楊 偉，李曉華

(重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 a.地質(zhì)與測(cè)繪工程學(xué)院； b.黨政辦，重慶 402260)

我國西南丘陵山區(qū)地形破碎、溝壑縱橫，降水豐沛但季節(jié)分配非常不均，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展成效在一定程度上有賴于區(qū)域水利設(shè)施的配套及利用狀況。受丘陵山區(qū)特定自然地理?xiàng)l件的限制，現(xiàn)有農(nóng)田水利設(shè)施中大型水利工程較為貧乏，多為小型水利設(shè)施，其中山坪塘即為最常見的農(nóng)田灌溉設(shè)施，其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展意義重大。山坪塘系丘陵山區(qū)人為修建的小型農(nóng)用蓄水設(shè)施，蓄水容積在10 m3以內(nèi)，類型有平塘、堰塘且因主要位于丘陵山區(qū)而被稱作山坪塘[1-4]。山坪塘修建工程量小、工期短、選址易、投資少、見效快且便于利用，它能較好地緩解西南山區(qū)旱季缺水問題，對(duì)小區(qū)域水循環(huán)起到了良好的調(diào)節(jié)作用，因而在西南丘陵山區(qū)農(nóng)村被廣泛利用[5-8]，也受到地方政府水利、農(nóng)業(yè)、國土等部門的高度重視。

現(xiàn)有關(guān)于山坪塘、堰等小型水利灌溉設(shè)施的研究成果，多以理論探索為主，諸如山坪塘灌溉系統(tǒng)的調(diào)控作用[9-10]、灌溉效益[11-12]、特征與建設(shè)策略[13]、供水量計(jì)算[14]、復(fù)蓄次數(shù)[15]、灌溉能力影響因素[16]等內(nèi)容，針對(duì)農(nóng)村山坪塘整治規(guī)劃及工程設(shè)計(jì)的研究尚不多見。本文以地處西南丘陵山區(qū)的重慶市江津區(qū)4個(gè)農(nóng)業(yè)綜合整治示范片區(qū)為例，探討農(nóng)村山坪塘整治工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)及實(shí)踐應(yīng)用，以期為地方政府制定山坪塘整治措施和技術(shù)方法提供參考，為西南丘陵山區(qū)實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供實(shí)踐支撐，并在一定程度上豐富農(nóng)村水利設(shè)施建設(shè)的理論內(nèi)容。

1 研究區(qū)概況

江津區(qū)位于重慶市西南部，毗鄰四川合江縣和貴州習(xí)水縣，面積3 219 km2，地處川東平行嶺谷褶皺區(qū)西南端，屬典型的低山丘陵區(qū)，地勢(shì)南高北低，丘陵占65.10%，山地占31.80%，河谷階地3.10%；屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，多年平均降水量1 025 mm，南北高差大，南部山區(qū)立體氣候明顯；境內(nèi)江河縱橫交錯(cuò)，為長江水系上游干流區(qū)，為江津區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了優(yōu)越的水資源條件。江津是全國農(nóng)業(yè)百強(qiáng)縣，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，2016年農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值比重55.1∶ 3.0∶ 38.3∶ 3.6。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快，2016年江津區(qū)水利化程度為40%。

重慶市江津區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合示范基地由4個(gè)典型片區(qū)組成，分別為黃莊現(xiàn)代糧油科技示范園、兩江藝農(nóng)基地、鶴山坪有機(jī)農(nóng)場、龍井壩現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園(圖1)。共有山坪塘138口，多為上世紀(jì)60年代前后村集體修建，多數(shù)滲漏和淤積嚴(yán)重，防洪標(biāo)準(zhǔn)低且缺少泄洪設(shè)施，庫容量主要在1 000～4 000 m3，上游壩坡陡穩(wěn)定性差，下游壩坡局部垮塌多，整體運(yùn)行不理想。

圖1 重慶市江津區(qū)農(nóng)業(yè)綜合示范典型片區(qū)

1.1 黃莊現(xiàn)代糧油科技示范園片區(qū)

位于江津區(qū)永興鎮(zhèn)和慈云鎮(zhèn)，總面積2 333.33 hm2。永興鎮(zhèn)黃莊村和慈云鎮(zhèn)涼河村是傳統(tǒng)產(chǎn)糧區(qū)，面積335.14 hm2；淺丘地貌，海拔270.40～334.60 m，坡度0°～7°，總體較緩；年降雨量1 030.70 mm，有山坪塘57口。土壤以灰棕紫泥水稻土和紫色土為主，宜種性廣、產(chǎn)量高。核心區(qū)土地利用中，耕地196.68 hm2，園地36.33 hm2、林地60.63 hm2、水域及水利設(shè)施用地11.72 hm2。

1.2 兩江藝農(nóng)基地片區(qū)

位于江津區(qū)慈云鎮(zhèn)小園村，是江津現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)“核心區(qū)”。山地丘陵地貌，海拔277.47～340.90 m；年降雨量1 150～1 580 mm，有山坪塘24口。土壤適宜多種植物生長，建有塘、庫、堰等水利設(shè)施，水資源條件較為優(yōu)越，但地塊破碎、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施配套不足。規(guī)劃用地范圍128.67 hm2，主要由水田、旱地、園林用地組成，占比46.94%、15.24%、10.07%。

1.3 龍井壩現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園片區(qū)

位于江津區(qū)慈云鎮(zhèn)小園村、涼河村，黃蹬溪貫穿全境，典型淺丘地貌，海拔262～325 m，總體坡度較??；多年平均降雨量1 030.7 mm，主要集中在4-9月份。區(qū)內(nèi)溪河縱橫，有水庫2座，山坪塘31口，容量29.037 m3，塘、庫、堰等水利設(shè)施比較完善。面積394.47 hm2，核心區(qū)190.80 hm2，耕地較廣且土層深厚，土壤肥沃，適宜發(fā)展現(xiàn)代集約化、規(guī)?；б孓r(nóng)業(yè)。

1.4 鶴山坪有機(jī)農(nóng)場片區(qū)

位于江津區(qū)先鋒鎮(zhèn)保平村保平村太保社、中坪社的部分區(qū)域，面積2.91 km2。區(qū)內(nèi)地貌類型較為復(fù)雜，以丘陵深谷居多，兼有淺丘寬谷、緩丘平地、丘間谷地等地貌類型，海拔407.27～510.73 m；多年平均降雨量1 099.8 mm，有山坪塘26口。土地利用中耕地181.73 hm2，園地51.42 hm2，草地4.91 hm2，水域4.80 hm2，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)域。

2 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)主要來源：土地利用數(shù)據(jù)為研究區(qū)2016年土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)4個(gè)典型片區(qū)1∶ 2 000實(shí)測(cè)地形圖和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、《重慶市江津區(qū)黃莊現(xiàn)代糧油科技示范園核心區(qū)總體規(guī)劃》、《重慶兩江藝農(nóng)生態(tài)園總體規(guī)劃設(shè)計(jì)》、《重慶市江津區(qū)鶴山坪有機(jī)休閑農(nóng)場總體規(guī)劃》、《江津慈云龍井壩休閑田園總體規(guī)劃》圖件及文本；江津區(qū)先鋒鎮(zhèn)、慈云鎮(zhèn)、永興鎮(zhèn)土地利用總體規(guī)劃(2006-2020年)圖件、文本；江津區(qū)慈云鎮(zhèn)小園村等3個(gè)村土地整治項(xiàng)目的相關(guān)文本和圖件；多年氣候氣象數(shù)據(jù)(主要是降水)；重慶市江津區(qū)2016-2017年統(tǒng)計(jì)年鑒；文中的山坪塘、土壤類型、河流等主要源自于實(shí)地調(diào)查所得，包括問卷信息、圖片信息、訪談信息等。

3 研究方法

本文以研究區(qū)4個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)典型片區(qū)的1∶ 2 000實(shí)測(cè)地形圖和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為底圖和基礎(chǔ)，通過ArcGIS軟件空間分析模塊提取研究區(qū)內(nèi)山坪塘的面積、蓄水量等水文特征，并以研究區(qū)多年月均氣象數(shù)據(jù)為依據(jù)對(duì)研究區(qū)主要農(nóng)作物生長期的山坪塘水量調(diào)蓄予以計(jì)算，進(jìn)而得到山坪塘的灌溉保證率，以灌溉保證率為參照，結(jié)合研究區(qū)山坪塘，利用現(xiàn)狀與存在的問題及《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50288-1999)》、重慶市土地整治工程設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，有針對(duì)性地開展山坪塘整治工程規(guī)劃設(shè)計(jì)及整治改進(jìn)措施。

4 研究區(qū)山坪塘灌溉保證率測(cè)算及整治工程設(shè)計(jì)實(shí)踐探索

4.1 研究區(qū)山坪塘灌溉保證率測(cè)算

整治山坪塘一般應(yīng)滿足地形平緩、地基穩(wěn)固和位置較高、集雨面積大等條件，山坪塘整治工程主要包括擴(kuò)容清淤、圍坎、塘埂整修、消力池、溢洪道、放水管、取水梯步及進(jìn)水溝。由于研究區(qū)山坪塘主要用于保證農(nóng)田灌溉，因此應(yīng)將其為區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮出的灌溉效用作為山坪塘整治工程設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)依據(jù)。主要方法和步驟為：

4.1.1 ArcGIS提取山坪塘水文特征

操作中以研究區(qū)1∶ 2 000實(shí)測(cè)等高線和高程點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用ArcGIS空間分析軟件建立4個(gè)典型農(nóng)業(yè)片區(qū)數(shù)字高程模型(DEM)，模型構(gòu)建時(shí)像元大小設(shè)置為2 m×2 m；再利用軟件水文分析模塊(Hydrology Analysis)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行集水區(qū)劃分和匯流柵格分別予以測(cè)算，合理劃分各山坪塘的集水灌溉控制區(qū)域。

4.1.2 彭曼法預(yù)測(cè)作物需水量

利用ArcGIS軟件空間疊加分析功能(Overlay Analysis)和統(tǒng)計(jì)功能分別提取和測(cè)算集水區(qū)內(nèi)山坪塘蓄水面積及所在區(qū)域耕地結(jié)構(gòu)。采用FAO提出的最新修正的Penman-Monteith計(jì)算模型即彭曼公式(式1)，利用CROPWAT8.0軟件以旬為時(shí)間單元計(jì)算參考作物蒸散量，輸入4個(gè)典型片區(qū)多年月平均氣溫、濕度、降雨、日照、風(fēng)速、輻射等參數(shù)，選擇項(xiàng)目區(qū)作物相應(yīng)的土壤類型，然后借助軟件以旬為時(shí)間單元計(jì)算出作物各生育期的作物需水量、有效降雨和灌溉需水。作物實(shí)際蒸散量即參考作物蒸散量與作物系數(shù)的乘積(式2)，有效降雨量采用系數(shù)法計(jì)算(式3)(本研究中不考慮地下水的利用)。

1) 作物蒸騰量計(jì)算——彭曼公式[16-17]：

(1)

式中：ET0為參考作物蒸散量，mm·d-1；Rn為作物表面太陽凈輻射，MJ/m2·d-1；G為土壤熱通量，MJ/(m2·d)；T為平均氣溫，℃；ea為飽和水氣壓，kPa；ed為實(shí)際水汽壓(從本地氣象站獲取)，kPa；U2為離地面2 m高處的平均風(fēng)速，m/s；Δ為飽和水汽壓與溫度曲線的斜率，kPa/℃；γ為干濕表常數(shù)，kPa/℃。

2) 作物生育期各階段實(shí)際蒸散量計(jì)算：

ETcn=Kcn·ET0n

(2)

式中：ETn為研究區(qū)某作物生育期n的需水量，mm；ET0n為生育期n的參考作物蒸發(fā)量，mm；Kn為生育期n的作物系數(shù)，本文依據(jù)FAO提出的以研究區(qū)附近站點(diǎn)主要農(nóng)作物的標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)作物系數(shù)確定研究區(qū)4個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)典型片區(qū)各生育期作物系數(shù)。

3) 研究區(qū)有效降雨量計(jì)算：

Pe=α·P

(3)

式中：Pe為有效降雨量，(以旬為單位)；P為計(jì)算時(shí)間段內(nèi)(以旬為單位)的降雨總量，mm；α為降雨有效利用系數(shù)，其大小與研究區(qū)域降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間、地面覆蓋及土壤性質(zhì)等因素有關(guān)。根據(jù)相關(guān)研究成果[18-19]，一般情況下，α可以按以下方式確定其值的大?。寒?dāng)P≤5 mm時(shí)，α=0；當(dāng)550 mm時(shí)，α=0.75；本文依據(jù)FAO提出的以研究區(qū)附近站點(diǎn)的α值和結(jié)合軟件的測(cè)站數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)和實(shí)地調(diào)查情況確定計(jì)算時(shí)段水旱作物降雨有效系數(shù)。

4) 基準(zhǔn)作物和灌溉時(shí)段確定。西南丘陵山區(qū)如重慶、四川等地均以水稻為水田作物代表，生長時(shí)段為4-8月份；小麥、玉米等為旱地作物的代表，生長時(shí)段為3-7月份。因此，本文研究區(qū)江津現(xiàn)代農(nóng)業(yè)4個(gè)典型片區(qū)上述基準(zhǔn)作物主要生長時(shí)段也是農(nóng)作物灌溉集中需水時(shí)期，此期研究區(qū)降水量約占全年65%左右，區(qū)域內(nèi)山坪塘的蓄水保水能力決定了農(nóng)作物需水是否能夠得到充足的供應(yīng)，直接影響到農(nóng)作物的收成。因此，本研究以水稻和玉米兩種農(nóng)作物在這個(gè)生長時(shí)段所需的灌溉水量作為本區(qū)域某山坪塘的農(nóng)業(yè)綜合需水量。

5) 山坪塘灌溉需水量計(jì)算。據(jù)前所述，對(duì)具體的一個(gè)山坪塘，以其整個(gè)集水控制區(qū)域?yàn)橄?，其水田和旱地農(nóng)作物灌溉需水量計(jì)算公式為：

(4)

式中：Qm為第m山坪塘積水區(qū)域水田和旱地灌溉農(nóng)作物需水量，m3；n為研究區(qū)山坪塘的數(shù)量，個(gè)；ε為山坪塘集水控制區(qū)范圍內(nèi)水田和旱地的面積比；Sm為山坪塘集水控制區(qū)內(nèi)水田和旱地總面積，hm2；Ir1n為某片塊內(nèi)第n時(shí)段水稻灌溉需水量，mm；Ir2n為某片塊內(nèi)第n時(shí)段玉米灌溉需水量，mm。

4.1.3 計(jì)算正常年份山坪塘灌溉保證率

山坪塘灌溉保證率的計(jì)算中依然不考慮地下水，由區(qū)域水量平衡，得出如下表達(dá)式：

An=An-1+Bn-(Xn+Yn+Zn)

(5)

式中：An為某山坪塘集水灌排系統(tǒng)中第n時(shí)段末的山坪塘蓄水量，m3；An-1為第n時(shí)段初始蓄水量；Bn為山坪塘灌排系統(tǒng)第n時(shí)段的入水量，m3；Xn為山坪塘灌排系統(tǒng)第n時(shí)段系統(tǒng)內(nèi)農(nóng)作物灌溉供水量，m3；Yn為第n時(shí)段系統(tǒng)因蒸騰、下滲及溢流等損失的水量；Zn為第n時(shí)段系統(tǒng)的泄水量，m3。以CROPWAT8.0軟件測(cè)算的結(jié)果為依據(jù)，以旬(即10天)為工作時(shí)間單元對(duì)山坪塘蓄水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，計(jì)算時(shí)以山坪塘蓄水容量的1/2為初始蓄水量，按平均2 m作為山坪塘蓄水水深。研究區(qū)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)土地整治典型片區(qū)，山坪塘水源主要是降雨徑流，主要用于區(qū)域農(nóng)田灌溉，其平均徑流系數(shù)和灌溉利用系數(shù)依據(jù)區(qū)域多年降雨量及區(qū)域面積而確定。

根據(jù)式(5)可以得到在某一時(shí)段山坪塘經(jīng)蓄水量調(diào)節(jié)后的灌溉可供水量。據(jù)此，將研究區(qū)內(nèi)多年平均降雨條件下的灌溉可供水量占區(qū)域農(nóng)作物灌溉蓄水量的百分比值稱作山坪塘灌溉保證率，其計(jì)算表達(dá)式為：

(6)

式中：Xnm為研究區(qū)在第n時(shí)段第m個(gè)山坪塘對(duì)控制區(qū)內(nèi)水田和旱地農(nóng)作物的可供灌溉水量；An為山坪塘控制區(qū)域內(nèi)水田和旱地農(nóng)作物的需水量；η為研究區(qū)山平塘灌溉水利用率(相關(guān)研究結(jié)果表明在小型灌溉區(qū)域通常取值0.7[19])。

4.1.4 研究區(qū)山坪塘灌溉保證率測(cè)算結(jié)果分析

1) 測(cè)算樣本選擇。通過對(duì)研究區(qū)4個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合整治典型片區(qū)實(shí)地調(diào)查，在全部138口山坪塘中選擇蓄水深度在1.7～2.3 m之間并一直在灌溉利用的78口山坪塘作為測(cè)算樣本，其中黃莊片區(qū)27口、兩江藝龍片區(qū)15口、龍井壩片區(qū)20口、鶴山坪片區(qū)16口。通過對(duì)選定的山坪塘所在區(qū)域?qū)嵉卣{(diào)查和地形圖量算其海拔高程、相對(duì)高度等，本著數(shù)據(jù)處理方便的原則，將4個(gè)典型片區(qū)按地面坡度及地面起伏大小分成平緩、低緩和中度丘陵區(qū)共3類。坡度小、地勢(shì)總體平緩的黃莊現(xiàn)代糧油科技示范園片區(qū)中的永興鎮(zhèn)屬區(qū)域(相對(duì)高差40 m內(nèi))為平緩丘陵區(qū)，共27口；黃莊片區(qū)中慈云鎮(zhèn)屬區(qū)域、兩江藝農(nóng)基地片區(qū)、龍井壩現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園片區(qū)所在區(qū)域(因地形坡度增大且主體區(qū)域相對(duì)高差在50～65 m之間)為低緩丘陵區(qū)，共35口；鶴山坪有機(jī)農(nóng)場片區(qū)(絕對(duì)高度較大、地勢(shì)起伏明顯、主體區(qū)域相對(duì)高差在95 m以上)劃為中度丘陵區(qū)，共16口。

2) 灌溉保證率測(cè)算結(jié)果分析。采用前述研究區(qū)山坪塘集水控制區(qū)域農(nóng)作物灌溉需水量、供水量的測(cè)算方法，對(duì)代表性的78口灌溉需水量、供水量等進(jìn)行測(cè)算；測(cè)算過程中對(duì)各區(qū)域量算耕地面積，分析3類區(qū)域水田旱地面積比(低緩丘陵區(qū)水田比例最大、中度丘陵區(qū)旱地面積比例最大)；通過將3類型區(qū)域的多年平均氣溫、太陽輻射、(同一降雨頻率下的3-8月份)降雨量等數(shù)據(jù)導(dǎo)入CROPWAT8.0軟件并對(duì)土壤、農(nóng)作物予以選擇處理，從而得出以旬為時(shí)間單位的農(nóng)作物需水量、灌溉需水量等指標(biāo)值。測(cè)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，測(cè)算的典型樣區(qū)中，水旱作物的需水量、灌溉需水量等均為低丘最大、中丘最小；從測(cè)算的數(shù)據(jù)上看，山坪塘灌溉保證率均隨山坪塘蓄水面積增加而遞增、隨降雨頻率的增大而減??；若蓄水面積大致相當(dāng)，則中丘區(qū)山坪塘灌溉保證率最高而低丘區(qū)最小。平緩丘陵區(qū)山坪塘平均集雨控制區(qū)域面積大于中丘和低丘區(qū)域山坪塘，山坪塘入水受降雨變化的影響相對(duì)較??；中度丘陵區(qū)灌溉保證率達(dá)到100%的山坪塘數(shù)量占比大于平緩、低緩丘陵區(qū)。測(cè)算的結(jié)果中，中度丘陵區(qū)山坪塘灌溉保證率均值在82.13%、平緩丘陵區(qū)山坪塘均值66.81%、低緩丘陵區(qū)67.58%(圖2)。據(jù)此，在山坪塘整治工程設(shè)計(jì)中，在整治的方向上應(yīng)有所側(cè)重，如平緩區(qū)和低緩區(qū)山坪塘需擴(kuò)大蓄水面積及塘地淤泥和沉積物的清理，而中度丘陵區(qū)山坪塘重在清除淤積物，在此基礎(chǔ)上根據(jù)山坪塘現(xiàn)狀塘埂、圍坎的材質(zhì)和利用情況進(jìn)行確定。

圖2 研究區(qū)山坪塘蓄水面積與灌溉保證率分布圖

4.2 山坪塘整治工程設(shè)計(jì)實(shí)踐

西南丘陵山區(qū)特殊地形地貌條件決定了區(qū)域內(nèi)的山坪塘整體分散分布、平緩丘陵區(qū)較低緩丘陵和中度丘陵區(qū)集中的空間分布格局。通常情況下，河流流域形成過程中，在地形指數(shù)較大也即地勢(shì)坡度較小較為平坦的地區(qū)容易集水并逐漸形成小型的匯水、集水區(qū)域即山坪塘，且因?yàn)樯嫌螀^(qū)域集雨量大徑流速度快沖擊力強(qiáng)，山坪塘的蓄水區(qū)域也會(huì)隨著逐漸增大。同理，在地勢(shì)較為陡峭、海拔高度較大的區(qū)域，由于水量不多、集雨量小，故無法形成較大的蓄水集水區(qū)域，山坪塘的蓄水面積不易擴(kuò)大。低緩丘陵區(qū)山坪塘蓄水面積大而低丘、中丘區(qū)蓄水面積較小也證明了地勢(shì)地貌條件是丘陵山區(qū)山坪塘形成及集雨面積大小的決定性因素。但是，研究區(qū)山坪塘是在地形、氣候和區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的共同作用和影響下而形成的。氣溫、風(fēng)、日照等氣候因子影響農(nóng)作物需水量間接影響山坪塘，大氣降水則通過水源補(bǔ)給直接影響山坪塘，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作物灌溉需求則是導(dǎo)致區(qū)域山坪塘數(shù)量和容量變化的主要?jiǎng)恿?。所以，?duì)研究區(qū)山坪塘整治工程設(shè)計(jì)、新建、擴(kuò)建等不能盲目貪大，應(yīng)結(jié)合山坪塘集水區(qū)域的地形地貌、氣象氣候等條件及區(qū)域耕地狀況并結(jié)合上述農(nóng)作物灌溉需水量、供水量、灌溉保證率等測(cè)算情況予以因地制宜設(shè)計(jì)和安排。根據(jù)研究區(qū)山坪塘灌溉保證率測(cè)算結(jié)果，結(jié)合研究區(qū)山坪塘利用現(xiàn)狀和存在的問題，其整治工程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：

1) 山坪塘建設(shè)中，其石壩及堆石壩上下游壩坡坡比(多級(jí)壩坡指平均坡比)不小于表1要求。其它型式的山坪塘壩坡應(yīng)通過驗(yàn)算以滿足穩(wěn)定安全要求。

表1 石壩、堆石壩壩坡要求

2) 山坪塘擋水建筑物采用墻式防護(hù)方式，實(shí)踐中所采用的擋土墻抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算應(yīng)嚴(yán)格滿足《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 397-2007)的要求。

3) 山坪塘埂出現(xiàn)滑坡、裂縫等病險(xiǎn)，實(shí)踐中針對(duì)病險(xiǎn)部位，采取清除滑坡體、翻筑壩坡等措施；山坪塘壩體出現(xiàn)滲漏的，在其壩基、壩肩部位設(shè)置截流槽，結(jié)合上游壩坡護(hù)坡，設(shè)土工膜防滲。

4) 對(duì)山坪塘上游壩坡設(shè)置護(hù)坡工程，確保山坪塘建筑物的安全。壩坡的護(hù)坡形式可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定。實(shí)踐中，采用塊石護(hù)坡，塊石厚度不低于30 cm；采用現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土護(hù)坡，混凝土強(qiáng)度不低于C15砼，厚度不低于10 cm；砌石壩上游壩坡應(yīng)采用M10水泥砂漿開槽勾縫，縫寬2 cm。

5) 對(duì)山坪塘有人畜通行要求的壩頂采用硬化工程措施，建設(shè)中要求砼標(biāo)號(hào)不低于C20，厚度不低于10 cm，每隔6 m分縫，縫寬2 cm。

6) 對(duì)有人畜通行要求或附近人口集中的塘堰(壩)，壩頂應(yīng)設(shè)置金屬或石材欄桿，欄桿的高度不低于1.2 m，可采用預(yù)制混凝土或漿砌條石、磚等形式，以確保通行的人畜安全，防止發(fā)生安全事故。

7) 山坪塘壩腳一律設(shè)置排水設(shè)施，排水設(shè)施應(yīng)具備相應(yīng)的排水能力。工程設(shè)計(jì)要求：①壩體排水可采用棱體排水、貼坡排水等；②棱體排水：排水體頂部寬度不小于0.8 m，排水體頂高程應(yīng)超過壩腳最高水位和地面1.0 m；③貼坡排水：排水體厚度(含反濾厚度)不小于0.5 m，排水體高度高于浸潤線出逸點(diǎn)1.0 m或高于1/2壩高且高度不小于2.0 m；排水底腳處應(yīng)設(shè)置排水溝。

8) 山坪塘泄水建筑物的工程設(shè)計(jì)。①山坪塘堰(壩)設(shè)置溢洪道和放水建筑物，溢洪道靠壩一側(cè)應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)情況采用混凝土或漿砌石襯砌。實(shí)踐中混凝土襯砌厚度應(yīng)不小于20 cm，漿砌石襯砌厚度應(yīng)不小于30 cm。②山坪塘放水建筑物可采用涵臥管形式或管道放水。③管道放水：管道放水要保證取水口正常運(yùn)行，管道與壩體結(jié)合部位應(yīng)設(shè)置截水環(huán)，管道外設(shè)置二道閘閥，閘閥處設(shè)置閘閥井，管道材料可用經(jīng)防腐處理的鋼管或者混凝土管。

5 結(jié) 語

本文以重慶市江津區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合示范4個(gè)典型片區(qū)研究區(qū)域?yàn)槔匝芯繀^(qū)1∶ 2 000實(shí)測(cè)地形圖和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、江津區(qū)慈云鎮(zhèn)小園村等3個(gè)村土地整治項(xiàng)目的相關(guān)文本和圖件資料等為基礎(chǔ)，以各山坪塘的集水灌溉區(qū)域?yàn)檠芯康木唧w單元，對(duì)研究單元農(nóng)作物灌溉需水量、供水量及山坪塘的灌溉保證率等情況進(jìn)行測(cè)算。并以測(cè)算的結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合研究區(qū)山坪塘的利用現(xiàn)狀、存在的問題和實(shí)際需求，對(duì)研究區(qū)山坪塘整治設(shè)計(jì)了符合區(qū)域?qū)嶋H、操作性強(qiáng)的工程措施，有效提升了研究區(qū)山坪塘的灌溉保證率，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和地力的提高。研究發(fā)現(xiàn)，山坪塘灌溉保證率均隨山坪塘蓄水面積增加而遞增、隨降雨頻率的增大而減??；中度丘陵區(qū)山坪塘灌溉保證率大于平緩、低緩丘陵區(qū)山坪塘。因此，在山坪塘整治工程設(shè)計(jì)中，在整治的方向上應(yīng)有所側(cè)重，分別采用擴(kuò)大蓄水面積及塘地淤泥和沉積物清理等措施。研究結(jié)果有助于為西南丘陵山區(qū)山坪塘整治工程設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。