紅星水庫(kù)灌區(qū)水田排水制度設(shè)計(jì)

李紅敏，唐 純，王鵬飛

(1.哈爾濱市阿城區(qū)水務(wù)局雙豐灌區(qū)，哈爾濱 150300;2.哈爾濱市阿城區(qū)水務(wù)局，哈爾濱 150300)

1 灌區(qū)概況

紅星水庫(kù)灌區(qū)位于阿城區(qū)東郊冒溪河、海溝河下游，南起紅星水庫(kù)達(dá)子營(yíng)(紅星鄉(xiāng))，北至小河沿，西與河?xùn)|灌區(qū)一嶺之隔。該灌區(qū)于1958年4月開(kāi)始興建，1969年5月續(xù)建，于1975年竣工，以紅星水庫(kù)為水源。灌區(qū)總土地面積6 200 hm2，現(xiàn)有耕地面積4 467 hm2，1997～2007年，實(shí)灌水田面積800～1 000 hm2。

2 水田排水模數(shù)確定

水田排水模數(shù)的大小取決于田面水層、降水量、土壤滲漏、栽培技術(shù)、渠系布置等情況。由于影響因素很多，加上各地各種條件差異，在已往設(shè)計(jì)中，很難算出精確的數(shù)據(jù)。因此提出了一些不同的看法?！叭k”1974年提出，當(dāng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為5 a一遇洪水時(shí)，落干排水模數(shù)大于暴雨排水模數(shù)，曬田排水模數(shù)大于5 a一遇洪水的落干排水模數(shù)而小于10 a一遇的落干排水模數(shù)。

根據(jù)東北地區(qū)灌溉工程規(guī)范(1966年)要求按雨洪排水，落干排水和曬田排水進(jìn)行分析計(jì)算。

2.1 雨洪排水模數(shù)

水田暴雨排水，指汛期排除最適水層以上的暴雨量。水稻格田有一定的調(diào)蓄能力，暴雨排水靠排水口的溢流能力和各級(jí)渠道的泄水能力來(lái)調(diào)節(jié)。

排水口的大小，溝道的斷面大小按水稻的耐淹能力及其相應(yīng)歷時(shí)作控制。暴雨排水與落干、曬田排水不同，它不能適應(yīng)輪排制度，而是全面積同時(shí)產(chǎn)流。暴雨排水包括水田、旱田、坡水等同排水，對(duì)于大型溝道，特別是控制范圍內(nèi)即有水、旱田又有坡水時(shí)，暴雨排水往往來(lái)得比較大。

2.1.1 設(shè)計(jì)暴雨

根據(jù)《灌溉排水渠系設(shè)計(jì)規(guī)范》第5-1-3條規(guī)定，對(duì)水稻一般采用1～3 d暴雨、3～5 d排至耐淹水深?？紤]到本灌區(qū)地面坡度較陡，在田面平整中，為了減少土方量，田埂高度不誼過(guò)大，格田對(duì)于降雨的調(diào)蓄能力較低。因此，在設(shè)計(jì)中采用1 d最大雨量，3 d排除設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

選取了阿城雨量站，其資料系列29 a阿城站離該灌區(qū)平均距為5 km左右，因此采用阿城站降雨量資料是較為合理的。

2.1.2 暴雨頻率計(jì)算

經(jīng)過(guò)選線(P-Ⅲ)發(fā)現(xiàn)當(dāng)取Cv=0.28，Cs=2.5Cv時(shí)，理論頻率曲線的中部點(diǎn)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)配合較好，但頭部和尾部點(diǎn)據(jù)卻與經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)偏離較大，需改變參數(shù)，重新配線。因?yàn)樯鲜銮€頭部偏低，尾部偏離，故第二次配線是增大了Cv值，仍取Cs=2.5Cv進(jìn)行配線，結(jié)果第二次配線的頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線點(diǎn)據(jù)配合較好，即為采用的理論頻率曲線，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算成果表

2.1.3 代表年

從阿城站實(shí)測(cè)降雨資料來(lái)看，5 a一遇降雨量按近于設(shè)計(jì)暴雨量hp=59.3mm的年分是1985年，而1985年1 d降雨(時(shí)間7～8月份出現(xiàn)的)，說(shuō)明附合降雨的規(guī)律，同時(shí)7～8月份也正是水稻生育期耗水量大的時(shí)期，因此采用1985年1 d暴雨為代表年。

2.1.4 雨洪排水模數(shù)計(jì)算

水田排水模數(shù)采用《灌溉排水渠系設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦公式，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為1 d暴雨3 d排除。

2.1.4 .1 5 a一遇水田排水模數(shù)計(jì)算(表2)

式中:q水為水田排水模數(shù)，m3/S/km2;T為排澇歷時(shí)，3 d;t為每天排水時(shí)數(shù)，24 h;R凈為設(shè)計(jì)降雨深。

由于本灌區(qū)地面坡降較陡，為了節(jié)省土方，田埂不宜過(guò)高，所以5 a一遇暴雨按格田無(wú)滯水深考慮，故:

式中:P設(shè)為5 a一遇1 d暴雨，59.3 mm;E為水田騰發(fā)量，可以不考慮;f為田面滲漏量(3.4 mm/d)×3 d

表2 5 a一遇水田排水模數(shù)計(jì)算成果表 mm

2.1.4 .1 10 a一遇排水模數(shù)計(jì)算

同樣采用上式計(jì)算，1 d暴雨3 d排除，考慮到水稻在此階段應(yīng)以淺層水淺灌的要求，允許田間滯蓄深度10 mm計(jì)算，以不影響水稻的正常發(fā)育為標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3。

表3 10 a一遇水田排水模數(shù)計(jì)算成果表 mm

2.2 落干排水

為了保證機(jī)械化收割水稻，須于8月下旬(乳熟末期)開(kāi)始落干排水，故排水層除此時(shí)期灌溉水深外，尚需考慮該時(shí)期的暴雨。紅星水庫(kù)灌區(qū)此期間水層約3～4 cm，5 a一遇的1 d降雨為0.87 cm(典型年)實(shí)際排水層9 cm，排除瀝時(shí)仍按3 d(晝夜)計(jì)算。設(shè)計(jì)成果見(jiàn)表4，5，6。

表4 阿城站逐年最大日降雨量頻率計(jì)算表

表5 理論頻率曲線選配計(jì)算表

表6 水田排水落干模數(shù)計(jì)算表

2.3 曬田排水

在6月下旬至7月初，紅星水庫(kù)灌區(qū)水田開(kāi)始曬田，此時(shí)期田間水深一般4～5 cm，7月初通常屬于汛期的初期，因曬田必須在睛天進(jìn)行，所以排水應(yīng)為正常灌水深度，不考慮降雨。其計(jì)算成果見(jiàn)表5。

表5 曬田排水計(jì)算表

[1] 武漢水利電力學(xué)院.農(nóng)田水利學(xué)[M].北京:水利電力出版社，1992.