摘要：安徽省潛山市屬于典型的江淮丘陵區(qū)，以季風(fēng)氣候?yàn)橹?，雨熱同期，一直以來是洪澇?zāi)害頻發(fā)地。為分析該區(qū)域的排澇流量，基于潛山市地形特點(diǎn)、排澇現(xiàn)狀及存在問題，分別采用平均排除法和最大24 h雨型洪水流量時(shí)程分配法計(jì)算各圩區(qū)和中心城區(qū)排澇模數(shù)。結(jié)果表明：潛山市中心城區(qū)，即中心城區(qū)片、規(guī)劃河西新區(qū)片和黃鋪工業(yè)新區(qū)片排澇模數(shù)分別為11.2，9.1，9.5 m3/（s·km2）；各圩口設(shè)計(jì)自排排澇模數(shù)為1.29～1.64 m3/（s·km2），抽排排澇模數(shù)為0.69～0.80 m3/（s·km2）。研究成果可為潛山市排澇規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：排澇模數(shù)； 平均排除法； 潛山市; 江淮丘陵區(qū)

中圖法分類號：TU992

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.12.012

文章編號：1006-0081（2024）12-0060-05

0 引 言

中國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和基本保障［1］，澇災(zāi)治理直接關(guān)系著國家糧食安全，如何防澇、治澇是當(dāng)前及今后急需解決的難題之一。排澇分析計(jì)算是治澇規(guī)劃的基礎(chǔ)性工作。目前國外排澇計(jì)算方法與國內(nèi)基本類似，主要有經(jīng)驗(yàn)公式法［2］、水量平衡法［3］、單位線法［4］和實(shí)測流量法［5］等方法。曾臺衡等［6］針對平原河網(wǎng)地區(qū)汛期內(nèi)澇難題，分別采用平均排除法和EPASWMM水文水動力模型對區(qū)域排澇模數(shù)進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)兩種方法均有各自優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)平原河網(wǎng)地區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行合理運(yùn)用。唐明等［7］針對常規(guī)的平均排除法在特殊工況下排澇模數(shù)偏小問題，提出蓄澇水面率和暴雨歷時(shí)2個(gè)參數(shù)的耦合效應(yīng)計(jì)算方法，并采用MIKE模型對該方法可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，該方法可有效解決短歷時(shí)集中強(qiáng)降雨區(qū)域設(shè)計(jì)排澇流量的計(jì)算難題。張騰輝［8］通過降雨-徑流關(guān)系對蘇州市運(yùn)糧河城區(qū)和農(nóng)村進(jìn)行分析計(jì)算，為宿州市城市排澇規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。羅文兵等［9］結(jié)合耦合SCS和MIKE11各自優(yōu)點(diǎn)，建立排區(qū)尺度的澇水產(chǎn)匯流模型，該模型能準(zhǔn)確模擬排區(qū)澇水產(chǎn)匯流過程，一定程度上可科學(xué)評估承泄區(qū)水位變化對排澇流量的影響。

江淮丘陵地區(qū)主要以季風(fēng)氣候?yàn)橹?，雨熱同期，一直以來都是洪澇?zāi)害頻發(fā)地，主要是因?yàn)閰^(qū)域地勢平坦，降雨量大，河流速度較緩，洪水易滯留［10］。潛山市處于長江中下游北岸，境內(nèi)河流主要屬于潛水、皖水流域［11-12］，一般每年6月進(jìn)入梅雨季節(jié)，陰雨連綿，同時(shí)受南北冷暖氣流交鋒的影響，形成大暴雨及特大暴雨，強(qiáng)度大、歷時(shí)長。鑒于此，本文以潛山市為例，根據(jù)《安徽省暴雨參數(shù)等值線圖、山丘區(qū)產(chǎn)匯流分析成果和山丘區(qū)中小面積設(shè)計(jì)洪水計(jì)算辦法》中的“24 h降雨時(shí)程分配”，計(jì)算分析潛山市中心城區(qū)和各圩區(qū)相應(yīng)排澇標(biāo)準(zhǔn)下的排澇流量，旨在為潛山市城市排澇規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置

潛山市地處安徽省西南部，大別山東南麓。西北與岳西縣、舒城縣毗鄰，東北與桐城市接壤，東南與懷寧縣相鄰，西南同太湖縣交界，全市總面積1 686.03 km2。潛山市主要有16個(gè)圩口和1個(gè)中心城區(qū)。圩區(qū)分別為黃泥鎮(zhèn)七湖圩及太子圩，王河鎮(zhèn)洋蕩圩、三保圩、梅湖圩、西聯(lián)圩及白水圩，黃鋪鎮(zhèn)天井圩、竹蕩圩，梅城鎮(zhèn)合西圩、朱湖圩及石堰圩，油壩鄉(xiāng)同合圩、桑樹圩及中聯(lián)圩，余井鎮(zhèn)余井圩等。圩內(nèi)排澇水系較為豐富，溝渠較多。中心城區(qū)主要分為中心城區(qū)片、河西新區(qū)片和黃鋪工業(yè)新區(qū)片。研究區(qū)見圖1。

1.2 暴雨洪水特性

潛山市屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，根據(jù)潛山市氣象站資料統(tǒng)計(jì)，潛山市多年平均年降水量1 381 mm，降水量年際間變化較大，最大年降水量是1954年的2 373 mm，最小年降水量是1978年的766 mm。一般每年6月進(jìn)入梅雨季節(jié)，陰雨連綿，同時(shí)受南北冷暖氣流交鋒的影響，形成大暴雨及特大暴雨，其特點(diǎn)是強(qiáng)度大、歷時(shí)長。

1.3 排澇主要問題

潛山市排澇存在問題主要有以下幾個(gè)方面。

（1） 部分圩口排澇體系不完善，排水水系洪澇不分、高低不分。

（2） 部分排澇站排澇能力不足，建設(shè)年代久遠(yuǎn)，年久失修、設(shè)備老化，不能安全運(yùn)行。

（3） 部分圩口無排澇站，內(nèi)澇頻繁。

（4） 部分自排閘排澇能力不足，圬工結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備老化等。

（5） 圩內(nèi)大部分排澇溝淤積嚴(yán)重、排水不暢；部分地塊排澇水系不通，澇水不能及時(shí)排出。

2 排澇流量計(jì)算方法

2.1 圩區(qū)排澇

排澇流量是排澇計(jì)算分析的關(guān)鍵，目前常用的排澇流量計(jì)算方法主要有排澇模數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式法、平均排除法、單位線法和水量平衡法等［13］。潛山市主要以圩區(qū)為主，且各圩口面積均小于50 km2，適用于平均排除法。計(jì)算公式如下：

式中：q為設(shè)計(jì)排澇模數(shù)，m3/（s·km2）；Q為設(shè)計(jì)排澇流量，m3/s；F為圩口面積，km2；F水田為水田面積，km2；F旱荒地為旱荒地面積，km2，包括旱地及非耕地；F溝為溝塘面積，km2；P為設(shè)計(jì)暴雨量，mm；C為旱荒地徑流系數(shù)，取0.6；h水蓄為水田滯蓄水深，取50 mm；h溝蓄為溝塘調(diào)蓄水深，自排時(shí)不考慮，抽排時(shí)取500 mm；T為排澇天數(shù)，d，自排取1 d，抽排取3 d；t為日排澇小時(shí)數(shù)，h，自排取24 h，抽排取 22 h。

2.2 城區(qū)排澇

由于城區(qū)水文情勢和防洪要求與農(nóng)排區(qū)存在較大差異，其計(jì)算方法也有所不同。城市化的發(fā)展增加了城市的不透水面積，徑流系數(shù)比農(nóng)排區(qū)大，剖面匯流速度快，匯流時(shí)間短，因此，城市的產(chǎn)匯流機(jī)制與農(nóng)排區(qū)有明顯的區(qū)別［14-15］。根據(jù)《安徽省水文手冊》中對江淮丘陵區(qū)24 h降雨時(shí)程分配成果，采用最大24 h雨型洪水流量時(shí)程分配法計(jì)算城區(qū)排澇流量，具體計(jì)算步驟如下。

（1） 依據(jù)《安徽省水文手冊》，查得工程區(qū)最大24 h設(shè)計(jì)雨型。

（2） 將各時(shí)段設(shè)計(jì)雨型占比分別乘以區(qū)域設(shè)計(jì)暴雨值，得到24 h時(shí)段的降雨量。

（3） 根據(jù)各時(shí)段降雨值和區(qū)域綜合徑流系數(shù)，計(jì)算各時(shí)段設(shè)計(jì)凈雨量。

（4） 根據(jù)排區(qū)面積和各時(shí)段設(shè)計(jì)凈雨量，計(jì)算排區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)來水過程線。

3 計(jì)算結(jié)果分析

3.1 圩區(qū)排澇

根據(jù)GB 50201-2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》，參照區(qū)域相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)，各圩口自排排澇標(biāo)準(zhǔn)采用10 a一遇最大24 h暴雨平均24 h排出，抽排標(biāo)準(zhǔn)采用10 a一遇最大3 d暴雨3 d排至作物耐淹水深。按平均排除法綜合分析計(jì)算各圩口設(shè)計(jì)排澇流量，各圩口設(shè)計(jì)自排排澇模數(shù)為1.29～1.64 m3/（s·km2），抽排排澇模數(shù)為0.69～0.80 m3/（s·km2），計(jì)算成果見表1。

3.2 城區(qū)排澇

3.2.1 設(shè)計(jì)暴雨

根據(jù)潛山市城區(qū)西側(cè)潛水左岸潛山水文站1952～2020年共69 a的年最大1 h，24 h，1 d雨量資料系列，采用P-Ⅲ頻率曲線排頻，計(jì)算潛山水文站不同頻率設(shè)計(jì)暴雨，成果見表2。將本次設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算成果與安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)院1984年、1995年編制的暴雨參數(shù)等值線圖進(jìn)行比較，見表3。通過對比可知：實(shí)測暴雨均值與圖集相差很小，Cv值均比圖集小，導(dǎo)致設(shè)計(jì)暴雨也比圖集小?？紤]到實(shí)測暴雨系列較長，代表性較好，設(shè)計(jì)暴雨采用實(shí)測成果。

3.2.2 設(shè)計(jì)凈雨

根據(jù)《安徽省水文手冊》降雨時(shí)程分配成果，參照相關(guān)城市中心區(qū)、一般規(guī)劃區(qū)綜合徑流系數(shù)取值，計(jì)算城區(qū)各分區(qū)10，20 a一遇設(shè)計(jì)凈雨過程線（圖2～3），降雨時(shí)程分配見表4。

3.2.3 排澇模數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)凈雨過程，城區(qū)采用20 a一遇24 h降雨逐小時(shí)排除，保證地面不受淹，綜合現(xiàn)狀和規(guī)劃城區(qū)范圍內(nèi)不同設(shè)計(jì)水面率，相應(yīng)20 a一遇排澇模數(shù)為9.5～11.2 m3/（s·km2），計(jì)算成果見表5。

4 結(jié) 論

通過對潛山市城區(qū)與圩區(qū)相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的排澇流量進(jìn)行計(jì)算可知：中心城區(qū)片、規(guī)劃河西新區(qū)片和黃鋪工業(yè)新區(qū)片排澇模數(shù)分別為11.2，9.1，9.5 m3/（s·km2）；各圩口設(shè)計(jì)自排排澇模數(shù)為1.29～1.64 m3/（s·km2），抽排排澇模數(shù)為0.69～0.8 m3/（s·km2）。潛山市屬于典型的江淮丘陵地帶，圩口眾多，在今后治澇中應(yīng)堅(jiān)持高水高排、低水低排、外圍的山洪撇離（不入圩內(nèi)）的治澇原則，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，全面提升潛山市防洪排澇能力，提出以下建議。

（1） 各圩口應(yīng)以自排為主、機(jī)排為輔，盡可能通過自排閘搶排，同時(shí)對各圩口排澇溝渠水系聯(lián)通，主要溝渠清淤、拓寬、護(hù)砌，部分配套建筑物改造，使?jié)乘皶r(shí)排至自排閘及排澇站。

（2） 對排澇標(biāo)準(zhǔn)不足、現(xiàn)狀陳舊不安全的現(xiàn)有排澇閘、站更新改造，對易淹、易澇且無排澇閘、站的圩口新建排澇閘、站。

（3） 排澇站設(shè)計(jì)應(yīng)以集中建站為主，局部分散小站為輔。

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Analysis of drainage calculation in Jianghuai Hilly Area：

a case study of Qianshan City in Anhui Province

Abstract：

Qianshan City in Anhui Province is a typical area in the Jianghuai Hilly Area，with a monsoon climate and rain comes in parallel with hot spell，which has always been prone to flood disasters.In order to analyze the drainage flow in this region，based on the terrain characteristics，current drainage situation and existing problems of Qianshan City，the average exclusion method and the maximum 24 hour rainfall flood flow time distribution method were used to calculate the drainage modulus of each polder area and urban area respectively.The results showed that the drainage modulus of the urban area （the central urban area，the planned Hexi New Area and the Huangpu Industrial New Area） was 11.2，9.1，9.5 m3/（s·km2） respectively，the self-drainage modulus of each polder was from 1.29 to 1.64 m3/（s·km2），and the pumping drainage modulus was from 0.69 to 0.80 m3/（s·km2）.The calculation results can provide a reference for the urban drainage planning and design of Qianshan City.

Key words：

drainage modulus； average exclusion method； Qianshan City； Jianghuai Hilly Area