（农业水土工程专业论文）圩区治理对区域防洪排涝影响的研究.pdf

徐建叶圩区治理对区域防洪排涝影响的研究 摘要 圩区洪涝治理面临诸多的新问题，“因涝致洪”频频发生，洪涝发生频率加快， 洪水位不断创新高。随着圩区排涝标准的不断提高，以及部分圩区联圩并垸，导 致外河水面率的下降，骨干河流排涝负荷过重，实际排涝量远远超过设计排涝能 力，甚至高田无法抵御圩外猛涨水位的情况，使得圩区出现雨情、水情和灾情三 者并非完全对应，圩区排涝标准“上下一体”的情形亟待解决。研究区域排涝的 影响因素，可以指导类似圩区设计，同时也为圩区治理提供一种思路和方法。 本章首先详细的阐述了圩区的基本特点，在分析圩区涝灾的成因的基础上， 提出圩区治理过程中出现的新问题：“因涝致洪”频频发生，洪涝发生频率加快， 洪水位不断创新高。在分析了国内外在圩区治理方面和河网非恒定流数学模型方 面的研究进展情况基础上，指出目前研究存在的问题：对圩区治理对区域排涝的 影响的研究相对较少，且没有定量反映河道外河水位与圩区治理标准提高、联圩 并垸后外河水面率变化之间关系。 本文克服传统经验定性分析各因素对区域排涝的影响，以平原河网非恒定流 为研究对象，以圣维南方程组为基础，采用有限差分法中的p r e i s s m a n n 四点隐格 式对圣维南方程组进行离散，用追赶法求解离散后的差分方程组，并利用松弛迭 代法数值求解河网非恒定流，求得河道上各河段断面的水位随时间变化值。 以邗江区沙头镇人民滩村圩区为例，采用正交设计选择计算方案，通过河网 数值模型进行计算，分析比较了9 组计算方案的外河不同断面水位的最高值，得 出影响区域排涝因素：降雨情况，圩区的治理标准及外河水面率变化，且外河水 面率越小，日降雨强度越大，圩区排涝标准越高，外河水位越高。 在分析影响因素的基础上，进一步分析，在相同圩区治理标准、同降雨情况 下，外河水位随外河水面率的减少而抬高：在相同外河水面率、日降雨情况下， 外河水位随圩区治理标准和范围的提高，呈上升趋势。并绘制变化曲线，方便以 后圩区设计，同时也圩区治理提供一种思路和方法。 关键词：圩区治理；区域防洪排涝；影响研究； i l 扬州人学硕十学位论文 a bs t r a c t d r o u g h ta 1 1 df l o o dt r e a t m e n ti np o l d e rd i s t r i c ti sf a c e dw i t t lm a n yn e wp r o b l e m s t 1 1 en o o dr e s u l t e d b yt h ed r o u 出i so c c u 玎e d 仔e q u e n t l y n e 能q u e n c yo fd r o u g h ta n d f l o o di si n c r e a s e d ，a n dt h ef l o o dl e v e lc o n t i n u a l l yr e a c h e sn e wk g hl e v e l w i t l lt 1 1 e i m p r o v e m e n to fd r a j n a g e 曲m d a r d o fs m a l lp o l d e ra 1 1 dt l l ec o m b i n a t i o no fs o m ep o l d e r s ， t 1 1 ew a t e rs u r f a c er a t i oo fo u t e rr i v e ri sl o w e d t h ed r a i n a g el o a do fd i a p h y s i sr i v e ri s m u c hh e a v y ，a c t u 础蝴n a g ed i s c h a 唱ef 打e x c e e d sd e s i g nd r a i n a g ed i s c h a r g e e v e n h i g hf i e l dc a nn o tr e s i s ts 帅r i s i n gl e v e lo u t s i d e r a i nc o n d i t i o n ，w a t e rr e g i m ea n d d i s a s t e rc o n d i t i o na r en o ti i l c o m p l e t ec o i n c i d e n t t h ef a c t o r so fp o l d e rd r a i n a g ea r e r e s e a r c h e d ，w m c hc a nb eu s e dt og u i d es i m i l a rp o l d e r d e s i g na j l dp u tf 0 刑盯di d e a sa n d m e t h o d sf o rr e g u l a t i o no fp o l d e rd i s t r i c t t h ec h a r a c t e r i s t i c so fw a t e r l o ga n dd r a j n a g ec o n t r o ls y s t e ma r ed e s c r i b e di nt 1 1 i s p a p e r o nt h eb 捌so fa n a l y z et l l e 陀a s o no ff 1 0 0 di np o l d e rd i s t r i c t ，n e wp r o b l e m s d u r i n gt 1 1 er e g u l a t i o no fp o l d e rd i s t r i c ta r ep u tf o n v a r d t h en o o dr e s u l t e db yt h e d r o u g h ti so c c u r r e d 矗e q u e n t l y ，m ef k q u e n c yo fd r o u g h ta n df l o o di si n c r e a s e d ，a n dt h e n o o dl e v e lc o n t i n u a l l yr e a c h e sn e wk g hl e v e l t h ee x i s t i n gp r o b l e m sa r ep o i n t e do u t b a s e do na n a l y z i n gt 1 1 er e s e a r c ha d v a n c e m e m s0 fp o l d e rr e g u l a t i o na n dm a t h e m a t i c a l m o d e l so fu n s t e a d yf l o w 1 1 l e 瑚u e n c e so fs m a l lp o l d e rr e g u l a t i o no nw a t e r l o g d r a j n a g ei 1 1m ed i s t r i c ta r er e s e a r c h e daf i e w t h er e l a t i o n s m p 锄o n gw a t e rl e v e lo f o u t e rr i v e r a d v 纽c e m e mo fs m a l lp o i d e rr e g u l a t i n gs t a n d a r da n dt h ev a r i a t i o no fw a t e r s u r f a c er a t i oo fo u t e rr i v e ra j f t e rt h ec o m b i n a t i o no fs o m ep o l d e r sa r en o tq u 锄t i t a t i v e l y r e n e c t e d t l l ei i l f l u e n c eo fe a c h t o ro nw a t e r l o gd r a i n a g ei nd i s t r i c tb a s e do nm et m d i t i o n a l e x p e r i e n c eo fq u a l i t a t i v ea i l a l y s i si so v e r c o m e t a 妇n gu n s t e a d yn o wo fp i a j nr i v e r n e t 、0 r k s 硒r e s e a r c ho b j e c t ，o nt l l eb a s i so fs a i n t - v e n a i l te q u a t i o i l ，t l l ee q u a t i o ni s d i s c r e t e dw i t l lf o u rp o i n tp r e i s s m 锄i m p l i c i to ff i m t ed i f r e r e n t i a jm e t l l o d ，a n ds o l v e d b yc h a s em e t l l o d r e l a x a t i o ni t e r a t i v em e t h o di sa p p l i e di nr e s o l v i n gu n s t e a d yf l o wo f r i v e rn e t 、v o r k s t h ev a l u e so fw a t e rl e v e lv a r y i n g 、析t ht i n eo ne a c hc r o s ss e c t i o ni n r i v e rn e m o r k sa r eo b t a i n e d t 撕n gr e m i n t a l lv i l l a g e o fs h a t o ut o 、】v i lo fh 觚ji a n gr e 百o n 鹊肌e x 锄p l e ， 徐建叶圩区治理对区域防洪排涝影响的研究 i i i c a l c u l a t i o ns c h e r n e sa r es e l e c t e db yo r t h o g o n a l ld e s i g nm e t h o d n u m e r i c a ls i m u l a t i o n s o fr i v e rn e 似，o r k sa r ec a l c u l a t e d h i g hl e v e l so fo u t e rr i v e rd i 行e r e n tc r o s ss e c t i o n si n9 s c h e m e sa r ea n a l y z e da i l dc o m p a r e d f a c t o r sm a ti i l f l u e n c ep o l d e rd r a i n a g ea r eg o t ， s u c ha l sr a i 谢l ，r e g u l a t i o ns t a n d a r d so fs m a l lp o l d e ra 1 1 dw a t e rs u r f i a c er a t i oo fo u t e r r i v e r f u n h e rm o r e ，w a t e rl e v e lo fo u t e rr i v e ri s1 1 i g h e r 、v h e nw a t e rs u r f i a c er a t i oo f o u t e rr i v e ri ss m a l l e r ，r e g u l a t i o ns t a n d a r d so fs m a l lp o l d e ra r e1 1 i 曲e ra 1 1 dd a i l yr a j n f a l l s t r e n g t l li ss t r o n g e r o nt h eb a s i so fa i l a l y z i n gi n n u e n c i l l gf i a c t o r s ，w a t e rl e v e lo fo u t e rr i v e ri sm g h e r 、析t hw a t e rs u r f a c er a t i oo fo u t e rd v e rr e d u c i n go nt l l ec i r c u m s t a i l c eo fm es a m e r e g u l a t i o n 咖d a r d so fs m a l lp o l d e r 锄dd a i l yr a i 血l l 妣n g t h ，a t e rl e v e lo fo u t e r r i v e ra p p e a r si i l c r e a s i n gt r e r l d 谢t l lt h ei m p r 0 v e m e n to fr e g u l a t i o ns t 如d a r d so fs m a l l p o l d e ro nm ec i r c u m s t a l l c eo ft h es 锄ew a t e rs u r f a c e r a t i oo fo u t e rr i v e r 龇l dd a i l y r a i n f a l ls 仃e n g t h i no r d e rt 0d e s i g np o l d e rr e g i o nc o n v e n t ，v a r i a t i o nc u n ，e sa r ed r a w i l ， w m c hc a i lp u tf o n 7 娜da 1 1i d e a 锄dm e t l l o df o rr e g u l a t i o no fp o l d e rr e g i o n k e y w o r d s ：r e g u l a t i o no fp o l d e rd i s t r i c t ；w a t e r l o gd r a i m g ei nd i s t r i c t ；r e s e a r c ho n i n f l u e n c e 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的 研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经 发表的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：挝叶 签字日期： 川年6 月午日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和 借阅。本人授权扬州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授 权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到 o 6 ，可取目= 0 7 0 7 5 。 将上述差商的逼近公式( 3 4 ) 、式( 3 5 ) 代入s a i n t v e n a n t 方程组式( 3 1 ) 、 式( 3 2 ) ，整理后得如下形式的差分方程： 口1 掣”一c l i q ，+ 1 + 口i 。猫1 + c 1 ，鲻1 = p l ， ( 3 - 6 ) 口2 ，纠+ 1 + c 2 ，q ，一口2 j z 盘1 + d 2 ，陇1 = p 2 ， ( 3 - 7 ) 其中， 口1 j = 1 划考古 叫蛾+ 字气( 纠嘲) + 筹乳 口：，= 2 口若 ( 等 2 b m g 钆 “：1 4 9 坐盟 心ia m 巩：1 + 4 伊坐丝 醢la m = 字c z * z 卅 叫，棚毒鲁p 。+ ，州卅若鲁p 徐建叶圩区治理对区域防洪排涝影响的研究 3 1 + 2 ，致 2 生亟止兰幽一2 础蚺 a m ) 出la m c r m 需要说明的是，应用差商逼近公式( 3 4 ) 、式( 3 5 ) 推导差分方程式( 3 6 ) 、 式( 3 7 ) 是围绕网格偏心点m 进行的。为了书写方便，差分方程式( 3 6 ) 、式( 3 7 ) 的系数项中的锄，z 0 ，钆，如用通用函数厂表示，则应写为以撬，具体 计算时，应使用函数逼近式( 3 - 3 ) 来计算这些下标为m 的函数量。系数中的4 ( z m ) 和4 + 。( z 0 ) 分别相应于水位z 茄乞的f 和f + 1 断面处断面面积。 3 2 2 方程组的求解方法及代数方程组的迭代求解 ( 1 ) 方程组的求解方法 差分方程式( 3 6 ) 、式( 3 7 ) 为在第f 个矩形网格中建立的两个非线性代数方 程式，带有四个未知变量掣“，z 茄1 ，斜“，缆1 。实际计算时，一个网格代表一 个计算河段，一个这样的河段可建立两个这样的方程。由于未知数大于方程数， 对于一个河段方程是不封闭的。对于划有个断面的河道，有- 1 个河段，共可 写出2 ( - 1 ) 个代数方程，再加上上下游两端边界条件，则共有2 个代数方程，方 程是封闭的。在计算时，必须联立求解从上游到下游2 个非线性代数方程组，才 能得到它们的解答。这就是隐式差分格式的特点。关于联立求解上述非线性代数 方程组的计算方法，已有许多种。根据差分方程式( 3 6 ) 、式( 3 7 ) 的特点，本 文采用追赶法进行求解。 当上游边界条件为水位过程线时，代数方程组可写成如下递推形式： 上边界：z ，= 互+ 蜀g ，其中暑= 已知水位，墨= 0 1 河段：q 1 = 三2 + m 2 q 2 ，z 2 = b + 尺2 q 2 2 河段：q 2 = 厶+ m 3 q 3 ，z 3 = b + 只3 q 3 七河段：q = 厶+ l + m q + l ，z m = 只+ l + 冠+ l g + l 1 河段：q 州= “+ m ，q v ，z = 尸+ r q 3 2 扬州人学硕十学位论文 下边界： q n zn + dn q n = e n 在上述方程中，递推系数：厶+ 。= e + 。= 口2 女e + 口1 匕 匕匕一_ 匕 ， ， 鸠+ 。= 一 心+ 。= 口l 女d 2 女+ 口2 c 1 d 2 _ 一q t 匕 其中： _ = 口1 r q ，e = 口2 i r + c 2 ，匕= q t 一口l 女只， e = p 2 一口2 只， e = 口l i e + 口2 z 当上游边界条件为流量过程线，代数方程组可写成如下递推形式： 上边界：q l = 置+ 尺l z l ，其中尸l - 已知水位，尺l - o 1 河段：z l = 三2 + m 2 2 2 ，9 2 = 最+ r 2 2 2 2 河段：z 2 = 三3 + m 3 2 3 ，q 3 = 只+ r 3 2 3 七河段：z 女= 三+ l + m “l z 女+ l ，q 女+ l = 最+ l + 尺“l z 女+ 】 n 一、涌段：zn i 、= l n + mn z n ， 下边界： n n zn + dn q n = e n q n = p n + r n zn 在上述方程中，递推系数：厶“= 只+ 。= d 2 匕一c l 匕 l 匕一匕匕 ， ， m + 1 = 一 只“l = 口1 d 2 女+ 口2 女c l 口l e + 口2 y l 其中： k = 口l 女一q r ，e = 口2 t + c 2 t r ，l = p i 女+ c l 女只，匕= p 2 女一c 2 t 只， 匕= d 2 i _ 一c l e 具体求解方法是：先由上游边界向下游边界推进，求出递推系数，再由下游 边界向上游边界回代，求出各断面处的水位z 和流量q 。 ( 2 ) 代数方程组的迭代求解 由于圣维南方程组为拟线性方程组，当化成代数方程组后，各系数中含有与 未知函数水位流量等有关的量，如面积、湿周等量。从方程的性质来看，各系数 徐建叶圩i 叉：治理对区域防洪排涝影响的研究 3 3 中的量应用同时刻的未知量进行计算，这就需要进行多次迭代。当两次迭代值满 足给定精度时，此次迭代便可结束，计算则进入下一个时段。本文采用松弛迭代 法进行求解。 3 2 3 定解条件及参数确定 ( 1 ) 初始条件 非恒定流计算，初始条件对计算起始阶段的影响也是比较明显的，但随着计 算时间的延长，影响将会逐渐减小，最后影响程度可以忽略。初始条件通常按以 下方法给出： 第一种方法：首先进行该河段恒定非均匀流水面线的计算，即以某初始的典 型流量，计算出各计算断面在恒定非均匀流时的水位，并将以此水位值作为个计 算断面的计算初值，进行非恒定流的计算。 第二种方法：是借助与河渠恒定均匀流的计算公式( 即谢才公式) 。计算各计， 算断面的水位，并以此作为计算的初值。 第三种方法：静水启动条件，即给定某一水位，初始流速( 流量) 按o 给定。 ( 2 ) 边界条件 1 ) 外边界条件 河道边界条件通常有三种类型，分别为： 水位边界条件边界处给定水位随时间的变化过程，即z = z ( f ) ； 流量边界条件边界处给定流量随时间的变化过程，即q = q ( r ) ； 水位流量边界条件边界处给定水位、流量变化关系，即q = q ( z ) 。 2 ) 内边界处理 根据节点连接条件，下面给出几种常见的河网内边界处理： 河道交汇点 河网中河道交汇点是大量存在的( 见图3 3 ) 。 扬州人学硕十学位论文 b 图3 - 3河道交汇点不恿图 虽然实际河道中的交汇点形式很多，连接情况也往往不同，但总可以找到如 下两方面的条件，即 ( i ) 流量连接条件 进出每一交汇点的流量必须与该交汇点内实际水量的增减率相平衡，即 q = 詈= 么华 ( 3 - 8 ) 式中，q 表示通过f 断面进入交汇点的流量，流入为正，流出为负；q 为交汇点的 蓄水量；彳为调蓄交汇点的蓄水面积( 汇合区面积) ；z ，”、z ，为调蓄交汇点_ ，+ 1 时刻和，时刻的水位，若调蓄交汇点面积很小，则： q = o ( 3 9 ) 以图3 3 为例，流量连接条件可写成： 簖1 + 咧r 一簖1 = 砉( 嵋，+ 必。+ 嵋。) 式中，彳，为干支流汇合处蓄水面积，如果彳。= o ，则干支流汇合在一点。 ( i i ) 动力连接条件 交汇点的各汊道断面上水位和流量与交汇点平均水位之间，必须符合实际的 动力衔接要求。目前用于处理这一条件的方法，可以是 a 如果节点可以概化成一个几何点，出入交汇点的水流平缓，不存在水位突变 的情况，则交汇点相连汊道的水位应相等，等于该点的平均水位，即 z l = z 2 = 一z ( 3 - l o ) b 如果各断面的过水面积相差悬殊，流速有较明显的差别，但仍属于缓流情况， 则按照伯努利方程，当略去交汇点的局部损耗时，各断面之间的能头应相等，即 徐建叶圩区治理对区域防洪排涝影响的研究 3 5 集中旁侧入流 巨= z l 唾啮一= e q 1 ( 3 1 1 ) zl + 1 图3 - 4集中旁侧入流示意图 如果支流比较陡，支流的出流量不受干流的顶托影响，或断面处有较大的排 水站、抽水站等，可作为旁侧入流的内边界来处理，如图3 4 所示。旁侧入流内边 界应满足： 陇1 = 纠+ 1 + 醴1 ( 3 - 1 2 ) 1 = 掣“ ( 3 1 3 ) 主河道旁接蓄水池 q ；+ 1q 搿 图3 5 河道旁接蓄水池示意图 假设蓄水池水面呈水平且与主河道水位相同，如图3 5 所示，则有： 鳙1 = 纠+ 1 + 璐 ( 3 - 1 4 ) z 搿= 纠+ 1 ( 3 1 5 ) 对于蓄水池应该满足简单的水量平衡： 3 6 扬州人学硕十学位论文 【如( 掣+ 1 ) + 如( 掣) 】( 掣一掣) + ( q 岔1 + q 刍) f = o ( 3 - 1 6 ) 式中，q 蓄流入河道为正，流入蓄水池为负。 闸、堰等建筑物 图3 6闸、堰等建筑物不恿图 ( i ) 关闸：根据运行方式。例如当下游水位z ，+ ，高于闸上水位z j 时关闸。则有： 纠“= 绒1 = o( 3 1 7 ) 因此闸上闸下可以作为两条单一河道来处理。对于上游河流而言，闸上断面 即为给定流量的下边界断面；对于下游河流而言，闸下断面即为给定流量的上边 界断面。 ( i i ) 开闸： 一 a 当( z j 卅一互) ( z ，一互) 时为自由出流，内边界条件为： j 纠“= “1 ( 3 - 1 8 ) 3 纠“= c 1 ( z l z ) ：( 3 1 9 ) 一 b 当( z ，+ 。一互) ( z j 一乙) 时为淹没出流，内边界条件为： j 纠“= 缆1( 3 2 0 ) l 纠”= c 2 ( z j + 。一互) ( z i 一互+ 。) i( 3 2 1 ) 式中，c l 、c 2 为系数项，根据闸堰的型式确定。 ( 3 ) 河网非恒定流数学模型的参数确定 在河网非恒定流水力数学模型中，各河段糙率参数为模型待率定参数。糙率 徐建叶圩区治理对区域防洪排涝影响的研究 3 7 的精度直接影响着模型的计算精度。天然河道的糙率与很多因素有关，如河床沙、 石粒径的大小和级配、沙坡的形成或消失、河道弯曲程度、横断面形状的不规则 性、深槽中的潭坑、滩地上的草木、河槽的冲积以及整治河道的人工建筑物等。 这些复杂的因素不仅沿河道的长度变化，而且在同一河段上也随水位的变化而不 同。糙率还与水流的含沙量有关。当含沙量较小时，糙率较大，随着含沙量增加， 糙率减小【5 5 1 。 由于影响河道糙率的因素比较复杂，通常采用试错法进行率定，即根据某些 断面实测的水位资料或流量资料，反复调试各河段的糙率，使得计算的水位或流 量过程充分接近实测的水位或流量过程。 3 3 本章小结 本章首先介绍了正交设计试验法，根据影响外河水位的三个主要因素，采用 四因素三水平试验正交设计表，制定了试验计划。其次，详细阐述了河网非恒定 流模型的计算方法：即以平原河网非恒定流为研究对象，以圣维南方程组为基础， 采用有限差分法中的p r e i s s m 锄四点隐格式对圣维南方程组进行离散，用追赶法 求解离散后的差分方程组，并利用松弛迭代法数值求解河网非恒定流。 兰!堑捌占堂巫! ：兰丝丝塞 第四章应用实例 41 基本资料 邗江区沙头镇人民滩村位于邗江区的东南部，总土地面积2 9 80 l l a ，地处江淮 交汇，属长江冲积平原，地势总体呈四周高，中间低的碟形水网平原地貌，地面 商程在30 48 m ，地势平坦，坑塘密布。地处北亚热带北缘，属湿润性季风气候， 寒暑变化明显四季分明。年降水量1 0 6 3 2 n ，降水变率1 9 5 ，7 9 月降水量 占全年5 0 左右，年平均蒸发量约1 4 1 1 m m 。除干旱年外，每年在6 9 月问为防汛 排涝期。夏季受梅雨季节的影响雨量相对集中，暴雨、人衔增多，加之地势低 洼，排水不畅，易发生洪涝灾害：有些年份“空梅”，加之受副热带高压影响，多晴 热天气，易导致伏早”。自然灾害主要是洪涝灾害，严重影响着当地的农业生产发 展。现状及基本情况详见图4 1 ，表4 一l 。 图4 1扬州市邗江区沙头镇现状圈 徐建叶圩区治理对区域防洪排涝影响的研究 3 9 表4 1圩区基本情况表 区域名称面积( 1 锄2 )地面高程( m ) 1 0 4 7 83 0 3 9 20 5 8 53 7 3 9 30 6 1 94 2 4 7 4o 2 9 24 2 4 7 50 3 5 84 2 4 8 60 4 1 54 0 4 5 70 2 3 03 2 3 7 总计 2 9 8 0 本文以这一区域为例，从不同降雨情况，圩区不同的治理标准及联圩并圩引 起外河水面率变化三个影响因素入手，进行试验研究，采用河网非恒定流数学模 型，定量分析因涝致洪、洪水位不断创新高产生原因。以指导类似圩区设计，同 时也圩区治理提供一种思路和方法。 4 2 排涝模数计算 ( 1 ) 设计暴雨过程 1 ) 设计暴雨量【5 6 ，5 7 】 邗江区沙头镇人民滩村周边的扬州市5 个雨量站均具有4 0 年以上的实测资 料，因此设计暴雨是由面暴雨系列采用频率计算求得。由于工程规划区范围不大， 仅为2 9 8 m 2 ，因此设计暴雨历时取为1 天，根据排涝标准要求，主要推求设计标 准为：p = 2 0 、p = 1 0 、p = 5 历时1 日的设计暴雨量。 由实测的扬州市5 个雨量站推求出的年最大1 日面雨量系列如表4 2 。 表4 2年最人1 日面雨量系列表 降雨量降雨量降雨量 年份年份 年 份 ( m m ) ( m m )( m m ) 1 9 5 3 2 0 5 0 1 9 6 9 9 8 7 1 9 8 55 9 1 1 9 5 4 1 3 5 9 1 9 7 09 4 41 9 8 65 9 o 1 9 5 55 6 11 9 7 17 4 51 9 8 78 9 - 3 1 9 5 69 2 3 1 9 7 2 1 6 7 o 1 9 8 81 0 6 9 1 9 5 78 1 01 9 7 34 2 41 9 8 98 9 0 1 9 5 89 7 21 9 7 49 9 11 9 9 01 1 5 5 扬州人学硕十学位论文 降雨量降雨量降雨量 年份年份年份 ( m m )( m m )( m m ) 1 9 5 91 2 1 61 9 7 51 3 0 71 9 9 l1 0 6 5 1 9 6 07 0 01 9 7 64 2 91 9 9 26 7 7 1 9 6 1 5 8 4 1 9 7 7 5 9 2 1 9 9 3 8 6 6 1 9 6 21 1 6 71 9 7 8 2 9 9 1 9 9 4 3 8 9 1 9 6 3 4 4 4 1 9 7 9 6 6 11 9 9 51 0 2 7 1 9 6 48 2 01 9 8 0 8 4 3 1 9 9 6 6 1 5 1 9 6 5 1 2 7 31 9 8 1 5 4 5 1 9 9 7 6 0 0 1 9 6 6 1 0 4 6 1 9 8 2 1 1 2 1 1 9 9 8 5 5 5 1 9 6 73 9 91 9 8 3 4 8 8 1 9 9 9 1 0 9 3 1 9 6 8 8 6 51 9 8 47 2 72 0 0 06 3 9 一日降雨频率计算表如表4 3 。 表4 3 年最人1 日降雨频率计算表 降雨量降雨量p = 似n + 1 ) 年份序号年份 k i = x i x( k j - 1 )( k i 1 ) 2 ( m m ) ( 大一小) ( ) 1 9 5 32 0 5 011 9 5 32 0 5 02 4 1 91 4 1 92 0 1 42 0 4 1 9 5 41 3 5 921 9 7 2 1 6 7 0 1 9 7 l0 9 7 10 9 4 24 0 8 1 9 5 55 6 131 9 5 41 3 5 91 6 0 40 6 0 40 3 6 56 1 2 1 9 5 69 2 3 4 1 9 7 51 3 0 71 5 4 3o 5 4 3o 2 9 48 1 6 1 9 5 78 1 051 9 6 51 2 7 31 5 0 20 5 0 20 2 5 21 0 2 0 1 9 5 89 7 2 61 9 5 91 2 1 6 1 4 3 50 4 3 50 1 8 9 1 2 2 4 1 9 5 91 2 1 671 9 6 21 1 6 71 3 7 7o 3 7 70 1 4 21 4 2 9 1 9 6 07 0 081 9 9 01 1 5 51 3 6 2o 3 6 20 1 3 l1 6 3 3 1 9 6 l5 8 491 9 8 21 1 2 1l _ 3 2 20 3 2 2o 1 0 41 8 3 7 1 9 6 21 1 6 71 01 9 9 91 0 9 3 1 2 8 9 0 2 8 9o 0 8 42 0 4 1 1 9 6 34 4 4 l l 1 9 8 81 0 6 9 1 2 6 2 0 2 6 20 0 6 9 2 2 4 5 1 9 6 48 2 01 21 9 9 l1 0 6 51 2 5 7o 2 5 7o 0 6 62 4 4 9 1 9 6 51 2 7 31 31 9 6 61 0 4 61 2 3 4o 2 3 4o 0 5 52 6 5 3 1 9 6 61 0 4 6 1 4 1 9 9 51 0 2 7 1 2 1 2 o 2 1 20 0 4 5 2 8 5 7 1 9 6 73 9 9 1 5 1 9 7 49 9 1 1 1 7 0 o 1 7 00 0 2 9 3 0 6 l 1 9 6 88 6 5 1 61 9 6 99 8 71 1 6 50 1 6 50 0 2 73 2 6 5 1 9 6 99 8 71 71 9 5 89 7 21 1 4 60 1 4 60 0 2 l3 4 6 9 1 9 7 09 4 41 81 9 7 09 4 41 1 1 5o 1 1 50 0 1 33 6 7 3 1 9 7 l 7 4 51 9 1 9 5 69 2 3 1 0 9 00 0 9 0 o 0 0 8 3 8 7 8 1 9 7 21 6 7 o 2 0 1 9 8 78 9 3 1 0 5 4o 0 5 4 0 0 0 3 4 0 8 2 1 9 7 34 2 42 l1 9 8 98 9 01 0 5 0o 0 5 00 0 0 24 2 8 6 1 9 7 49 9 12 21 9 9 38 6 6 i 0 2 l o 0 2 lo 0 0 04 4 9 0 1 9 7 51 3 0 7 2 3 1 9 6 88 6 5 1 0 2 l 0 0 2 l0 0 0 04 6 9 4 1 9 7 64 2 92 4 1 9 8 08 4 3 0 9 9 50 0 0 5 o 0 0 04 8 9 8 1 9 7 75 9 22 51 9 6 48 2 o0 9 6 8o 0 3 2o 0 0 l 5 1 0 2 1 9 7 82 9 9 2 6 1 9 5 78 1 0 0 9 5 60 0 4 4 0 0 0 25 3 0 6 1 9 7 96 6 1 2 7 1 9 7 17 4 5 0 8 7 9o 1 2 1 0 0 1 55 5 1 0 1 9 8 08 4 32 8 1 9 8 4 7 2 7o 8 5 80 1 4 2o 0 2 05 7 1 4 1 9 8 l5 4 52 91 9 6 07 0 0 o 8 2 6 o 1 7 40 0 3 05 9 1 8 1 9 8 21 1 2 1 3 0 1 9 9 26 7 7 o 7 9 9o 2 0 l 0 0 4 06 1 2 2 1 9 8 3 4 8 83 l1 9 7 9 6 6 i o 7 8 0o 2 2 00 0 4 86 3 2 7 1 9 8 4 7 2 73 2 2 0 0 06 3 9 0 7 5 40 2 4 6o 0 6 l6 5 3 l 1 9 8 55 9 13 31 9 9 66 1 5 o 7 2 5o 2 7 5 o 0 7 56 7 3 5 徐建叶圩区治理对区域防洪排涝影响的研究4 1 降雨量降雨量p = 似n + 1 ) 年份序号年份l c i = x i x( k i 1 )( k i 一1 ) 2 ( m m ) ( 人_ 小) f ) 1 9 8 65 9 03 41 9 9 76 0 0o 7 0 80 2 9 20 0 8 56 9 3 9 1 9 8 78 9 _ 33 51 9 7 75 9 2 0 6 9 8 o 3 0 20 0 9 l7 1 4 3 1 9 8 81 0 6 93 61 9 8 55 9 10 6 9 80 3 0 20 0 9 17 3 4 7 1 9 8 98 9 03 71 9 8 65 9 0o 6 9 7- 0 3 0 30 0 9 27 5 5 1 1 9 9 01 1 5 53 81 9 6 l5 8 40 6 8 90 3 l l0 0 9 77 7 5 5 1 9 9 l1 0 6 53 91 9 5 55 6 10 6 6 20 3 3 80 1 1 47 9 5 9 1 9 9 26 7 74 01 9 9 85 5 50 6 5 50 3 4 50 1 1 98 1 6 3 1 9 9 38 6 64 l1 9 引5 4 50 6 4 30 3 5 7o 1 2 78 3 6 7 1 9 9 43 8 94 21 9 8 34 8 80 5 7 6- 0 4 2 40 1 7 98 5 7 l 1 9 9 51 0 2 74 31 9 6 34 4 4o 5 2 40 4 7 60 2 2 68 7 7 6 1 9 9 6 6 1 54 41 9 7 64 2 90 5 0 60 4 9 4o 2 4 4 8 9 8 0 1 9 9 76 0 04 51 9 7 34 2 40 5 0 00 5 0 0o 2 5 09 1 8 4 1 9 9 85 5 54 61 9 6 73 9 90 4 7 10 5 2 9o 2 8 09 3 8 8 1 9 9 91 0 9 _ 34 71 9 9 43 8 90 4 6 00 5 4 00 2 9 29 5 9 2 2 0 0 0 6 3 9 4 8 1 9 7 8 2 9 90 3 5 3 0 6 4 7 0 4 1 99 7 9 6 由p i i i 型曲线作出配线图见图4 2 ，均值x = 8 4 7 7 m m ，c 、，：o 4 6 ，c s c v = 3 5 0 。 从配线图上看，上部配合较好，计算得设计暴雨为z 。柏= 1 6 1m m ， z l d 1 0 = 1 3 6 5 m m 石d ，2 0 = 1 1 2 5m m 。 2 6 0 2 o 2 2 0 2 0 0 o o 5 0 o 2 0 1 0 0 i o 6 0 i o 2 0 o 0 1一n ， 一s12 5 o2 0 3 0 i i s 0 6 a t oo oo oo s3 a 图4 21 日暴雨配线图 4 2 扬州人学硕+ 学位论文 排涝采用设计2 4 小时暴雨1 小时为时段进行逐时段计算，以确保每时段不受 涝。暴雨历时选择为2 4 小时。设计暴雨量，根据频率计算的结果，得出不同重现 期的1 同降雨量，换算为2 4 小时暴雨量采用下式： x 2 4 j h21 1 x l d ， 结果如表4 4 。 表4 4不同重现期的设计2 4 小时降雨量 重现期( 年)2 4 小时降雨量( m m ) 5 年1 2 3 8 1 0 年1 5 0 2 2 0 年1 7 7 1 2 ) 设计暴雨过程【4 7 ，5 8 】 2 4 小时设计暴雨量的时程分配采用江苏省水文手册中设计暴雨雨量分配 方法，计算时段取2 小时，分配结果见表4 5 。 表4 5设计雨量分配表 时段设计暴雨分配 设计暴雨( m m ) ( 2 小时) ( ) 五年一遇十年一遇二十年一遇 1o0o0 2o000 3 5 6 27 5 8 9 456 27 58 9 556 27 58 9 656 27 58 9 75 6 2 7 5 8 9 83 03 7 14 5 15 3 1 93 54 3 35 2 66 2 o 1 056 27 58 9 1 1 56 2 7 58 9 1 2o00o v 1 0 01 2 3 8 1 5 0 2 1 7 7 1 厶 3 ) 设计净雨过程 徐建叶圩区治理对区域防洪排涝影响的研究 4 3 根据水文站降雨资料的分析，得出只= ( 0 5 0 6 5 ) k ，( k 表示最大初损 量) 。根据试验资料，由次降雨径流关系成果，平原区k 。= 9 0 m m ，故在4 5 n l n l 6 0 眦l 之间，选用只= 5 5 n m 。厶= 乙一只= 9 0 一5 5 = 3 5 历m ，后损采用1 忉聊办， 得到设计净雨过程如下表4 6 所示。 表4 6设计净雨过程成果表 时段设计暴 五年一遇十年一遇二十年一遇 ( t = 2雨