雨水截流管网有效截流率计算模型的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种雨水截流管网有效截流率计算模型的构建方法，通过对初始化设计的管网进行模拟降雨，计算检查井的实际自收集水量截流初雨量和截流井的实际截流初雨总量，并分别除以各自的理论截流初雨总量，得到相应的有效截流率，从而搭建起一个计算截流井及其各个检查井的有效截流率的模型，通过该模型，用户可直接输入管网设计参数来获得检查井和截流井的有效截流率，再根据对有效截流率的需求来改变管网设计参数以寻求最佳有效截流率，实现管网优化设计，尤其是有效截流率的提升。

The construction method of the calculation model of the effective closure rate of the rainwater pipe network

【技术实现步骤摘要】
雨水截流管网有效截流率计算模型的构建方法
本专利技术涉及市政排水及水环境提升
，具体涉及一种雨水截流管网有效截流率计算模型的构建方法。
技术介绍
雨天时，现有排水体制往往在管网末端或沿河排口产生溢流，考虑初期雨水径流产生的入河污染负荷较大，部分区域会修建截流井对初期雨水进行截流。然而，由于雨水管网服务面积较大，因此传统的截流方法会存在管网远端近端截流倍数不一致的问题，如图1所示，距离截流井较近的检查井的初期雨水早已流到截流井时，距离较远的检查井初期雨水还尚未到达截流井。因此在目前的排水管网条件下，截流井无法对其服务区域内的初期雨水进行有效的截流，而是截流到大量初期、后期的混合雨水，有效截流率不高。目前，已有业内人士针对雨水管网的优化设计进行了研究，提高工作效率及设计精度；但尚无为提高初期雨水的截流效率而进行管网优化方面的研究及计算。例如，申请号为CN201810325782的中国专利文献提出了一种基于居民区既有雨水管网的末端截污分离装置，设置于小区雨水管网总排口，主要包括：截污池、卵石填料和双向流管路系统。但由于此分离装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雨水截流管网有效截流率计算模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、对截流井的服务区域进行雨水管网初始化设计，记录管径、坡度及检查井间距；其中，该服务区域内具有z个检查井向所述截流井汇流，z为自然数；/nS2、利用已知雨型，设定降雨历时和降雨离散化时间间隔Δt，对所述服务区域模拟降雨，并根据所述已知雨型的降雨强度公式计算出降雨历时内每Δt的降雨量；记Δt为一个单位时刻；/nS3、根据每Δt的降雨量，利用等流时线法，计算检查井j在t时刻的自收集水量P

【技术特征摘要】
1.一种雨水截流管网有效截流率计算模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对截流井的服务区域进行雨水管网初始化设计，记录管径、坡度及检查井间距；其中，该服务区域内具有z个检查井向所述截流井汇流，z为自然数；
S2、利用已知雨型，设定降雨历时和降雨离散化时间间隔Δt，对所述服务区域模拟降雨，并根据所述已知雨型的降雨强度公式计算出降雨历时内每Δt的降雨量；记Δt为一个单位时刻；
S3、根据每Δt的降雨量，利用等流时线法，计算检查井j在t时刻的自收集水量Pj(t)；
S4、计算t时刻从检查井j流出的流量Qj(t)：



Ej(g)表示来自于上游检查井(j-1)并且在t时刻到达检查井j的流量；其中f为第一个由上游检查井(j-1)出流，但在t时刻到达检查井j的时刻，l为最后一个由上游检查井(j-1)出流，但在t时刻到达检查井j的时刻；
S5、根据管道参数和管道内水位高度，计算流量Qj(t)在检查井j与下游检查井(j+1)之间管道内的流速v(t)和流行时间Tj，单位Δt；令k2(t)＝Tj-k1(t)；
S6、计算检查井(j+1)在t+k1(t)时刻以及t+k1(t)+1时刻接收的于t时刻由检查井j出发的上游来水量Ej+1(t+k1(t))、Ej+1(t+k1(t)+1)：
Ej+1(t+k1(t))＝Qj(t)·(1-k2(t))，
Ej+1(t+k1(t)+1)＝Qj(t)·k2(t)；
S7、对j依次取值1,2,...,z以使步骤S3～S6重复z次，得到每个检查井在每个Δt时刻的上游来水量和自收集水量，从而得到每个检查井在每个Δt时的本地总流量；其中，j＝z时，检查井(j+1)即为所述截流井，截流井在每个Δt时的上游来水量即为截流量；
S8、当截流井的累计截流量等于理论截流初雨总量Qtotal时，停止截流，记录截流井的截流时间；根据截流井的截流时间及管道流行时间，从检查井z往检查井1依次倒推每个检查井的停止截流时间，以及各自在其停止截流时间之前的总截流量；
S9、对每个检查井在其停止截流时间之前的总截流量进行拥堵情况下的损失分配计算，以得到每个检查井在其停止截流时间之前的实际截流总量，并将实际截流总量与相应的理论截流量进行比较，以得到每个检查井的实际截流初雨量；对检查井j而言，根据其自收集水量总截流量与其理论初雨截流量的比较，得到其实际自收集水量截流初雨量；
S10、将每个检查井在拥堵情况下的实际总截流量求和得到截流井的实际截流初雨总量Qtotal'，从而计算截流井的有效截流率对检查井j，用其所述实际自收集水量截流初雨量除以其理论初雨总量，得到其有效截流率。


2.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S2中利用芝加哥雨型对所述服务区域模拟降雨，降雨强度公式为：



ib、ia分别代表峰前、峰后的降雨强度；a、b、n均是经验参数，不同地区有不同的选取值；r为雨峰系数，取值0.3～0.4；tb、ta分别表示暴雨上升时段和暴雨下降时段；
设降雨历时为τ，令依次计算T个Δt内的降雨量wx,x＝1,2,...,T，计算时先采用峰前降雨强度公式，ib中的tb依次取值得到前个Δt内的降雨量；然后采用峰后降雨强度公式，ia中的ta依次取值得到后个Δt内的降雨量。


3.如权利要求2所述的构建方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
S31、采用Kerby公式计算所述服务区域的地面汇水时间tc；
S32、将检查井j的汇水区域划分为m份，则检查井j在t时刻的自收集水量Pj(t)为：



Sj为检查井j的自收集汇水区域面积，wt-i为第(t-i)个Δt内的降雨量。


4.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S5具体包括：
记t时刻检查井j与检查井(j+1)之间管道内的理论流量为Qj→j+1(t)，则：
Qj→j+1(t)＝v(t)'×A(t)；
A(t)为t时刻管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：管运涛，苏琛，蔚阳，孙弘扬，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44