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针对目前雨水利用中大量推广应用的拱盖平底水窖结构型式，利用理论力学削球壳体无弯矩薄膜内力计算结果，在分析确定水窖拱盖结构经济合理矢跨比的基础上，利用水窖深径比概念，建立了拱盖平底水窖结构优化数学模型，提出了拱盖平底水窖经济断面深径比求解方法；同时，提出了土方工程容积置换系数和衬砌工程容积置换系数概念并据此分别建立了水窖结构优化评定方法。评定结果显示，优化之后的拱盖平底水窖结构，完成单位蓄水设施容积建设可减少土方开挖量18％以上，完成单位衬砌工程量可增加约ll％的蓄水容积，从而显著提高了容积置换系数，大大降