南四湖濱湖澇洼區排水模數比較分析

劉　克，李同超，王　輝（.濟寧市黃淮水利勘測設計院，山東 濟寧 709；.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 5004）

南四湖濱湖澇洼區排水模數比較分析

劉克1，李同超2，王輝1
（1.濟寧市黃淮水利勘測設計院，山東 濟寧 272019；2.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250014）

【摘要】針對濟寧市南四湖濱湖澇洼區萬福河以北地區和萬福河以南地區的排水模數進行比較，采用經驗公式法進行計算，設計重現期為5年、10年和20年，并分析排水模數的影響因素。結果表明：南四湖濱湖地區排澇模數在流域面積小于1 000 km2時，隨著流域面積增加排澇模數急劇下降，當流域面積超過1 000 km2時，該地區的排澇模數趨于穩定。萬福河北部地區較萬福河南部地區排澇模數較小，排澇區內的溝塘均具有一定的調蓄能力，排澇模數受水面率影響顯著。

【關鍵詞】南四湖；澇洼區；排澇模數；排澇標準

南四湖濱湖洼地位于濟寧市的中西部，南四湖周圍及沿梁濟運河一帶，包括任城區、金鄉縣、嘉祥縣、微山縣的大部，魚臺縣的全部，鄒城市的白馬河下游，汶上縣、梁山縣的沿運一帶，面積2 160 km2，耕地面積14.93萬hm2。

南四湖形狀狹長，南北長約120 km，比降平緩，來水經湖泊調蓄后，經韓莊運河和不牢河，下泄入中運河，再南下排入駱馬湖。南四湖濱湖洼地位于南四湖流域下游。濱湖澇洼區屬于黃泛平原，地面比降在1/5 000～1/10 000，河道均峰低量大，由西向東流入南四湖。梁濟運河接納濟北及鄆城、梁山一帶來水，由北端匯入南四湖，地面比降在1/10 000～1/30 000之間，南四湖濱湖周圍地勢低洼，經常處于蓄水位以下。

南四湖流域降水的主要影響因素是大氣環流中的季風環流，隨著季節變化而變化，夏季太平洋高壓暖流自南向北逐漸擴展，使得該流域降水量明顯增多，因此年內降水具有夏季降水集中、強度大、歷時長、范圍廣且可連續發生，地域分配上呈由南至北不斷減少的特點。這種降水年際變化率大，表現出明顯的季節性，而降雨量在年內分配不均，常引起連澇連早，對南四湖流域的農作物生長破壞嚴重。南四湖流域水文地質條件復雜，萬福河南北地區排澇模數差異較大，因此需要對南四湖濱湖洼澇區排水模數進行比較分析，為以后的水利工程設計提供依據。

1　排澇標準

排澇標準是確定排澇流量及排水溝、閘、站等排澇工程規模的基本依據。一般有3種表達方式：一是以治理區內發生一定重現期的暴雨，作物不受淹為標準；二是以排水區內作物不受淹的保證率為標準；三是以某一定量暴雨或澇災嚴重的典型年作為排澇設計標準。目前我國除澇設計中采用最為廣泛的是第一種排澇標準表達方式，也是我國《灌溉與排水工程設計規范》所推薦采用的方式，本文采用這種表述方式，以治理區內發生一定重現期的暴雨時作物不受淹為標準。這種標準既規定了一定重現期的暴雨，也明確指出了在這種暴雨發生時農作物不允許受澇，即當實際發生暴雨不超過設計暴雨時，農田的淹水深度、淹水歷時應不超過農作物正常生長所允許的范圍。根據山東省發展和改革委員會、山東省水利廳聯合批準的《山東省淮河流域綜合規劃》，該地區排澇標準為5年一遇。

2　設計暴雨

排澇計算用點雨量即可，選用臨近的梁山閘作1967—2008年非汛期洪水資料，統計歷年11月至次年4月間最大24 h雨量，采用皮爾遜Ⅲ型頻率曲線進行適線，適線時以理論頻率曲線與經驗頻率點據擬合較好為原則。適線結果均值為32.6mm，Cv=0.60，CS=3.5Cv。5年一遇設計暴雨為44.1mm。其中老萬福河面積較大，按點面關系折算面雨量值。施工期洪水前期影響雨量Pa取值20mm，根據湖西區萬福河以南地區次降雨徑流關系查R值。

扣除降雨損失，即產流計算。排澇區下墊面可以分為3類：水面、旱地、城鎮(包括非耕地)。根據各下墊面的特征及不同的產流規律，分別進行產流計算，總產流量為3種下墊面產流量之和。

1）水面：按水量平衡方程由降雨扣除水面蒸發推求產流量。

2）旱地：采用新安江三水源模型推求旱地產流量。

3）城鎮：劃分為不透水面積和透水面積兩部分分別計算產流量。不透水面積由降雨扣除洼地蓄水及蒸發，剩余部分全部為地表徑流。

3　排澇模數分析

設計排澇模數通常以單位排水面積上的最大排澇流量來表示，對其產生影響的因素主要有設計降雨、排水面積的大小和形狀、土壤性質、作物組成和地面覆蓋、地面坡度、地下水位、排水溝網密度、河網的溝通和調節蓄水能力、排水溝底比降以及排澇模式等。由于排澇流量難以通過實測資料確定，所以在實際設計中常采用經驗公式法計算設計排澇模數。

經驗公式法的基本思想是，設計暴雨的徑流深度和排澇面積的變化對排澇模數的大小影響較明顯，通過建立二者與排澇模數的經驗公式計算設計排澇模數，設計中常采用的公式為：

式中：M經為設計排澇模數，m3/（s·km2）；F為設計控制的排澇面積，km2；R為設計暴雨的徑流深度，mm；K為綜合影響系數 （反映河網調節程度、排水溝底比降、凈雨歷時及流域情況）；m為峰量指數或河槽調蓄系數；n為面積遞減指數。

南四湖濱湖澇洼區根據其水文地質特點選取差異較大的萬福河南部區域與萬福河北部區域兩個地區進行自排方式的排澇模數比較。

根據該地區實際情況及以往設計經驗，設計排澇模數為：

式中：R3為三日降雨徑流深，mm；F為流域面積，km2。

公式以最大流量作為設計依據，主要考慮了流域面積對匯流過程的影響，流域面積越大，排澇模數越小，如圖1所示。5年重現期的排澇模數最小，10年重現期次之，20年重現期的排澇模數最大；在流域面積小于1 000 km2時，圖中各重現期排澇模數急劇下降，當流域面積超過1 000 km2時，排澇模數趨于穩定。萬福河北部地區與萬福河南部地區的排水方式、范圍等比較復雜，另外該地區的溝塘同時具有一定的溝通和調節蓄水能力，有的還與湖泊、洼地相連接，能起到排水容泄區的作用，排澇區的水面率較大，萬福河以北地區的排澇模數較小，必須根據排澇區內的具體情況，分別計算確定設計排澇模數。

圖1萬福河以南和萬福河以北地區排澇模數對比

4　結語

本文采用經驗公式法計算南四湖濱湖地區排澇模數，同時對萬福河以北地區和以南地區的排澇模數進行比較，得到以下結論：1）南四湖濱湖地區排澇模數在流域面積小于1 000 km2時隨著流域面積增加排澇模數急劇下降，當流域面積超過1 000 km2時該地區的排澇模數趨于穩定；2）萬福河北部地區較萬福河南部地區排澇模數較小，排澇區內的溝塘均具有一定的調蓄能力，排澇模數受水面率影響顯著。

（責任編輯 崔春梅）

【中圖分類號】TV122

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-07-0007-02

收稿日期：2015-04-10

作者簡介：劉克（1978—），男，工程師