排涝模数的计算

                                             排涝模数的计算 

                                                                            葛维亚

平原地区排涝模数的计算     

单位面积上的排涝流量称为排涝模数或排水率，以米³/秒/公里”表示。对于控制面积 较小的田间排水沟，设计排涝模数的推求与控制面积较大的骨干排水河道不同，不考虑经 汇流后所形成的洪峰大小与洪水流量过程线的形状，而直接对设计暴雨要求在作物允许的 耐淹历时内排出。在这种情况下，往往采用平均排出法来计算设计排涝模数。

表3- 1               设 计 净 雨 时 程 分 配 计 算 表

 

项      目		3日设计暴 雨的 P。 (毫米)	设计暴雨时程 分配   (毫米)	设计暴雨的累 积值   (毫米)	设计净雨的累 积值 ∑R (毫米)	设计净雨时 程分配   (毫米)
(1)		(2)	(3)	(4)	(5)	(6)
数据来源			通过设计暴雨计 算得出	将第(3)列数字 逐时段累积	由(4)+Pa查 P+Pa～R相关图 得出	由(5)的后一数 字减前一数字得出
时段数 (4t=1日)	1 2 3	41.0	42.0 104 50.0	42.0 146 196	20 106 155	20 86 49

水田设计排涝模数的计算

水田与旱地不同，降雨时田内可以滞蓄一部分水量，其滞蓄量大小与设计暴雨发生时 间、水稻类别、品种、生长期及水稻耐淹历时有关， 一般可按下式推求：

h₁=hm-h 。   (3-1)                            

式中  h₁—— 水田滞蓄水深(毫米)。 一般为20～40毫米；

hm—    水稻耐淹水深(毫米);

h。——水稻适宜水深(毫米)。

表3- 2                安徽省及湖南省水稻耐淹水深h值

 

安      徽	稻     别	早                 稻			中                稻
	耐 淹 历时	1 日	2 日	3 日	1 日	2 日	3 日
	hm(毫米)	210	190	170	100	80	60
朔    南	hm(毫米)	50～100

 

表3-3                江苏省苏北、苏南地区水稻适宜水深及耐淹水深

 

地区	生      长      期		返青期～分蘖期	分蘖盛期	拔 节 期	孕穗 期	抽 穗 期	乳熟期～黄熟期
苏           北	早     熟    中   稻		5 ·31～6 ·15	6 · 16～7 ·5	7 ·9～7 ·25	7 ·26～8 ·5	8 ·6～8 ·10	8 · 11～9 ·6
	迟     熟    中   稻		5 ·28～6 ·19	6 ·20～7 ·10	7●14～7 ·31	8 · 1～8 ·12	8 · 13～8 ·19	8 ·20～10 ·4
	适     宜     水     深		30～40	30～50	30～50	30～50	30～50	于干湿湿
	不同淹水日 数允许淹水 深      度	1 日	80	190～200	320	350	350
		2 日	60～70	170～190	300	320	320
		3 日	40～60	140～160	250	270	270
苏                 南	单    晚    生    长    期		6 ·24～7 ·19	7 ·20～7 ·30	8 ·3～8 ·25	8 ·26～9 ·6	9 ·7～9 ·13	9 · 14～10 ·2
	双  晚  生  长  期		7 ·27～8 ·20	8 ·21～8 ·27	8 ·31～9 ·6	9 ·7～9 ·18	9 · 19～9 ·23	9 ·24～11 ·10
	单晚、双晚适宜水深		20～40	20～45	20～45	30～50	30～50	干干湿湿
	不同淹水日 数允许淹水 深      度	1 日	80	180～200	250	260	260
		3 日	60～70	160～180	220	230	230
		5 日	40～60	140～160	190	200	200
	双    早  生  长  期		4 ·25～5 ·12	5 · 13～5 ·3	6 ·4～6 ·15	6 · 16～6 ·25	6 ·26～7 ·1	7 ·2～7 ·25
	双    早 适 宜 水  深		20～30	20～45	20～45	30～50	30～50	干干湿湿
	不同淹水日 数允许淹水 深      度	1 日	70	150～180	250	260	260
		2 日	50～65	140～150	220	230	230
		3 日	40～50	120～140	190	200	200

 

( 3 ) 计 算M水排  已知T=3  日 ，h₁=35  毫米，由式(3-3)得：

           M水排= 3/秒/公里²

(4)计算综合设计排涝模数  由式(3-4)得：

0.433米3/秒/公里²

(5)计算设计排涝流量  由式(3- 5)得：

Qp=MF=0.433×0.82=0.355m³/秒

对于面积较大的排涝区骨干排水河道设计排涝 模数可采用以下几种方法计算：

第一，采用各有关省区制定的经验公式计算；

第二，由设计净雨时程分配根据经验单位线、 瞬时单位线或综合单位线计算(计算方法参考第二 章 ) ;

第三，根据推理公式计算，但应注意所选用的 m 值必须反映排涝区内农田、沟港等对汇流的影 响。

为了合理地确定骨干排水河道的设计排涝流

量，使设计排涝流量与排涝面积上的沟港、水田等滞涝容积以及作物耐淹历时三者之间有 机的联系起来，也可采用“削峰”的方法确定设计排涝流量。如图3-1所示，已知排涝历 时T,    便可在设计洪水过程线上求得相应的滞涝容积V 与设计排涝流量Qp,     以此作为排 涝工程规划设计的依据。

        圩 区 排 涝 计 算                                            

一、圩区排涝规划的原则

与平原地区不同，圩区治涝涉及的问题更为复杂。圩内部分耕地的涝水虽能自排至圩 内低洼处或圩内湖泊、水塘之，

但由于汛期的外河水位常常高于圩内湖泊、水塘或低洼 处蓄水的水位，故圩内涝水无法向外河自排，必须依靠机排解

决圩内致涝成灾的问题。当 圩内湖泊等容蓄量较大，通常是首先将田地内的涝水自排至圩内湖泊中(这种情况称为排

田)。如果经排田后的湖水位未超过湖泊正常蓄水位，就不必设抽水站将圩内涝水外排。

如果经排田后的湖水位超过了湖泊正常蓄水位，还必须设抽水站将圩内湖泊的水量向外河 机排(这种情况称为排湖)。此外圩内抢排面积上的涝水也必须设抽水站向外河机排。在 少雨而作物需水量较大的干旱季节，圩内沟港等水量如不能满足作物用水的需要，还需引 外河水灌溉。但此时由于外河水位常常低于圩内地面高程，需要由抽水站将外河水量引入 圩内，因此圩区必须考虑以排为主、结合灌溉的排灌系统及抽水站的规划设计问题。

圩区治涝规划的原则如下：

1)先自排后机排，先工程后机械，以现有工程为基础，争取自排；

2)高水高排，低水低排，等高截流；

3)充分发挥圩内湖、塘、沟、港及水田对致涝暴雨的滞蓄作用，减少设计排水模 数，从而节省输水系统及抽水站的投资；

4)排涝中应做到先低后高，先田后湖，先近后远；灌溉中应做到先高后低，按需求 分 配 ；

5)排水方向根据自然水系分布情况，因地制宜，并尽量利用原来的排水渠系。

二、圩区排涝模数的计算

圩区设计暴雨的计算与平原地区完全相同，这里不再重复。圩区设计排涝模数的确 定，比较理想的方法是采用水量平衡概念。在暴雨控制期内，考虑圩区由暴雨变为净雨的 特点，圩内沟塘湖泊对净雨(此处常称为产水量)的滞蓄作用以及河网的预降抽排等因 素，对水田进行逐日演算。演算时可按长系列操作，也可假定暴雨与排涝模数同频率，采 用典型年操作，最后求得设计排涝模数。这种方法虽然概念明确，但计算比较麻烦，中小 圩区排涝计算并不经常采用。

中小圩区，可以采用在排涝历时(即作物耐淹历时)内平均排出的方法，其中各项滞蓄水深采用调查或所在地区的经验数字。

(一)圩区内没有较大湖泊洼地作为容泄区时排涝模数的计算

在这种情况下，圩区涝水必须在作物(主要指水稻)规定的耐淹历时内由抽水站向外河机排，计算出机排的设计排涝模数。

【举例】 × ×圩区总面积2.4公里²,其中双季稻面积F 水田=1.5公里²,旱作物面积及 非耕地面积F₃=0.66     公里²,沟港的水面面积F₂=0.24    公里²,圩内无湖泊洼地作为容泄 区，试求10年一遇机排的设计排涝模数及设计排涝流量。

【解】

(1)推求设计暴雨Ppr     圩区主要是种植水稻，可取暴雨历时T=3    日。10年一遇 3日设计暴雨量按第二章第四节二、方法或查所在省区“水文手册”,经计算得出本圩区 PPT=260  毫米。

(2)推求水田滞蓄水深h₁    本地区成涝暴雨多数发生在8月下旬前后，此时为双季 晚稻分蘖盛期，当排涝历时为3日时，允许耐淹深度hm为150毫米，适宜水深五。为20毫米， 按式(3-2)则得：

h₁=bm-h 。=150-20=130        毫米

(3)确定沟港水塘滞蓄水深h₂    经调查并考虑预排措施，h₂=0.6    米=600毫米。

(4)推求非耕地及旱地的初损与稳渗量h₃    按第二章第四节三、方法或将设计暴雨 量乘以(1- α)得出(α为非耕地及阜地的径流系数)h₃=122 毫米。

(5)确定排涝历时T 内水面面积蒸发深卫水 根据附近地区水面蒸发资料，确定设计 暴雨发生时，日蒸发量为5毫米，则：

E 水=5×T=5×3=15    毫米

      (6)确定水田在排涝历时T内的渗漏量f     本区水田土质为粘土，参考表4-21,每日渗漏量为1.0毫米，则：

f=1.0×T=1.0×3=3.0             毫米

      (7)确定水泵1天内工作时间 t     取 t=22   小时/日。

 

【举例】 ×  ×圩区有一可作为容泄区的湖泊，圩区内总面积F=37.5  公里²,均为湖 泊的集雨面积，其中自排区面积F 自=29.3公里²,抢排区面积F 抢=8.2公里²,试求10年 一遇的排田设计流量及机排设计流量。

【解】

(1)计算排田的设计排涝模数M，  由式(3-7)计算得出M=0.35米/秒/公里²。

(2)计算排田的设计流量QP ，  Q p=M自×F自=0.35×29.3=10.2米³/秒。

(3)确定湖泊有效容积V，  已知湖泊正常蓄水位Z正=26.72米， 查水位～有效容积(Z~V)       曲线得V正蓄=3.41×10⁶米³。死水位Z 死=22.43米，查Z~V   曲线得V死=0.81×10⁶米。故V=V正 -V死=3.41×10⁶-0.81×10⁶=2.6×10⁶米。

(4)计算排湖水量W   本圩区排涝历时T=3  日，3日内排湖水量为：

W=86400TM      F自 -V=86400×3×0.35×29.3-2.6×10⁶

=6×10⁴米³

 

(5)计算抢排的设计流量QP抢  由式(3-6)计算得出M 抢=0.30米³/秒/公里²[计算时应将式(3-6)的F 改为F抢],则：

Qp抢=M抢F 抢=0.30×8.2=2.46米³/秒

(6)计算机排的设计排涝流量 由式(3-8)计算M机F，取t=22 小时/日，则：

QP机×M机F=0.07×37.5=2.63    米³/秒

 

                            全文结束

葛维亚简介 葛维亚，水文水资源博士，科研院总工，教授级高工，著名水文水资源学家，3所著名重点大学特聘教授及博导，我国著名技术期刊审稿人，国务院政府专家津贴获得者。 担任过水利部国家水文数据库专家指导组成员，全国多个技术课题鉴定委员会的委员、副主委、主委，亲自起草会议纪要、测试报告以及鉴定评审意见书。 特邀担任全国著名技术刊物审稿者。上世纪七八十年代担任国际水文科学协会IAHS水资源部门负责人兼驻中国特派员。 曾获得国家水文数据库开发设计全国特别奖、程序编制甲等奖、水文单值化创新大奖、流域汇流方法创新奖。 退休后，自2006年开始，在网上自建《水文狮子林》个人网站，又在科学网、新浪网、龙城博客网建立博客园地，发表博文九百篇，图片五百多张，全部点击量超过千万。获得了我国科学网高级会员，金山毒霸钻石会员，博客之星称号。