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        土地整治墾造水田施工關(guān)鍵技術(shù)應用分析

        2023-02-01 13:25:19趙東俊
        黑龍江水利科技 2023年12期
        關(guān)鍵詞:壤土水田項目區(qū)

        趙東俊

        (廣東水電二局股份有限公司,廣州 511340)

        0 引 言

        城鎮(zhèn)化開發(fā)和工業(yè)化深入的過程中,廣東地區(qū)經(jīng)歷過大量耕地資源被占用的時期。在如今的土地整治背景下,進一步強調(diào)耕地資源“底線”的問題,省內(nèi)各地主動開展墾造水田的建設?;趯υ懈氐木S護,增加水田的面積,切實加強地區(qū)糧食生產(chǎn)安全的保證力度。全省從2017 年開始,正式組織墾造水田工程,直至2020 年,成功達到200km2的設定目標。扭轉(zhuǎn)了地區(qū)水田占補失衡的局面,同時還探索出新的發(fā)展路徑。

        1 墾造水田項目背景

        1.1 項目區(qū)條件

        冷坑鎮(zhèn)墾造水田項目,共包含五個村莊,區(qū)域地形大多數(shù)是山地丘陵,整體高差并不大,呈現(xiàn)北高、南低的狀態(tài)。項目區(qū)為亞熱帶氣候,年均溫度是21.1℃,全面降水量變化明顯,地區(qū)分布不均,北部明顯多于南部。在該項目區(qū)內(nèi)共設置23 處勘察點,工作結(jié)果顯示,從上到下可分成:耕土、砂壤土、輕壤土、中壤土、重壤土、輕黏土、砂壤土。

        該項目區(qū)位于三坑水庫的下游,周邊諸多灌區(qū)水源均由此而來,經(jīng)過檢測,水質(zhì)也適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在地層勘查中,沒有發(fā)現(xiàn)地下水,說明其埋深超過80cm。同時,地表以耕土為主,較為松散,分布植物腐葉與根部等物質(zhì)[1]。總體來看,項目區(qū)內(nèi)地層保水能力良好。

        1.2 土地利用情況

        根據(jù)懷集縣2017 年的統(tǒng)計信息顯示,項目區(qū)內(nèi)共有116.7hm2以上的土地,以旱地與水澆地等為主。

        1.3 耕地質(zhì)量原狀

        項目區(qū)內(nèi),耕地以水澆地與旱地、其他園地為主。旱地部分的有效土層厚度在95~145cm 不等,屬于1 級鹽漬化地塊,同時排水設施也達到1 級,而灌溉保證率在1~4 級之間。按照農(nóng)用地的分級標準,耕地級別由地下水位、土質(zhì)、酸堿度、坡度、排水情況等條件決定,同時還涉及障礙層深度與鹽漬化水平、表層石塊裸露程度這幾項限制類條件。

        1.4 墾造水田潛力

        對于地區(qū)墾造水田的潛力,可通過自然條件、灌溉排水設施、道路設施與水資源進行綜合評定。

        自然條件。一是地形,項目區(qū)內(nèi)沒有太大的地勢起伏,地形坡度在1~5 級的水平,而田面坡度則是1~2 級,原地表高度在70~120m。二是土壤,經(jīng)實地取樣檢測,目標范圍內(nèi)土壤pH 值在4.48~5.19左右,屬于酸性土體,并且表層的有機質(zhì)含量能達到0.78%~1.54%左右,總體容重是1.46~1.66g/cm3(偏大)。而且土質(zhì)以耕土與沖積層為主,大多是砂壤土及重壤土。結(jié)合廣東省對于墾造水田的要求,丘陵地形的土地整治項目,有機質(zhì)含量要超過1%。但項目區(qū)內(nèi)土壤肥力局部并不均勻,加之施工作業(yè)會導致原本的肥力下降,倘若不額外施肥,個別地塊的有機質(zhì)含量將無法達成??紤]到表層屬于偏酸性土體,所以選定拌合生石灰處理,同時由于容重偏高,需搭配翻耕的處理方式。

        水資源。項目區(qū)在水庫下游,西側(cè)緊挨著冷坑水,河面寬度達到23~38m;東側(cè)灌溉溝渠寬度是2~8m,水量相對偏少。此外,項目區(qū)還能利用附近泵站進行灌溉,出水與最高田面的高差有8.5~16.5m,未達到高揚程的程度。

        灌溉排水設施。本地原有的此類系統(tǒng)并不完善,還缺少清楚的功能分區(qū),整體抗災水平較差,經(jīng)常會發(fā)生“有旱無法灌”與“有澇無法排出”的情況。到了雨季,容易形成內(nèi)澇,不利于農(nóng)業(yè)活動[2]。同時,大多數(shù)田塊都對缺少灌排設施以水資源保障,不具有墾造水田的基本條件。

        道路條件。項目區(qū)內(nèi)的道路主要是傳統(tǒng)土路,寬度只有1~2m,完全是居民常年通行產(chǎn)生的道路,凹凸不平,未形成閉環(huán)。降水后滿地泥濘,很難通行。

        2 土地整治墾造水田施工

        2.1 土地平整

        土地平整地表處理中,第一步都是清理表面雜物。以5cm 的深度標準清除雜物,同時結(jié)合相關(guān)踏勘結(jié)果,預計拆掉1 000m2左右的棚屋與250m3的地基、500m3屋頂及墻體、6 座水池(60m3)。所有廢棄物都需及時運離項目區(qū),集中堆放在棄渣場。第二步,剝離表土,該類土體對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說是極為珍貴的,如果其在施工中被破壞,得不償失。所以,整治正式開工前,將表層土壤統(tǒng)一剝離與保存,并結(jié)合場地內(nèi)的土壤條件,適當向厚度不足的地塊補充。而在剝離下來的土壤,采用就近堆放的方式,土堆結(jié)合空間地形設置,但單體不可超過5 000m3,高度在2.5m 以內(nèi)。

        土石挖填與調(diào)配的階段中,通過平面法進行平整,將田地原有溝渠與道路當作分界線,超高部分要挖平,多余土體運到置換區(qū),用機械推平與壓實。需強調(diào)的是,回填壓實砂土部分的干密度要超過1.7t/m3,而黏土干密度則不能超過該數(shù)值。在此過程中,結(jié)合地形條件和分界線走勢,將田塊設置成長寬分別是30~120m、8~40m 的規(guī)則形狀。在該項目區(qū)內(nèi),挖方量共有72.5 萬m3左右,填方總量則有62.9 萬m3左右,多余土體作為建設田埂、填塘的原料。按照地區(qū)土質(zhì)滲水條件,進行整體分區(qū),并適當夯實原本的底層,根據(jù)防滲層底部標高進行現(xiàn)場調(diào)解,田塊壓實度都要滿足85%。對于個別回填層偏厚的部分,采用了分層夯實的處理方式,且需在30cm 以內(nèi)。

        對于田間防滲處理,考慮到項目區(qū)內(nèi)有大量砂壤土,總面積有23.1hm2,針對此部分,添加項目區(qū)內(nèi)原有的黏土與重壤土,建立防滲層。其他土質(zhì)部分直接進行夯實處理,就能形成防滲層。在防滲層建設前,利用保水試驗,進一步確認土壤滲透條件。

        在防滲層建成后,才能修建田坎。按照工程規(guī)劃,擬建設水平梯田與格田,結(jié)合地形與土層厚度、坡度等,靈活布設灌排溝,達到水田生產(chǎn)的基本需要。項目區(qū)內(nèi),主要建設了4 類田坎,幾何尺寸有3 種,即0.5、1.0、1.5m,材質(zhì)包括土坎、椰毯護坡土坎及石坎。而后就要修建田埂,分布在無高差格田內(nèi),頂部寬度與高度均為0.3m,田埂整體長度有2 142m。待田埂形成后,把堆放的表土回填,各個田塊的厚度都要達到20cm,并要虛高5cm,確保在土體沉實后也能達到田間標準。

        2.2 土壤改良

        在項目區(qū)內(nèi),有機質(zhì)含量具有明顯的不均勻性,工程設計中出于對水田生產(chǎn)對有機質(zhì)的消耗,設定改造含量目標是1.5%。項目開發(fā)中,市面上便于購入的有機肥產(chǎn)品,能改善土壤環(huán)境,并結(jié)合了施肥損耗率(20%)的問題,最終確認要使用5383.3t肥料。田間施肥采用專業(yè)機械與人工配合的形式,待施肥后,操作耙地機,重復3 次作業(yè),讓回填土與肥料完全接觸。并引水灌溉,使田間水位提升至耕作層的高度,重新耙地3 次。

        經(jīng)前提檢測項目區(qū)屬于酸性土壤,結(jié)合生產(chǎn)需要,pH 要提高到5~6.5。另外,針對項目區(qū)內(nèi)的土地,還要經(jīng)過翻耕與注水。完成以上處理后,技術(shù)員要查看土地平整情況、灌排設施可用性。并通過翻耕,讓土體顆粒下沉,提高田塊防滲保水能力,同時也能疏松地表土,調(diào)節(jié)容重水平。

        2.3 灌溉排水

        灌溉水體以泵站供給為主,按照本地水稻灌溉需要,水層深度要滿足20~40mm。水稻生產(chǎn)中,泡整田期的用水量最高,通常是7d,經(jīng)過確認計算,此階段的每日耗水強度在11mm 左右。而為確保灌溉水體充足,泵站流量按照以下等式計算:

        式中,Q設為泵站設計流量,m3/s;m為灌溉定額,m3/(s.100hm2);A為灌溉面積,hm2;T為灌溉歷時,d;t為日開機時間,取值為22h;η水為灌溉水利用系數(shù),取值是0.713。

        本項目中,灌溉壓水管選用PE 管材,流速設置成1~1.5m/s。在農(nóng)忙季節(jié),需水量偏高,最終確認PE 輸水管道外徑尺寸為300mm。灌溉泵站采用了真空泵,抽氣水平在0.45m3/min 左右,達到真空狀態(tài)的耗時不會超過3min。另外,在供水保障方面,還設置了蓄水池,作為連接的媒介。按照預計需水量,建設13 座容量達到500m3標準的蓄水池。

        項目區(qū)的灌溉保證率按照90%計算,輸水主要利用灌溉渠實現(xiàn)。結(jié)合最大需水量時期,泵站設計流量是0.285m3/s,對應灌溉渠的流量是0.0 213m3/s,整體選擇連續(xù)灌溉的形式。同時根據(jù)經(jīng)驗分析,為保證引水供給,還要額外考慮加大流量的問題,在渠道流量不足1m3/s的情況下,加大幅度在20%~30%,而實際流量處于1~10m3/s的水平,應該提升15%~20%,流量超過10m3/s,就要按照10%~15%的標準加大。

        排水方面的設計,主要考慮本地暴雨天氣的問題,結(jié)合歷史降水與徑流、蒸發(fā)數(shù)據(jù),確認水田蓄水達到40mm,蒸發(fā)量與滲漏量分別是4、2.5mm。根據(jù)項目區(qū)排水控制面積,最終確認矩形排水設施的規(guī)格參數(shù)為:幾何尺寸為0.4×0.5mm;流量達到0.082m3/s;流速是0.71m/s;不淤流速在0.3~0.4m/s以上,能應對16hm2田塊的排澇需要。

        2.4 農(nóng)田保持

        1)下田坡道。根據(jù)灌排溝渠的分布,以及田間灌溉與排水的需要,將原本的田埂適當合并,統(tǒng)一布置田坎。并且考慮到水田未來機械化生產(chǎn),通過下田坡道連通水田和道路,該項目中共建設了50 座常規(guī)坡道與889 座跨渠道的實體。

        2)生物通道。由于修建渠道作業(yè),會對原本的生物存活環(huán)境帶來某些影響,為弱化該方面的擾動,對渠道內(nèi)側(cè)部分增加生物通道,長度達到250m 的斗渠,大約間隔200~250m 左右。而不足250m 的生物通道,直接分布于渠道中間。在該項目中,一共修建了418 條通道,規(guī)格有0.4×0.4m與0.4×0.5m 兩類。

        3)應急排水口。為應對強降雨天氣,防止田地水位土壤提高外溢,對高差超過0.5m 的相鄰田坎處,都會留有多個排水口。

        4)水土保持。由于墾造水田,涉及到大量開挖回填的工程,改變了地貌植被的原有形態(tài),使下層土壤裸露,可能會造成水土流失。并且在設計階段,也考慮建設期有可能會發(fā)生極端天氣,因此要提前做好水土保持的措施,避免出現(xiàn)嚴重的水土流失[5]。

        在該項目中,具體采用了四項舉措,分別是:順應規(guī)劃區(qū)內(nèi)丘陵地形,在凹陷位置建立承泄區(qū),并在山腳與坡腳處建設臨時性的引水溝,連接承泄區(qū);結(jié)合新建農(nóng)溝的分布情況,提前挖掘山腳區(qū)域的部分,并根據(jù)截洪溝渠,打造順暢的運行體系,實現(xiàn)在開發(fā)建設期間,把地表徑流引到排洪溝渠內(nèi);對于在土地平整階段剝離的表土,應當在周圍布置袋裝土與彩條布,實現(xiàn)將排水溝與承泄區(qū)連接,順利構(gòu)成引流閉環(huán);灌溉作用的溝渠與端部需連接斗溝,亦或建設沉砂池。

        3 結(jié) 語

        冷坑鎮(zhèn)墾造水田工程嚴格落實以上施工規(guī)劃,預計在完工后,將形成108.6hm2水田,達到水田占補的預期。通過利用農(nóng)業(yè)設施的補充與土地整治,加強地區(qū)抵抗洪澇的水平,為穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)創(chuàng)造實現(xiàn)的條件。同時經(jīng)過本項目的開發(fā),預計水開展優(yōu)質(zhì)雜交水稻與甘薯的生產(chǎn),結(jié)合兩類農(nóng)產(chǎn)品的市場價格,在工程結(jié)束后,預計項目區(qū)內(nèi)的二者年產(chǎn)值之和能達到1 212.2 萬元左右。

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