【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及城市水务领域，尤其涉及一种模拟城市暴雨洪涝全过程的试验装置。
技术介绍
1、城市水过程是以水循环为纽带，将城市暴雨-径流、水污染治理、城市生态绿地湿地建设与市政(排水、排污)建设管理密切联系的综合过程。
2、在全球气候变化的大背景下，强降水等极端天气和气候事件发生的频率与强度均呈上升趋势，给城市防洪减灾工作带来新的挑战。因此城市水过程通常包括城市洪涝过程、城市面源污染过程等若干方面。在极端降水事件明显增加和城市化发展加快的背景下，由暴雨引发的城市洪涝灾害呈急剧上升趋势，已经成为了影响经济社会发展的重要瓶颈。
3、现有的城市洪涝物理模型实验平台规模较小且功能单一，普遍存在以下问题或局限：无法模拟包含降雨导致的地表产流、汇流，地表与地下管网的水流交换以及城市排水管网与江河湖泊等天然水系的相互作用在内的城市洪涝全过程；由于规模限制对城区结构进行了较多简化，难以体现城市复杂的地表空间结构与下垫面特征；未考虑市政排水管网与江河湖泊的互动机制等。
技术实现思路
1、针对上述问题，现提供一种模拟城市暴雨洪涝全过程的试验装置，旨在提供一种研究城市暴雨产汇流规律与洪涝致灾机理的大型综合试验平台，为城市防洪减灾及洪涝风险管理提供科学依据。
2、具体技术方案如下：
3、一种模拟城市暴雨洪涝全过程的试验装置，包括：
4、降雨模拟部，用于模拟不同暴雨重现期的降雨；
5、城市模拟部，用于模拟城市暴雨在街区的洪水演进过程；p>
6、排水系统模拟部，用于模拟城市地表径流与地下管网的流量交互过程及排水管网内的水动力过程；
7、出水部，用于将道路径流模拟部及排水管网模拟部的水流敞泄并回用至所述降雨系统模拟部；以及
8、检测系统，用于对地表和/或排水管网中水流流量和流速进行测量，以模拟分析行洪时地表和/或地下管网泄流、溢流过程中流体作用力的过程。
9、具体的，降雨系统模拟部包括蓄水池、压力水泵、调节闸阀及喷头，压力水泵的进水口与蓄水池连通，压力水泵的出水口依次与调节闸阀、喷头连通。
10、具体的，降雨系统模拟部还包括过滤器，过滤器安装于压力水泵及蓄水池间的连接管道上。
11、具体的，城市模拟部包括用于模拟城市环境的城市模型、用于研究排水系统与天然水系互动机制的河道模型及试验池，城市模型及河道模型安装于试验池中，试验池的前池通过水泵与蓄水池连通，试验池的尾池与出水部连通，城市模型中的各水流排出口与排水管网模型连通，城市模型中的道路模型上设有用于下渗及产流产污试验的下垫面试验区。
12、具体的，排水系统模拟部至少包括排水干管、雨水井、检修井及插板式水塔，排水干管由多种规格的圆管通过拆卸式法兰盘连接形成，城市模型中的各水流排出口与排水干管连通，雨水井、检修井安装于模拟路面上，雨水井通过具有一定坡度的支管与检修井连通，检修井通过可拆卸式法兰盘与排水干管连通，排水干管的末尾与插板式水塔连接。
13、具体的，插板式水塔包括水塔壳体、嵌设于水塔壳体中的插板以及用于测量水塔中压力变化的压力表，水塔的顶部高程高于城市模型中模拟道路的高程，水塔的底部高程低于排水干管的底部高程。
14、具体的，出水部包括依次通过管道连通的循环水泵、截流止回阀，循环水泵的进水口通过管道与试验池的尾池连通，截流止回阀的出水口通过管道与蓄水池连通。
15、上述方案的有益效果是：
16、1、本专利技术包括顶层降雨系统、中层城市街区洪水模拟系统及地下管网系统，可实现不同暴雨条件下城市洪涝灾害情景；本实验平台可精确模拟城市暴雨的产汇流全过程，并提供洪涝灾害后承灾体风险性的时空分布情况，为城市防洪减灾及洪涝风险管理提供科学依据；
17、2)本专利技术的顶层城市降雨系统，可真实地模拟天然降雨，降雨强度可在一定区间内任意转换，可模拟一定范围内的雨滴直径和雨滴终落速度；降雨控制系统可对整个降雨系统内不同降雨单元的降雨历时和降雨强度进行控制，也可以控制单个运行或不同单元组合同时运行，从而实现模拟不同区域不同雨型的降雨过程；
18、3)本专利技术的中层城市街区洪水模拟系统，可模拟地表产汇流过程，针对城市化进程中下垫面的改变，构建城市降雨产流实验系统，研究城市不同下垫面的产流非线性规律；还可模拟污染物输移过程，结合降雨产流，开展城市产污机理试验，研究雨水径流中主要污染物的形成及输移规律，探究不同情形下降雨径流过程与污染物过程的关系，并揭示地形与城市设施对径流污染物过程的影响，为水质恶化及生态退化等问题提供参考依据；
19、4)本的下层城市排水管网系统，排水管道沿道路布置，同时设置多种概化管道泄流方式，可模拟管网交汇处的能量损失、管道下游边界条件、管道内流态转变对排水管网泄流能力的影响，为市政管网优化设计及管道高精度数学模型的建立提供依据；
20、5)本专利技术设置闸门、水泵等设施，可用于研究地表地下水流交换、城市排水管网与江河湖泊的互动机制以及排水管网与泵站、闸门、天然水系联合运行方案。中层与底层联合还可用于研究不同下垫面及水网情景下城市污染物的迁移机制，揭示雨污与城市水网作用关系并建立城市面源污染的控制方法；
21、6)本专利技术设置下垫面试验区，下垫面可根据研究需要进行快速调整，可用于研究城市不同类型下垫面雨水的渗透速度等物理特性以及不同下垫面的产流规律，并进一步研究不同种类下垫面在城市洪水中的影响，为指导城市规划，增强防洪减灾提供了理论依据；
22、7)本专利技术操作实施简单，结果清晰明了，可供进行城市暴雨洪涝灾害全过程的模拟展示与风险分析，提升群众对城市洪水入侵过程的直观认知，以及为相关工作者提供专业的模拟仿真平台
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1.一种模拟城市暴雨洪涝全过程的试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述降雨系统模拟部包括蓄水池、压力水泵、调节闸阀及多个不同大小的喷头，所述压力水泵的进水口与所述蓄水池连通，所述压力水泵的出水口依次与所述调节闸阀、所述喷头连通。
3.根据权利要求2所述的模拟城市地表径流与地下管流水动力过程的试验装置，其特征在于，所述降雨系统模拟部还包括过滤器，所述过滤器安装于所述压力水泵及所述蓄水池间的连接管道上。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述城市模拟部包括用于模拟城市环境的城市模型、用于研究排水系统与天然水系互动机制的河道模型及试验池，所述城市模型及所述河道模型安装于所述试验池中，所述试验池的前池通过水泵与所述蓄水池连通，所述试验池的尾池与所述出水部连通，所述城市模型中的各水流排出口与所述排水管网模型连通，所述城市模型中的道路模型上设有用于下渗及产流产污试验的下垫面试验区。
5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述排水系统模拟部至少包括排水干管、雨水井、检修井及插板式水塔，
6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于，所述插板式水塔包括水塔壳体、嵌设于所述水塔壳体中的插板以及用于测量水塔中压力变化的压力表，所述水塔的顶部高程高于所述城市模型中模拟道路的高程，所述水塔的底部高程低于所述排水干管的底部高程。
7.根据权利要求1所述的模拟城市暴雨洪涝全过程的试验装置，其特征在于，所述出水部包括依次通过管道连通的循环水泵、截流止回阀，所述循环水泵的进水口通过管道与所述试验池的尾池连通，所述截流止回阀的出水口通过管道与所述蓄水池连通。
8.根据权利要求1所述的模拟城市地表径流与地下管流水动力过程的试验装置，其特征在于，所述检测系统至少包括用于测量排水干管中流量值的流量计及用于测量排水干管中压力值的压力表。
...【技术特征摘要】
1.一种模拟城市暴雨洪涝全过程的试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述降雨系统模拟部包括蓄水池、压力水泵、调节闸阀及多个不同大小的喷头，所述压力水泵的进水口与所述蓄水池连通，所述压力水泵的出水口依次与所述调节闸阀、所述喷头连通。
3.根据权利要求2所述的模拟城市地表径流与地下管流水动力过程的试验装置，其特征在于，所述降雨系统模拟部还包括过滤器，所述过滤器安装于所述压力水泵及所述蓄水池间的连接管道上。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述城市模拟部包括用于模拟城市环境的城市模型、用于研究排水系统与天然水系互动机制的河道模型及试验池，所述城市模型及所述河道模型安装于所述试验池中，所述试验池的前池通过水泵与所述蓄水池连通，所述试验池的尾池与所述出水部连通，所述城市模型中的各水流排出口与所述排水管网模型连通，所述城市模型中的道路模型上设有用于下渗及产流产污试验的下垫面试验区。
5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述排水系统模拟部至少包括排水干管、雨水井、检修井及插板式水塔，所述排...
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