东港镇勤新联圩排涝模数计算方法初探

何文浩 吕晓威 纪 媛

(无锡市水利设计研究院有限公司， 江苏 无锡 214023)

东港镇勤新联圩排涝模数计算方法初探

何文浩 吕晓威 纪 媛

(无锡市水利设计研究院有限公司， 江苏 无锡 214023)

合理确定圩区排涝模数对于降低涝灾损失具有重要意义。圩区内土地利用性质不同，产汇流机制和排涝标准也不同，但排涝模数计算方法基本一致。本文依据《江苏省暴雨洪水图集》材料，采用20年一遇最大24h暴雨设计，充分考虑圩内河道调蓄作用。以东港镇为例，对勤新联区排涝模数进行计算，同时对其他圩区的排涝模数计算提供借鉴。

圩区； 调蓄； 水面率； 排涝流量； 排涝模数

1 引 言

圩区地势低洼，暴雨径流难以自排，往往需要修建排涝泵站、涵闸辅助排涝。合理设置排涝动力、确定排涝模数，对提高城市排涝效率、降低涝灾经济损失意义重大。根据土地利用性质，将圩区分为城镇圩区、农业圩区和混合圩区，其中农业圩区一般在农村，水面率高，调蓄能力大，耐淹性强。本文重点研究圩区产流最大流量、农业圩区排涝流量和排涝模数的计算方法，并以东港勤新联圩为例进行计算。

2 计算方法

2.1 设计暴雨

排涝采用20年一遇最大24h暴雨设计，控制最大6h、最大1h同频降雨河道不漫溢[1]。河道排涝模数与河道调蓄能力有关，同时河道调蓄能力决定了设计暴雨控制时段。为了适应各类排水河道，设计暴雨的控制时段一般取1h、6h、24h，根据《江苏省暴雨洪水图集》，采用“84图集法”查算推求设计暴雨量。设计雨量过程按《江苏省暴雨洪水图集》中确定的最大24h设计雨型进行雨量分配。

2.2 设计净雨

扣除降雨损失，即产流计算[2]。圩区下垫面分为四类：水面、居住区、水田、旱地(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[3]。

2.3 河道入流

圩区(包围圈)按不同地类分别计算逐时产流量，水面产流依据水量平衡方程，应由降雨扣除水面蒸发计算[4]，为安全考虑，本文中未扣除水面蒸发量。逐时净雨深按降雨过程分配[5]。

3 算 例

工程取东港镇勤新联圩作为典型设计，勤新联圩位于无锡市锡山区东北部，北依大塘河，南临张缪舍塘，属农业圩区。圩区面积2.227km2，地面、高程3.00～4.70m(吴淞高程)。其中农业区占总面积的63%，居住区面积占总面积的37%，水面积率为12.06%。

排涝设计标准为20年一遇，采用最大24h暴雨设计。

3.1 设计点暴雨量

表1 圩区1h、6h、24h暴雨参数

20年一遇暴雨H24=212.1mm，H6=143.5mm，H1=83.7mm。

3.2 设计最大面暴雨量

根据计算区域面积，查短历时暴雨时间—面深关系曲线，得各历时该区域点面折算系数K为1.0，根据点面折算系数求面雨量，见表2。

表2 圩区20年一遇点面雨量折算

3.3 面暴雨过程计算

依据《江苏省暴雨洪水图集》最大24h设计暴雨雨型分配表进行设计雨型分配，可得设计24h面暴雨过程，见表3。

表3 圩区20年一遇设计24h面暴雨过程计算

3.4 设计净雨过程

3.4.1 居住区

圩区中居住区大部分为水泥、沥青地面，下渗量少，20年一遇设计暴雨的净雨计算采用初损后损法扣除，最大24h净雨计算中只扣除后损，后损值取1mm/h，即得到设计净雨过程，见表4。

表4 圩内居住区20年一遇设计净雨过程

3.4.2 农业区

表5 圩内农业区20年一遇设计净雨过程

续表

3.4.3 时段总径流

居住区占圩区总面积的37%，农业区占总面积的63%，区域总面积F=2.227km2。计算各时段总径流量Ii，其中Ii为各时段面净雨量乘以流量系数Fc=F/(3.6Δt)=0.619，即Ii=RiFc，时段总径流计算结果见表6。

表6 区域20年一遇净雨径流时段

3.5 设计洪水

设计洪水计算过程中，先计算瞬时单位线法的参数m1、m2，根据《江苏省暴雨洪水图集》，平原区m1=2.25(F/J)0.38，取m1=3.05、m2=0.5。

根据m1=3.05、m2=0.5，查表得平原区2h瞬时单位线，见表7。

表7 2h单位线

线性插值得该区域1h单位线，见表8。乘以时段总径流量，错开相加，即得设计洪水过程线。通过洪水推求计算结果可知，近期排水方案中区域20年一遇设计洪峰流量为17.46m3/s。

表8 1h单位线

3.6 调洪验算

经现场踏勘复核后知，勤新联圩地面高程3.00～4.70m。现状水面积0.267km2，水面积率12.06%。设计洪水为17.46m3/s，利用瞬时单位线成果进行调洪演算。由于圩内地面高程为3.00m，为增加调蓄库容，将泵站的起排水位定为2.50m，对应库容为48.36万m3，限制最高水位为3.00m。

3.6.1 调洪演算公式

调洪演算公式如式(1)：

(1)

式中 Δt——t1～t2的时间间隔；

S1、q1——t1时库容、出库流量；

S2、q2——t2时库容、出库流量；

Q1、Q2——t1、t2时入库流量。

3.6.2 工作曲线

调洪演算工作曲线计算见表9。

由表9可知，圩内规划泵站的最大流量为4.8m3/s。

3.7 排涝模数

根据《无锡市排水(雨水)专项规划(2012—2020)》中降雨量公式，设计流量计算如式(2)：

Qm=16.67φqF

(2)

式中q——设计排涝模数，m3/(s·km2)；

φ——径流系数，按照《雨水规划》综合径流系数取0.8；

F——汇水面积，km2。

圩内最大流量为4.8m3/s，该圩区的排涝模数为2.69m3/s/km2，满足《锡山水系规划》农业型圩区一般应达到2～2.4m3/s/km2的要求。

4 结 语

圩区排水有特殊性，设计排涝流量受水面率影响较大，通过水文分析计算可以定量确定设计排涝量，其计算方法对同类圩区排涝流量的计算有一定的借鉴价值。本文选取《江苏省暴雨洪水图集》汇流计算，适用于汇水面积不小于30km2的区域，计算过程中部分经验参数的选取有一定局限性，还要考虑连续降水的可能性，合适选取暴雨的设计历时。

表9 调洪演算过程

[1] 高成,刘俊,崔韩,等.城镇圩区排涝模数计算方法及其与河道调蓄库容关系研究[J].灾害学,2008,23(3):7-9.

[2] 崔韩,刘俊,高成.圩区排涝模数计算方法研究[J].灾害学,2008,23(2):15-18.

[3] 于畅,郝曼秋,高成,等.平原城市自排区排涝模数计算方法研究[J].水资源与水工程学报,2014(6):184-186.

[4] 侯云青,郑雄伟,周芬,等.钱塘江河口地区城镇圩区排涝模数计算方法研究[J].水利规划与设计,2012(3):16-19.

[5] 周建康,朱春龙,罗国平.太湖流域小圩区设计排涝模数计算[J].中国给水排水,2004,20(12):64-66.

[6] 余锦地.圩区排涝计算方法比较分析[J].上海水务,2008(3):28-30.

Exploration of drainage modulus calculation method in Qinxin dyke in Donggang Town

HE Wenhao, LÜ Xiaowei, JI Yuan

(WuxiWaterConservancyDesignandResearchInstituteCo.,Ltd.,Wuxi214023,China)

Rational determination of drainage modulus in dyke areas has great significance to reduce flood loss. The land utilization natures are different in the dyke areas, runoff yield and concentration mechanism and drainage standards are also different. However, the drainage modulus calculation method is basically consistent. In the paper, once-in-20-year maximum 24 rainstorm design is adopted. The storage role of the river in the dyke areas is fully considered. Donggang Town is adopted as an example for calculating the drainage modulus in Qinxin dyke area. Meanwhile, reference is provided for drainage modulus calculation in other dyke areas.

dyke area; regulation and storage; water surface ratio; drainage modulus

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.08.018

TV52

A

2096-0131(2017)09- 0062- 05