独立排水流域雨水干管设计的计算方法

}实验与应用研究蚺天津城市建设学院学报第9卷第1期2003年3月JoumMofTianjinInsti~te0fUrbanC0nstmctionVo1．9No．1Mar．2003独立排水流域雨水干管设计的计算方法魏文，朱浩川，胡涛(1．淮安市建设局，江苏淮安223~1；2．上海市城市建设设计研究院，上海2000l1；3．同济大学环境科学与工程学院，上海200092)摘要：针对多个独立汇水流域的雨水干管传统设计方法的弊端，提出通过计算机编程来求解，并给出一个简单、通用的源程序，用来解决此类问题．关键词：独立汇水流域；雨水干管；传统算法；编程算法；MAT~B中图分类号：rrU992．22文献标识码：A文章编号：1~853(20o3)01删)473在城市雨水干管的设计实践中，经常会遇到多个独立的、相隔一定距离的汇水流域雨水干管的设计．传统的设计方法不但麻烦，而且算出的流量可能不是干管的最大流量．对雨水干管的设计涉及到该区域排水能力的大小，为了既不出现排水不畅、淹水，又不会造成太大的浪费，管径的确定就显得很重要．笔者尝试通过先建立雨水干管流量的数学模型，再通过编程用计算机来解决此类问题．1传统算法中存在的问题在各个独立的汇水流域的雨水流量计算时，此文采用较常用的暴雨极限强度法进行计算，既承认暴雨强度随降雨历时的增加而减小，同时又承认汇水面积的增长与降雨历时成正比，而且汇水面积随降雨历时的增长较降雨强度的减小更快．在多个独立汇水流域的雨水干管设计中，干管上某点m的流量是由上游各个流域的流量汇集而成，而上游各个汇水面积的最大流量出现的时间不尽相同，也不太可能同时到达该点．传统的算法认为，只有在上游某流域的最大流量到达m点时，才可能出现m点的最大流量．如图1所示，采用逆向坐标，即以干管上m点开始出现水流的时刻为时间坐标系的零点，其中：Q为流量，L／min；￡为时间，min；JI为独立汇水流域的个数；￡I为流域i上达到流量最大时的降雨历时，min；￡。为流域i的流量流到m点所需在干管中流行的时间，收稿日期：2oo2一D5．15；修订日期：20o2一D7．12作者筒介：魏文(1976一)，男，安徽纵阳人，同济大学200o级硕士生．mln．从数学的角度看，求最大流量即是求某个横坐标t，在t时刻图上各曲线对应的纵坐标Q的和最大．传统算法认为，最大流量只可能在某个曲线的峰点出现，即只会出现在t。+tl，t+t一，t^等时刻．所以传统算法是分别计算这些时刻m点的流量然后比较大小，再选取其中最大的流量作为设计流量，这种算法不但计算麻烦，而且遗漏了可能出现最大流量的点，即如图1所示的各条曲线的交点(如t点)．图1各流域流量到达m点的时间流量图2编程算法2．1建立数学模型如果仅从数学的角度考虑，则各个流域到达JI点的流量Q是一个随时间t变化的一元函数Q(t)．求JI点干管的最大流量即求i^max∑Q，而Q(￡)=f×q×(1)式中为流域I的实际面积，hm为对m点的流量维普资讯http://www.cqvip.com·48·有实际贡献的流域面积=，hm；9=A若，p为设计暴雨重现期，口；c和6为参数．考虑可能出现tt+t的三种情况，得到多个独立区域雨水流量的数学模型．在任意一个时间t(从下雨开始计时)，流域到达干管上m点的流量是、q=0(2)st．0t+t则Ii}点总的流量是q=∑q(5)为便于编程计算，把分段函数合并成一个表达式qq专_+u-05)×()‘赫)××A÷一×](6)(t—t+6)+eps．、st．t>rain(tl+tl，t+t一，t)t