高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)渠道排水溝設(shè)計(jì)

金 飛

（遼寧江寧招標(biāo)咨詢(xún)服務(wù)有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110000）

1 工程概況

遼寧大石橋市盤(pán)海營(yíng)高速沿線(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)示范項(xiàng)目排水溝道工程包括支渠和斗渠兩部分，排水溝全長(zhǎng)51 km，在整個(gè)渠系布置設(shè)有4 條支渠和12 條斗渠。支渠全長(zhǎng)8.93 km；斗渠全長(zhǎng)8.38 km；農(nóng)渠93 條，全長(zhǎng)33.6 km。

項(xiàng)目區(qū)土壤類(lèi)型自東向西主要為棕壤型草甸土、潛育草甸土、鹽化草甸土以及泛濫地草甸土，土壤質(zhì)地分布較為均一，中部表土以壤質(zhì)土為主占59%，其余多為粘質(zhì)土，地表1.5 m 以下為粉砂及砂土。經(jīng)過(guò)幾十年的種稻改良，多數(shù)地塊表土鹽分為極輕度和輕度，中度以上的鹽化土較少[2]。

2 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田渠道排水溝設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)排水溝，一方面要使溝道能通過(guò)排澇設(shè)計(jì)流量，使?jié)乘樌湃胪夂?；另一方面還要滿(mǎn)足控制地下水位等要求。

2.1 設(shè)計(jì)原則

按照排水系統(tǒng)工程布局和工程標(biāo)準(zhǔn)，確定田間排水溝深度和間距，并分析計(jì)算各級(jí)排水溝道和建筑物的流量、水位、斷面尺寸和工程量。 田間排水網(wǎng)排水溝間距和斷面尺寸由排水要求和機(jī)耕要求確定。除澇排水溝的農(nóng)溝間距一般為100～400 m。溝深一般為1 m 左右。排水農(nóng)溝深度與農(nóng)溝的間距有關(guān)，一般首先根據(jù)作物要求的地下水埋藏深度△H 和施工條件，初步確定排水農(nóng)溝的深度，再確定相應(yīng)的排水溝間距。由于排水地區(qū)的水文地質(zhì)條件復(fù)雜，排水溝的深度和間距需要通過(guò)試驗(yàn)資料和相近地區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)分析選定。

2.2 斷面設(shè)計(jì)

1）排水溝斷面形式。

當(dāng)排水溝的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)水位確定后，便可確定溝道的斷面尺寸，包括水深與底寬等。設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)排澇設(shè)計(jì)流量計(jì)算溝道的斷面尺寸。

多年平均降水量為652 mm，降水量多集中在7—9月份，占全年總降水量的70%。

渠道排水溝一般是按恒定均勻流公式設(shè)計(jì)斷面。排水溝的比降，一般要求與溝道沿線(xiàn)所經(jīng)的地面坡降相近，以免開(kāi)挖太深，排水溝邊坡一般比灌溉邊坡要緩，不同土質(zhì)排水溝邊坡系數(shù)取值見(jiàn)表1。

表1 土質(zhì)排水溝邊坡系數(shù)表

2）排水溝斷面確定。

依據(jù)農(nóng)田灌溉用水量設(shè)計(jì)排水溝的水深與底寬。灌區(qū)內(nèi)2008年實(shí)際灌溉水田4.1 萬(wàn)hm2，灌溉定額14 340 m3/hm2，用水量58 794 萬(wàn)m3。采用試算法，即先按排澇、灌溉等要求確定溝道斷面水深與底寬。這樣計(jì)算的排水溝的水深設(shè)計(jì)是比較合理的。

表2 項(xiàng)目區(qū)排水溝斷面水力要素表

3）根據(jù)灌溉引水要求校核排水溝道底寬。

當(dāng)利用排水溝引水灌溉時(shí)，水位往往形成倒坡或平坡，這就需要按非均勻流公式推算排水溝引水灌溉時(shí)的水面曲線(xiàn)，借以校核排水溝在輸水距離和流速等方面能否符合灌溉引水的要求，如不符合，則應(yīng)調(diào)整排水溝的水力要素，見(jiàn)表2。

4）排水溝流量確定。

首先，根據(jù)《遼寧省治澇規(guī)劃復(fù)查提綱》所規(guī)定確定排澇模數(shù)。項(xiàng)目區(qū)水田排水方式為自排，依據(jù)表3中數(shù)值并結(jié)合當(dāng)?shù)亟诘膶?shí)測(cè)數(shù)據(jù)，確定項(xiàng)目區(qū)排澇模數(shù)采用0.528 m3/（s·km2）。

表3 排澇模數(shù)表

項(xiàng)目區(qū)排水溝道為排澇、排漬兩用排水溝，按排漬要求確定溝深，按排澇設(shè)計(jì)流量進(jìn)行斷面校核。

排水流量的計(jì)算：

式中：A——排澇面積，km2；q排——排澇模數(shù)，水田自排取0.528 m3/（s·km2）。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

5）排水溝斷面流量驗(yàn)算，計(jì)算公式：

表4 項(xiàng)目區(qū)排水溝流量計(jì)算表

式中：Q設(shè)計(jì)——排水溝設(shè)計(jì)過(guò)水流量，m3/s；ω——過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2；C——謝才系數(shù)R1/6；R——水力半徑，R＝ω/χ；n——溝道糙率，取0.025；χ——濕周，m；i——排水溝比降。

表5 項(xiàng)目區(qū)排水溝斷面流量驗(yàn)算表

流量驗(yàn)算見(jiàn)表5。校核是否發(fā)生沖淤：根據(jù)GB50288-99《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》溝道土壤為中壤土，即v不沖=0.65 m/s，v不於=0.30 m/s。v不沖＞v設(shè)計(jì)＞v不於，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3 設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題及解決辦法

防止排水溝的塌坡現(xiàn)象是設(shè)計(jì)溝道橫斷面的重要問(wèn)題，特別是在砂質(zhì)土地帶，更需重視。溝道塌坡不但使排水不暢，而且增加清淤負(fù)擔(dān)。針對(duì)邊坡破壞的主要原因，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除應(yīng)用穩(wěn)定的邊坡系數(shù)外，還可以采取下列措施以穩(wěn)定排水溝的邊坡。

1）首先對(duì)于溝逗較深和土質(zhì)松散的排水溝，采用復(fù)式斷面，可以減少溝坡的破壞。排水溝開(kāi)挖深度大于5.0 m 時(shí)，應(yīng)在溝底以上每隔3～4 m 設(shè)置寬度不小于0.8～1.0 m 的戧臺(tái)。在通過(guò)排澇設(shè)計(jì)流量時(shí)，溝道之間產(chǎn)生短期的壅水現(xiàn)象，是可以允許的，但一般溝道的最高水位，盡可能低于溝道兩側(cè)的地面高程0.2～0.3 m[3]。

2）其次，減輕地下徑流的破壞作用，排水溝與灌溉渠道如采取相鄰布置的方式，則溝、渠之間可安排道路或使溝道采用不對(duì)稱(chēng)斷面。

3）最后，防止地面徑流的沖蝕采取護(hù)坡措施，如種植草皮、干砌塊石等。

4 結(jié) 語(yǔ)

標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)示范項(xiàng)目中排水溝道工程的興建就是為了更好地解決水利農(nóng)田灌溉，在盤(pán)海營(yíng)高速沿線(xiàn)將會(huì)大量地建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)田水利工程建設(shè)，對(duì)于農(nóng)田水利工程中的排水溝的設(shè)計(jì)與建設(shè)，對(duì)于農(nóng)業(yè)灌溉有很大的幫助。開(kāi)發(fā)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)示范項(xiàng)目在農(nóng)業(yè)發(fā)展方面十分有利，在開(kāi)發(fā)與建設(shè)的過(guò)程中應(yīng)充分地考慮盤(pán)海營(yíng)地區(qū)的實(shí)際情況，依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行農(nóng)田水利工程建設(shè)[4]。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)示范項(xiàng)目實(shí)施后，加強(qiáng)了項(xiàng)目區(qū)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，充分利用現(xiàn)有的水土資源，提高水的利用率，項(xiàng)目區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建成后，將會(huì)給用水戶(hù)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 李曉斌.建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的幾點(diǎn)思考［J］.長(zhǎng)治學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（06）.

［2］ 張麗茜，趙國(guó)存，吳榮濤.對(duì)《高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》的解讀與建議［J］.農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2013（05）.

［3］ 于瑞東.城市河道濱岸帶改建與重構(gòu)技術(shù)及應(yīng)用分析［J］.華東師范大學(xué)，2010.

［4］ 師文洋. 山西省應(yīng)縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)研究［D］. 北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2013.