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，對優化土地利用結構，提高土地生產力，改善當地生態環境，產生良好的生態效益、經濟效益和社會效益，促進經濟健康、可持續發展。

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和高臺鎮，目區屬低山丘陵區，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。

目前工程區水土流失嚴重，土地利用不盡合理，坡耕地比重較大，農民收入低，遠未擺脫傳統農業的束縛，農業產業結構不合理、調整進展緩慢，農業投入嚴重不足，這些問題嚴重影響和制約著項目區農業及農村經濟的發展。但隨著坡耕地治理項目的實施，以市場為導向發展特色產業，以區域經濟發展規模經濟，進行產業結構調整，勢必大幅度提升群眾生產生活條件和新農村建設及維護糧食、生態安全［5］。

1 工程建設規模

根據地形地貌、氣候特點、立地條件，項目區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，作業路20.09km。

工程在建設規模、小型水利配套、田間道路上，為項目區提高土地產出率、土地利用結構調整、經濟結構調整、發展區域特色產業和農民耕作積極性提高及新農村建設，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主要布設梯田，同時建設蓄水池、鋪設管路等輔助形式農業基礎設施，提高灌溉保證率。項目區通過修建水平梯田的形式治理坡耕地，同時結合修建蓄水池、鋪設管路等形式提高農業基礎設施水平，提高灌溉保證率［6］。項目區主要規劃的工程項目及布置如下。

2.1 水平梯田布設

規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］。

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

2.2 灌溉系統布設

項目區采用管道灌溉，項目區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灌溉范圍，土地全部規劃為水澆地，部分地塊種植品種以花生、土豆、蘿卜等經濟效益較高的作物為主。根據當地實踐經驗及管護方便，由蓄水池地埋管送至田間地頭進行灌溉。

2.3 作業路布設

由于項目區原有生產道路不能滿足生產、施工等要求，此規劃修筑作業路，以利于生產。作業路通過治理區中間，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

根據土地利用規劃，選擇土層厚、土質肥沃、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 省 工 程 投資［1］。

3.1.3 田面設計

梯田的斷面設計要有適當的田面寬度，以適應機耕和灌溉的要求；要合理選定田坎側坡，以保證梯田穩固安全；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—田坎側坡度（度）；b′—田埂頂寬；b″—田埂底寬；

各要素間關系:

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

根據項目區坡地的坡度及土質情況，確定梯田田坎高H為1.5m，沿等高線布設。根據調查項目區現存水平梯田，其田坎外側坡度在 75°左右，按照《水土保持綜合治理技術規范》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。經計算，田面寬度大于5m，能滿足種植要求。此規劃確定田埂形式為外坡75°，內坡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。根據地形有利、便于利用、工程量小、施工方便等條件確定。根據該處農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，為滿足生產用水需求，結合當地實際情況，蓄水池規模確定容量為155m3，為封閉式混凝土結構。該工程區灌溉形式采用輪灌，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項目區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，20d；

η—灌溉水利用系數，取0.85；

η1—干擾抽水的水量消減系數，取0.05；

m2—每畝每次綜合平均灌水定額，取20m3/畝。

經計算，項目區蓄水池單個閥門控制灌溉面積為64.6hm2。根據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。根據單蓄水池控制灌溉面積的計算，考慮到項目區內的地形、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，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。管材的選擇根據當地使用要求及規劃，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管內流量，管網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—管內水流速（干管V=1.2～2.0m/s，支管V=0.75～1.2m/s）；

D—管內徑（m）；

Q—管段內設計流量（m3/s）。

則:配水干管管徑d=1.13（Q/v）1/2

食品生產工業產生大量廢水，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生了大量的含鹽廢水。在魚類產品生產加工作業中，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生大量鹽類和有機物等[6]。制革工業也產生大量廢水，鞣革加工過程需要添加鹽同時產生大量的廢水，例如浸泡獸皮的溶液中NaCl含量高達80 g/L[7]。石油工業的生產也造成了大量廢水的產生，原油主要含有復雜的混合物如脂肪族、脂環族等，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—管內流量（m3/s）；

D—管道內徑（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。為防止蓄水池產生凍融裂縫，蓄水池基礎需砌筑至當地凍層以下，即 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，當地最大凍深為1.20m，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。出水栓豎管根據實際需要，管徑確定為 φ75mm。根據項目區最大凍土層深為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，所以在灌溉管網的管道最低處設置放水閥、并修建排水井，灌溉結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、防火及后期產品運輸方便。工程區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機具通過。工程區新修作業路12.676km，維修作業路7.414km。

（2）工程量。根據各工程區典型地塊設計數據推算工程區田間道路工程量。該項工程田間道路設計路面寬4m，新修作業路12.676km，維修作業路7.414km。

4 結語

綏中縣坡耕地水土流失治理措施設計，根據項目區地形地貌、立地條件、農業發展方向和結構調整等綜合因素；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，優化了土地利用結構，提高了土地生產力，提高了商品意識，改善了當地生態環境，使當前利益、長遠利益相結合，生態效益與經濟效益相結合，促進了經濟健康、可持續發展。

［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］.水利規劃與設計，2014（01）:39-40+43.

［3］王忠法.對小流域規劃的幾點認識［J］.水利規劃與設計，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會技術標準研究工作委員會暨水利水電勘測設計標準化信息網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會技術標準研究工作委員會暨水利水電勘測設計標準化信息網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、水電兩個行業技術標準管理和制修訂情況，發布了《水利水電勘測設計現行技術標準名錄》（第四版），標準化信息網網長單位匯報了標準化信息網的近期工作和下一年工作計劃。

（摘自：水利部水利水電規劃設計總院網站，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。