留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

城市道路横截沟泄流效率试验研究

陈岚 郭帅 马文滢 徐灵华 陈国芬 吴众华

陈岚,郭帅,马文滢,等. 城市道路横截沟泄流效率试验研究[J]. 水利水运工程学报,2021(5):92-100. doi:  10.12170/20201201003
引用本文: 陈岚,郭帅,马文滢,等. 城市道路横截沟泄流效率试验研究[J]. 水利水运工程学报,2021(5):92-100. doi:  10.12170/20201201003
(CHEN Lan, GUO Shuai, MA Wenying, et al. Experimental study on the hydraulic efficiency of continuous transverse grates[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(5): 92-100. (in Chinese)) doi:  10.12170/20201201003
Citation: (CHEN Lan, GUO Shuai, MA Wenying, et al. Experimental study on the hydraulic efficiency of continuous transverse grates[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(5): 92-100. (in Chinese)) doi:  10.12170/20201201003

城市道路横截沟泄流效率试验研究

doi: 10.12170/20201201003
基金项目: 安徽省自然科学基金资助项目(1908085QE211)
详细信息
    作者简介:

    陈 岚(1995—),女,广西桂林人,硕士研究生,主要从事城市水力学、供排水管网优化设计与数值模拟等研究。E-mail:616395697@qq.com

    通讯作者:

    马文滢(E-mail:32144046@qq.com

  • 中图分类号: TU992

Experimental study on the hydraulic efficiency of continuous transverse grates

  • 摘要: 横截沟常设置于停车场入口、城市下穿隧道、机场停机坪等无适宜横坡或纵坡坡度过大的场所对道路径流进行截流,其泄流效率决定了降雨期间地下管网系统的泄流量,提高横截沟泄流效率对预防城市内涝的发生具有重要意义。利用长12 m、宽3 m、高0.5 m的试验平台,研究了在不同的入流径流量和纵坡坡度组合下8种横截沟雨水篦子对径流的截流情况,重点分析了上游水流水力参数及横截沟雨水篦子几何参数对泄流效率的影响。试验结果表明:不同篦子泄流效率与径流弗劳德数间的关系不一致;增大篦子开孔长度对提高泄流效率比增大开孔面积更有效;在篦子面积、开孔率、开孔面积相同时,开孔交错分布的圆形开孔篦子比开孔对称分布的矩形开孔篦子更有利于泄流。在曼宁公式及孔口出流公式的基础上提出了计算试验篦子泄流效率的经验公式,预测值与试验值之间的相对误差小于15%。
  • 图  1  试验平台

    Figure  1.  Test platform

    图  2  试验横截沟雨水篦子

    Figure  2.  Grates used to form continuous transverse grates during experiments

    图  3  篦子1~8泄流效率与径流弗劳德数的关系

    Figure  3.  Hydraulic efficiency E of Grates 1-8 with respect to Froude number Fr

    图  4  不同纵坡下篦子1~4泄流效率随径流量变化关系

    Figure  4.  Hydraulic efficiency E of Grates 1-4 for different longitudinal slopes (SL) and approaching flow rates (Q)

    图  5  篦子5~8在不同纵坡坡度下泄流效率随入流流量的变化关系

    Figure  5.  Hydraulic efficiency E of Grates 5-8 for different longitudinal slopes (SL) and approaching flow (Q)

    图  6  预测泄流效率与实测泄流效率对比

    Figure  6.  Comparison between experimental results and predicted results

    表  1  横截沟雨水篦子几何参数、实测泄流效率范围及C0Q关系式

    Table  1.   Geometric parameters, efficiency ranges and formulation of C0 for the tested continuous transverse grates


    编号
    宽度/
    cm
    长度/
    cm
    开孔长度/
    cm
    开孔形状总面积/
    cm2
    开孔面积/
    cm2
    开孔率/
    %
    效率范围/
    %
    C0Q关系式
    篦子1 300 25 14.8 矩形 7 500 1 648 22.0 82~87 C0=7.575Q+0.049
    篦子2 300 25 18.0 矩形 7 500 1 944 25.9 93~95 C0=7.131Q+0.047
    篦子3 300 30 21.6 矩形 9 000 3 009 33.4 90~97 C0=5.794Q+0.009
    篦子4 300 30 23.6 矩形 9 000 2 795 31.1 93~100 C0=5.058Q+0.033
    篦子5 300 20 14.4 矩形 6 000 2 124 35.4 74~89 C0=6.486Q+0.028
    篦子6 300 25 圆形 7 500 565 7.5 63~97 0=0.147lnQ+1.051
    篦子7 300 30 圆形 9 000 612 6.8 65~99 C0=0.162lnQ+1.121
    篦子8 300 25 圆形 7 500 1 648 22.0 86~94 C0=0.093lnQ+0.573
    下载: 导出CSV

    表  2  不同重现期和不同降雨历时下的径流量

    Table  2.   Values of runoff rate under different recurrence periods and rainfall durations 单位: m3/h

    降雨历时/
    min
    不同重现期下的径流量
    1 a2 a3 a5 a10 a20 a30 a50 a100 a
    5 13.61 17.10 19.12 21.67 25.13 28.62 30.64 33.19 36.65
    10 11.48 14.44 16.13 18.29 21.24 24.16 25.88 28.04 30.96
    15 9.97 12.53 14.00 15.88 18.43 20.95 22.46 24.34 26.86
    下载: 导出CSV
  • [1] 苑希民, 秦旭东, 张晓鹏, 等. 石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型应用[J]. 水利水运工程学报,2017(3):41-50. (YUAN Ximin, QIN Xudong, ZHANG Xiaopeng, et al. Application and research of fine model for Shijiazhuang rainstorm waterlogging[J]. Hydro-Science and Engineering, 2017(3): 41-50. (in Chinese)
    [2] 陈倩, 夏军强, 董柏良. 城市洪涝中雨水口泄流能力的试验研究[J]. 水科学进展,2020,31(1):10-17. (CHEN Qian, XIA Junqiang, DONG Boliang. Experimental study on discharge capacity of street inlet in urban flooding[J]. Advances in Water Science, 2020, 31(1): 10-17. (in Chinese)
    [3] 陈国芬, 郭帅, 段园煜. 海绵城市道路雨水口截流率研究[J]. 中国给水排水,2019,35(11):135-138. (CHEN Guofen, GUO Shuai, DUAN Yuanyu. Interception rate of road rainwater inlet in a sponge city[J]. China Water & Wastewater, 2019, 35(11): 135-138. (in Chinese)
    [4] GÓMEZ M, RECASENS J, RUSSO B, et al. Assessment of inlet efficiency through a 3D simulation: numerical and experimental comparison[J]. Water Science & Technology, 2016, 74(8): 1926-1935.
    [5] 胡维芬. 城市道路排水设施水力特性研究[D]. 天津: 天津大学, 2009.

    HU Weifen. Research on the hydraulic characteristics of drainage facilities of the urban road[D]. Tianjin: Tianjin University, 2009. (in Chinese)
    [6] 叶远春, 曲乐永, 何萌, 等. 新型道路雨水横截沟结构试验研究[J]. 城市道桥与防洪,2014(5):127-133, 149. (YE Yuanchun, QU Leyong, HE Meng, et al. Study on structural test of new road rainwater interception groove[J]. Urban Roads Bridges & Flood Control, 2014(5): 127-133, 149. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1009-7716.2014.05.040
    [7] GÓMEZ M, RUSSO B. Hydraulic efficiency of continuous transverse grates for paved areas[J]. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2009, 135(2): 225-230. doi:  10.1061/(ASCE)0733-9437(2009)135:2(225)
    [8] RUSSO B, GÓMEZ M, TELLEZ J. Methodology to estimate the hydraulic efficiency of nontested continuous transverse grates[J]. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2013, 139(10): 864-871. doi:  10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000625
    [9] TIĞREK Ş, SIPAHI S O. Rehabilitation of storm water collection systems of urban environment using the small roads as conveyance channels[J]. International Journal of Environmental Science and Technology, 2012, 9(1): 95-103. doi:  10.1007/s13762-011-0002-x
    [10] ÜNVER G D. Laboratory investigation of hydraulic efficiency of transverse grates in roads[D]. Ankara: Middle East Technical University, 2015.
    [11] SEZEÑÖZ B. Numerical modelling of continuous transverse grates for hydraulic efficiency[D]. Ankara: Middle East Technical University, 2014.
    [12] LOPES P, LEANDRO J, CARVALHO R F, et al. Assessment of the ability of a volume of fluid model to reproduce the efficiency of a continuous transverse gully with grate[J]. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2016, 142(10): 04016039. doi:  10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0001058
    [13] 李曦淳, 李鹏, 李东, 等. 滨海新区海河隧道排水系统设计[J]. 中国给水排水,2010,26(18):39-41. (LI Xichun, LI Peng, LI Dong, et al. Design of Haihe river tunnel drainage system in Binhai new district of Tianjin[J]. China Water & Wastewater, 2010, 26(18): 39-41. (in Chinese)
    [14] 蒋丽君. 上海中环(浦西段)地道排水问题及改造[J]. 给水排水,2011,37(增刊1):430-433. (JIANG Lijun. The drainage problem and reconstruction of the tunnel in Shanghai Middle Ring (Puxi Section)[J]. Water & Wastewater Engineering, 2011, 37(Suppl1): 430-433. (in Chinese)
    [15] 曹美娟, 许平. 横截沟在子牙河南路下穿西站北广场地道中的应用[J]. 城市道桥与防洪,2014(6):41-43, 47. (CAO Meijuan, XU Ping. Application of transverse ditch in Ziyahe Road(s) subway across north square of Tianjin west station[J]. Urban Roads Bridges & Flood Control, 2014(6): 41-43, 47. (in Chinese)
    [16] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 城市道路工程设计规范: CJJ 37—2012[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2012: 17-18.

    Ministry of Housing and Urban Rural Development of the People’s Republic of China. Code for design of urban road engineering: CJJ 37—2012[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2012: 17-18. (in Chinese)
    [17] 中华人民共和国建设部. 室外排水设计规范: GB 50014—2006[S]. 北京: 中国计划出版社, 2012: 34-35.

    Ministry of Construction of the People's Republic of China. Code for design of outdoor wastewater engineering: GB 50014—2006[S]. Beijing: China Planning Press, 2012: 34-35. (in Chinese)
    [18] KEMPER S, SCHLENKHOFF A. Numerical simulation of intake structures like street inlets with supercritical flow conditions[C]//Proceedings of the 7th IAHR International Symposium on Hydraulic Structures. Aachen, Germany: ISHS, 2018.
    [19] SIPAHI S Ö. Calibration of a grate on a sloping channel[D]. Ankara: Middle East Technical University, 2006.
    [20] MUSTAFFA Z, RAJARATNAM N, ZHU D Z. An experimental study of flow into orifices and grating inlets on streets[J]. Canadian Journal of Civil Engineering, 2006, 33(7): 837-845. doi:  10.1139/l06-031
  • [1] 陈明发, 马星, 赵耀龙, 杜勇.  城市更新视角下面向内涝防治的地表空间布局优化 . 水利水运工程学报, 2022, (): 1-11. doi: 10.12170/20220111003
    [2] 冯峰, 喻谦花, 罗福生, 霍继超, 冯跃华, 靳晓颖, 刘翠.  开封市7.20特大暴雨城市内涝风险评估 . 水利水运工程学报, 2022, (4): 11-21. doi: 10.12170/20210824002
    [3] 谈丽婷, 王宗志, 叶爱玲, 刘克琳.  滨海城市非常规水源供水规模优选 . 水利水运工程学报, 2021, (5): 48-57. doi: 10.12170/20201208002
    [4] 冯峰, 靳晓颖, 刘翠, 冯跃华.  基于相对差异函数的海绵城市弹性评价 . 水利水运工程学报, 2021, (1): 53-61. doi: 10.12170/20200318002
    [5] 王丽川, 侯保灯, 周毓彦, 陈晓清, 王欣, 黄亚.  城市水-能源-粮食耦合协调发展研究 . 水利水运工程学报, 2021, (1): 9-17. doi: 10.12170/20200217001
    [6] 石小芳, 赵明洁, 杨青青, 张菲菲, 吴燕娟, 高超.  基于降雨情景模拟的城市社区尺度暴雨内涝研究 . 水利水运工程学报, 2021, (1): 26-35. doi: 10.12170/20200914001
    [7] 蒋孜伟, 许光祥.  枢纽不同泄流方式的水流恢复距离研究 . 水利水运工程学报, 2020, (2): 79-84. doi: 10.12170/20190211002
    [8] 王远坤, 王栋, 黄国如, 马建威.  城市洪涝灾情评估与风险管理初探 . 水利水运工程学报, 2019, (6): 139-142. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.06.016
    [9] 柳杨, 范子武, 谢忱, 刘国庆, 费香波.  城镇化背景下我国城市洪涝灾害演变特征 . 水利水运工程学报, 2018, (2): 10-18. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.02.002
    [10] 赵正文, 冯民权, 程刚, 唐洋.  城市人工湖动态换水水位对流速分布影响 . 水利水运工程学报, 2018, (4): 88-95. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.04.013
    [11] 王慧, 周虹均, 曹广学, 孙砚.  巢湖兆河分洪闸泄流特性试验研究 . 水利水运工程学报, 2015, (3): 59-65.
    [12] 张建云.  城市化与城市水文学面临的问题 . 水利水运工程学报, 2012, (1): 1-4.
    [13] 曹民雄,庞雪松.  电站泄流对坝下航道影响研究进展 . 水利水运工程学报, 2011, (2): -.
    [14] 许有鹏,丁瑾佳,陈莹.  长江三角洲地区城市化的水文效应研究 . 水利水运工程学报, 2009, (4): -.
    [15] 李国斌,高亚军,陈月华,闫园园,韩乃斌,张定安.  韩国Janghang海堤工程防洪闸泄流能力试验研究 . 水利水运工程学报, 2006, (2): 13-17.
    [16] 黄伦超,刘晓平,周美林,蒋昌波.  分汊河段低水头枢纽两汊泄流宽度对泄洪能力的影响 . 水利水运工程学报, 2005, (1): 34-37.
    [17] 吴时强,吴修锋,徐世凯,姜树海.  风险分析方法在城市防洪规划中的应用 . 水利水运工程学报, 2000, (4): 1-8.
    [18] 吴雷,李云,吴时强.  GIS在城市暴雨雨水管理系统建设中的应用 . 水利水运工程学报, 1999, (4): 395-401.
    [19] 吴时强.  城市暴雨雨水水质管理模型简介 . 水利水运工程学报, 1996, (4): -.
    [20] 谢佩珍.  堰、孔双层泄流时坝面形成的纵向旋涡 . 水利水运工程学报, 1992, (4): -.
  • 加载中
图(6) / 表 (2)
计量
  • 文章访问数:  244
  • HTML全文浏览量:  49
  • PDF下载量:  20
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-01
  • 网络出版日期:  2021-08-26
  • 刊出日期:  2021-10-25

/

返回文章
返回