綏中縣坡耕地工程總體布置與設計

張子財

（綏中縣水土保持局，遼寧 綏中 125200）

綏中縣坡耕地工程總體布置與設計

張子財

（綏中縣水土保持局，遼寧 綏中 125200）

詳細介紹了坡耕地工程總體布置與措施設計，綏中縣在坡耕地治理中，通過合理布設治理措施和工程配套措施使土地資源合理利用，對優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，提高土地生產(chǎn)力，改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，產(chǎn)生良好的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益，促進經(jīng)濟健康、可持續(xù)發(fā)展。

坡耕地；治理措施；工程布設；設計；綏中縣

綏中縣坡耕地水土流失綜合治理工程位于綏中縣的高甸子滿族鄉(xiāng)和高臺鎮(zhèn)，目區(qū)屬低山丘陵區(qū)，丘谷相間，最高海拔高度98m，最低海拔23m，相對高度75m。山丘上多為耕地，零星分布果園和次生林，主要土壤類型為黃、棕黃色砂土或粘土，一般沖溝較為發(fā)育。溝壑面積6.28km2，占總面積的2.8%，溝壑密度1.16km/km2。

目前工程區(qū)水土流失嚴重，土地利用不盡合理，坡耕地比重較大，農(nóng)民收入低，遠未擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的束縛，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、調(diào)整進展緩慢，農(nóng)業(yè)投入嚴重不足，這些問題嚴重影響和制約著項目區(qū)農(nóng)業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。但隨著坡耕地治理項目的實施，以市場為導向發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，以區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模經(jīng)濟，進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，勢必大幅度提升群眾生產(chǎn)生活條件和新農(nóng)村建設及維護糧食、生態(tài)安全［5］。

1 工程建設規(guī)模

根據(jù)地形地貌、氣候特點、立地條件，項目區(qū)采取坡耕地綜合治理工程，實施期1年，共完成梯田1113.33hm2，蓄水池9座，鋪設管路23915m，出水栓479個，排水井11個，閥門井9個，作業(yè)路20.09km。

工程在建設規(guī)模、小型水利配套、田間道路上，為項目區(qū)提高土地產(chǎn)出率、土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)和農(nóng)民耕作積極性提高及新農(nóng)村建設，奠定了堅實的基礎［3］。

2 工程總體布置

綏中縣坡耕地治理工程在項目區(qū)主要布設梯田，同時建設蓄水池、鋪設管路等輔助形式農(nóng)業(yè)基礎設施，提高灌溉保證率。項目區(qū)通過修建水平梯田的形式治理坡耕地，同時結(jié)合修建蓄水池、鋪設管路等形式提高農(nóng)業(yè)基礎設施水平，提高灌溉保證率［6］。項目區(qū)主要規(guī)劃的工程項目及布置如下。

2.1 水平梯田布設

規(guī)劃梯田均沿等高線布置，田面形狀呈長方形或帶形，大彎就勢，小彎取直，以適應機耕作業(yè)的要求。相鄰梯田田面高差為1.5m，局部高地和淺溝利用推土機找平，人工筑埂打平夯實。建設梯田埂，其頂寬 0.3m。地塊長短不一，一般在50m～800m左右［1］。

根據(jù)地形條件及機械化作業(yè)的要求，確定為水澆地田塊［1］。此次規(guī)劃新修水平梯田 1113.33hm2，其中高甸子滿族鄉(xiāng)新修水平梯田515.96hm2；高臺鎮(zhèn)工程區(qū)坡耕地比較集中連片，規(guī)劃治理坡耕地面積597.37hm2。

2.2 灌溉系統(tǒng)布設

項目區(qū)采用管道灌溉，項目區(qū)距龍屯水庫及六股河、王寶河、撈豆溝河距離較近，且屬于即將建設的王石灌區(qū)灌溉范圍，土地全部規(guī)劃為水澆地，部分地塊種植品種以花生、土豆、蘿卜等經(jīng)濟效益較高的作物為主。根據(jù)當?shù)貙嵺`經(jīng)驗及管護方便，由蓄水池地埋管送至田間地頭進行灌溉。

2.3 作業(yè)路布設

由于項目區(qū)原有生產(chǎn)道路不能滿足生產(chǎn)、施工等要求，此規(guī)劃修筑作業(yè)路，以利于生產(chǎn)。作業(yè)路通過治理區(qū)中間，并和原有道路連接［4］。

3 措施設計分析

3.1 梯田工程設計

3.1.1 梯田設計原則及標準

根據(jù)土地利用規(guī)劃，選擇土層厚、土質(zhì)肥沃、坡度在25°以下的坡耕地修筑；達到集中連片，修筑省工，耕作方便，埂坎安全，少占耕地的要求。靠近水源，交通方便，有利于實現(xiàn)機耕和灌溉。在平整時，先將表層 20cm厚的種植土推至耕地的中間堆積，土地平整后將種植土還原。梯田設計防御標準，采用10年一遇 6h最大降雨。一般減少徑流90%，減少泥沙95%以上。梯田的斷面設計一般是地面坡度越陡，田面寬度越窄，相應的田坎高度越大；坡度越緩則相反［2］。

3.1.2 梯田布置

梯田埂壩應平行于等高線，以減少修筑梯田的工程量。為了便于耕作，每塊梯田的田寬應盡量一致，沿地埂長度方向，要本著大彎就勢，小彎取直的原則，順直地塊。盡量利用已有的田間工程，以節(jié) 省 工 程 投資［1］。

3.1.3 田面設計

梯田的斷面設計要有適當?shù)奶锩鎸挾龋赃m應機耕和灌溉的要求；要合理選定田坎側(cè)坡，以保證梯田穩(wěn)固安全；在滿足以上要求的同時，盡可能減少單位面積梯田的土方量和移運量，以提高工效，加快速度，降低費用［6］。梯田斷面要素見圖 1。

圖1 梯田斷面圖

圖中:B—田面寬度（m）；Bm—梯田毛寬（m）；Bj—田面凈寬（m）；Bl—梯田斜寬（m）；Bn—田坎占地寬（m）；H—田坎高度（m）；θ—地面坡度（度）；α—田坎側(cè)坡度（度）；b′—田埂頂寬；b″—田埂底寬；

各要素間關(guān)系:

其中:Bn（田坎占地寬度）=H ctgα（m）；Bm（梯田毛寬）=H ctgθ（m）。

項目的典型地塊緩坡 2o～5o，田面寬為20m左右，較陡坡 5o～10o，田面寬為 15m左右。田邊蓄水埂高0.3m，頂寬 0.3m，內(nèi)坡比為 1∶1，外坡坡度與田坎坡度相同。梯田挖（填）方的斷面面積可由下式計算:

3.1.4 田坎設計

根據(jù)項目區(qū)坡地的坡度及土質(zhì)情況，確定梯田田坎高H為1.5m，沿等高線布設。根據(jù)調(diào)查項目區(qū)現(xiàn)存水平梯田，其田坎外側(cè)坡度在 75°左右，按照《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》要求，以 15°坡改梯為例，考慮種植要求田面寬度取 5m以上，初選α=75°，田坎高度H為1.5m。

按公式B=Bm-b=H（ctgθ-ctgα）驗算田面寬度是否滿足耕種要求:B=H（ctgθ-ctgα）=1.5× （ctg15°-ctg75°）=1.5×（3.73-0.27）=5.2m。經(jīng)計算，田面寬度大于5m，能滿足種植要求。此規(guī)劃確定田埂形式為外坡75°，內(nèi)坡45°。

3.1.5 工程量計算

綏中縣坡耕地水土流失綜合治理項目區(qū)坡耕地面積為1113.33hm2，共需動用土方 208.67萬 m3，修筑田埂510.40km，動用土方7.50萬m3。由于考慮到田塊四周角落的表土不方便剝離，此次表土剝離取新修梯田總面積的70%，表土剝離的土方量為155.87萬m3。

3.2 配套措施設計

3.2.1 蓄水工程設計

（1）設計原則及標準。項目區(qū)距龍屯水庫及六股河、王寶河、撈豆溝河距離較近，且屬于王石灌區(qū)灌溉范圍，灌溉水源充足，但灌溉設施欠缺，此次實施方案對該工程區(qū)進行蓄水池及田間管路配套工程設計。蓄水池滿足梯田日用水量，滿足提供足夠水頭，滿足修建省工、使用方便的原則。根據(jù)地形有利、便于利用、工程量小、施工方便等條件確定。根據(jù)該處農(nóng)地最高日用水量確定蓄水池容量:典型設計為圖斑C8地塊最高日設計用水量為1760m3/天，為滿足生產(chǎn)用水需求，結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，蓄水池規(guī)模確定容量為155m3，為封閉式混凝土結(jié)構(gòu)。該工程區(qū)灌溉形式采用輪灌，灌溉設計保證率采用75%。

（2）蓄水池放水量計算。蓄水池放水量可根據(jù)項目區(qū)單個蓄水池控制面積計算。其計算公式如下:

式中:F0—單個蓄水池控制灌溉面積，畝；

Q—單個閥門控制出水量，取60m3/h；

t3—灌溉期開機時間，取20h/d；

T2—每次輪灌期的天數(shù)，20d；

η—灌溉水利用系數(shù)，取0.85；

η1—干擾抽水的水量消減系數(shù)，取0.05；

m2—每畝每次綜合平均灌水定額，取20m3/畝。

經(jīng)計算，項目區(qū)蓄水池單個閥門控制灌溉面積為64.6hm2。根據(jù)實地水源及已有灌溉條件，選擇臨近六股河、王寶河及撈豆溝河的9處至高點，建設蓄水池 9座，項目建成后，與項目區(qū)已有的蓄水池（2座）、方塘（5座）及其它灌溉措施同時投入使用，可滿足工程用水需求。根據(jù)單蓄水池控制灌溉面積的計算，考慮到項目區(qū)內(nèi)的地形、蓄水池群分布的合理性、運行管理的方便，此設計中主要采用單蓄水池管道系統(tǒng)，部分地塊水量不夠，可適當延長灌水周期，則本項目共需建蓄水池9座。

（3）蓄水工程典型設計。

a）蓄水池配水管徑選擇。包括配水干管、配水支管管徑選擇。管材的選擇根據(jù)當?shù)厥褂靡蠹耙?guī)劃，采用固定式管道，埋于凍層以下。所以，對管材要求耐腐蝕、有一定的耐壓性，使用壽命長，能適應一定的不均勻沉陷等。綜合上述因素，干管與支管采用硬聚氯乙烯管（UPVC管）。豎管采用鋼管。給水管的管徑應根據(jù)管內(nèi)流量，管網(wǎng)所能保證的水壓和最不利配水點需用水壓計算確定。

管徑d=1.13（Q/v）1/2

式中:v—管內(nèi)水流速（干管V=1.2～2.0m/s，支管V=0.75～1.2m/s）；

D—管內(nèi)徑（m）；

Q—管段內(nèi)設計流量（m3/s）。

則:配水干管管徑d=1.13（Q/v）1/2

食品生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)生大量廢水，如魚類加工、菜蔬腌制、制造肉類罐頭、奶制品等。在食物加工過程中，由于干燥鹽或鹽溶液的使用而產(chǎn)生了大量的含鹽廢水。在魚類產(chǎn)品生產(chǎn)加工作業(yè)中，卸魚過程伴隨的海水是最初的主要污染源，后期加工過程中又產(chǎn)生大量鹽類和有機物等[6]。制革工業(yè)也產(chǎn)生大量廢水，鞣革加工過程需要添加鹽同時產(chǎn)生大量的廢水，例如浸泡獸皮的溶液中NaCl含量高達80 g/L[7]。石油工業(yè)的生產(chǎn)也造成了大量廢水的產(chǎn)生，原油主要含有復雜的混合物如脂肪族、脂環(huán)族等，需要在精煉過程中加入破乳劑。傾析乳液和水油過程中產(chǎn)生的高鹽度廢水，是淡水鹽度水平至海水的3倍以上[8]。

=1.13×（40/3600÷1.5）1/2

=0.097（m）

選擇型號:110×3.8mm，即外徑 110mm、壁厚δ=3.8mm的UPVC給水管路。（工作壓力P= 0.8MPa）。

配水支管管徑d=1.13（Q/v）1/2

=1.13×（20/3600÷1）1/2

=0.084（m）

選擇型號:75×2.7mm，即外徑75mm、壁厚δ=2.7mm的UPVC給水管路。（工作壓力P= 0.8MPa）。

沿程水頭損失 hf=0.000915×（Q1.774/d4.774）×L

式中:hf—沿程水頭損失（m）；

Q—管內(nèi)流量（m3/s）；

D—管道內(nèi)徑（m）；

L—管路長度（m）。

局部水頭以沿程水頭損失的10%計，則:配水干管（0～1段）水頭損失:

h=1.1hf=1.1×［0.000915×（（40/3600）1.774/ 0.10244.774）×240］=4.38（m）；

配水支管（1～2段）水頭損失:

h=1.1hf=1.1×［0.000915×（（20/3600）1.774/ 0.06964.774）×200］=6.74（m）。

給水栓的局部水頭損失，可按0.3～0.5m取用，此設計中取 0.3m，每個給水栓的余壓要求1.0～2.0m，此設計中取2.0m。

b）蓄水池地面高程確定。蓄水池底板所需高程為H=H1+H2+H3+H4+H5

式中:H—蓄水池地面高程（m）；

H1—最不利配水點高程（m），為最不利配水點地面高程 +1m，（1m為出地管高度）為21m；

H2—最不利配水點至蓄水池管段水頭損失之和（m），為60m；

H3—水表的水頭損失（m）（DN=75mm旋翼式水表，水頭損失為1.17m）；

H4—最不利配水點所 需流出水 頭（m）（取2m）；

H5—為不可預見反留有余地的富余水頭（m）（取2m）。

即H=H1+H2+H3+H4+H5=21+60+1.17+2 +2=86.17m；

即蓄水池底板高程應大于或等于86.17m，此次設計蓄水池底板高程為 95.60m，滿足供水要求。為防止蓄水池產(chǎn)生凍融裂縫，蓄水池基礎需砌筑至當?shù)貎鰧右韵拢?1.20m。同時為減少蓄水池開挖方量，在開挖 1m以后上覆土 1m，因此，蓄水地面高程=池底板高程（m）-1.0m+蓄水池高度（m）= 95.60-1.0+3.5=97.1m

c）管道埋設。埋設管道的溝槽開挖要由中心線向兩邊開挖，當?shù)刈畲髢錾顬?.20m，該工程設計挖深1.40m，開挖底寬0.6m，開挖頂寬0.8m；管道鋪設時管與配件之間連接時均采用承插方式；UPVC管接口，先用砂紙把管接頭部位擦好，再用布把碎末擦凈，然后抹膠，抹膠一定要均勻，最后把管連接起來。

d）出水栓。出水栓豎管根據(jù)實際需要，管徑確定為 φ75mm。根據(jù)項目區(qū)最大凍土層深為1.20m，該項目管道埋設深度確定 1.20m。每個豎管需露出地面0.3m，則每根豎管長為1.5m。

e）排水井和閥門井。為避免灌溉管道中存水，冬季凍脹管道，所以在灌溉管網(wǎng)的管道最低處設置放水閥、并修建排水井，灌溉結(jié)束后進入排水井打開放水閥，管道中的存水通過放水閥門排出管道。項目區(qū)需要設置排水井11座。

為控制及檢修方便，需在干管上安裝控制閥，并修閥門井。此次規(guī)劃，每條干管上修一座閥門井，共計9座。

（4）工程量計算。項目區(qū)9個蓄水池單池容量為155m3，需要設置排水井11座，閥門井9座。埋設U-PVC輸水管路總長23.915km，豎管720m。該項目設計出水栓479個（間距為 50m一個），變徑三通 115個。

3.2.2 田間道路工程設計

（1）設計原則及標準。作業(yè)路修建應在治理前完成，以保證施工運輸、治理管護、防火及后期產(chǎn)品運輸方便。工程區(qū)的道路分上山大路和田間小路。上山的大路多布置在溝邊、溝底或山脊上，寬在 5m左右，路面坡度應小于15°，為防止流水匯集沖刷路面并利用路水灌田，布置在溝邊的道路要修成外高里低的路面，并每隔一段筑一小土埂，將路水引入臺面；田間小路一般寬2m，路坡在20°以下，山高坡陡，道路要呈“S”形迂回上山，以便于果實采摘和小型農(nóng)機具通過。工程區(qū)新修作業(yè)路12.676km，維修作業(yè)路7.414km。

（2）工程量。根據(jù)各工程區(qū)典型地塊設計數(shù)據(jù)推算工程區(qū)田間道路工程量。該項工程田間道路設計路面寬4m，新修作業(yè)路12.676km，維修作業(yè)路7.414km。

4 結(jié)語

綏中縣坡耕地水土流失治理措施設計，根據(jù)項目區(qū)地形地貌、立地條件、農(nóng)業(yè)發(fā)展方向和結(jié)構(gòu)調(diào)整等綜合因素；遵循了布局合理、兼顧周圍、相對集中、方便管理與本著靠近水源，就緩就低，有利于機耕和灌溉的原則；合理利用了土地資源，優(yōu)化了土地利用結(jié)構(gòu)，提高了土地生產(chǎn)力，提高了商品意識，改善了當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，使當前利益、長遠利益相結(jié)合，生態(tài)效益與經(jīng)濟效益相結(jié)合，促進了經(jīng)濟健康、可持續(xù)發(fā)展。

［1］李德花.建平縣水土保持工程總體布局與工程措施設計［J］.水利規(guī)劃與設計，2012（01）:51-56.

［2］金艷麗.建平縣水塘溝小流域綜合治理工程布局［J］.水利規(guī)劃與設計，2014（01）:39-40+43.

［3］王忠法.對小流域規(guī)劃的幾點認識［J］.水利規(guī)劃與設計，1994 （02）:35-38.

［4］李靜華.凌源市四官營子小流域治理工程分析［J］.水利規(guī)劃與設計，2015（02）:45-46+58.

［5］劉桂雁.綏中縣坡耕地水土流失綜合治理分析［J］.黑龍江水利科技，2015（03）:131-132.

［6］李勇.桓仁縣坡耕地工程總體布置與措施設計分析［J］.黑龍江水利科技，2014（10）: 183-185.

中國水利水電勘測設計協(xié)會技術(shù)標準研究工作委員會暨水利水電勘測設計標準化信息網(wǎng)2015年工作會議在長春召開

2015年7月3日，中國水利水電勘測設計協(xié)會技術(shù)標準研究工作委員會暨水利水電勘測設計標準化信息網(wǎng)2015年工作會議在長春召開。來自34個單位的50名代表參加了會議。

會上介紹了近期水利、水電兩個行業(yè)技術(shù)標準管理和制修訂情況，發(fā)布了《水利水電勘測設計現(xiàn)行技術(shù)標準名錄》（第四版），標準化信息網(wǎng)網(wǎng)長單位匯報了標準化信息網(wǎng)的近期工作和下一年工作計劃。

（摘自：水利部水利水電規(guī)劃設計總院網(wǎng)站，http：//www.giwp.org.cn/index.do）

S157

：B

：1008-1305（2015）05-0087-04

10.3969/j.issn.1008-1305.2015.05.032

張子財（1969年—），男，工程師。