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《重庆大学》 2004年
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城市设计暴雨及雨水径流计算模型研究

任伯帜  
【摘要】:城市设计暴雨和雨水径流计算模型是城市雨水排水系统的设计、规划、管理和雨水径流污染治理等方面的基础理论。在我国,由于城市自记录雨量资料和雨水径流观测资料的缺乏、计算理论及技术的不完善和相对滞后、研究较晚且较少、加之雨水排水设计要求较低等,致使我国在该方面的理论难以适应现代城市发展的实际需要,城市雨水问题日益突出。要解决由于城市发展带来的雨水问题,必须对原有的理论进行改进、完善和发展。目前,虽有一些结合我国实际的研究成果问世,但还存在不少局限性,有许多问题急待解决。 本文针对上述情况,根据我国国情,在前人研究的基础上,结合地方特色,通过室内外试验、自记录降雨和径流观测资料,结合现代计算智能理论,对城市设计暴雨(雨量资料的选样、调整、城市暴雨计算模式及其参数优化等)及雨水径流计算模型(城市雨水地表入渗、产流、汇流计算及计算模型建立等)的有关理论进行了全面分析、理论论证和应用研究,取得了如下主要研究成果: (1)通过对比分析现行城市雨量资料选样和调整方法,结合现代城市发展的实际需要,提出了不同选样方法重现期的转换公式、城市设计暴雨雨量资料统计分析的年超大值选样方法、(P,C_s)-Φ值细化和扩展的多元插值方法及P-Ⅲ型分布参数估计方法——改进遗传优化适线法。经验证:年超大值法可简化选样和统计,客观地反映现代城市排水设计重现期范围的暴雨雨样的统计规律,且结果与目前所用的方法接近;改进遗传优化适线法简易通用、适应性强,可精确地对三参数(?)、C_v、C_s进行估计,克服了传统适线法未能解决(?)、特别是C_v的估计精度,以及计算过程与结果受人为因素的影响不足,为准确估计P-Ⅲ型分布参数提供了十分有效的方法,并可推广使用。 (2)理论论证了我国城市暴雨强度计算模式的选择依据,提出了单一重现期及统一重现期城市暴雨强度计算模式参数率定的新型混合加速遗传算法(简称NHAGA)。经NHAGA算法测试与应用对比表明:该法为一种全局优化城市暴雨强度计算模型参数的有效方法。 (3)通过对长沙市城市暴雨强度计算模式的推求,进一步验证了在城市设计暴雨中上述所提方法的正确和合理性,并得出了长沙市单一重现期和统一重现期的暴雨强度计算模式。 (4)通过城市雨水入渗损失的实验对比、地表产流特性及计算方法的理论分析得出:GAML与Phillip入渗方程可用于精确的城市地表产流入渗损失计算,而Horton入渗方程可用于计算精度要求不高的城市地表产流入渗损失计算;对城市 重庆人学博卜学位论文 不透水区,产流计算宜用蓄满产流计算方法或结合汁蓄损失的变径流系数法;对 于透水区域,产流计算宜用结合GAML与phi 11ip入渗方程的F渗曲线法。 (5)通过城市雨水地表汇流特性及计算方法的理论分析、实例计算和对比得 出:传统推理法可应用于城市设计洪峰流量的计算,但不能真实地反映雨水口径 流流量过程;瞬时单位线法等对实测资料有较大依赖,难以应用于城市径流流量 过程线的计算;非线性水库法和等流时线法的径流流量过程线接近实际。在城市 地表雨水径流汇流计算中,精度要求较高时,非线性水库法较适合;精度要求一 般时间,等流时线法较适合。 (6)通过雨水管道室内实验、计一算模拟和对比分析得出:在城市雨水管道的 汇流模拟计算中,若精度要求较高,资料条件好,可采用动力波和扩散波进行模 拟计算;若精度要求和资料条件一般,可采用马斯京根法进行模拟计算。 (7)建立了由暴雨设计、地表产流、地表汇流、管网汇流构成的城市雨水径 流计算模型。通过计算模型的检验与对比分析,结果表明,该模型的结构及参数 是合理和符合实际的;计算结果的准确性较高且效果较好,接近实际,不仅能模 拟城市雨水径流的峰值流量,而且能较真实反映城市地表径流流量过程线。 本文提出的城市设计暴雨及雨水径流计算模型有关理论和方法,不仅为城市 雨水排水系统的设计或校核、管理、以及城市雨洪调控及雨水径流污染防治等提 供有效工具,具有较大的社会效益,而且为该领域今后进一步的研究打下了良好 的基础。 关键词:暴雨选样,雨量资料调整,暴雨计算模式,混合遗传算法,地表产、 汇流,雨水管网汇流,雨水径流计算模型
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU992

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【参考文献】
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【共引文献】
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4 王建新;邓世有;黄宪成;张文红;;安阳降水极值变化趋势分析[A];经济策论(下)[C];2011年
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7 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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9 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 康忠健;徐丽;勾松波;金华蓉;李瑞生;;考虑分布电容的神经网络单相接地故障测距算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
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10 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘伟峰;铜高压物态方程的统计自洽场理论研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜长辉;;宿州、淮北两市暴雨定点定面关系分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年15期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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4 夏宗尧;编制暴雨强度公式中应用P——Ⅲ曲线与指数曲线的比较[J];中国给水排水;1990年03期
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9 任伯帜,沈良峰,许仕荣,王涛,谢社平;带因子—迭代法求解暴雨强度公式参数[J];中国给水排水;2002年02期
10 夏宗尧;评《城市暴雨公式统计中若干问题》[J];中国给水排水;1997年05期
【相似文献】
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7 李国翠;李国平;刘凤辉;苗志成;;华北地区地基GPS水汽反演中加权平均温度模型研究[A];中国气象学会2008年年会大气物理学分会场论文集[C];2008年
8 韩裕生;王润生;;航片中丘陵田的自动识别研究[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1998年
9 刘民;叶旭初;杨学权;李祥东;;煤焦燃烧动力学的试验研究与通用计算模型[A];第六届全国新型干法水泥技术经验交流会论文汇编[C];2005年
10 王琳灵;何静;刘平;;石灰石煅烧分解率在线监测模型及其在石灰竖炉生产中的应用[A];2005全国有色金属自动化技术与应用学术年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报驻美国记者 毛黎;另辟蹊径“读”细胞[N];科技日报;2008年
2 逸林;海量处理计算模型[N];中国计算机报;2001年
3 钱程 张宏彪;某不规则多层住宅计算模型的技术处理[N];建筑时报;2003年
4 孙建建;发达国家城市排水体制[N];黄河报;2005年
5 本报记者 鲁国顺;阻止化肥损失 增加种田效益[N];中华合作时报;2009年
6 李志国 张明若 张迎泽;公允计量对价修正计算模型[N];中国证券报;2005年
7 袁磊;两种成本计算模型 厘清IT预算管理[N];中国计算机报;2007年
8 保川;PVC建材成新宠[N];首都建设报;2006年
9 记者 岑志利;综合治理掌握“五要诀”[N];深圳特区报;2007年
10 马连亮;“绿色房顶”的暴雨蓄滞功能[N];中国水利报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 任伯帜;城市设计暴雨及雨水径流计算模型研究[D];重庆大学;2004年
2 王宝山;城市雨水径流污染物输移规律研究[D];西安建筑科技大学;2011年
3 董亚非;若干DNA计算粘贴模型的研究[D];华中科技大学;2004年
4 韩芸;城市河道人工水面水质污染及控制研究[D];西安建筑科技大学;2009年
5 王爱民;中高层密肋壁板结构密肋复合墙体受力性能及设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2006年
6 覃玉荣;外电场作用下悬液中细胞膜电压变化建模研究[D];华南理工大学;2005年
7 洪锦祥;整体式桥台桥梁的简化计算模型与受力性能研究[D];福州大学;2006年
8 杨栩;城市绿地对降雨径流及其污染物削减研究[D];天津大学;2012年
9 刘建民;大型混凝土施工模板结构体系控制技术研究[D];西安建筑科技大学;2005年
10 宋彬;政府教育绩效预算:理论模型、经验借鉴与实证分析[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田宇;校园雨水径流控制研究[D];天津大学;2012年
2 尼玛次仁;城市绿地系统对雨水径流削减作用的实验研究[D];天津大学;2010年
3 田少白;北方城市雨水径流污染特征及生态化利用研究[D];河北工程大学;2013年
4 杨勇;初期雨水弃流装置水力控制渠道的水动力学分析[D];西南交通大学;2010年
5 王健;住宅小区雨水生态处理与利用技术研究[D];河北工程大学;2011年
6 祁赛君;苏州高架路面及沥青油毡屋面雨水水质特征调查与分析[D];苏州科技学院;2011年
7 王家福;绿地系统处理城市雨水径流的实验研究[D];兰州交通大学;2013年
8 严立军;基于LID的雨水径流管理初探[D];西南大学;2012年
9 范泽华;天津市降雨趋势分析及设计暴雨研究[D];天津大学;2012年
10 李晶;城市雨水径流污染控制理论与技术研究[D];天津大学;2012年
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