淺談田間排水溝道的設計

摘要：田間排水溝道是農田水利工程的重要部分，它能調節農田中水分的平衡，在實際生產中有著不可替代的作用，本文主要淺談排水溝工程規格的基本原則和排水溝道斷面設計的一般方法。

關鍵詞：農田水利 排水溝 設計 溝深 水位 斷面設計

引言

山崗之間的沖田地勢較低，在多雨季節，內有崗地徑流匯集，外有上游山洪下泄，有些地區溝溪曲折淤淺，洪水渲泄不暢，容易造成洪澇災害。在建有灌溉系統的地區，由于截斷了原有的天然排水出路，如果沒有相應的排水溝網，也會加劇洪澇威脅。此外，兩側有較高山崗的垅田，如果山腳經常有地下水流滲出，容易形成冷浸田。這些地區都需要修建排水溝道。

田間排水溝對控制地下水位的作用，一是降雨期間及時排除部分水量，減少地下水位上升高度，二是雨后加快地下水位的回落。

農作物對農田排水的要求，一是降雨后允許地下水位有短暫的上升，但上升高度和持續時間不能超過一定的限度；二是作物產量不僅受一次降雨后地下水位上升的影響，也與在一定季節超過某一地下水位高度的持續時間有關；三是防止土壤鹽堿化，土壤鹽堿化主要因素就是地下水位長期高于一定限度。在一定自然條件下和農業技術措施條件下，為保證土壤不產生鹽堿化和作物不受鹽害，所要求保持的地下水最小埋藏深度。

農田水分過多，會惡化土壤的通氣狀況，使作物的呼吸作用減弱，還會影響作物對養分的吸收。如果田里長期泡水，泥腳加深，不僅耕作困難，而且地溫也得不到調節，同樣會影響作物的正常生長和發育。因此，農田水分過多，對作物會有不利的影響。

農田水分過多，一種是地面積水過深、時間過長，作物受淹；一種是地下水位過高，作物根系活動層土壤水分過多，作物受浸。

棉花、小麥等旱作物耐淹能力較差，一般在地面積水10厘米的情況下，淹水一天就會減產，淹水6-7天就會死亡。水稻雖然在有一定水深的水田中生長，但如果地面積水過深過久，也會減產和死亡。

為了保證作物高產，在地下水位較高的地區，必須按照作物正常生長的需要，修建田間排水溝道，控制地下水的深度。

田間排水工程能否起降低地下水位的作用，關鍵在于根據土壤性質，合理選擇溝深和溝距。排水溝的溝距和間距存在著密切的關系。排水溝的深度相同，間距越小，地下水下降速度就越快；間距越大，地下水下降速度就越慢。排水溝的間距相同，溝越深，地下水下降速度就越快；溝越淺，地下水下降速度就越慢。在地下水位很低的地區，田間排水溝的溝距可大些，一般為200-500米，只要能排除地面徑流就可以了。設計排水溝時，先根據作物要求的地下水埋深、排水溝邊坡穩定條件、施工難易和經濟條件初步確定排水溝的深度，然后確定相應的間距。

排水溝的間距在排澇要求的田間排水溝間距要滿足允許淹水深度和允許淹水時間的要求。實際生產中，田間排水溝間距要同時考慮除澇、排漬、防治鹽堿化和機耕的要求來確定。

排水溝的間距應通過專門的試驗或參照相似地區的實踐經驗確定。排水溝間距與土壤的透水性、透水層厚度等因素有關。

排水溝的斷面尺寸一般不需要作水力計算，只要選用經驗數據即可。

主要用來排除地面水的田間排水溝，溝深一般為0.5米-0.8米，底寬0.2米-0.5米。溝的邊坡視溝深和土質而定，一般輕質土多采用1：1-1：1.5，粘性土可以采用較陡的邊坡。

主要用來控制地下水位的田間排水溝，溝深至少在1.5米以上，邊坡一般采用1：1或1：1.5，在砂性土壤上修建的排水溝，其邊坡時需達1：2以上。

兼有排除地面水和地下水雙重任務的排水溝，溝深按地下水位控制條件來定，過水斷面應滿足排除地面水的要求，邊坡可用1：1-1：1.5，砂性土的邊坡應更緩些。

為了將排水區洪水、田面漬水和地下水排至區外，除田間排水溝外，還須根據排水區的面積、地形等條件布設各級排水溝道。

排水溝道與灌溉渠道一樣，它的斷面結構和尺寸亦應根據所通過的設計流量設計。因此，要設計新排水溝道、整治天然河道、修建與灌溉渠道交叉的排泄溝以及泄洪建筑物時，都要首先確定溝道的設計流量。

排水流量通常包括地面排水流量和地下排水流量兩部分。地下排水流量遠小于地面排水流量，排水溝道的斷面一般是根據一定排水標準的地面排水流量設計的。為了保證排水通暢，排水溝道應該根據最大排水流量進行設計。當流域自然條件和設計標準相同時，排水設計流量隨著集水面積的增大而增加。當集水面積一定時，排水設計流量隨流域自然地理特點和設計標準而變化。設計標準為10-20年一遇，3h-6h最大降雨量。溝道流量一般采用較高的標準，以防危害沿渠人民生命財產的安全。

排水溝道斷面設計包括三個部分，設計水位的確定，橫斷面設計，縱斷面設計。

1、 設計水位的確定

設計的排水溝道，要能夠通過設計流量，使洪水和漬水順利排入外河；對于需要排地下水的地區，在枯水期要能夠控制地下水位；還要盡量做到自流排水。這些都要求排水溝道具有一定的控制水位。因此，確定排水溝道的設計水位，是斷面設計的重要內容。

在大多數情況下，排水溝做成挖方斷面，只有通過局部洼地或受河水頂托，溝水位高于地面時，才需要在溝道兩側筑堤。一般通過最大排水流量時，溝水位應低于地面0.2米-0.5米。有些地區也允許短期滿槽泄流（即允許溝水位接近地面）。在枯水季節，為了把農田地下水埋深控制在0.75米-1.20米左右，田間排水溝水位離地面一般應不小于1.0米-1.5米。為了保證排水通暢，各級溝道應有一定縱坡。小溝道向較大的溝道排水，上下級溝道相交處應有0.1米-0.2米的水位落差。為了滿足農田降低地下水位的要求，支溝出口處的干溝日常水位可根據農田田面高度、田間排水溝日常水位距地面的高度和排地下水時溝間相交處的水位落差等因素推算。田間溝與支溝、支溝與干溝間日常水位的落差，一般為0.1米-0.2米。

為了保證自流排水，按以上方法推得的支溝（或干溝）出口處水位，應高于干溝（或外河）日常水位，最低也只能與干溝日常水位齊平，否則應適當減小各級溝道的縱坡。對于經常受外河頂托而沒有自流排水條件的地區，只能利用抽水泵向外河排水。

2、 橫斷面設計

對集水面積比較小的排水溝，一般先根據控制地下水位等要求，初步確定溝深，然后再根據排水設計流量，通過水力計算確定溝道斷面。

排水溝道橫斷面設計方法與灌溉渠道的基本相同的。但排水溝道與灌溉渠道的任務和工作條件不同，排水溝道的橫斷面設計也有其特點。

排水溝道一般還需要排除地下水。由于地面徑流的沖刷、溝內水流和波浪和侵蝕加上地下水向排水溝匯集時滲透壓力的作用等原因，溝坡容易發生坍塌。因此相同條件下，排水溝的邊坡應比灌溉渠道緩。土質愈松，溝道愈深，采用的邊坡系數愈大。排水溝道較灌溉渠道容易長草，在雜草阻水嚴重時應采取除草措施。

排水溝縱坡主要決定于沿溝地面坡度、土質情況、排水流量大小和外河水位等因素。為了避免挖深過大，溝道縱坡一般應與沿線地面坡度相近。在地面坡度較大時，溝道應根據允許不沖流速進行設計。較小支溝的斷面，常根據經驗確定，一般溝深取1.5米-2.0米，底寬取0.5米-1.0米。較大排水溝道的斷面需要進行計算。

從溝中挖出的土，可以用來修路、筑堤，不要隨意攤開堆放在排水溝兩側，被雨水沖入溝中，以免影響排水。

3、 縱斷面設計

排水溝道縱斷面設計和縱斷面圖的繪制方法亦與灌溉渠道基石相同。首先根據溝道的平面布置圖，按溝道沿線各樁號的地面高程繪出地面線；其次根據農田對控制地下水位的要求和溝道縱坡，繪出日常水位線；然后在日常水位線以下，根據排地下水的要求而確定的溝道各段水深，定出溝低線；最后再由溝底線向上，根據通過排水設計流量時的水深，繪制溝道的最高水位線。排水溝縱斷面設計和橫斷面設計也是相互聯系的，不能截然分開。

總的來說，田間排水溝道作為農田水利工程配套系統的重要組成部分，在農業增產增收和糧食安全保障中發揮著重要作用。做好田間排水溝道的規劃設計，是實現高標準農田水利建設不可或缺的環節。（作者單位：內蒙古烏蘭察布市察右后旗水利局）

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