基于物理模型實驗的城市道路雨水口平立結(jié)合改造對積水防澇影響研究

于 森，張書函，邸蘇闖，周 星，葛 俊，肖冰琦

(1.北京市水科學技術(shù)研究院，北京 100048；2.河海大學，江蘇 南京 210013)

1 研究背景

隨著全球氣候變暖和城市化進程的日益加快，超常暴雨事件頻頻發(fā)生，城市洪澇災(zāi)害和各種次生災(zāi)害造成的損失日趨嚴重，“水淹城池、城市看海”暴露了當前城市防洪排澇體系存在諸多問題[1-3]。雨水口作為市政排水系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，是連接地表徑流與地下管網(wǎng)的重要關(guān)口[4]。雨水口自身泄流能力能否承受其匯水范圍內(nèi)的降雨徑流水量是決定道路會否積水的關(guān)鍵。然而雨水口型式(偏溝式、立孔式、聯(lián)合式等)、雨箅子形式(橫條、縱條、斜條)、雨箅子堵塞程度以及與其連接的雨水管道淤堵等因素對雨水口泄流能力具有重要影響。國外許多學者針對雨水口泄流能力開展了相關(guān)試驗研究，Russo等[5]針對不同形狀雨水口及泄流能力進行了模擬實驗，提出了雨水口泄流能力與箅前水深關(guān)系的經(jīng)驗公式；Bazin等[6]通過對雨水口泄流及管網(wǎng)內(nèi)水流模擬實驗，從雨水口溢流狀態(tài)下地表徑流與地下管流的流量交換特性，提出了理論計算公式；Palla 等[7]采用數(shù)學模型計算了雨水口不同堵塞程度下的城市洪澇過程，結(jié)果表明雨水口堵塞程度越顯著，道路地表積水水深也顯著增加；Rubinato等[8]對10種圓形雨箅子進行了物理實驗，研究了徑流量、泄流量、箅前水深等參數(shù)之間的數(shù)學關(guān)系；Kemper和Schlenkhoff[9]在嚴格限制試驗條件下得出偏溝式雨水口的泄流能力經(jīng)驗公式。劉雷斌等[10]通過搭建雨水口過流特性試驗水工模擬平臺，對城市道路中常見的偏溝式、聯(lián)合式、立箅式雨水口的收水量進行了試驗研究，得出不同城市道路雨水口的收水量關(guān)系曲線；……