土地整治項目中灌排工程優(yōu)化方案研究

肖文魁

（陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075）

0 引言

以農(nóng)業(yè)為主導產(chǎn)業(yè)的國情決定了在相當長的時期內(nèi)，耕地仍是我國拉動經(jīng)濟的重要基礎和農(nóng)民最基本的生活保障[1-2]。因此，進行土地開發(fā)整理，增加耕地面積，改善耕地質量，進而改善農(nóng)民的基本生產(chǎn)條件是一項長期的工作[3-4]。土地整治項目是一種通過工程措施提升耕地質量、改善耕作環(huán)境的有效舉措，通過對項目區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局，可以增加有效耕地面積，提高耕地質量，實現(xiàn)區(qū)域耕地總量動態(tài)平衡，增強農(nóng)業(yè)發(fā)展后勁，改善農(nóng)民生產(chǎn)、生活條件，增加農(nóng)民經(jīng)濟收入，促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，進而為解決好“三農(nóng)”問題、加快社會主義新農(nóng)村建設步伐提供有力支持[5-6]。

現(xiàn)今，我國耕地后備資源越來越少，對現(xiàn)存耕地資源進行嚴格保護迫在眉睫。2017年，《中共中央，國務院關于加強耕地保護和改進占補平衡的意見》提出將中低質量的耕地納入高標準農(nóng)田建設范圍，實施提質改造，在確保補充耕地數(shù)量的同時，提高耕地質量；《國土資源部關于改進管理方式切實落實耕地占補平衡的通知》（國土資規(guī)〔2017〕13號）指出，要建立以數(shù)量為基礎、產(chǎn)能為核心的占補新機制；提質改造耕地的新增糧食產(chǎn)能，根據(jù)整治的耕地面積和提升的質量等別計算，納入產(chǎn)能儲備庫。2019年，《國務院辦公廳關于切實加強高標準農(nóng)田建設提升國家糧食安全保障能力的意見》（國辦發(fā)〔2019〕50號）提出，以提升糧食產(chǎn)能為首要目標，突出抓好耕地保護、地力提升和高效節(jié)水灌溉。為了適應農(nóng)業(yè)和農(nóng)村

發(fā)展新階段的要求，推動與當?shù)禺a(chǎn)業(yè)需求相配套的基礎設施建設是當前土地整治業(yè)務開展的重點。而在土地整治項目中，設計工作是一項十分重要且必要的工作，尤其是灌排工程質量好壞和規(guī)劃合理性，將直接決定整體工程效能和耕地產(chǎn)能[7]。因此，如何對灌排工程進行優(yōu)化設計，是土地整治工程中一項十分重要的工作內(nèi)容[8-11]。

1 項目區(qū)基本情況

項目區(qū)位于甘肅省D C縣，地理坐標為東經(jīng)104°34′39″～104°35′10″，年平均降水量為637.54 mm。由于氣候等優(yōu)勢，該縣具有發(fā)展農(nóng)業(yè)的得天獨厚的條件，但農(nóng)業(yè)區(qū)域人多地少。隨著縣城向西北方向的擴展，該項目區(qū)成為未來的城鄉(xiāng)結合黃金地段，交通便利。項目區(qū)內(nèi)有岷江及其支流理川河、官鵝河，項目修筑引水灌溉“U”型水渠，自流灌溉保證農(nóng)作物生長需要。因地勢由北向南降低，項目區(qū)不存在洪澇排泄問題。項目區(qū)農(nóng)網(wǎng)建設完備，電力普及率較高，充足的電力資源強有力地推動了區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展，也可滿足項目建設過程中的臨時用電。該項目區(qū)地處秦嶺以南，降雨充沛，林木茂盛，特別是經(jīng)過幾年的退耕還林，大搞生態(tài)林和經(jīng)濟建設，田間周邊林網(wǎng)已形成規(guī)模，對于防止水土流失、蓄水保墑起到了一定作用。

2 土地利用布局

根據(jù)項目區(qū)的自然條件和社會經(jīng)濟綜合發(fā)展情況，項目建設的主要內(nèi)容包括耕地、農(nóng)村道路、溝渠等，種植小麥、馬鈴薯、玉米、當歸等作物。

2.1 土地平整工程

項目區(qū)在地貌類型上屬于河川灘涂區(qū)，地勢起伏較大，且內(nèi)部坑洼不平，采用分段分田塊平整，形成比較規(guī)則的田塊，然后采用外運土源覆土，覆土厚度為40 cm。

2.2 農(nóng)田水利工程

結合項目區(qū)實際地形和群眾需求，主要建設思路為優(yōu)先選用地表水與自流灌溉相結合的方式進行田間供水，因此項目區(qū)內(nèi)的灌溉渠道和排水溝道應根據(jù)項目區(qū)的地形條件，采用灌排分開的原則，有利于田間積水及時順利地排出。

2.3 道路工程

為了方便項目區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，必須建立起必要的道路網(wǎng)絡。田間道寬2.6 m，高出地面0.4 m，與標準田塊布局平行，路面采用泥結碎石路面。生產(chǎn)路寬1.6 m，高出地面0.3 m，與農(nóng)渠并行，與標準田塊垂直，路面采用泥結碎石路面。

2.4 農(nóng)田防護林工程

為改善項目區(qū)內(nèi)自然生態(tài)環(huán)境，達到防風固沙、涵養(yǎng)水土、美化環(huán)境等目的，應在田間道路兩側種植防護林。

3 工程優(yōu)化方案

3.1 土地平整工程

項目區(qū)內(nèi)經(jīng)人工修建防洪壩在區(qū)內(nèi)取土后，項目區(qū)被挖取得坑洼不平，地形起伏較大。在覆土前，應進行全面的分段平整，然后取客土進行覆土。按照田塊大小、朝向一致的格田要求建設標準田塊，田塊長度以100 m為準，個別地形條件取80 m，寬度視規(guī)劃地塊寬度取值，總體在200 m左右。標準耕作田塊內(nèi)部以田埂為界，劃分條田，格田大小為100 m×50 m，田埂梗高40 cm，梗頂寬15 cm。邊角田塊大小視地形要求而定，耕作層必須保持在30 cm以上。

3.2 農(nóng)田水利工程

根據(jù)項目區(qū)地形，采用自流灌溉的方式，保證旱能灌、澇能排，溝渠設計與田間道路并行，渠道設計分為二級，為斗渠和農(nóng)渠，設計灌溉保證率為80%。排水溝分為斗溝和農(nóng)溝，排水標準按照10年一遇的24 h暴雨量進行設計。

3.2.1 渠道設計流量推算

依據(jù)項目區(qū)作物種植結構和灌溉制度進行田間灌溉?？偢汕?、干渠、支渠采用續(xù)灌，支渠以下的斗渠、農(nóng)渠采用輪灌。根據(jù)灌溉控制面積，以每條支渠為劃分單元，共設置3個輪灌分區(qū)。

3.2.2 確定設計灌水率

根據(jù)修正后的灌水率圖，取設計灌水率q設=0.382 m3/(s·667 hm2)，最小灌水率qmin=0.199 m3/(s·667 hm2)。

3.2.3 確定土壤的滲透系數(shù)

由于灌區(qū)土壤屬于輕粘壤土，查閱《農(nóng)田水利學》，得到土壤透水性系數(shù)：A=2.65，m=0.45。

3.2.4 典型支渠流量計算

選擇3支渠為典型支渠。該支渠地勢坡度較為平緩，田間土層平整度較為規(guī)整，且土質較好，為壤土層，在灌區(qū)具有一定代表性，3支渠控制灌溉面積8.64 hm2，同樣具有典型性。

支渠控制灌溉面積A支=8.64 hm2，設計灌水模數(shù)取0.8。則支渠的設計田間凈流量：

由支渠分配到每條農(nóng)渠的田間凈流量：

3.2.5 自上而下推算各級渠道的設計毛流量

1）計算農(nóng)渠的凈流量。通過農(nóng)渠的田間凈流量計算可得田間水頭滲漏損失，求得農(nóng)渠的凈流量，由于項目實施后，灌區(qū)田間水利用系數(shù)進一步得到提高，取ηf=0.95，則：

2）計算農(nóng)渠的設計毛流量。由于灌區(qū)土壤屬于輕粘壤土，A=2.65，m=0.45，農(nóng)渠每公里的輸水損失流量為：S農(nóng)=6.8 L/(s·km)。取農(nóng)渠的平均工作長度L農(nóng)=0.375 km，則：由于渠道采取了水泥U型槽防滲措施，所以：

農(nóng)渠的設計毛流量為：

3）計算斗渠的設計毛流量。因為一條斗渠內(nèi)同時工作的農(nóng)渠有7條，所以斗渠的凈流量等于7條農(nóng)渠的毛流量之和：

農(nóng)渠分兩組輪灌，各組要求斗渠供給的流量相等。但是第二輪灌組距斗渠進水口較遠，輸水損失較多，據(jù)此求得的斗渠毛流量較大，因此，取第二輪灌組灌水時需要的斗渠毛流量作為斗渠的設計流量。斗渠的平均工作長度L斗=3.15 km。斗渠每公里輸水損失流量S斗，查表得：S斗=19 L/(s·km)。

斗渠的設計毛流量為：

3.3 田間道路工程

道路路基與路面，可“就地取材”，利用當?shù)氐氖?、土材作為道路墊層或路面。道路工程分田間道和生產(chǎn)路。田間道路面寬2.6 m，高出地面0.4 m，路面鋪設10 cm厚泥結碎石。生產(chǎn)路路面寬1.6 m，高出地面0.3 m，路面鋪設10 cm厚泥結碎石。

3.4 農(nóng)田防護與環(huán)境保持工程

在新建的田間路兩側栽種護路林，樹種選用側柏和紅葉李，主要作用為減小風災侵害，保護農(nóng)田、農(nóng)作物以及周邊居民的生活、生產(chǎn)安全。

4 效益分析

項目建設增加了水澆地面積，提高了耕地質量，提升了糧食綜合產(chǎn)能，改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和人居環(huán)境，提高了勞動效率。通過項目區(qū)土地整理，形成了高標準、高質量的標準農(nóng)田，有效提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，維護了社會穩(wěn)定。

項目的實施不僅有利于實現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營，而且有利于促進勞動力、資金、技術的合理流動，可以引導農(nóng)村閑散勞動力參與土地開發(fā)整理，優(yōu)化了土地資源配置，改善了農(nóng)作物布局與耕地質量。該項目實施后，可開發(fā)整理耕地達97.67 hm2，項目區(qū)的墾殖率達到75.87%，有效緩解了人地矛盾，切實提高了農(nóng)民生產(chǎn)生活水平。

5 相關建議

5.1 保護土地，提高土壤質量

通過后續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，增施有機肥，實施生物改良措施，改善項目區(qū)土壤結構性狀，促進農(nóng)田生態(tài)良性循環(huán)，對維護和改善項目區(qū)內(nèi)生物多樣性、發(fā)展多種作物種植起到了積極作用。加強農(nóng)田水利工程建設，增強農(nóng)田防災抗災能力。要充分利用水利部門的大中型灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水灌溉設施，提高田間灌排設施利用效率和灌水利用效率。同時增施有機肥，肥料種類以各種農(nóng)家肥、種植綠肥和秸稈還田為主，結合施用化肥，改善土壤的理化性質、豐富土壤的營養(yǎng)元素，經(jīng)過改土培肥后的高肥力土壤，才能保證水、肥、氣、熱及其他肥力因素彼此協(xié)調(diào)，滿足作物生長發(fā)育的需要，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

5.2 提高植被覆蓋率，改善生態(tài)環(huán)境

通過土地開發(fā)整理，地面平均坡度普遍降低，項目區(qū)內(nèi)灌排設施完善，能有效防止水土流失，促進和保持各農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)間的良性循環(huán)，為生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展打下良好的基礎。通過改善水利設施，按統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一實施、綜合開發(fā)的原則，對田、水、路進行綜合治理，實現(xiàn)了“田塊平整化、道路網(wǎng)絡化”，有效治理了水土流失，構成了穩(wěn)定性強、生產(chǎn)能力高的復合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，為后期灌溉工程創(chuàng)造了良好的條件。但是土地平整造成的地表植被和原土層結構破壞對環(huán)境的影響是嚴重的，因此在施工過程中應重點防范。