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中国属于多山地国家,重庆是中国三峡库区典型的山地城市之一。论述了山地城市排水系统的特征和常用管材,通过模型试验研究钢筋混凝土管、HDPE双壁波纹管、夹砂玻璃钢管和钢管的抗冲刷能力,总结新型管材的最大设计流速,以及跌水井主室尺寸对消能率的影响。主要结论如下:
①在相同的水流条件下,钢管的磨损值最小(旋转80万次后为0.276mm),说明钢管最耐冲刷,夹砂玻璃钢管和H DPE双壁波纹管其次,钢筋混凝土管磨损值最大(旋转80万次后为0.742mm),其抗冲刷能力最差。
②随着旋转磨损次数增加,钢筋混凝土管、HDPE双壁波纹管、夹砂玻璃钢管和钢管四种管材的磨损值变化率呈逐步下降趋势,当旋转次数超过60万次时,上述管材的磨损值趋于稳定。这是因为随着旋转次数的增加,污水中的砂石变得更加光滑,对管壁的摩擦作用逐渐减弱。
③通过内插计算,HDPE双壁波纹管和夹砂玻璃钢管的最大设计流速分别为8.02m/s和8.33m/s;在实际应用中,考虑到排水系统运行的安全性,这两种新型管材的最大设计流速不宜超过7.0m/s和7.5m/s。
④跌水井底部水流掺气量较高,跌水井主室内存在大尺度的漩涡运动,且主室体积越大,水流紊动程度越低,跌水井底板上的时均压强越小。跌水井的消能率随跌水高度的增加而降低;在跌水高度和流量相同时,较大的井室尺寸可获得较大的水垫层体积,进而提高消能率。在工程应用中,应根据实际污水流量和现场条件选择合适的跌水井尺寸,避免增加系统造价。