沿海城市经常受台风和暴雨侵袭,若发生强风、暴雨和高潮位“三碰头”的极端天气,内涝将不可避免。厦门全年有五个月(5~9月份)的降水高峰,与台风季和天文大潮时间高度重合,每年均会发生不同程度的内涝,带来巨大经济损失。图1展示了2016年莫兰蒂台风后(a)和2018年特大暴雨后(b)厦门市区街道内涝情况。

图1 厦门市区内涝实例
应急强排泵站是新近出现的城市排水辅助工程,能在强降水和高潮位的不利条件下将城区低洼地段的积水进行强排,分担常规排水系统的压力,已在部分沿海城市得到成功应用。此类泵站要求流量大,但由于多建于闹市,对占地面积有限制,与常规排涝泵站在选型和设计上均有不同。
应急强排泵站的核心是水泵、动力机及其附属系统,其设计涉及水泵类型的选择、内部设备布置和各设备之间的装配干涉等,需要极强的三维空间想象能力。通过虚拟仿真实验能真实呈现泵站内各设备的几何体型和空间布局,可使学生沉浸式地参与泵站设计、设备装配以及各设备间的装配干涉检验,让学生在较短的时间内熟悉应急强排泵站组成以及掌握其设计的基本要领。本实验项目既是《水泵与水泵站》理论课主要章节核心内容的高度凝练,也是后续课程设计环节和《城市防洪排涝》理论课程的重要基础。
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