峽江水利樞紐抬田工程技術 研究方法探析

萬迪文 劉祖斌

（江西省峽江水利樞紐工程管理局，江西南昌 330046）

1 工程概況

江西省峽江水利樞紐工程位于贛江中游峽江縣上游峽谷河段，是一座以防洪、發(fā)電、航運為主，兼顧灌溉等綜合利用的大（一）型I類水利樞紐工程。為減少水庫淹沒損失，對庫區(qū)部分人口密集、耕地集中、具有防護條件的臨時淹沒區(qū)或淺淹沒區(qū)采取修筑堤防或抬田措施，共設有7個防護區(qū)，保護耕地5.50萬畝。對淺淹沒區(qū)進行抬田措施，將耕地高程抬高至高于水庫正常蓄水位0.5～1.0m。防護區(qū)內外共設有20片抬田區(qū)，抬田總面積3.7萬余畝，先期實施了216畝作為抬田試點項目。

2 項目實施的意義及必要性

在庫區(qū)實施抬田工程可以最大限度地降低防護區(qū)的浸沒影響、保護土地資源、減少庫區(qū)淹沒處理投資。抬田工程的取土區(qū)可恢復植被,被抬的耕地可返耕于民，盡可能的保護了土地資源及生態(tài)環(huán)境。由于抬田減少了耕地淹沒范圍，移民安置人口及房屋拆遷量相應減少，將大大降低移民搬遷安置的難度及庫區(qū)淹沒處理投資。通過科學合理的設計，抬田工程將創(chuàng)造良好的經(jīng)濟和社會效益。

峽江庫區(qū)抬田工程關鍵技術方法研究的作用在于為國內大型水利樞紐工程建設提供可供參考的試驗數(shù)據(jù)與施工經(jīng)驗，為國內制訂相關技術標準提供實踐基礎。目前國內尚未制訂抬田工程相關技術規(guī)范與技術標準，峽江庫區(qū)抬田工程關鍵技術研究需要綜合考慮多種影響因素，通過多種試驗與實踐，做到工程措施有效、經(jīng)濟效益可觀、生態(tài)環(huán)境效益顯著。

3 項目研究內容及技術路線

3.1 土壤分層結構及理化性狀研究

3.1.1 研究目的及要求

根據(jù)抬田區(qū)現(xiàn)狀耕作情況調查、抬田區(qū)與庫水位的關系、抬田土料情況，經(jīng)過調查、試驗研究，應使耕作層的保水、保土、保肥性能及回填厚度、含水率應滿足農作物正常生長及穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的要求。粘土料的保水、保土、防滲性能及填筑厚度應使其滿足保水性的要求，并預防耕作層肥料流失。基礎料填筑厚度、壓實度應滿足田面高程高于正常蓄水位及庫區(qū)回水位的要求，使水稻田不致產(chǎn)生漬害。

同時通過抬田試驗，掌握抬田工程興建后耕作層土壤水肥的動態(tài)變化規(guī)律，總結出適宜的使農作物高產(chǎn)的水肥調控模式，確保抬田工程實施后能有效滿足農田保水保肥要求，保障作物的正常生長。耕作土的土壤熟化改良農藝措施應使耕地恢復其原有的耕作能力，避免施工期間耕作土長時間堆放所造成的土壤板 結和養(yǎng)分流失。

3.1.2 研究方法

對抬田工程耕作層及粘土層技術參數(shù)的研究采用野外調查、室內實驗、小區(qū)試驗與現(xiàn)場試驗的相互驗證與補充。

3.1.3 技術路線

（1）耕作層保水、保土、保肥性能及厚度研究技術路線。抬田后，由于土層結構和地下水運行條件會發(fā)生變化，耕作層將存在以下問題：保水性問題。本工程耕作層為粉質壤土,在夏季水庫低水位運行時，耕作層水分可能產(chǎn)生漏失，并進而引起土壤養(yǎng)分的流失；保土性問題。耕作土層土壤為粉質壤土,粒徑較小，下層粘土層的孔隙較大，在夏季水庫低水位運行時，耕作土層在雨水或灌溉水流的淋濾作用下，有可能產(chǎn)生細粒流失問題；肥力保存問題。雖然考慮了增肥措施，但如果耕作層的保水、保土得不到保證，土壤肥力也可能會隨著土壤的水、土流失(鉛直向) 而流失。同時耕作土厚度要考慮拖拉機下陷深度、根系生長、施工難度、平整度及種植模式等約束條件。

耕作層保水、保土、保肥性能及厚度研究技術路線。

1)野外調查與現(xiàn)場試驗。實地調查→選取典型區(qū)域→現(xiàn)場原位試驗,測量現(xiàn)狀(天然)條件下耕作層的保水、保土性能指標,并選取供室內試驗的土樣。

2)室內試驗。模擬并測試不同土層結構(耕作層厚度、以容重控制的密實度變化,過渡層或反濾層厚度、密實度變化)的保水、保土、肥力性能指標。

3)指標分析。對現(xiàn)狀(天然)土層和模擬設計的土層保水、保土性能指標進行對比分析。主要測試指標有土壤入滲性能(土壤飽和滲透系數(shù))、田間持水量或土壤含水量、顆粒級配和土壤肥力。

4)根據(jù)回填不同厚度水稻土和生粘土（指從其他區(qū)域取得粘土，沒有被耕作熟化）方案滿足種植模式、施工水平、耕作承載、根系發(fā)育、高產(chǎn)土壤和施工成本等優(yōu)選條件和約束條件程度進行優(yōu)選。

（2）粘土層保水、保土、防滲性能研究技術路線。

1）研究密度對土壤保水性能的影響。試驗采用的密度基本為天然的1～1.1倍,不同密度土壤灌水2天后分析其剖面含水率(亦即田間持水率)，如試驗所采用密度下砂土和粉砂土的田間持水率均大于天然情況,就說明所采用的方案保水效果好于天然情況，適當?shù)膲簩嵖梢云鸬矫黠@的保水作用。

2）研究土層厚度對土壤保水性能的影響。分析在不同厚度時各層次土壤田間持水率,如較小土層厚度的各層次含水率相比較大土層厚度并沒有明顯的減少，可以考慮采用較小土層厚度方案而不用擔心保水問題。

3）研究粘土層保土性能。對各層次土壤每次灌后的顆粒分配進行采樣分析，并與原始情況進行對比。如灌后各層次顆粒級配與灌前原始級配基本相同，沒有產(chǎn)生明顯的細顆粒流失現(xiàn)象，則土壤在農田防護工程的實際運行過程中不會出現(xiàn)水土流失問題。

4）研究粘土層防滲性能。針對土樣壓實度0.88、0.9、0.92 三種情況，進行土樣飽和穩(wěn)定滲透性試驗，確定其飽和穩(wěn)定滲透系數(shù)。

（3）開展抬田結構分層優(yōu)化控制研究。按照自由排流、受庫水上漲頂托、各層采用不同壓實度、防滲層不同厚度防滲、墊高層采用砂石料等情況進行各種組合模擬計算。通過計算每種組合情況下的穩(wěn)定滲流量和水頭勢變化規(guī)律，經(jīng)過組合分析，對抬田結構進行優(yōu)化。

3.2 農作物耕作研究的目的與方法

根據(jù)土壤分層結構及理化性狀的研究成果，結合近年來農作物播種面積的統(tǒng)計結果，以及當?shù)剞r業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃，并考慮農作物種植結構的調整意向，對農作物種植結構、耕作制度、灌溉制度、復耕農藝措施進行研究，使抬田區(qū)農民穩(wěn)產(chǎn)增收。

采用野外調查、小區(qū)試驗的相互驗證與補充，資料收集與現(xiàn)場跟蹤調查等方法。

（1）野外調查和資料收集：抬田工程興建前對抬田區(qū)耕地現(xiàn)狀耕作情況調查，包括種植作物、產(chǎn)量、水肥調控措施等。抬田工程興建完成后，根據(jù)作物種植情況，2～3年內對農作物生長態(tài)勢、產(chǎn)量增減情況進行跟蹤分析，動態(tài)監(jiān)測灌溉制度。

（2）水稻種植試驗：1）根據(jù)滲透試驗優(yōu)選的保水層規(guī)格進行水稻種植，研究水稻在不同組合處理中的生長適宜性。2）結合抬田耕地耕作層土壤水、肥現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫，采用小區(qū)控制試驗，研究抬田主要種植模式下的灌排制度、秸稈還田與肥料使用等對土壤改良和作物產(chǎn)量的影響，制定合理的水肥調控模式。

3.3 田間工程

（1）設計要求：峽江水庫防護區(qū)排澇標準采用10年一遇三日暴雨三日排至農作物耐淹深度。根據(jù)《農田排水工程技術規(guī)范》(SL/T 4-1999)，庫區(qū)農田浸沒標準為0.6m。按《灌溉與排水工程設計規(guī)范》規(guī)定，峽江庫區(qū)灌溉設計保證率為90%，渠系水利用系數(shù)綜合值為0.65，田間水利用系數(shù)取0.95，灌溉水綜合利用系數(shù)為0.62。

（2）工程措施：對田間工程的灌溉與配水系統(tǒng)進行合理化設計，結合生態(tài)建設優(yōu)先選用新技術。治澇工程按照高水高排、低水抽排的原則，結合防護區(qū)內的地形、地勢情況，充分考慮導排與抽排相結合進行布置。

3.4 環(huán)境保護與水土保持

（1）環(huán)境保護要求：堅持生態(tài)建設優(yōu)先原則，保護自然地貌、保護土壤、保護植被，及時采取臨時防護工程，在避免自然地貌、植被遭受破壞的基礎上，優(yōu)先考慮土地復耕利用及林草措施，及時對施工跡地進行土地整治。

（2）水土保持要求：項目建設中做好表土剝離、集中堆放、攔擋、排水、苫蓋及回覆；植樹質量要求當年成活率在85%以上（春季造林，秋后統(tǒng)計；秋季造林，第二年秋后統(tǒng)計）。結合各防治分區(qū)的水土流失特點、防治責任和防治目標，做到工程措施、植物措施和臨時措施有機結合，“點、線、面”水土流失防治相輔相成。

3.5 抬田施工工藝要求

（1）耕作層填筑要求：必須采用原耕作土做土料回填。先將耕作土層開挖，厚度0.3m，開挖后集中堆放，采用覆蓋塑料薄膜作臨時防護防止產(chǎn)生水土流失?；靥顣r，格田內的平整度要求為±2.0cm，耕作土層厚25±3cm。

（2）粘土料填筑要求：填筑厚度為0.4m，按25～30cm分層平整碾壓，其碾壓遍數(shù)通過碾壓試驗確定，壓實度不小于0.90。土料要求土質均勻，且滲透系數(shù)不大于1×10-4cm/s。

（3）基礎料填筑：分層平整碾壓，壓實度不小于0.85,無粘性土料如砂礫料或石渣料相對密度不應小于0.6。

（4）田間工程要求：路基、渠道以下基礎料、粘土料壓實度不小于0.93。渠道采用預制混凝土“U”型槽襯砌。

（5）水土保持施工工藝：采取分塊抬田，先將田塊1表層耕作土剝離后，就近堆放，并采取相應防護措施。田塊1抬高后，將田塊2表層耕作土覆蓋到田塊1，用推土機推平壓實，周邊布置農渠和機耕道。田塊2覆土抬高后，將田塊3表層耕作土進行剝離，覆蓋到田塊2，并依次類推。

4 試點項目小結與評價

在設計單位、科研單位、建設單位等部門的通力協(xié)作下，本試點項目開展了抬田關鍵技術的研究并取得了相關成果。

對抬田多元結構進行優(yōu)化分析，建立了耕作層、防滲粘土層、基礎墊高層抬田基本結構模型。通過對土壤理化性狀的試驗和滿足優(yōu)選條件和約束條件程度，對耕作層厚度、防滲粘土層壓實度進行了優(yōu)選。根據(jù)滲透試驗優(yōu)選的保水層規(guī)格進行水稻種植試驗，研究了水稻在不同組合處理中的生長適宜性。對灌溉與配水系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，提出環(huán)保和水保有效措施。積累了各種施工技術及管理經(jīng)驗。

在實施了抬田工程的農作物經(jīng)過一季生長成熟期后，該試點項目最大限度地保護了土地資源、減少了庫區(qū)淹沒處理投資、保證了農作物的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，取得了經(jīng)濟效益。同時降低了防護區(qū)的浸沒及土地潛育化問題，貫徹“以人為本、人與自然和諧共處、可持續(xù)發(fā)展”的理念，取得了生態(tài)與社會效益。

[1] 黃文華等.淺談“抬田”措施在水庫淹沒處理中的應用[J].江西水利科技,第27卷增刊2

[2] 峽江水利樞紐初步設計研究報告.江西省水利規(guī)劃設計院.2010.07

[3] 湯衛(wèi)宇等.亭子口庫區(qū)農田防護工程低地墊高方案研究[J].水利水電快報,第30卷第2期

[4] 劉松等.亭子口庫區(qū)農田防護工程保水保土性能試驗研究[J].灌溉排水學報,第29卷第3期