[发明专利]一种海绵雨水设施防渗膜铺设长度进行优化的方法

说明书

本发明公开了一种海绵雨水设施防渗膜铺设长度进行优化的方法，本发明采用Geostudio软件建立耦合应力/孔隙水压力分析，再根据不同土体属性、不同尺寸特性的生物滞留设施和地基土体进行建模，直观反映给定降雨条件下雨水入渗对滞留设施及周边建筑物和道路中地基土的含水量及变形等的变化，为工程实际进行生物滞留设施防渗膜铺设长度设计优化提供参考。本方法过程简单，使用方便，便于实施。

技术领域

本发明属于防渗膜铺设领域，具体涉及一种海绵雨水设施防渗膜铺设长度进行优化的方法。

背景技术

海绵城市(Sponge City)，从海绵的水分特性上，可以简单的理解为：城市可以像海绵一样，让雨水在城市的利用与迁移过程中，更加的“便利”。更近一步的理解，可以认为，在降雨的过程中，雨水可以通过吸收、调蓄、下渗及处理净化等方式积累起来，等待需要时再将存蓄的水“释放”出来，用以灌溉、冲洗路面、补充景观水体和地下水等。

在海绵城市建设过程中，生物滞留设施由于其高效的雨水自然净化与处理特性，已成为城市市政道路上应用最广泛的低影响开发技术之一。生物滞留带作为海绵城市体系中以“渗、滞、净”为主要作用的控制降雨径流的设施具有其独特作用。对局部初期降雨洪峰削减及径流总量的削减起到一定作用，雨水径流的滞留、下渗、净化、收集再利用是其根本目的。为达到海绵设施补给地下水的目的，生物滞留设施内部防渗膜一般为半包或铺设一定长度，但没有具体依据。若雨水入渗过多，极有可能对建筑物或道路的正常运行产生影响，因此需要对生物滞留设施中防渗膜的最佳铺设长度进行分析。

随着计算机的发展，有限元分析技术得到也得到了长足的发展，有限元分析软件也得到了广泛的应用。Geostudio是一套专业、高效而且功能强大的适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真分析、设计软件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种海绵雨水设施防渗膜铺设长度进行优化的方法，模拟不同防渗膜外伸长度在不同降雨条件下，雨水入渗对生物滞留设施周边建筑物及市政道路的影响。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，采用Geostudio软件设定分析类型，建立耦合应力/孔隙水压力分析，给定分析问题所需的时间及分析步；

步骤二，按照生物滞留设施及周边建筑物或道路的实际尺寸，进行有限元建模，绘制区域并对网格进行划分，防渗膜铺设在生物滞留设施的侧面及底部；

步骤三，通过Geostudio软件计算出所需材料的土水特征曲线和渗透系数函数，采用应力应变计算模块，根据土体性质选择不同的本构模型并输入材料相关的物理力学参数；

步骤四，通过Geostudio软件设置边界条件，模拟不同高度的积水；

步骤五，运行Geostudio软件的求解程序，求解器在每个单元的高斯点装配土体属性和几何信息，并将之应用到每个节点的渗流方程和位移方程进行计算；

步骤六，查看计算结果后，改变防渗膜铺设长度，重复进行有限元计算求解；

步骤七，根据步骤六求解的结果，能够得到最优防渗膜外伸长度。

采用Geostudio软件中的seep/w模块。

步骤一中，建立耦合应力/孔隙水压力分析时，首先进行稳态分析，再以稳态分析为母本，选择原位应力分析为其子项，初始孔隙水压力情形来自上级目录，建立耦合应力/孔隙水压力分析。

瞬态分析中根据所分析问题的时间建立分析步。

生物滞留设施内包括不同材料属性的地基土、种植土、换填土、砾石层及防渗膜，其中地基土、种植土和换填土分别采用饱和/非饱和的粉质黏土和粉砂模拟。