淺談黃土丘陵溝壑區灌溉排水設計與水文地質條件的關系應用

袁延西

摘 要：土地整治項目是工程項目中常見的一種工程類型，本文以某土地整治項目為例，對灌溉排水設計與水文地質條件的相互作用進行描述，分析灌溉排水設計方法。

關鍵詞：灌溉排水工程;地下水系統

陜北黃土高原溝壑密布、干旱少雨、暴雨集中，是我國生態環境最為脆弱、水土流失最為嚴重的地區之一。近年國家十分重視這一地區的生態建設，實施退耕還林還草項目。為更有效的控制水土流失、保護生態環境、緩解建設與保護的矛盾，延安市以治溝造地的模式，集荒溝閑置土地開發利用、鹽堿地改造、舊壩修復、壩系建設和生態建設為一體，對黃土高原丘陵溝壑區進行綜合治理。

本文以延安某治溝造地項目為例，通過分析項目區的水文地質條件、灌溉模式，優化陜北黃土丘陵溝壑區灌溉排水施工設計，從而找到較為降本增效的施工方式。

一、 水文地質條件

1.地質地貌。項目區屬于陜北黃土高原南部，是以梁、峁組成的溝澗地和溝壑系統，全區分為三個地貌單元，北部為峁梁丘陵溝谷區，南部為梁峁丘陵溝谷區，東南部為黃土殘塬區，地形起伏較大，溝道切割較深、支溝發育，溝頭溝坡水力、重力侵蝕發育，溝坡及塬面沖溝、水土流失、滑坡、崩塌現象較多。

地表基本被第四系風積沙所覆蓋，基巖于項目區東北部九龍泉溝、陽灣溝交匯處局部出露。地勢總體呈西高東低，南高北低。

2.水文地質條件。項目區溝道內主要為近代河床沖、洪積物，呈帶狀及串珠狀沿溝谷分布，厚度3.0～5.0m，因巖層空隙度大，導水性強，靠近地表水體，便于接受地表水及大氣降水入滲補給，富水性弱～中等。經工程普探，砂礫層埋深0.5-2m不等。

溝道兩側廣泛分布淺黃色、淺棕黃色含砂質粘土，夾鈣質結核層，垂直節理發育、疏松、易垮落，受流水侵蝕切割構成黃土區特有的地貌景觀。該層接受大氣降水入滲補給，向溝谷方向徑流，以面狀滲出為主要排泄形式，泉流量0.014～0.454L/s，富水性極弱。

3.農田原貌。由于特殊的地質條件，造成項目區溝道內特有的壤中流現象，隨處可見“泉眼”涌水。區內農作物生長良莠不齊，缺少相應的農田配套設施，排水不利，主要依靠坡面和溝道自然排放，導致道路、田塊等受雨水沖刷形成沖溝和落水坑，嚴重區塊形成下濕地，甚至次生鹽堿化而無法耕種。

二、 灌溉排水工程

結合節水灌溉理念，充分利用項目區地質地貌，設計排洪溝、截水溝、排水渠等灌溉排水單體。

1.排洪溝。利用項目區溝道內原始地貌，在原有溝道排水位置設計排洪溝，排水溝為項目區每一個單元內最低高程，排水溝底部開挖至砂礫層。確定排洪溝溝底位置與整治后的土地平整面高程差相對平穩。

2.截水溝。黃土丘陵溝壑區內，土壤主要為黃綿土、水稻土，土體疏松、軟綿，壤中流豐富。項目實施前，因壤中流造成的鹽堿地、下濕地多處存在，且嚴重影響治溝造地中各單體工程的施工條件。在壤中流豐富區，結合道路、涵洞、排洪溝、灌溉渠的布設，垂直壤中流水流方向開挖截水溝，旨在高效利用壤中流，變其害為寶。在與壤中流水流方向垂直、平行于道路且在地塊兩端開挖截水溝，截水溝底部至砂礫層，約1.5m深。斷截項目區內壤中流，起到地塊控水、排水的作用。

3.排水渠。項目區排水渠道分斗渠、灌排一體渠，根據各渠道的功能作用和流向，計算上游來水量，設計渠道的截面大小。

常見排水渠道為混凝土渠，考慮到項目區的冬季溫度較低，且地下水位淺，距地表約0.5-2m間距，為保持渠道穩定性減少損壞速度，在渠道底部開挖至持力層，基礎加固采用拋石和灌漿，渠壁采用M7.5漿砌石砌筑。

三、 灌溉設計施工要考慮的工程技術

考慮項目區水文地質條件及氣候因素，在該地區進行灌溉設計主要注重設計施工的技術及材料等情況，包括以下幾方面：

1.基礎處理。項目區溝道主要由礫石、砂質粘土組成，呈帶狀及串珠狀沿溝谷分布，導水性強，不同程度的有軟基，另溝道兩側接受大氣降水入滲補給，向溝谷方向徑流，渠道底部、側部易受水沖蝕，形成渠道空洞、坍塌。因此，為保障施工質量及施工安全，設計時要進行前期勘探，設計底部位置于穩定層。

2.施工材料。項目區砌體工程應用范圍較廣，多用于農田灌溉、水庫大壩、河堤橋涵等工程。石料可就近取材、砌筑技術簡易，可考慮渠道施工材料選用石料砌筑，另因當地砌石工程在溝道內易出現凍脹損毀等影響工程質量的問題，在設計施工階段對石料選材要進行規范，選用耐寒耐凍、硬度高、耐腐蝕等性能的石材，并對石材面進行水泥抹面等措施，確保施工質量。

3.施工措施。項目區凍期較長，一般為10月下旬至下年的4月上旬。且晝夜溫差較大，渠道側壁填方冰水交替，渠道凍脹變形量大使得渠道凍脹破裂，施工應避免冬季施工，或做好保溫的措施。

4.回填土。設計渠道兩側渠間，選用回填土要求土質高、含水量底，施工過程中要進行多層壓實。

四、 結語

黃土丘陵溝壑區水文地質條件多樣，在進行施工設計前，要對項目區進行較為完善的水文地質條件勘察及其相應的踏勘測量。通過分析水文地質條件，在灌溉排水中計算用水量和工程規格的最大需求，從而保障灌溉排水工程在黃土丘陵溝壑區土地整治項目中經濟實用、經久耐用。

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