快速化城市发展过程增加城市不透水下垫面占比导致内涝频发,带来极大的灾害损失。将城市道路设计为超标暴雨下涝水的行泄通道、构建管道与道路路网联合的城市排涝体系可成为解决内涝的重要手段。然而,目前针对管道与道路联合排涝系统的设计和计算方法仍存在诸多技术短板。针对这一技术瓶颈,开展了管道道路联合排涝系统在不同水力边界条件下的排涝能力与影响因素的研究。研究提出了区域最大排涝能力预测模型以及GIS信息化表征算法,为联合排涝系统的优化提供了约束条件;构建了道路一进两出交叉口流量分配算法,较好的预测了不同道路设计参数下的流量分配;将交叉口流量分配算法与SWMM水力模型进行耦合,提高了现有SWMM模型模拟道路交叉口处流量分配的精度;将研究的GIS信息化表征算法和交叉口耦合模型在实际工程中进行了应用,识别了内涝点,并针对内涝点进行了联合排涝系统的设计和改造。研究成果弥补了SWMM模拟城市道路交叉口流量分配精度不足的问题,可更准确进行内涝分析以及联合排涝系统的规划设计。主要研究内容及结论如下:(1)管道道路联合排涝系统最大排涝能力预测及信息化表征研究1)自由出流边界条件下,道路最大排涝能力随道路宽度增大而增大,随道路坡度增大呈先增大后减小的趋势;管道最大排涝能力随管道坡度、埋深和管径增大而增大。2)管道管径小于800mm时,系统排涝能力受道路设计参数的影响更为显著,影响排涝能力的设计参数中权重值最高的是道路宽度,其次为道路坡度;当管道管径大于800mm时,系统排涝能力受管道设计参数的影响更为显著,影响排涝能力的设计参数中权重值最高的是管道管径,其次为管道埋深,最后为管道坡度。3)下游水位顶托至溢流水位时,道路与管道最大排涝能力随设计参数变化的趋势与自由出流边界条件下保持一致。但系统排涝能力相比自由出流下有一定程度减小,减小程度在6.2%-82.7%之间。4)下游水位顶托至道路安全泄洪最高水位时,道路最大排涝能力随道路宽度增大而增大;道路最大排涝能力随道路坡度的变化与雨水管道管径有关。管道最大排涝能力随管道坡度增大而增大;管道排涝能力随管道管径的变化与管道坡度有关。系统最大排涝能力相比自由出流下同样有较大减小,减小程度在-15%-87%之间。(2)道路交叉口流量分配算法研究1)基于连续性方程、能量守恒与动量守恒方程,在MATLAB软件中利用最优化方法求解不同道路设计参数下一进两出交叉口的支路分流流量。结果显示支路分流比例随支路/主路宽度增大而增大;随主路上游来流量、主路上游弗劳德数、主路坡度增大而减小。2)当主路、支路宽度均为7m时,支路分流比例在5.5-27.8%之间;主路宽度14m,支路宽度7m时,支路分流比例在5.4%-20.7%之间;主路、支路宽度均为14m时,支路分流比例在5.5%-29.7%之间。3)本算法求解结果与已有经验公式计算结果对比,总体来说本研究提出的交叉口流量分配算法计算误差小于已有经验公式计算误差,更适用于城市道路尺度的交叉口分流流量求解。(3)道路排涝交叉口流量分配算法与SWMM水力模型耦合。将道路交叉口流量分配算法与SWMM水力模型耦合,在SWMM模型中分别利用出水口与堰流设置对交叉口处进行分流。结果显示,模拟时使用出水口进行分流更加精确。(4)实际工程案例。将耦合模型应用于研究区域内,根据已有研究成果对区域内联合排涝系统进行规划设计与改造,可为今后的内涝防治工程提供设计参考。