澇區排水模數主要影響因子分析

姜 辛

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

0 引 言

排水模數(也叫排水率)是指在一定的頻率設計暴雨下，每平方公里的地面所產生的徑流量，一般以q(m3/s/km2)表示。排水模數是計算排澇流量的主要指標，已知某渠道或某泵站所控制的排水面積，即可推求出該排水區的流量。一定排澇標準下，排澇流量的大小對排澇區治理工程量、治理效果及工程投資影響較大。合理確定農田排水模數，是為了更經濟、合理地確定排澇工程規模，一方面不致因排澇模數偏大造成機泵閑置，資金浪費，另一方面也不致因排澇模數偏小而使圩口達不到設計排澇標準，加重澇災損失［1］。

因此，對農田排水模數進行進一步的探討與研究，在影響因素、原理方法及適應性上進行深入解析對精確澇區排水標準、合理確定排澇系統規模、有效減免澇災經濟損失、保障我國糧食安全有著重大的實際意義。

1 排水模數影響因子分析

影響排水模數的主要因素分為自然因素和客觀因素兩類。自然因素有降雨量、土壤類型、地形地貌、下墊面條件、地下水位和農作物屬性(包括高產田或低產田、淹沒深度、淹沒歷時)等;客觀因素是指當地的國民經濟狀況和勞動力情況、排水模數計算方法不同的影響等［2］。

1.1 自然影響因素

1.1.1 降水量對排水模數的影響

從天空降落到地面上的雨水，未經蒸發、滲透、流失而在水面上積聚的水層深度，稱為降水量(以mm 為單位)。在一個降雨過程中，隨著降水量的增多，土壤內蓄水逐漸增多，雨水下滲速度越來越緩慢。當下滲能力小于雨強時，地表形成排水徑流;當土壤蓄水飽和時，雨水將全部轉為地表排水徑流，因此，直觀的表現為降水量越多，地表徑流雨量越多，導致排水模數越大，地區易澇。

1.1.2 土壤類型對排水模數的影響

土壤類型同樣是對排水模數影響較大的因子，土壤顆粒級配越小，土壤越密實，降水越不容易下滲，越容易在地表形成排水徑流，在其他限制因素一定的情況下，導致排水模數越大，地區易澇。

土壤主要分為砂質土、黏質土、壤土3 種類型。具體土壤指標見表1。

1.1.3 地形地貌對排水模數的影響

地形是指地勢高低起伏的變化，即地表的形態。地面坡度是坡面與地面所成銳角的正切值，可以理解成坡上兩個不同點間高度差與其水平距離的比值或以水平面為基準，沿測量的坡面頂端向坡面底端劃出的一條斜線與水平面所成的夾角。

表1 不同土壤類別及土壤指標對照表

地面坡度越大集水越快，來水猛，洪峰大，排水模數相對越大。地面坡度較小則集水慢，洪峰小，排水模數相對較小。另外地形狹長的地區集水較慢，地形呈輻射狀的地區則集水快，影響洪峰變大，排水模數大。

1.1.4 地下水位對排水模數的影響

近年來由于地下水開采的不合理性，不少地區地下水位大幅度下降，導致降雨過程中入滲強度及入滲水量均較正常范圍大幅度增加。根據河北省相關研究單位資料數據，點繪不同地下水埋深情況下降雨與徑流關系線。由圖1 可以看出隨著地下水埋深的增大，降雨徑流系數顯著減小。根據以上情況可推斷，當地下水位埋深越大時，等量降雨情況下產生的徑流越小，導致對應排水模數越小，反之亦然。

圖1 不同地下水埋深下降雨與徑流深關系圖

1.1.5 水面率對排澇模數的影響

水面率為水面積同區域內總面積的比例，水面積則是以河道(湖泊)的設計水位或多年平均水位控制條件計算的面積［3］。黑龍江省某地區不同的2 個排澇區，屬于同一氣候區，降水特性基本一致，下墊面條件相近，排澇標準均為5 a一遇3d 降水4d 排除，排澇方式均為抽排，但區內水面率差別較大，其中排澇區1 水面率6.9%，排澇區2 水面率14.8%，水面率前者是后者的47%，排澇模數前者是后者的1.7倍。由此可見水面率對排澇模數的影響十分明顯。

1.2 客觀影響因素

我國幅員遼闊，農業生產及經濟社會發展等方面差異很大，導致省與省之間、省內不同地區之間排澇模數的差異較大。同一省內的相同或相近地區，其暴雨特性及產流特征基本相似，但由于所采用的排模方法不同，其計算的排澇模數也不盡相同。如山東省采用扣損法、徑流關系法，湖南、湖北采用徑流系數法等。

此外，同一種方法采用不同的參數，其排澇模數計算結果也有差異。如有的省降雨歷時采用24h、1d、3d 等，排除歷時采用24h、1d、2d、3d、4d 等，排模公式法的參數不同，其造成的排澇模數相應也不同。

湖南某市2 個排澇區排澇模數比較表見表2。

表2 湖南某市2 個排澇區排澇模數比較表

2 存在問題與展望

對于我國排水模數的研究，是一個需要大量實際確鑿數據的實驗內容，通過真實數據而總結推斷出的排摸公式更具有說服力和理論依據，同時更能體現出不同地區、不同環境下影響因素對排水模數的響應。建立適應各地區排水模數的模型將會推動我國澇區排水領域的發展，有助于排水模數的實際應用和計算驗證。同時，可以將影響因素按一定的權重系數相應參與到模型的計算中，使得排水模數的計算更加全面的與實際澇區情況相符合。

因此，需要因地制宜的進行不同地區除澇計算方法比較研究，分析各地排澇計算方法的特點和適應性，提出排水模數計算分區及排水模數模型的建立，進一步規范治理標準或排澇流量計算方法對今后排水模數這項與實際息息相關的領域有著不可或缺的理論意義與指導作用。

［1］王燕.安徽省沿江圩區農田排澇模計算［J］.水利經濟，2000(04):40－45.

［2］王國安，賀順德，崔鵬，等.排澇模數法的基本原理和適用條件［J］.人民黃河，2011，23(02):21－26.

［3］鄭雄偉，周芬，侯云青，等.城鎮圩區排澇模數與合理水面率研究［J］.水利水電技術，2012，43(09):90－94.