高標準農田規劃設計探析

許 封

(朝陽市農村水利建設管理局，遼寧 朝陽 122000)

基本農田是國家從戰略角度出發，為了滿足一定時期人口和國民經濟發展對農產品的需求，而必須確保的耕地最低需求量，老百姓稱之為“吃飯田”“保命田”[1]。高標準基本農田是指通過農村土地整治建設形成的集中連片、設施配套、高產穩產、生態良好、抗災能力強，與現代農業生產和經營方式相適應的基本農田。

1 項目區基本概況

1.1 自然概況

建平縣屬遼西山地丘陵區，山區面積占30.4%，丘陵面積占43. 3%。項目區地處溫帶半濕潤、半干旱大陸性季風氣候區，屬易旱區，降水量不足，年際變化大，時空分布不均。

1.2 基礎設施

1.2.1 水利骨干工程現狀

項目區內堯都地分場內有12眼井，山根分場有26眼井，八家分場有1眼井，柴達木分場有5眼井，新房身分場有8眼井，基本沿老哈河布設，由于維護不到位導致現有的12眼井廢棄，40眼能用的管井均為柴油機井，需要進行改造。

項目區水澆地占耕地的60%，旱地占40%，水澆地基本沒有鋪設節水灌溉管路和相應的節水措施，主要靠田間土溝，造成了嚴重的水資源浪費；旱地基本為坡耕地，無灌溉保證，沒有配套的水利工程，基本處于雨養農業狀態。

1.2.2 田間工程現狀

項目區內田間作業道路規劃較好，各村組之間的耕地均有田間道路，但道路均為土路，路況較差，表面坑洼不平，無法通行，影響耕作，制約當地經濟發展。

2 工程設計

2.1 農田水利工程

2.1.1 水源工程

(1)單井灌溉面積計算如式1所示[2]。

(1)

式中：F0為單井控制灌溉面積，hm2；Q為單井出水量，m3/h；T為灌水周期，d；t為灌溉期每天開機時間，經濟田區取18 h；η為灌溉水利用系數，管道水利用系數；η1為干擾抽水的水量消減系數；m為最大一次灌水定額，m3/hm2。

項目區單井灌溉面積如表1所示。

表1 項目區內各區域單井控制面積

(2)井數和井距的確定。井距和井數可按式(2)～式(3)確定

(2)

(3)

式中：L0為井距，m；N為規劃區需要打井數，眼；F為規劃區內灌溉面積，hm2。

項目區內井數和井距計算結果如表2所示。

表2 項目區內井數和井距的統計

(3)水源井規格。根據項目區的地形和單井出水量進行計算，確定在項目區新打管井31眼，對原有井進行改造，將柴油機泵換成深井潛水泵，共計40眼，其中堯都地分場新打管井3眼，改造原有井9眼；山根分場新打管井10眼，改造原有井22眼；八家分場新打管井9眼；柴達木分場新打管井6眼，改造原有井1眼；新房身分場新打管井3眼，改造原有井8眼。依據水文地質資料及當地成井經驗，確定管井均采用井徑400 mm的鐵管，并根據不同地塊確定井深和出水量，其中堯都地分場井深30 m，單井出水量80～100 m3/h；新房身分場、山根分場(二隊地塊)、八家分場(靠近二隊地塊)片井深40 m，單井出水量80～100 m3/h；柴達木分場片井深70～80 m，單井出水量60～80 m3/h；八家分場(小葉線以南)井深60～80 m，單井出水量30 m3/h；山根分場(叢家灣地塊)井深50～60 m，單井出水量60 m3/h。

2.1.2 灌溉管道工程

項目區輸水采用節水滴灌方式，滴灌的干管管道埋于地下，干管材料采用硬聚氯乙烯(PVC-U)給水管和熱軋無縫鋼管，按照流量的不同，堯都地分場片干管直徑為125 mm硬聚氯乙烯(PVC-U)給水管；山根分場片干管直徑為160 mm、125 mm 和120 mm三種類型的硬聚氯乙烯(PVC-U)給水管和熱軋無縫鋼管；柴達木分場片干管直徑為125 mm，支管直徑為90 mm的硬聚氯乙烯(PVC-U)給水管；八家分場干管直徑為160 mm和125 mm，分干管直徑125 mm和110 mm硬聚氯乙烯(PVC-U)給水管和熱軋鋼管；新房身分場干管直徑為160 mm。管路埋深與地面深1.5 m以下。項目區內井數和管網布設長度如表3所示。

表3 各片區控制井數和管網布設匯總

2.1.3 建筑物工程量

(1)井房設計。項目區每眼新打管井設井房1座，共計31座，根據井房內布置，鋼管路及閘閥等方面的要求確定井房面積為3.00 m×3.00 m，建筑面積9.00 m2。井房凈平面尺寸2.76 m×2.76 m，室內凈高2.7 m。井房設門一扇，尺寸為0.90 m×2.00 m，具體位置位于機電井旁。

井房墻壁上用水泥抹面，標注“高標準基本農田井房編號”字樣。

(2)農橋設計。項目區柴達木分場片有1處溝道截斷道路，影響村民出行。此溝道平時無水，但雨后水流較大，故設計1座農橋。農橋的跨度8 m，寬度4 m，高2 m。采用鋼筋混凝土橋面板，漿砌石橋墩。

(3)涵洞設計。項目區共設計涵洞26座，其中山根分場片4座，八家分場片14座，柴達木分場片8座。涵洞形式采用管涵，直徑為600 mm，寬度為4 m的管涵5座，直徑為800 mm，寬度為6 m的管涵3座。

(4)水力計算。 選擇內徑d=800 mm的圓管進行驗算。

①涵洞水流流態的判別。 圓形涵洞進口水深h1≤1.1D(洞高)時，為無壓力流；h1>1.1D，且洞長L≤l0(洞內回水曲線長度)+2.7D時，為半壓力流；h1>1.5D，且L>l0+2.7D時，為壓力流[3]。 涵洞進口水深h1=0.8 m，D=0.8 m，經計算，為無壓水流

②長洞與短洞的判別。當i(洞底坡降)≈0時，且L≤(52～56)h1或L≤(86～96)hk時為短洞,反之則為長洞；當0ik時，且L≥4h1時，均按短洞進行水力計算。 經計算，涵洞為短洞。

③涵洞的過流能力計算。 無壓力流、短洞的過流能力計算見式(4)：

(4)

式中：H為計入行進流速水頭的上游洞底以上水頭，m；b為矩形斷面涵洞底寬,m;若涵洞為非矩形斷面時，按b=wk/hk換算，其中wk為相應于臨界水深的過水斷面面積,m2；m為流量系數，一般在0.315～0.385之間，本項目采用小值0.315。

根據設計流量和涵洞尺寸，查圓形斷面hk求解曲線計算：hk=0.056 m(臨界水深)； 查圓形管道過水斷面面積系數計算：wk=0.0107 m2,b1=0.191 m,內徑d=800 mm時涵洞的過流能力為0.0141 m3/s。

經驗算，項目區內的26個涵可通過流量均滿足路邊溝的設計排水流量要求。項目區內涵的布設結果如表4所示。

表4 各片區涵數量匯總

2.1.4 機電灌溉工程

根據項目區內的農用井布局及各井的用電功率，項目區共設計高壓線總長為12 583.2 m，低壓線路總長為14 913.4 m，配套變壓器32臺。高壓線按照就近原則設計[4]，從項目區附近已有高壓線引入項目區內各機井房附近。低壓線路主要布置于變壓器至與潛水泵配套的電動機上，距離較短，為便于維護管理，采用地埋電纜形式，平均埋深1.5 m，總長為14 913.4 m。在現有高壓線路的基礎上“T”接幾個分支，新建幾路高壓線輸電至各變壓器。然后用低壓地埋線(380 V)從變壓器布置處引線支各泵。項目區內供電線路布設如表5所示。

表5 供電線路工程量匯總

2.2 田間道路工程

2.2.1 田間道路

項目區內道路交錯有致，只是路面破損嚴重，影響人們生產耕作，所以對現有田間道路進行整修，鋪設碎石路基和砂石路面[5]。

本項目在充分利用現有田間道路基礎上，修6 m 寬田間道路4條，總長1660 m，位于柴達木分場片。田間道路的路基采用素土，厚30 cm，路面采用砂石，厚10 cm。

修4 m寬田間道路16條，總長9464 m，其中柴達木分場片3211 m，八家分場757 m，山根分場1754 m，新房身分場3742 m。田間道路的路基采用素土，厚30 cm，路面采用砂石，厚10 cm。

2.2.2 生產路

整修田間生產路36條，總長21 308.4 m。其中下堯都地分場1455.0 m，山根分場為6390.4 m，八家分場為12 921.0 m，新房身分場為542 m。田間生產路路基采用碎石，厚30 cm，路面采用砂石，厚10 cm。

2.3 農田保護工程

針對柴達木分場片的林帶邊低洼耕地，緊鄰溝道，雨季溝道中積水對田面有沖蝕，而原有堤壩破爛不堪，基本已經廢棄，需進行護堤工程。堤壩總長400 m，采用漸變斷面設置，其中100 m長的堤壩高2 m，壩頂寬2 m；另300 m長的堤壩高1 m，壩頂寬1 m，采用土壩。

3 結 論

項目實施后，能防止水土流失，新開發的耕地能保土、保肥，增加土壤墑情，有利于農業生產。本項目的實施對國營八家農場的經濟轉型、產業結構調整，改善農業生產條件加強生態環境建設方面將起到積極的作用，可以取得顯著的社會、經濟和生態效益。