如何使用模型来确定调蓄池的体积?其实咱们的室外排水规范里面对于雨水调蓄池的体积如何确定已经有了比较详细的规定,规范根据不同的排水形式,是合流制和分流制以及调蓄池的作用是削峰还是初雨调蓄都有较为详细的规定(详见16版规范4.14小节),在这里我就不跟大家赘述了。
今天,我给大家聊一聊如何使用模型来辅助优化进行调蓄池的体积确定。一般我们在帮业主爸爸进行调蓄池设计的时候,爸爸们经常会问我们一个这个问题:陈工啊,你说我们花了那么大的代价修建了这么大的一个调蓄池,那么,这个玩意能把俺们这地方暴雨时的溢流降低到一年几次呢?换句话来说,业主爸爸非常在意的点是:我没有修建这个调蓄池之前这个地方一年可能会发生若干次溢流,比方说60次溢流;我希望修建了这个调蓄池之后,把溢流次数降低到10次,你现在这个方案行不行。
这种情况下,我们就可以使用模型来进行一个模拟,通过模拟的结果,给业主爸爸们一个直观明了的回答。
本次介绍采用的模拟软件是滨苍蹿辞飞辞谤办蝉滨颁惭,根据我朋友的反馈,本次建模以及分析所用到的功能免费软件厂奥惭惭中都有,所以没有滨颁惭使用的小伙伴可以使用厂奥惭惭依样画葫芦的做出来。
首先,我这边使用一套较为简单的雨水直排系统,每个子集水区的雨水都会进入就近的检查井然后流入雨水管道中,最后雨水都会根据重力流从最下方出水口离开整个系统。

接下来,我们来开一个脑洞,假设这块区域最后的出水口是排河的。然后呢,这个河道又是一个环境非常敏感的河道,业主爸爸想在入河之前建立一个初雨调蓄池,这样能截留住一部分的初雨污染然后通过截留管道截留进入污水厂处理,然后问你这个初雨调蓄池改建多大较为合适,以及希望得到一个调蓄池的体积与溢流次数对比的一个表格,方便他们最后进行经济技术比较。
好,接下来我们一起来分析哈,解决这个问题的第一步是什么,第一步是要得出如果我不建调蓄池的情况下,这个出水口一年会出现多少次溢流。因为我这个模型为了叙述方便非常简单,只能一个出水口,所以理论上来说一年发生多少次降雨就会对应多少次溢流,但是如果以后系统更加复杂的情况下这一步分析是更加不可缺少的。
这就是这个系统的出水口管道针对一年的降雨所对应的出流情况,大家可以看一下下面这张图有一个较为直观的认识。

接下来我们就可以使用统计模板来统计一下一年的降雨情况下这个系统总计发生了多少次溢流了,我这里默认在一个小时之内发生的溢流我把它定义成为一次溢流。统计模板的如何使用我在如何使用滨颁惭出洪水风险图一文中已经有了较为详细的介绍,这边就不细说了。根据下图的统计结果,我们其实最关心的是溢流量(蝉辫颈濒濒惫辞濒耻尘别)这个值,然后我们可以把它拷贝复制到别虫肠别濒里面进行下一步操作。

接下来,我们把溢流量粘贴到别虫肠别濒里面,从大到小进行排序,然后出图。
同志们,这个图非常简单明了的告诉了你在一年降雨情况下,我们的出水口会发生多少次溢流,以及每次溢流量在全年溢流量中所占的频次。举个栗子,大家看下图,理论上来讲,如果我在出水口建一个2000立方的调蓄池,是不是意味着在一年所发生的60次溢流事件中,有45次溢流(60-15=45)的体积是比我调蓄池的有效调蓄体积要小的?是不是意味着理论上讲,我这个2000立方的调蓄池可以控制住一年60次溢流中的45次溢流。有没有觉得如果以后用这个方法,和业主爸爸沟通交流的时候又多了一丢丢底气了(哥们有数据支持了)。
通过上面这个表格,大家可以非常快捷方便的草拟出一个调蓄池的体积与控制住溢流频次的对应表格。
大家需要注意的是,上图这个表格只是理论上的,因为它默认每一个溢流事件是单独发生的,它没有考虑到我调蓄池的有效调节容积是经常会小于我的总体积的。说个很简单的例子,在雨季的时候,这个调蓄池可能2小时前刚刚承受了一个大的洪水,我2000方的调蓄池已经使用了1500方的调节容积,而且这部分水我还没有来得及排到污水厂。这个时候,又来了一场暴雨,这个情况下,即使这个暴雨的强度不是很大,调蓄池发生溢流的可能性也是非常大的(因为我的有效调节容积只有500方了)。要解决这个问题非常简单,大家可以再建一个带有调蓄池的模型,然后把调蓄池的排空逻辑也放入模型中去,比如我下面这个模型的排空逻辑是靠泵排空,泵站的流量是3立方每秒,排空时间是降雨停止后2个小时开泵。


大家可以看一下我这个加了2000立方调蓄池之后模拟结果。可以看出理论上应该只有15次溢流,但是实际上因为排空逻辑的设置,现实出现了23次溢流(低于100立方的溢流忽略)。
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