排水防涝系统有效的解决了现状4 195. 42万m3的涝水量,并将洪水排放水量提升了2. 25倍,水系排水能力得到了较大加强,P城市北洋区域排水防涝问题被有效解决。     

基于环境整治视角下海绵城市排水系统优化设计

城市排水系统设计的科学与否与城市的安全程度紧密相关,随着社会的快速发展,原有的排水系统大部分都无法适应城市的发展需要,在分析我国内涝灾害的基础上,以江西省莲花县为研究对象,通过建立雨洪模型,分别确定了降雨模型、入渗模型、地表径流模型和排水管渠模型,通过对模型率定确定了水头损失系数、糙率及最大、最小入渗率等参数,分析了LID开发前后城市内涝现状,结果表明:模型模拟值和实测值误差在10%范围之内,LID开发前莲花县现有排水系统无法满足目前降雨径流量、大部分管网已超负荷进行,路面积水严重;进行LID开发后,研究区积水量、积水时间、积水点数明显减少,现状面临的城市内涝情况已明显减缓,但地表径流大时仍会有积水情况出现。研究结论可为我国在"海绵城市"建设中的排水系统优化设计提供参考。     

一维管网与二维地表双向耦合的城市暴雨内涝模拟

为快速、准确模拟城市暴雨内涝演化过程,提出一种排水管网与上覆地表动态水力交互方法,构建了一维管网模型(SWMM)与二维水动力(LISFLOOD-FP)双向耦合的模型,解决了一维管网和二维地表的双向流量交换和时间同步难题。以上海外高桥地区为例,采用两次短历时降雨过程对耦合模型进行校准和验证,比较分析了单向、双向耦合的淹没范围与水深变化。结果表明:双向耦合模拟精度较高,在研究区具有良好的适用性;对于占比80%以上的轻度(<0.2m)积水区,单向、双向耦合的模拟积水面积比为1.21;对于中等(0.2～0.3 m)和重度(>0.3 m)积水区,单向耦合模拟结果趋于严重,该比值分别增至1.88和2.1。所构建的双向耦合模型能够揭示城区内涝积水、扩散及消退的全过程,可用于城市暴雨内涝推演,为内涝治理和灾害防御提供科学依据。     

大同市城市防洪工程体系分析

针对大同市市政排水管网多数系统排放能力偏低。配套管网少，管护力度不够，防涝能力不足的问题，提出了应采取定期清理河道、健全管理制度、增加维护经费、提高设防标准等措施来搞好城市防洪工程的建设。     

流域、区域和城镇防洪工程工况与调度变化的洪涝互馈效应研究

为系统探究流域、区域和城镇3个层面之间工况与调度变化的洪涝互馈效应,以太湖流域及其内部水利分区、城镇为例,基于控制变量的思路设计不同的模拟工况和调度情景,定量模拟了各层面在不同防洪工程工况与调度方案下的流域洪涝运动过程,从水位变化角度分析了各层面之间的洪涝互馈效应。结果表明:适当抬升城镇防洪排涝工程内部排水控制水位可在保证城镇内部洪涝安全的前提下降低外部区域和流域防洪压力,但效果有限;适当降低各区域沿长江和杭州湾外排工程排水控制水位可有效增加流域和区域洪涝外排水量,显著降低太湖水位以及区域水位,对城镇内部水位也有一定的降低效果;吴淞江等流域行洪工程可大幅提高流域外排能力,显著降低太湖以及区域水位,而区域层面的防洪排涝工程仅能增加本区域外排水量,降低本区域内水位,对流域和城镇几乎没有影响。     

屋面雨水收集缓解城市内涝时效分析

针对屋面降雨散落造成城市地面产生径流形成内涝等问题,本文通过对现有的蓄水池结构进行改造,在蓄水池底部设置不同孔径d的排水孔,使得降雨时雨水先收集到蓄水池降雨后缓慢排入土壤或地下管网,达到延长排水时间,降低径流峰值从而降低地下管网堵塞几率。通过设计实验和模拟分析得出以下结论：土壤渗透系数I大和排水孔径d小时排放到土壤的效果最好;排水孔径d越小,雨水进入地下管道时间越长所降低的径流比ψ越高;设计相同体积蓄水池时,底面积A越小蓄水量越大。通过理论和实际验证蓄水池改进技术的可行性,为治理城市内涝提供一种新方法。     

室外真空排水设计参数与计算

与传统重力排水系统相比,室外真空排水系统在地形复杂、地面起伏大、坡降小、地下水位高、环境要求高等特殊地区的运用中占有明显的优势.具有管道可随地形铺设、管道埋深浅、土方开挖量少、排水管道的管径小、流速大、所占空间小、无需设置检查井、无臭气向环境溢散等优点.通常室外真空排水系统工作压力为-55～-65kPa,主要用来克服真空接触阀的开启以及从用户终端到真空站传输污水的阻力,可将污水提升4.0～5.0m.室外真空排水系统在特殊地区的运用能从环保、投资方面解决传统重力排水系统的难题.通过分析室外真空排水系统的工作原理,采用理论计算与实验相结合的办法,推导和验证了室外真空排水系统的运行参数和技术条件.阐述了室外真空排水系统管网系统服务范围、管道的敷设形式、连接方式、弯曲半径和系统设计参数,并给出了计算方法,为进一步研究和应用该技术提供参考依据.     

排水管道堵塞试验及影响因素分析

随着智慧城市信息集成化的发展应用,对排水管道内水位、流量等主要运行参数的实时监控与自动采集需求越来越强,利用参数采集系统对排水管道堵塞进行定位监测,基于水力相似原理,建立变态相似模型,按照原型长度比例缩小20倍建立试验装置,并针对排水管道试验模型重力流、压力流不同工况进行堵塞试验及堵塞影响因素研究,结果表明:在重力流中,堵塞前水位和堵塞强度呈正相关分布,堰上水头最低点出现在堵塞高度为管径的50%时,且过流损失均随着坡度的增加而增加;堵塞强度在0.5时,过流损失减少值最小;在压力流中,堵塞程度越大,堵塞点前后管道水位高度变化越大;在同一堵塞强度条件下,过流损失随着堵塞长度的增加而增加;随着坡度增加,过流损失增加差额减少;堵塞长度越大,坡度对过流损失的影响越小。试验研究分析了排水管道堵塞状况的变化规律,为排水堵塞故障识别提供了基本依据。     

排水管道检测与缺陷识别技术综述

随着排水管道使用年限的增长及输水能力要求的提高,对排水管道进行状态评估已成为必须要做的工作,但管道状态评估很大程度上依靠管道的检测结果,为全面了解排水管道的检测方法,本文对目前用于排水管道检测的主要方法做了综述,分析了各检测方法的原理和特点,并介绍了基于计算机视觉和图像处理的自动化缺陷检测技术,对排水管道检测技术的发展前景进行了展望,认为闭路电视检测方法结合深度学习缺陷识别技术,可以实现排水管道检测领域的自动化和高效率,具有较好的应用前景。     

基于安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接研究

提出了基于水位安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接方法,剖析现状城市排涝与区域防洪标准的衔接性,并通过不同标准组合方案的试算,分析了区域和城市防洪排涝标准变化对关键断面出入水量的影响,并基于水位安全裕度评估方法提出了相衔接的城市排涝标准与区域防洪标准设计组合。研究结果表明：现状太湖流域北部区域防洪与城市排涝标准基本具备抵御50年一遇洪水的能力,但城市、区域层面防洪排涝能力与需求表现出不衔接,表现为城市内部水位远低于防洪设计水位,而区域水位则接近甚至超出防洪设计水位,防洪能力略显不足;不同区域防洪标准提升导致的外排格局变化特征具有显著差异,武澄锡虞区、阳澄淀泖区防洪能力提升通过扩大向长江泄洪实现,湖西区则通过扩大向太湖泄洪实现;限制城市大包围外排水量对缓解城市外部区域防洪压力的效果有限;太湖流域北部50年一遇区域防洪标准与20年一遇城市排涝标准是相衔接的标准设计组合。     

排水管道堵塞时的CFD数值模拟

排水管道堵塞会降低其输水能力,严重时会影响区域排水系统的正常运行。堵塞后排水管道形成压力流,会在地面形成冒溢,本文针对压力流排水管道堵塞问题,用FLUENT软件对管道堵塞进行CFD数值模拟,分析了堵塞管道流态及堵塞程度单因子变量对沿管道长度方向压力和流速的影响。在基准工况下,堵塞位置后上方0~3 m区域流速增加,堵塞位置后下方0~5 m范围内流速降低,且在该区域下方形成水舌,对压力突变存在沿管道流动方向堵塞位置之后5 m范围内,堵塞使其前方位置产生憋压,后方产生失压。瞬间堵塞后,对于堵点较远区域流态及压力并无产生明显影响。堵塞高度、堵塞长度、堵塞位置对管道水流压力的影响顺序为：堵塞高度>堵塞长度>堵塞位置。     

基于SWMM的城市雨水管网排水能力分析

城市雨水管网实际排水能力对城市排涝和防洪起着重要作用.为了分析管网实际排水能力,采用暴雨管理模型（SWMM）对研究区域在设计暴雨重现期P=0.25 a0、.5 a1、a2、a、5 a1、0 a情形下的排水能力进行分析.在6种设计暴雨情形下,得出了满流时间较长和变化较大的管道,为实际的城市雨水管网改造提供依据.