涝区排水模数主要影响因子分析.pdf

2 0 1 5年第 1 2期 ( 第4 3卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 2 2 01 5 ( T 0 t a l N o 4 3 ) 文章编号： 1 0 0 7- 7 5 9 6 ( 2 0 1 5 ) 1 2 0 0 6 9 0 2 涝 区排水模数 主要影响 因子分析 姜 辛 ( 黑龙江省水利水电勘测设计研究院， 哈尔滨 1 5 0 0 8 0 ) 摘要 ： 文章对排水模数的影响因子进了总结概况分析 ， 由于排涝水文计算方法及参数采用不 尽相同， 排水模数在各省选取指标也有所不同， 采用不同计算公式或计算习惯所造成对应的排 涝标准差异较大， 致使确定统一的排涝标准成为了困难。因此， 因地制宜的确定不同地理环境 下排水模数的影响因子对其发展研究有较大的指导方向和现实意义。 关键词 ： 排水模数 ； 影响因子； 降水量 中图分类号： T V 1 3 5 2 文献标识码 ： B 0 引 言 排水模数 ( 也叫排水率) 是指在一定的频率设计 暴雨下， 每平方公里的地面所产生的径流量， 一般以 g( m s k in ) 表示 。排水模数是计 算排涝流量的主 要指标 ， 已知某渠道或某泵站所控制 的排水面积 ， 即 可推求出该排水区 的流量。一定排 涝标 准下 ， 排涝 流量的大小对排涝区治理工程量、 治理效果及工程 投资影响较大。合理确定农 田排水模数， 是为了更 经济、 合理地确定排涝工程规模 ， 一方面不致因排涝 模数偏大造成机泵闲置， 资金浪费， 另一方面也不致 因排涝模数偏小而使圩 口达不 到设计排涝标准 ， 加 重涝灾损失 J 。 因此， 对农田排水模数进行进一步的探讨与研 究， 在影响因素、 原理方法及适应性上进行深入解析 对精确涝区排水标准、 合理确定排涝系统规模 、 有效 减免涝灾经济损失、 保障我国粮食安全有着重大的 实际意义。 l 排水模数影响因子分析 影响排水模数的主要 因素分为 自然因素和客观 因素两类。自然因素有降雨量、 土壤类型、 地形地 貌 、 下垫面条件 、 地下水位 和农作物属性 ( 包括高产 田或低产田、 淹没深度 、 淹没历时) 等 ； 客观因素是指 当地的国民经济状况和劳动力情况、 排水模数计算 方法不同的影响等 J 。 1 1 自然影响因素 1 1 1 降水量对排水模数的影响 从天空降落到地面上的雨水， 未经蒸发、 渗透、 流失而在 水面上积 聚的水层 深度 ， 称 为 降水 量 ( 以 l lm为单位) 。在一个降雨过程中， 随着降水量的增 多 ， 土壤 内蓄水 逐渐增 多 ， 雨 水下 渗速度 越来越 缓 慢。当下渗能力小于雨强时， 地表形成排水径流； 当 土壤蓄水饱和时， 雨水将全部转为地表排水径流， 因 此 ， 直观的表现 为降水量越 多， 地表径流雨量 越多 ， 导致排水模数越大， 地区易涝。 1 1 2 土壤类型对排水模数的影响 土壤类型同样是对 排水模数影 响较大 的因子 ， 土壤颗粒级配越小， 土壤越密实， 降水越不容易下 渗， 越容易在地表形成排水径流， 在其他限制因素一 定的情况下， 导致排水模数越大， 地区易涝。 土壤主要分 为砂质土 、 黏质土、 壤土 3种 类型。 具体土壤指标见表 1 。 1 1 3 地形地貌对排水模数 的影响 地形是指地势高低起伏的变化， 即地表的形态。 地面坡度是坡面 与地面所成锐角 的正切值 ， 可 以理 解成坡上两个不同点间高度差与其水平距离的比值 或以水平面为基准， 沿测量的坡面顶端向坡面底端 划出的一条斜线与水平面所成的夹角。 收稿 日期 2 0 1 5 0 7 2 1 作者简介 姜辛( 1 9 8 7 一) ， 女， 黑龙江哈尔滨人， 工程师。 一 69 2 0 1 5年第 l 2期 ( 第 4 3卷) 黑龙江水利科技 He i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 2 2 0 1 5 ( T o t a l N o 4 3 ) 表 1 不同土壤类别及土壤指标对照表 地面坡度越大集水越快， 来水猛， 洪峰大， 排水 模数相对越大。地面坡度较小则集水慢 ， 洪峰小 ， 排 水模数相对较小 。另外地形狭长 的地 区集水较慢 ， 地形呈辐射状 的地 区则集水快 ， 影响洪峰变大， 排水 模数大。 1 1 4 地下水位对排水模数的影响 近年来 由于地下水开采 的不合理 性 ， 不少地 区 地下水位大幅度下 降， 导致降雨过程 中入渗强 度及 入渗水量均较正常范围大幅度增加 。根据河北省相 关研究单位 资料数据 ， 点绘不同地下水埋深情 况下 降雨与径流关系线。由图 1可 以看 出随着地下水埋 深的增大 ， 降雨径流系数显 著减小。根据 以上情 况 可推断 ， 当地下水位埋深越大时 ， 等量降雨情况下产 生的径流越小 ， 导致对应排水模数越小 ， 反之亦然。 一 地下水埋深2 3 -6 一地下水埋深3 一 钿 - 一地下水埋深4 4 5 m 注 ： P为降水量 ， P a为前期影晌雨量 ， R为径流株 图 i 不同地下水埋深下降雨与径流深关系图 1 1 5 水面率对排涝模数的影响 水面率为水 面积 同区域 内总面积 的 比例 ， 水面 积则是以河道( 湖泊) 的设计水位或多年平均水位控 制条件计算的面积 j 。黑龙江省某地区不同的2 个 排涝 区， 属于同一气候 区 ， 降水特性基 本一致 ， 下垫 面条件相近， 排涝标准均为5 a 一遇 3 d降水4 d 排除， 排涝方式均为抽排， 但区内水面率差别较大， 其中排 涝区 1 水面率6 9 ， 排涝区2水面率 1 4 8 ， 水面 率前者是后者的4 7 ， 排涝模数前者是后者的 1 7 倍。由此可见水面率对排涝模数的影响十分明显。 1 2 客观影响因素 我国幅员辽 阔， 农业生产及经 济社会发展等方 面差异很大 ， 导致省与省之间、 省 内不 同地区之间排 涝模数的差 异较 大。同一省 内的相 同或相近地区 ， 其暴雨特性及产流特征基本相似， 但 由于所采用的 排模方法不 同， 其计算 的排涝模数也不 尽相同。如 山东省采用扣损法 、 径 流关系法 ， 湖南 、 湖北采用径 流系数法等 。 此外 ， 同一种方法采用不 同的参数 ， 其排涝模数 计算结果也有 差异。如有 的省降雨 历时采用 2 4 h 、 1 d 、 3 d 等， 排除历时采用 2 4 h 、 1 d 、 2 d 、 3 d 、 4 d等， 排模 公式法的参数不同， 其造成的排涝模数相应也不同。 湖南某市 2个排涝区排涝模数 比较表见表 2 。 表 2 湖南某市 2个排涝 区排涝模数比较表 2 存在 问题 与展望 对于我 国排水模 数 的研究 ， 是一 个需要大量实 际确凿数据的实验内容， 通过真实数据而总结推断 出的排摸公式更具有说服力和理论依据 ， 同时更能 体现出不同地 区、 不同环境下影 响因素对排水模数 的响应。建立适应各地区排水模数 的模型将会推动 我国涝区排水领域 的发展 ， 有助 于排 水模数 的实际 应用和计算验证 。同时 ， 可 以将影 响因素按一定 的 权重系数相应参与到模型的计算中， 使得排水模数 的计算更加全面的与实际涝区情况相符合。 因此 ， 需要 因地制宜 的进行不 同地区除涝计算 方法 比较研究 ， 分析各地排涝计算方 法的特点和适 应性 ， 提出排水模数计算分区及排水模数模型的建 立， 进一步规范治理标准或排涝流量计算方法对今 后排水模数这项与实际息息相关 的领域有着不可或 缺的理论意义与指导作用。 参考文献： 1 王燕 安徽省沿江圩区农 田排涝模计算 J 水利经济， 2 0 0 0 ( 0 4 ： 4 0 4 5 2 王国安， 贺顺德， 崔鹏， 等 排涝模数法的基本原理和适 用条件 J 人民黄河， 2 0 1 1 ， 2 3 ( 0 2 ) ： 2 1 2 6 3 郑雄伟 ， 周芬， 侯云青 ， 等 城镇圩区排涝模数与合理水 面率研究 J 水利水电技术， 2 0 1 2 ， 4 3 ( 0 9 ) ： 9 09 4