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雨水干管中污染物浓度模型的建立及多功能雨水池的研究

作　者: 闫廷波
导　师: 赫俊国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 水资源雨水利用浓度模型雨水池
分类号: TV213.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

水是关系到人类生存发展,具有战略意义的资源。当前我国日益严重的水资源短缺和水环境污染问题,不仅困扰国计民生,并已成为制约社会经济可持续发展的限制性因素。面对缺水现状,雨水资源的开发利用已成为一种新的趋势。然而,如何进行雨水规划利用,在国内还是新的课题,诸多方面还有待于进一步研究。论文以径流过程中不透水地表表层沉积物的冲刷速率与沉积的污染物量成正比的研究结果为依据,通过理论分析和数学分析手段,进行了雨水干管中污染物浓度随降雨历时的变化规律的研究,推求雨水中污染物浓度变化模型。同时讨论了小区多功能雨水池的功能定位及容积确定,最后提出适合的水池设计方式。针对目前雨水模型研究中存在的与我国雨水利用工程实践之间的不相适应问题,论文通过数学分析的方法,推求了雨水中污染物浓度变化规律公式。公式表明,对于特定的小区,雨水干管中污染物浓度主要受降雨历时、污染物初始浓度及临界时间等的影响。在浓度模型建立的基础之上,可以确定弃流时间,为实现雨水的有效回收利用提供理论基础。城市雨水资源化的集流过程包括雨水就地利用和集中调蓄利用两个大的方向,依据利用途径的不同,需建立相应功能的雨水池。论文在完成了雨水池的功能定位分析的基础之上,提出了多功能雨水池的概念。依据实际使用功能的不同,并进行水质水量计算对比的前提下,得出多功能雨水池可具有如下两种形式:一是集储存生活杂用水、储存小区消防用水和回灌水三个功能于一体的多功能雨水池;二是集储存小区生活杂用水、储存小区消防用水、调蓄洪峰流量、回灌地下水等四个功能于一体的多功能雨水池。对于第一种形式的多功能雨水池,其容积主要由池内消防水量、火灾延续时间内补充水量、生活杂用水量之间的关系来确定:①若Vz≥V消, V = (1.0～2.0)Vz;②若V消- V补≤Vz <V消,V = Vz + V消-V补;③若Vz < V消-V补, V = (1.0～2.0)V消。对于第二种形式的多功能雨水池:①若V调蓄≥V消, V = (1.0～2.0)V调蓄;②若V消- V补≤V调蓄<V消, V = V调蓄+ V消-V补;③若V调蓄< V消-V补, V = (1.0～2.0)V消。论文通过对实际小区雨水利用工程的模拟计算得出:当小区分别设置单一功能的雨水池时,消防水池、生活杂用水池和洪峰流量调蓄池的容积分别为:300m3、140m3和600m3;若建立多功能雨水池其容积为800m3。相比较而言,建立多功能雨水池可节省基建投资37.2%,节省占地37.5%。建立多功能雨水池进行雨水的回收利用,可以有效缓解我国当前水资源短缺的现状,增加可利用水资源量。同时节省基建投资,为经济发展提供基础保障,具有显著的社会效益,经济效益和环境效益。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-29
  1.1 课题研究的背景及目的和意义  11-17
    1.1.1 课题研究的背景  11-16
    1.1.2 课题研究的目的和意义  16-17
  1.2 国内外研究现状  17-26
    1.2.1 雨水利用  17-19
    1.2.2 雨水中污染物浓度  19-22
    1.2.3 雨水池设计理论  22-26
  1.3 存在问题分析及未来发展趋势  26-27
    1.3.1 存在问题分析  26-27
    1.3.2 未来发展趋势  27
  1.4 课题来源及主要研究内容  27-29
    1.4.1 课题来源  27
    1.4.2 主要研究内容  27-29
第2章课题主要研究方法和技术路线  29-32
  2.1 课题的研究方法  29
  2.2 课题研究的技术路线  29-30
  2.3 实验材料与检测方法  30-31
  2.4 所用主要仪器设备及试剂  31-32
第3章基于冲刷规律的浓度模型的建立  32-50
  3.1 浓度模型研究的目的现状及存在问题  32-33
    3.1.1 模型建立的目的  32
    3.1.2 浓度模型的研究现状与分析  32-33
  3.2 基于冲刷规律的污染物输送模型  33-37
    3.2.1 典型冲刷规律模型  33-35
    3.2.2 模型的建立  35-37
  3.3 干管污染物模型中相关变量的分析确定  37-48
    3.3.1 各个雨水口处初始污染物浓度的确定  38-39
    3.3.2 综合冲刷系数的确定  39
    3.3.3 临界时间的确定  39-46
    3.3.4 开始收集雨水时间（弃流时间）的确定  46-48
  3.4 本章小节  48-50
第4章城市雨水利用途径及雨水池功能定位分析  50-59
  4.1 城市雨水利用的途径  50-52
    4.1.1 雨水的就地利用  50-51
    4.1.2 雨水的集中调蓄利用  51-52
  4.2 雨水池的功能定位分析  52-56
    4.2.1 储存生活杂用水  52-53
    4.2.2 储存小区所需消防用水  53
    4.2.3 调蓄洪峰流量  53-54
    4.2.4 回灌地下水  54-56
  4.3 组合多功能雨水池的可行性分析  56-58
  4.4 本章小节  58-59
第5章不同功能雨水池容积的推求  59-78
  5.1 生活杂用水池容积的推求  59-60
  5.2 消防水池容积的推求  60-64
    5.2.1 现状及存在问题  60
    5.2.2 优化措施  60-62
    5.2.3 消防水池的优化设计  62-64
  5.3 洪峰流量调蓄池容积的推求  64-73
    5.3.1 径流的计算基础  64-66
    5.3.2 降雨径流量的计算  66
    5.3.3 降雨的扣损方法  66-68
    5.3.4 容积计算的理论基础  68-69
    5.3.5 容积计算的基本方程  69-70
    5.3.6 水池容积的计算方法  70-71
    5.3.7 计算步骤  71-73
  5.4 地下水回灌水池的容积推求  73
  5.5 多功能雨水池的研究  73-76
    5.5.1 多功能雨水池的布置形式  74-75
    5.5.2 多功能雨水池设计要点  75-76
    5.5.3 多功能雨水池的容积推求  76
  5.6 本章小节  76-78
第6章经济效益分析  78-82
  6.1 小区雨水利用工程设计  78-79
  6.2 小区雨水利用工程的经济性分析  79-80
    6.2.1 工程总投资  79
    6.2.2 年运行成本  79-80
    6.2.3 经济评价  80
  6.3 本章小节  80-82
结论  82-84
参考文献  84-90
致谢  90

雨水干管中污染物浓度模型的建立及多功能雨水池的研究

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