城市雨水管网优化与初期雨水污染控制研究

论文摘要

本论文以天津市赤龙河泵站雨水管网和非点源污染负荷为研究对象,探讨了雨水管网的优化改造与初期雨水污染控制措施。通过研究主要的非点源污染负荷模型,结合天津市赤龙河泵站服务区非点源污染特点,在深入分析了各种模型的模拟机理的基础上,选择SWMM(StormWaterManagementModel)模型,研究了案例区域雨水管网的优化改造与初期雨水污染控制措施。主要研究内容如下:(1)收集了天津市赤龙河泵站服务区的雨水管网资料,利用ArcGIS(GeographicInformationSystem)概化管网和划分汇水区,建立了赤龙河泵站服务区雨水排水系统模型。利用天津市2009年降雨径流的实测资料,率定了非点源污染主要污染物冲刷参数,结合相关研究的经验参数,建立了赤龙河泵站服务区非点源污染模型。(2)模拟了不同降雨强度条件下雨水管网的排水现状,提出了改变节点高程、增大管径和改变地表特性三种管网优化措施。措施在减小溢流污染和缓解管道过载情况的同时也减小了洪峰流量。进一步模拟了不同管网优化措施下,雨水管网的运行情况,为雨水管网的优化提供了技术支持。(3)应用赤龙河泵站服务区非点源污染模型进行各种设定条件下的非点源污染负荷模拟。从不同降雨强度条件、不同功能区、不同地表状态条件三个角度分析了的雨水输运规律、产污过程以及降雨径流污染情况。(4)基于非点源污染负荷定量化分析,提出了初期雨水污染控制的工程措施:管网末端截流、分散截流、区域内部截流三种截流方式。尝试性的建立了管网调配、调蓄池调蓄、河湖调蓄、污水处理厂调蓄综合运转管理技术方案,提出中心城区雨水最佳管理模式,为控制初期雨水污染提供了理论和技术支持。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.1.1 课题的提出
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外非点源污染研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 国内外非点源污染研究存在问题与展望
• 1.3.1 非点源污染研究存在问题
• 1.3.2 非点源污染研究展望
• 1.4 非点源污染负荷定量化研究方法
• 1.4.1 选择典型小区进行监测实验
• 1.4.2 研究受纳水体的水质变化
• 1.4.3 遥感、人工模拟
• 1.4.4 应用数学模型
• 1.5 雨水管网优化改造在国内外的研究现状
• 1.5.1 计算机技术在雨水管网优化改造中的应用
• 1.5.2 雨水管网优化方法
• 1.6 模型的介绍及选择
• 1.6.1 模型的介绍
• 1.6.2 模型的选择
• 1.6.3 SWMM 模型在天津市赤龙河泵站服务区的适用性分析
• 1.7 本文的研究内容及技术路线
• 1.7.1 研究内容
• 1.7.2 技术路线
• 第二章 SWMM 模型模拟原理以及模型的建立
• 2.1 SWMM 模型概述
• 2.2 SWMM 模拟原理简介以及模型参数的确定
• 2.2.1 地表径流模拟原理
• 2.2.2 地表污染物的累积及冲刷模拟原理
• 2.2.3 街道清扫模型
• 2.2.4 传输子系统模拟原理
• 2.3 赤龙河泵站服务区排水系统模型的建立
• 2.3.1 赤龙河泵站服务区排水区概况
• 2.3.2 赤龙河泵站服务区模型的概化
• 第三章 暴雨积水过程分析以及管网优化
• 3.1 计算条件的设定
• 3.1.1 汇水区的选择
• 3.1.2 降雨条件的设定
• 3.2 计算结果分析
• 3.2.1 节点溢流和管道过载情况
• 3.2.2 管段淤积情况
• 3.3 管网的优化改造
• 3.3.1 改变节点高程
• 3.3.2 改变管径
• 3.3.3 改变地表特性
• 3.4 小结
• 第四章 赤龙河泵站服务区的非点源污染负荷研究
• 4.1 不同降雨强度条件下非点源污染负荷计算
• 4.1.1 计算条件的确定
• 4.1.2 计算结果及分析
• 4.2 不同功能区非点源污染负荷研究
• 4.2.1 计算条件的设定
• 4.2.2 计算结果及分析
• 4.3 不同地表状态下非点源污染负荷分析
• 4.3.1 计算条件
• 4.3.2 计算结果分析
• 4.4 小结
• 第五章 初期雨水污染控制措施
• 5.1 天津市初期雨水收集处理的必要性
• 5.2 天津市赤龙河泵站服务区初期雨水污染现状
• 5.3 初期雨水径流污染控制措施
• 5.3.1 调蓄池调蓄
• 5.3.2 污水处理厂调蓄
• 5.3.3 河湖调蓄
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢