黑龍江省排澇模數(shù)地區(qū)等值線初探

周光濤，王志興，鮑文菊

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

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黑龍江省排澇模數(shù)地區(qū)等值線初探

周光濤，王志興，鮑文菊

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

摘要：黑龍江省是農(nóng)業(yè)大省，經(jīng)濟主要以農(nóng)作物種植為主，隨著節(jié)水灌溉等工程的實施，排水模數(shù)的邊界條件已發(fā)生了巨大的變化，且不同地區(qū)差異較大，有必要對黑龍江省分區(qū)排水模數(shù)進行研究，成果將為我省易澇地區(qū)的治澇規(guī)劃、工程設計和工程建設提供必要的依據(jù)和技術支撐，對易澇地區(qū)治澇減災、環(huán)境改善、糧食生產(chǎn)安全和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。文章計算分析了黑龍江省主要澇區(qū)內(nèi)單站排水模數(shù)，嘗試繪制黑龍江省排水模數(shù)等值線圖，對該成果合理檢驗并開展排澇模數(shù)主要影響因素分析。

關鍵詞：排水模數(shù)；等值線圖；旱田排模；水田排模

1概述

澇災是一種地域性廣泛的自然災害，影響各個行業(yè)，尤其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響巨大。排澇工程是保障社會經(jīng)濟安全和穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎設施，排水模數(shù)系指澇區(qū)單位面積上排出的最大流量。

黑龍江省是農(nóng)業(yè)大省，經(jīng)濟主要以農(nóng)作物種植為主，隨著節(jié)水灌溉等工程的實施，排水模數(shù)的邊界條件已發(fā)生了巨大的變化，且不同地區(qū)差異較大，有必要對黑龍江省分區(qū)排水模數(shù)進行研究，成果將為我省易澇地區(qū)的治澇規(guī)劃、工程設計和工程建設提供必要的依據(jù)和技術支撐，對易澇地區(qū)治澇減災、環(huán)境改善、糧食生產(chǎn)安全和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義[1]。

2黑龍江省排水模數(shù)計算

主要包括旱田排水模數(shù)和水田排水模數(shù)計算：

2.1　旱田排水模數(shù)計算

主要包括單站設計暴雨(P1+Pa)m計算、降雨徑流關系、排水模數(shù)3個方面的內(nèi)容：

2.1.1單站設計暴雨(P1+Pa)m計算

采用一日雨量加前期影響雨量之和年最大(P1+Pa)max，作為設計降雨統(tǒng)計樣本進行統(tǒng)計計算，統(tǒng)計時間為5月1日—9月30日，起始Pa以40mm計，Pat計算公式為：

Pat=k(Pt-1+Pat-1)≤ k·Imax

(1)

式中：Pat為t時刻前期影響雨量，mm；Pt-1為t時刻前一天的降雨量，mm；Pat-1為t時刻前一天的前期影響雨量，mm；k為影響雨量消退系數(shù)，采用0.93；Imax為前期影響雨量計算參數(shù)，采用80 mm[2]。

2.1.2降雨徑流關系

降雨徑流關系是確定排水模數(shù)大小的關鍵因素，但之前已有實驗條件有限，精度不高，并且下墊面條件發(fā)生了一些變化。所以需要重新研究降雨徑流關系。

2.1.3排水模數(shù)

黑龍江省根據(jù)灌排規(guī)范，結合省內(nèi)實際情況，采用平均排除法進行排澇模數(shù)計算，考慮作物的耐淹歷時，旱田采用1d暴雨2d排出，計算公式為：

(2)

式中：M為旱田設計排水模數(shù)，m3/s/km2；T為排出天數(shù)(T=2d)；R為凈雨深，mm；ψ為與匯水區(qū)面積有關的遲緩系數(shù)；η為與匯水區(qū)面積有關的槽蓄系數(shù)。

2.2　水田排水模數(shù)計算

水田采用3 d暴雨4 d排出，水田滯蓄水深h為20 mm。田間蒸發(fā)損失E、田間滲漏損失D按試驗站資料，其中田間滲漏損失按黏土、黏壤土、壤土分別取值。

M=(P3-(D+E)T-h)/86.4T

(3)

水田的設計暴雨采用各雨量站歷年水稻生育期(6月—9月30日)逐日降雨資料，按連續(xù)3d最大暴雨選樣，采用P—Ⅲ型理論頻率曲線適線，計算各單站設計3 d暴雨。各排水閘站不能自排的抽排流量借鑒經(jīng)驗系數(shù)，抽排流量按產(chǎn)流量的70%考慮。

3黑龍江省排水模數(shù)等值線圖

黑龍江省排水模數(shù)等值線圖包括統(tǒng)計黑龍江省排水模數(shù)和分區(qū)排水模數(shù)成果檢驗2個部分的內(nèi)容：

3.1　統(tǒng)計黑龍江省排水模數(shù)

1)收集匯總全省范圍內(nèi)目前已采用的農(nóng)區(qū)排水模數(shù)成果，本次旱田共收集112處單站數(shù)據(jù)，水田共收集99處單站數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源有《黑龍江省三江平原近期防洪除澇可研水文分析報告》[3]、《黑龍江省松花江干流治理工程可行性研究報告》[4]、《呼蘭河流域治理可行性研究報告》[5]等。

2)收集有關圖集，如《多年平均年最大24小時點雨量等值線圖》、《多年平均5—8月降水量等值線圖》、《產(chǎn)流分區(qū)圖》等。

3)實地考察部分地區(qū)排水現(xiàn)狀。

4)數(shù)據(jù)缺少地區(qū)，收集實際數(shù)據(jù)，分析確定設計前期影響雨量、設計徑流深、設計排澇歷時等，計算確定排水模數(shù)，補充數(shù)據(jù)的完整性。

在以上條件的支持下，合理考慮地形條件，選取頻率P=20%為例，繪制旱田、水田排水模數(shù)等值線圖，詳見圖1~圖4。

圖1黑龍江省旱田P=20%壤土排水模數(shù)等值線圖圖2黑龍江省旱田P=20%黏土排水模數(shù)等值線圖

圖3　黑龍江省旱田P=20%黏壤土排水模數(shù)等值線圖

圖4　黑龍江省水田P=20%排水模數(shù)等值線圖

3.2　分區(qū)排水模數(shù)成果檢驗

1)壤土、黏壤土和黏土3種土壤類型進行比較，壤土有利于降水下滲，黏壤土次之，黏土最不利于降水下滲，易在地表形成排水，所以整體趨勢來看，黏土排水模數(shù)在同一地區(qū)較其他地區(qū)大，黏壤土次之，壤土數(shù)值較小[6-8]。

2)對于同一類型土壤，整體呈現(xiàn)東高西低趨勢，這與我省地形分布有很大關系，我省地形東部為三江平原，地勢平坦，地面易形成排水，因此排水模數(shù)較大。

3)對比分析《多年平均5—8月降水量等值線圖》，5—8月降水量中部較多，高于東西部，東部較西部大；對比分析《多年平均年最大24小時點雨量等值線圖》，此圖東部和中部數(shù)值都較高，西部數(shù)值偏小。因此，兩圖等值線圖分布趨勢與所畫排模等值線趨勢相似。

參考文獻：

[1]水利部水利水電規(guī)劃設計總院，中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司，黑龍江省水利水電勘測設計研究院.治澇標準及關鍵技術研究報告[R].北京：水利部水利水電規(guī)劃設計總院，合肥：中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司，哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2015.

[2]羅文兵，王修貴，羅強.農(nóng)田排澇模數(shù)計算方法的比較[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2013，29(11)：85-91.

[3]黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省三江平原近期防洪除澇可研水文分析報告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2005.

[4]黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省松花江干流治理工程可行性研究報告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2014.

[5]黑龍江省水利水電勘測設計研究院.呼蘭河流域治理可行性研究報告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2012.

[6]羅文兵，王修貴，羅強，張曉春.四湖流域下墊面改變對排澇模數(shù)的影響[J].水科學進展，2014，25(02)：275-281.

[7]侯慶國，劉順玉.排水模數(shù)與幾個經(jīng)驗公式計算方法[J].黑龍江水利科技，2013，41(12)：108-108.

[8]張立春.關于三江平原排水模數(shù)的幾點意見[J].黑龍江水利科技，1996，24(02)：137-140.

[作者簡介]周光濤(1979-)，男，山東蓬萊人，高級工程師，從事水文水資源設計工作；王志興(1964-),男,黑龍江訥河人，教高，從事水利規(guī)劃設計工作；鮑文菊(1985-)，女，河北唐山人，助理工程師，從事水文水資源設計工作。

[基金項目]水利部公益性行業(yè)科研項目(1261221410023)

[收稿日期]2015-04-11

中圖分類號：TV12

文獻標識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)08-0023-03