南四湖滨湖涝洼区排水模数比较分析

刘　克，李同超，王　辉（.济宁市黄淮水利勘测设计院，山东 济宁 709；.山东省水利勘测设计院，山东 济南 5004）

南四湖滨湖涝洼区排水模数比较分析

刘克1，李同超2，王辉1
（1.济宁市黄淮水利勘测设计院，山东 济宁 272019；2.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014）

【摘要】针对济宁市南四湖滨湖涝洼区万福河以北地区和万福河以南地区的排水模数进行比较，采用经验公式法进行计算，设计重现期为5年、10年和20年，并分析排水模数的影响因素。结果表明：南四湖滨湖地区排涝模数在流域面积小于1 000 km2时，随着流域面积增加排涝模数急剧下降，当流域面积超过1 000 km2时，该地区的排涝模数趋于稳定。万福河北部地区较万福河南部地区排涝模数较小，排涝区内的沟塘均具有一定的调蓄能力，排涝模数受水面率影响显著。

【关键词】南四湖；涝洼区；排涝模数；排涝标准

南四湖滨湖洼地位于济宁市的中西部，南四湖周围及沿梁济运河一带，包括任城区、金乡县、嘉祥县、微山县的大部，鱼台县的全部，邹城市的白马河下游，汶上县、梁山县的沿运一带，面积2 160 km2，耕地面积14.93万hm2。

南四湖形状狭长，南北长约120 km，比降平缓，来水经湖泊调蓄后，经韩庄运河和不牢河，下泄入中运河，再南下排入骆马湖。南四湖滨湖洼地位于南四湖流域下游。滨湖涝洼区属于黄泛平原，地面比降在1/5 000～1/10 000，河道均峰低量大，由西向东流入南四湖。梁济运河接纳济北及郓城、梁山一带来水，由北端汇入南四湖，地面比降在1/10 000～1/30 000之间，南四湖滨湖周围地势低洼，经常处于蓄水位以下。

南四湖流域降水的主要影响因素是大气环流中的季风环流，随着季节变化而变化，夏季太平洋高压暖流自南向北逐渐扩展，使得该流域降水量明显增多，因此年内降水具有夏季降水集中、强度大、历时长、范围广且可连续发生，地域分配上呈由南至北不断减少的特点。这种降水年际变化率大，表现出明显的季节性，而降雨量在年内分配不均，常引起连涝连早，对南四湖流域的农作物生长破坏严重。南四湖流域水文地质条件复杂，万福河南北地区排涝模数差异较大，因此需要对南四湖滨湖洼涝区排水模数进行比较分析，为以后的水利工程设计提供依据。

1　排涝标准

排涝标准是确定排涝流量及排水沟、闸、站等排涝工程规模的基本依据。一般有3种表达方式：一是以治理区内发生一定重现期的暴雨，作物不受淹为标准；二是以排水区内作物不受淹的保证率为标准；三是以某一定量暴雨或涝灾严重的典型年作为排涝设计标准。目前我国除涝设计中采用最为广泛的是第一种排涝标准表达方式，也是我国《灌溉与排水工程设计规范》所推荐采用的方式，本文采用这种表述方式，以治理区内发生一定重现期的暴雨时作物不受淹为标准。这种标准既规定了一定重现期的暴雨，也明确指出了在这种暴雨发生时农作物不允许受涝，即当实际发生暴雨不超过设计暴雨时，农田的淹水深度、淹水历时应不超过农作物正常生长所允许的范围。根据山东省发展和改革委员会、山东省水利厅联合批准的《山东省淮河流域综合规划》，该地区排涝标准为5年一遇。

2　设计暴雨

排涝计算用点雨量即可，选用临近的梁山闸作1967—2008年非汛期洪水资料，统计历年11月至次年4月间最大24 h雨量，采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线进行适线，适线时以理论频率曲线与经验频率点据拟合较好为原则。适线结果均值为32.6mm，Cv=0.60，CS=3.5Cv。5年一遇设计暴雨为44.1mm。其中老万福河面积较大，按点面关系折算面雨量值。施工期洪水前期影响雨量Pa取值20mm，根据湖西区万福河以南地区次降雨径流关系查R值。

扣除降雨损失，即产流计算。排涝区下垫面可以分为3类：水面、旱地、城镇(包括非耕地)。根据各下垫面的特征及不同的产流规律，分别进行产流计算，总产流量为3种下垫面产流量之和。

1）水面：按水量平衡方程由降雨扣除水面蒸发推求产流量。

2）旱地：采用新安江三水源模型推求旱地产流量。

3）城镇：划分为不透水面积和透水面积两部分分别计算产流量。不透水面积由降雨扣除洼地蓄水及蒸发，剩余部分全部为地表径流。

3　排涝模数分析

设计排涝模数通常以单位排水面积上的最大排涝流量来表示，对其产生影响的因素主要有设计降雨、排水面积的大小和形状、土壤性质、作物组成和地面覆盖、地面坡度、地下水位、排水沟网密度、河网的沟通和调节蓄水能力、排水沟底比降以及排涝模式等。由于排涝流量难以通过实测资料确定，所以在实际设计中常采用经验公式法计算设计排涝模数。

经验公式法的基本思想是，设计暴雨的径流深度和排涝面积的变化对排涝模数的大小影响较明显，通过建立二者与排涝模数的经验公式计算设计排涝模数，设计中常采用的公式为：

式中：M经为设计排涝模数，m3/（s·km2）；F为设计控制的排涝面积，km2；R为设计暴雨的径流深度，mm；K为综合影响系数 （反映河网调节程度、排水沟底比降、净雨历时及流域情况）；m为峰量指数或河槽调蓄系数；n为面积递减指数。

南四湖滨湖涝洼区根据其水文地质特点选取差异较大的万福河南部区域与万福河北部区域两个地区进行自排方式的排涝模数比较。

根据该地区实际情况及以往设计经验，设计排涝模数为：

式中：R3为三日降雨径流深，mm；F为流域面积，km2。

公式以最大流量作为设计依据，主要考虑了流域面积对汇流过程的影响，流域面积越大，排涝模数越小，如图1所示。5年重现期的排涝模数最小，10年重现期次之，20年重现期的排涝模数最大；在流域面积小于1 000 km2时，图中各重现期排涝模数急剧下降，当流域面积超过1 000 km2时，排涝模数趋于稳定。万福河北部地区与万福河南部地区的排水方式、范围等比较复杂，另外该地区的沟塘同时具有一定的沟通和调节蓄水能力，有的还与湖泊、洼地相连接，能起到排水容泄区的作用，排涝区的水面率较大，万福河以北地区的排涝模数较小，必须根据排涝区内的具体情况，分别计算确定设计排涝模数。

图1万福河以南和万福河以北地区排涝模数对比

4　结语

本文采用经验公式法计算南四湖滨湖地区排涝模数，同时对万福河以北地区和以南地区的排涝模数进行比较，得到以下结论：1）南四湖滨湖地区排涝模数在流域面积小于1 000 km2时随着流域面积增加排涝模数急剧下降，当流域面积超过1 000 km2时该地区的排涝模数趋于稳定；2）万福河北部地区较万福河南部地区排涝模数较小，排涝区内的沟塘均具有一定的调蓄能力，排涝模数受水面率影响显著。

（责任编辑 崔春梅）

【中图分类号】TV122

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-07-0007-02

收稿日期：2015-04-10

作者简介：刘克（1978—），男，工程师