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150080)

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q(m3/s/km2)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［1］。

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。

1 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［2］。

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mm 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。

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。

图1 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［3］。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3d 降水4d 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14.8%，水面率前者是后者的47%，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24h、1d、3d 等，排除历时采用24h、1d、2d、3d、4d 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。

［1］王燕.安徽省沿江圩区农田排涝模计算［J］.水利经济，2000(04):40－45.

［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，2011，23(02):21－26.

［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，2012，43(09):90－94.