上海農(nóng)場(chǎng)海豐片區(qū)小型農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

王聯(lián)恩

(上海海豐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司， 上海 224100)

國(guó)家高度重視農(nóng)田水利建設(shè)，始終把保障國(guó)家糧食安全作為首要目標(biāo)，把農(nóng)田水利作為農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)。2016年4月27日國(guó)務(wù)院第131次常務(wù)會(huì)議通過《農(nóng)田水利條例》，指導(dǎo)各地大力推進(jìn)并開展農(nóng)田水利建設(shè)。農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)于推進(jìn)農(nóng)田水利工程建設(shè)至關(guān)重要，發(fā)展農(nóng)田水利需堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃、因地制宜、節(jié)水高效、建管并重的原則。

1 概 況

1.1 地理位置

上海農(nóng)場(chǎng)海豐片區(qū)位于江蘇省大豐市境內(nèi)東北部，是上海市糧食安全生產(chǎn)和保障的重要基地之一。上海農(nóng)場(chǎng)海豐片區(qū)總面積25萬畝，其中耕地面積約11萬畝、養(yǎng)殖水域約3.7萬畝、林地約2.1萬畝、溝河水面約3.1萬畝。海豐農(nóng)場(chǎng)農(nóng)作物主要是小麥、水稻、油料和棉花等，其中每年向上海市場(chǎng)銷售優(yōu)質(zhì)生態(tài)大米3.5萬t，是上海最大的袋裝米生產(chǎn)基地。

1.2 自然條件

海豐片區(qū)地處沿海墾區(qū)，屬蘇北濱海淤積平原的感潮河網(wǎng)地區(qū)，屬于亞熱帶與暖溫帶過渡地帶，常年平均氣溫為14.1℃，常年降雨量為1068mm。海豐農(nóng)場(chǎng)地勢(shì)平坦開闊，地面平均高程為2.90m，土壤母質(zhì)為黃淮河沖積物，質(zhì)地為輕壤土。區(qū)域內(nèi)引排水河道縱橫交錯(cuò)，基本格局能夠滿足灌溉排水需要，除部分渠道為防滲渠道外，多為土質(zhì)渠道，淤積較為嚴(yán)重，田間灌溉排水受阻。

1.3 農(nóng)田水利現(xiàn)狀及問題

海豐農(nóng)場(chǎng)位于里下河地區(qū)下游大豐市斗南水系控制范圍內(nèi)的大豐干河排水區(qū)內(nèi)，大豐市斗南水系控制范圍有1687.73km2，河網(wǎng)密閉，其中海豐農(nóng)場(chǎng)有170km2，占斗南水系的10.0%。海豐農(nóng)場(chǎng)范圍內(nèi)東西向河道均與大豐干河相通。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘了解，海豐片區(qū)3號(hào)、4號(hào)、6號(hào)和7號(hào)框區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)灌溉系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和道路系統(tǒng)較為完善，但部分建筑物因年代久遠(yuǎn)，損壞較為嚴(yán)重，其中防滲干渠破損嚴(yán)重，部分農(nóng)渠進(jìn)水涵損壞嚴(yán)重，排水溝淤積嚴(yán)重，部分田間工程中的渠系配套建筑物損壞嚴(yán)重或標(biāo)準(zhǔn)過低，大部分道路為土質(zhì)機(jī)耕路，急需改造。

2 必要性及可行性分析

2.1 必要性分析

通過現(xiàn)場(chǎng)勘察可知，海豐片區(qū)的3號(hào)、4號(hào)、6號(hào)和7號(hào)框地的部分干渠、農(nóng)渠進(jìn)水涵、排水溝、渠系配套建筑物、道路等均存在一定問題，影響了海豐片區(qū)糧食的產(chǎn)量和品質(zhì)，制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。為提高農(nóng)場(chǎng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，改善農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施，加快農(nóng)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，急需對(duì)海豐片區(qū)的3號(hào)、4號(hào)、6號(hào)和7號(hào)框地進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計(jì)并改造，一方面是滿足保障上海市糧食安全和糧食供應(yīng)的需要，另一方面有利于提高農(nóng)作物抵御旱澇災(zāi)害的能力。

2.2 可行性分析

上海農(nóng)場(chǎng)海豐片區(qū)小型農(nóng)田水利工程建設(shè)的可行性分析主要包括以下幾個(gè)方面：

a. 全面加強(qiáng)農(nóng)田水利建設(shè)是當(dāng)前我國(guó)農(nóng)田水利工作的重點(diǎn)，上海市人民政府及農(nóng)場(chǎng)高度重視大規(guī)模建設(shè)旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，保證工程資金及時(shí)到位，為實(shí)施農(nóng)田水利工程配套設(shè)施提供了經(jīng)濟(jì)保障。

b. 海豐片區(qū)的自然條件適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通過改善區(qū)域的水利工程設(shè)施，不僅可以提高區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，增加糧食產(chǎn)量，提高農(nóng)作物抵御自然災(zāi)害的能力，產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和生態(tài)效益。

c. 上海農(nóng)場(chǎng)各相關(guān)建設(shè)及管理單位在工程建設(shè)和工程管理上都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為工程的順利進(jìn)行、有效管理提供了技術(shù)保證。

因此，上海農(nóng)場(chǎng)海豐片區(qū)小型農(nóng)田水利工程建設(shè)在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上均是可行的。

3 規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)理念

海豐片區(qū)小型農(nóng)田水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)統(tǒng)籌考慮了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、水土資源供需平衡、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求、灌溉排水發(fā)展需求、環(huán)境保護(hù)等因素，也參考了部分研究實(shí)例[1-4]。規(guī)劃設(shè)計(jì)理念首先滿足和充分考慮安全性，滿足農(nóng)田的正常灌溉和排水需求；其次從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，本著可持續(xù)發(fā)展的原則，做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。

3.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

海豐片區(qū)小型農(nóng)田水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則有：?灌溉平面布置合理可行，取水保證率高，灌溉與排水分離，減少灌排工程相互干擾，便于工程管理；?工程結(jié)構(gòu)安全可靠，保證地區(qū)灌溉和排水的要求；?充分利用工程場(chǎng)地內(nèi)原有設(shè)施，現(xiàn)有較大規(guī)模的排水溝渠及現(xiàn)有道路基本位置維持現(xiàn)狀為主，合理進(jìn)行工程總體安排和建筑物布置；?建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)盡量結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗(yàn)，做到實(shí)用、合理、經(jīng)濟(jì)；?田間輔助設(shè)施考慮就近安排，便于管理和運(yùn)行；?田間道路工程縱橫成網(wǎng)，滿足小型機(jī)械及管理作業(yè)人員進(jìn)出要求，同時(shí)盡量少占地。

3.3 工程等級(jí)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252——2017)，確定該工程為Ⅴ等工程，主要建筑物為5級(jí)建筑物，次要建筑物為5級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)，其中新建泵站設(shè)計(jì)流量大于2m3/s，按規(guī)范取值為Ⅳ等工程。

主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括灌溉標(biāo)準(zhǔn)、排澇標(biāo)準(zhǔn)、抗震標(biāo)準(zhǔn)和道路標(biāo)準(zhǔn)，其中灌溉標(biāo)準(zhǔn)選取水田灌溉設(shè)計(jì)保證率為95%，取一次灌水定額為1200m3/hm2，設(shè)計(jì)渠系水利用系數(shù)取0.81；排澇標(biāo)準(zhǔn)按照大豐市20年一遇日暴雨180.53mm；抗震標(biāo)準(zhǔn)按地震基本烈度7度設(shè)防，相應(yīng)地震加速度為0.15g；道路標(biāo)準(zhǔn)為四級(jí)道路。

海豐農(nóng)場(chǎng)工程設(shè)計(jì)正常水位非汛期0.7m，汛期0.8m，控制調(diào)蓄1.5m，排澇水位為1.8m，預(yù)降水位為0.5m。

3.4 工程總體布置

根據(jù)農(nóng)田耕作的基本要求和海豐片區(qū)的實(shí)際情況，結(jié)合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，通過多方案綜合比較，工程總體布置方案選擇如下：

a. 3號(hào)和4號(hào)框小型農(nóng)田水利工程總體布置：在五卯酉河上新建水源工程——灌溉泵站一座，沿南北向新建防滲總渠和防滲干渠，將現(xiàn)狀損壞的農(nóng)渠進(jìn)水涵、農(nóng)渠退水涵進(jìn)行拆除新建，保留現(xiàn)有排水溝僅做清淤處理，翻建排溝退水涵，將農(nóng)田四周環(huán)路中為土路的道路改造為水泥路。

b. 6號(hào)和7號(hào)框小型農(nóng)田水利工程總體布置：翻建7號(hào)框地南側(cè)東西向防滲支渠，拆除新建損壞的農(nóng)渠進(jìn)水涵和退水涵，保留現(xiàn)有排水溝僅做清淤處理，翻建排溝退水涵，將農(nóng)田四周環(huán)路中為土路的道路改造為水泥路。

3.5 主要建筑物設(shè)計(jì)

海豐片區(qū)小型農(nóng)田水利工程的主要建筑物設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

a. 防滲農(nóng)渠設(shè)計(jì)：灌水定額取1200m3/hm2，渠系水利用系數(shù)選取0.90，按規(guī)范計(jì)算設(shè)計(jì)灌水量和設(shè)計(jì)流量，渠道結(jié)構(gòu)型式選擇半地下式梯形，底寬0.25m，坡比1∶0.5，深度0.7m，縱坡為1/3000。渠道末端設(shè)置退水措施。

b. 防滲支渠、干渠和總渠設(shè)計(jì)：灌水定額取1200m3/hm2，渠系水利用系數(shù)選取0.81，按規(guī)范計(jì)算設(shè)計(jì)灌水量和設(shè)計(jì)流量，防滲支、干渠道選取梯形斷面形式，防滲總渠采用矩形斷面。防滲支渠底寬0.50m，坡比1∶1，深度1.05m，縱坡為1/4000；防滲干渠底寬1.70m，坡比1∶1，深度1.15m，縱坡為1/4000；防滲總渠底寬2.70m，深度1.40m，縱坡為1/3000。

c. 泵站設(shè)計(jì)：新建泵站位于中部，設(shè)計(jì)流量與防滲總渠一致，為2.286m3/s，泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程=出水池水位-河道水位+水泵水頭損失；泵站選用500ZLBc 125型立式軸流泵，單泵流量為0.60m3/s，揚(yáng)程為5.20m，功率為55kW。

d. 農(nóng)渠進(jìn)水涵設(shè)計(jì)：采用下沉式進(jìn)水涵，按農(nóng)渠最大流量0.076m3/s進(jìn)行設(shè)計(jì)，涵管內(nèi)徑60cm，首部設(shè)閘門控制流量，涵管總長(zhǎng)12m。

e. 農(nóng)渠退水涵設(shè)計(jì)：采用下沉式退水涵，按農(nóng)渠進(jìn)水涵管徑60cm設(shè)計(jì)，首部設(shè)閘門控制流量，涵管總長(zhǎng)18m。

f. 田間進(jìn)水口設(shè)計(jì)：按水力學(xué)中短管計(jì)算，為混凝土涵管，涵管內(nèi)徑20cm，涵管長(zhǎng)1m，進(jìn)口位置設(shè)置閘門一座，田間進(jìn)水口布置間距為50m。

g.渡槽設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)流量與新建防滲干渠一致，為1.069m3/s，采用矩形斷面，底寬1.90m，深度1.15m，縱坡為1/4000。

h. 分水閘設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)流量與其所在防滲支渠一致，采用矩形斷面，底寬1.40～1.50m，深度1.05～1.15m，縱坡為1/4000。

i. 干渠過路涵設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)流量與防滲干渠一致，為1.069m3/s，采用兩端沉井，地下式過路涵結(jié)構(gòu)，孔徑為1.4m×1.4m。

j. 排水溝清理及開挖設(shè)計(jì)：通過排水溝控制排水面積以及排澇模數(shù)來確定排澇流量，考慮最不利工況，設(shè)計(jì)流量為0.087m3/s，排溝的縱坡設(shè)計(jì)取值為1/4000，土質(zhì)排水溝采用梯形斷面，底寬50cm，口寬500cm，邊坡1∶1.5，深度150cm。

k. 排溝退水涵及排溝過路涵設(shè)計(jì)：排溝退水涵流量按照排水溝流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，涵管內(nèi)徑60cm，涵管總長(zhǎng)6m。

l. 水泥路設(shè)計(jì)：新建4m寬水泥道路，路面高程為3.3m，凈寬4.0m，路肩1.0m，總寬度6m，路面自上而下分別為厚18cm C30混凝土、厚15cm碎石墊層、厚30cm 12%石灰土。

4 結(jié) 語

海豐片區(qū)為保障上海市糧食安全和糧食供應(yīng)的需要，提高農(nóng)作物抵御旱澇災(zāi)害的能力，結(jié)合自身農(nóng)田水利設(shè)施基本情況，積極推進(jìn)農(nóng)田水利發(fā)展和建設(shè)，并對(duì)小型農(nóng)田水利工程進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，為改善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、保障糧食生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效奠定了良好的基礎(chǔ)。

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