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初期雨水弃流装置水力控制渠道的水动力学分析

杨勇  
【摘要】: 随着我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展,水资源短缺和水环境污染日趋严重。目前,雨水的资源化已成为水资源利用和保护中的重要研究课题,雨水回收利用对改善城市生态环境,促进城市水资源和水环境的可持续发展具有重要的意义。 因受到自然降雨历时过程的随机性、地表污染沉积物的不确定性和地貌及其水文特征复杂性等因素的影响,地表雨水径流中水质、水量呈现出很强的随机变化特征。作为雨水回收利用工程技术关键的雨水收集过程,现有的雨水收集装置或系统一直存在洁净雨水收集效率低和排除初期雨水的安全性和可靠性低的问题,严重制约了雨水回用技术的发展和推广应用,原因是这些装置或系统都没有对雨水径流中的水质的随机变化过程进行跟踪识别和控制,不能实时准确地确定排除初期雨水和收集洁净雨水的时间段,在具体操作时会产生含高浓度污染物的雨水径流流入雨水收集储存池中造成污染或者损失大量的可回收的洁净雨水的严重问题。 本课题通过参考相关文献、现场试验研究和对雨水径流的水动力学分析,从实时降雨过程和雨水径流过程的水力和水文特征出发,分析雨水径流中污染物浓度随径流过程呈现随机波动、初期增大后期减小的变化特性,试验研究了地表径流污染的随机波动性和COD于SS浓度变化的相关性;设置矩形雨水控制渠和初期雨水弃流机构,通过建立求解雨水控制渠道中污染物的离散控制方程,和雨水流动的水动力学控制方程圣维南方程组,对控制渠中雨水径流污染物的迁移过程进行分析,并编制控制程序,以对雨水弃流装置中雨水弃流机构的启闭过程进行控制,完成精确排放初期污染雨水和高效收集洁净雨水的过程。 本研究能有效解决我国城镇雨水回用技术中洁净雨水收集的效率低、安全性差的问题,为城镇雨水回用,解决水资源短缺问题提供可靠的技术支撑,其社会经济效益显著。


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