新型雙層排水管道下層管道的水力計算和特性研究.pdf

1、排水管道是城鎮(zhèn)的重要基礎設施，是城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的基本組成部分，對整個城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的投資成本、用地及運行維護等有著至關重要的影響。目前國內外普遍采用截留式合流制和分流式城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)，存在溢流水污染或初期降雨徑流污染問題，而發(fā)展中的截留式分流制及完全截留式合流制等由于造價高、占地多等原因尚難推廣，因此研發(fā)自身具備徑流污染截流和控制功能的新型排水系統(tǒng)具有重要的理論意義和實用價值。
　　筆者所在的課題組提出和開發(fā)了一種基于新型雙層排水管道和

2、雙層檢查井的合建分流式排水系統(tǒng)，具有在線截流初期雨水且不產(chǎn)生雨污混合溢流水的功能。由于采用在雙層管道中設置隔層，從而使下層管道斷面存在一個下凹的上弧頂，并使其流體的水力特性具有特殊性。本文針對這一問題，采取理論分析和實驗相結合的方法，對下層異形斷面管道的水力計算和水力特性等問題進行了研究，取得了以下主要研究成果：
　　①結合水力學原理和管道斷面形狀，對新型雙層排水管道下層管道的水力計算進行了理論分析，對中間隔層的變化對上下層管道水

3、力參數(shù)的影響進行了分析，并對特定斷面的下層管道與等過水面積圓管的計算進行了分析，獲得了重要的基本認識。對常見斷面水力參數(shù)計算公式進行了總結，結合斷面幾何特征進行分析和推導，求得了0.50R系列標準蛋形雙層排水管道下層管道的水力要素的計算公式及其臨界水深的一般計算方法，其中0.5RH1型下層管道非滿流時在充滿度為0.1和0.5處分為三段，0.5RH2型管道下層管道非滿流時在充滿度為0.1651和0.8256處分為三段，0.5RH3型管道下

4、層管道非滿流時在充滿度為0.1339和0.8368處分為三段，0.5RH4型管道下層管道非滿流時在充滿度為0.1136和0.8523處分為三段，根據(jù)幾何形狀特征求解得到了水力參數(shù)在不同充滿度時的計算公式；對0.50R系列的蛋形雙層排水管道進行對比分析，得到下層管道與上層管道的滿流時面積比比值在0.37～0.92之間，濕周比比值在0.75～1.27之間，流量比比值在0.23～0.80之間，流速比比值在0.51～0.88之間，二者的最大流速

5、比比值在0.76～1.05之間，最大流量比比值0.29～1.1之間。隔層位置高度變化對管道的水力參數(shù)影響較為顯著，隔層弧度變化對水力參數(shù)的影響較小。0.50RH4型蛋形雙層排水管道的下層管道與等斷面面積的圓管滿流時，下層管道的流量和流速均是圓形管道的0.878倍，雙層管道下層管道的最大流量和流速分別是圓形管道的1.02倍和1.043倍，并且圓形管道在高度和寬度上比較小，更有利于地下管線的綜合布置。
　?、谕ㄟ^對0.50R系列蛋形雙

6、層排水管道下層管道水力參數(shù)的計算分析，得到相關主要水力學參數(shù)的變化規(guī)律，即濕周隨著充滿度的增加呈單一變化趨勢，水力半徑、流速和流量則在起始階段隨著充滿度的增加而增加，但當水深接觸到頂弧后，會隨著充滿度的增加而減少；隔層弧度相同但位置不同時，水力參數(shù)的變化規(guī)律比較一致，水力半徑、流速和流量等會隨著隔層高度的增加而增大。
　?、坩槍ι鲜龇治鲩_展了雙層管道下層流體的水力實驗，獲得了下層管道流體水力學特性的實證認識。結果表明：管道流量隨著