左金錢

(江西省高安市土地開發(fā)整理中心，江西 高安 330800)

0 引言

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)是提升耕地產(chǎn)能和保障國家糧食安全的重要支撐，也是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要任務(wù)。我國十分重視高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工作，發(fā)展現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)，實(shí)施產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略，對農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)要求高。以往農(nóng)田大多存在灌排水工程設(shè)施老化、失修、損壞嚴(yán)重等問題，田塊灌排困難、灌溉成本高，只有通過高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，完善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，才能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1-2]。為提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、保障國家糧食安全，《江西省高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃(2021—2030年)》提出以下目標(biāo)：整合各層次、各渠道高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)資金，建立統(tǒng)籌安排使用建設(shè)資金的長效機(jī)制，到2025年建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田3079萬畝，并改造提升現(xiàn)有高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田305萬畝；到2030年建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田3330萬畝，并改造提升現(xiàn)有高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田793萬畝；將高效節(jié)水灌溉與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃、同步實(shí)施，2021—2030年完成166萬畝新增高效節(jié)水灌溉建設(shè)任務(wù)。通過高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)實(shí)現(xiàn)集中連片、設(shè)施配套、生態(tài)良好、糧食增產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)增效等綜合效益，為鄉(xiāng)村振興發(fā)展注入強(qiáng)勁動能。

1 基本情況

1.1 項(xiàng)目概述

本文研究對象為高安市灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目。高安市位于江西省中部偏西北，距南昌35km，隸屬宜春市。該項(xiàng)目工程建設(shè)規(guī)?？偯娣e10433畝，其中獨(dú)城鎮(zhèn)鹿江村5808畝，八景鎮(zhèn)灶崗村490畝，西南嶺村1738畝、禮港村1501畝，觀上村132畝、胡家坊村764畝。建設(shè)內(nèi)容包括渠系工程(斗渠、農(nóng)渠、斗溝、農(nóng)溝等)，渠系構(gòu)筑物(機(jī)耕橋、渡槽、涵管、閘門、進(jìn)水口、出水口、下田口等)，田間工程(土地平整、田埂、機(jī)耕道、生產(chǎn)路等)。根據(jù)總體布局規(guī)劃，再經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地踏勘和征求當(dāng)?shù)匾庖娊ㄗh后，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)的地形、水文和已有水利設(shè)施條件，合理布置田間排灌溝渠、生產(chǎn)路、機(jī)耕道以及渠系構(gòu)筑物。

1.2 存在問題

當(dāng)前，高安市灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)存在以下問題：①項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱。產(chǎn)出效益低，項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展收到制約，同時田間工程排灌設(shè)施不配套，易旱易澇嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力低而不穩(wěn)。②機(jī)械化水平不高。項(xiàng)目田間路網(wǎng)少且標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差，不適合機(jī)械耕作和機(jī)械運(yùn)輸，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)，制約高效農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。③農(nóng)業(yè)科技含量低。種植結(jié)構(gòu)不合理，項(xiàng)目區(qū)目前種植的農(nóng)作物品種多、亂、雜，未形成品種優(yōu)勢和品質(zhì)優(yōu)勢，技術(shù)力量投入也比較低，制約了高產(chǎn)、高效農(nóng)業(yè)發(fā)展，難以適應(yīng)激烈的市場競爭的需要。④標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)難以推廣。項(xiàng)目區(qū)屬經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)區(qū)，農(nóng)民科學(xué)文化素質(zhì)相對不高，制約了農(nóng)業(yè)新技術(shù)的示范和推廣應(yīng)用，同時農(nóng)民種田是在多年經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，缺乏科學(xué)種田思路和途徑。

2 對策分析

2.1 工程布置與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)SL 252—2017《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，項(xiàng)目區(qū)的工程等別為Ⅳ等；構(gòu)筑物級別為5級。防洪標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇。在考慮規(guī)劃與地形條件的基礎(chǔ)上，合理布置路、渠及配套橋、閘、涵等交叉構(gòu)筑物，以滿足糧食生產(chǎn)灌溉水需求及農(nóng)業(yè)機(jī)械耕作需要。灌排采用一灌兩排型式布置，保證灌排通暢。標(biāo)準(zhǔn)格田單塊面積為2畝，根據(jù)農(nóng)民耕作習(xí)慣及具體地形，較平整地段單塊格田可調(diào)整為2.5、3.0、3.5畝等，格田高差≤20cm。若地形條件限制，必須串灌串排格田，則串聯(lián)數(shù)量不超過3塊。溝渠布置保證項(xiàng)目區(qū)的每一塊田都能灌溉充分，灌排采用斗渠和農(nóng)渠結(jié)合型式，2條農(nóng)渠中間設(shè)一條農(nóng)溝，再由垂直灌渠方向布置的田埂將田塊分割成小格田。

灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)GB 50288—2013《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)社會經(jīng)濟(jì)情況，規(guī)劃項(xiàng)目區(qū)的灌溉系統(tǒng)主要為斗、農(nóng)二級渠道，渠系水利用系數(shù)取0.75、田間水利用系數(shù)取0.95，則灌溉水利用系數(shù)為0.75×0.95=0.71。防漬標(biāo)準(zhǔn)：水稻在曬田期雨后5d內(nèi)，地下水埋深降至田面0.3～0.6m，旱作物在其生產(chǎn)敏感期雨后5d內(nèi)地下水位埋深降至田面0.6～0.8m設(shè)計(jì)。排澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：旱作區(qū)10年一遇一日暴雨量，3d排至田面無積水或10年一遇三日暴雨量，5d排至田面無積水。條田標(biāo)準(zhǔn)：條田一般長400～650m，寬100～150m左右，條田規(guī)格結(jié)合地塊形狀及斗渠布置綜合確定，具體按各田塊實(shí)際情況做適當(dāng)調(diào)整。

2.2 水源工程

(1)水源選點(diǎn)：深入各個項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行實(shí)地踏勘，征求當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的意見，調(diào)查清楚現(xiàn)狀水源，結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦螚l件和水源條件，再通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃Y源平衡分析，確定該區(qū)水源能否滿足灌溉需求，從而來確定各個項(xiàng)目區(qū)水源的選點(diǎn)[3]。

(2)水源工程的比選：結(jié)合原有的水源工程，以及當(dāng)?shù)氐臈l件，合理的布置、建設(shè)水源工程，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)合理的灌溉方案。

(3)提灌站設(shè)計(jì)：泵站的建設(shè)內(nèi)容包括水泵、泵房、進(jìn)出水構(gòu)筑物、變配電設(shè)備等，泵站各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB 50265—2022《泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求。泵站裝置效率不宜低于60%，揚(yáng)程低于3m的泵站、柴油機(jī)配套的機(jī)組及抽送多泥沙水時，其裝置效率可適當(dāng)降低。項(xiàng)目區(qū)的水源主要來自流進(jìn)高安的贛江支流肖江，肖江流域面積達(dá)1213km3，流域長度60km，能保證灌水要求，項(xiàng)目區(qū)位于肖江老河周圍可采用提灌站提水灌溉。根據(jù)現(xiàn)場踏勘并結(jié)合當(dāng)?shù)卮迕竦慕ㄗh，項(xiàng)目區(qū)水源大多取自肖江老河，原有的抽水站已不能滿足現(xiàn)在的需水要求。故在本項(xiàng)目區(qū)新建2座提灌站，新建泵房，購置水泵、電機(jī)等配套設(shè)施。

(4)泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：泵站按照GB 50265—2022和GB 50288—2013進(jìn)行改造設(shè)計(jì)?？拐饦?biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家地震局1/400萬地震烈度圖和DL 5073—2000《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，本工程區(qū)屬6度區(qū)，改造設(shè)計(jì)泵站及主要構(gòu)筑物按6度設(shè)防。

禮港1提灌站位于禮港村，灌溉面積150畝，設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算：

(1)

式中，Q—灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，m3/h；m—設(shè)計(jì)灌水定額；n—灌溉水利用系數(shù)；T—設(shè)計(jì)灌水周期；t—日工作時數(shù)。計(jì)算得出：設(shè)計(jì)流量Q=44.01m3/h。

禮港1提灌站凈揚(yáng)程為3.4m，計(jì)算20%的水頭損失，水泵揚(yáng)程≥4.08m；1臺150HW-12型清水離心泵，水泵性能參數(shù)流量Q=47.5m3/h，揚(yáng)程H=7m，配套電機(jī)功率為11KW；新建水泵須建立在密實(shí)堅(jiān)硬的基礎(chǔ)上，地基承載力應(yīng)大于120kPa。提灌站進(jìn)水池和出水池采用C20砼，采用M7.5漿砌塊石基礎(chǔ)，進(jìn)出口池采用砂礫石墊層。進(jìn)水口到出水口高差為3.4m，管道采用DN250無縫鋼管。泵房設(shè)計(jì)如下：泵房尺寸為4.2m×3.48m，泵房墻體采用M7.5水泥砂漿漿砌磚砌筑，鋼筋多采用HRB400鋼筋，其他采用HPB300鋼筋。

經(jīng)設(shè)計(jì)分析，禮港1提灌站設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 提灌站特征參數(shù)

(5)水陂設(shè)計(jì)：水陂的可蓄可泄特性，能在流量小時蓄住一定的水量以滿足農(nóng)田基本灌水需求，在水量大時起到一定的緩沖作用[4]。該項(xiàng)目水陂建設(shè)在八景鎮(zhèn)灶崗村，灌溉范圍為灶崗村，灌溉水主要來自于灶崗村旁邊的永豐水庫，因此水陂的灌溉面積大約為灶崗村的全部農(nóng)田面積490畝。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)水陂縱長7.05m，包括前半部分3.05m，后半部分4.0m。擋水面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高度為3.2m，末端高度為1.5m，前半部坡比為1∶1.5，采用C20砼，厚度為200mm，底部中心為M7.5漿砌石；后半部分為防止水流過大沖刷嚴(yán)重，鋪設(shè)材料從上到下為300mm鋼筋砼，100mm厚碎石，100mm厚砂石?；A(chǔ)需開挖至基巖或原狀土來保證其穩(wěn)定性。

2.3 灌排渠道

(1)布置原則：①布置2～3級固定渠道。各級渠道宜相互垂直；②灌排渠系協(xié)調(diào)布置，因地制宜做到灌排分家，防止重灌輕排[5]。

(2)渠道長度和間距：田間各級渠道的長度宜與相應(yīng)級別排水溝的長度對應(yīng)一致。平原、盆地末級固定渠道長度宜在200～600m之間，間距100～200m；斗渠長度宜為800～2000m，斗渠的間距應(yīng)與農(nóng)渠的長度相對應(yīng)，為200～600m。低山丘陵崗地應(yīng)因地制宜確定渠道長度和間距。

(3)渠道斷面設(shè)計(jì)：斗渠采用矩形斷面，按明渠均勻流公式進(jìn)行計(jì)算。

(2)

式中，Q—渠道設(shè)計(jì)流量，m3/s；A—渠道過水?dāng)嗝婷娣e，m2；R—水力半徑，m；i—水力比降；C—謝才系數(shù)；n—溝床糙率。

梯形渠道水力計(jì)算采用式(3)～(6)：

A=h(b+mh)

(3)

(4)

(5)

(6)

式中，b—溝底寬，m；h—水深，m；χ—濕周，m；m—邊坡系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算分析，該項(xiàng)目斗渠設(shè)計(jì)采用T50型槽，T型槽內(nèi)空上寬0.64m，下寬0.431m，高為0.545m，厚度為0.12m。安裝襯砌時應(yīng)該考慮渠底高程，保證其平滑順直。T型槽之間連接處可用M10水泥砂漿勾滿抹勻，且回填土?xí)r應(yīng)兩端同時填土，填土應(yīng)高出T型槽頂部10cm，應(yīng)保證壓實(shí)。設(shè)計(jì)農(nóng)渠采用T30型槽，該T型槽內(nèi)空上寬0.43m，下寬0.282m，高為0.35m，厚度為0.12m。

2.4 渠系構(gòu)筑物

渠系構(gòu)筑物指斗渠(含)以下渠(管)道的構(gòu)筑物，主要包括農(nóng)橋、涵洞、閘門、跌水與陡坡、量水設(shè)施、沉沙池等。渠系構(gòu)筑物應(yīng)配套完整，其使用年限應(yīng)與灌排系統(tǒng)總體工程相一致。構(gòu)筑物因規(guī)模很小，只需根據(jù)實(shí)際尺寸按結(jié)構(gòu)要求套用定型設(shè)計(jì)即可。渠系構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)水位，與支、斗、農(nóng)渠(溝)所在位置的設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)水位相一致。本項(xiàng)目有4m×4m機(jī)耕橋18座，4m×3m機(jī)耕橋4座，進(jìn)出水口有10314座，渡槽有11座，斗門89座，農(nóng)門213座。

2.4.1閘門

①渠道閘門內(nèi)容：渠道分水閘(進(jìn)水閘)即取水口，包括田塊取水口、農(nóng)渠取水口、斗渠取水口。渠道水閘具體布置和結(jié)構(gòu)見施工圖設(shè)計(jì)。②渠道進(jìn)水口水力計(jì)算：渠道進(jìn)、出水口分涵管式和開敞式。涵管式孔口尺寸按短管有壓淹沒出流公式計(jì)算：

(7)

式中，Q—各分水口最大引用流量，m3/s；m—流量系數(shù)，取0.36；d—各分水口涵管計(jì)算管徑，m；H0—考慮行速水頭后的設(shè)計(jì)水位與涵管出口處水位差值的水頭總和，m；η—淹沒系數(shù)(出口為非淹沒出流時，η=1.0)。

開敞式按無坎寬頂堰堰流公式計(jì)算：

學(xué)校號召：雖然志愿服務(wù)實(shí)踐教育未納入到高校大學(xué)生的素質(zhì)教育必修課程，但仍不在少數(shù)的高校十分重視學(xué)生公益精神的培養(yǎng)。學(xué)校會與社會公益組織聯(lián)系，不定期聯(lián)合舉辦一些公益活動，這些活動人力主要依靠高校大學(xué)生的參與，而活動的籌劃和資金支持則由企事業(yè)單位承擔(dān)。

(8)

式中，B0—閘孔總凈寬，m，；H0—計(jì)入行近流速的堰上水頭，m；m—堰流流量系數(shù)(無坎寬頂堰m=0.385)；ε—堰流側(cè)收縮系數(shù)(查SL 265—2016《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》)；σ—堰流淹沒系數(shù)。

據(jù)各渠道設(shè)計(jì)引用流量結(jié)合取水口定型設(shè)計(jì)可確定其取水口閘孔尺寸，農(nóng)渠取水口、斗渠取水口為矩形截面。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)灌溉閘12座。節(jié)制閘設(shè)計(jì)基礎(chǔ)長為13.0m，采用C20混凝土護(hù)底，頂部構(gòu)件采用C25砼澆筑，底部采用C20砼澆筑，同時底部鋪有漿砌石，砌體結(jié)構(gòu)采用方塊石和毛料石砌筑。閘門采用的是鋼閘門。

2.4.2涵管

涵管長度和管徑大小依上下級排水溝設(shè)計(jì)流量和路寬而定，涵管內(nèi)為無壓流，涵管的過水設(shè)計(jì)流量按下列公式計(jì)算：

(9)

式中，Q—設(shè)計(jì)流量，m3/s；A—過水?dāng)嗝婷娣e，m2；C—謝才系數(shù)；R—水力半徑，m；i—水面比降。

涵管水力計(jì)算采用式(10)～(12)計(jì)算：

A=πr2(m2)

(10)

R=A/x(m)

(11)

x=2πr(m)

(12)

放水口、水泥過板、農(nóng)機(jī)下田管等設(shè)施因地制宜進(jìn)行設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)涵管有D400，D600，D800和D1000四種，涵管埋設(shè)在路下，設(shè)計(jì)涵管頂部距離路面0.15m，距離地基0.24m，基礎(chǔ)要求為硬基層，若為軟土則需加厚，在埋設(shè)壓實(shí)后方可進(jìn)行下一道工序。

2.4.3渡槽

①設(shè)計(jì)基本要求：布置涵槽時，充分利用和改造原有的水利設(shè)施，盡可能減少涵槽長度，盡量使涵槽的比降與地面相近似，以減少工程量；新建渡槽應(yīng)與渠道良好銜接，防止過水不暢或浪費(fèi)材料。②設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：渡槽是渠道跨越河、溝、溪谷、等障礙物時采用的輸水構(gòu)筑物。項(xiàng)目區(qū)渡槽根據(jù)渠道設(shè)計(jì)流量及地形條件，采用鋼筋混凝土渡槽，槽身尺寸為0.5m×0.5m。③工程設(shè)計(jì)：本項(xiàng)目共新建渡槽11座，槽身尺寸為是0.5m×0.5m，C15鋼筋砼現(xiàn)澆。槽墩及基礎(chǔ)采用C15鋼筋砼現(xiàn)澆。鋼筋凈保護(hù)層均為10mm。

3 結(jié)語

本文主要對高安市灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)進(jìn)行研究，通過建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，可完善項(xiàng)目區(qū)水利農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施配套，建成農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、旱澇保收農(nóng)田，提高農(nóng)業(yè)灌溉水利用率，推動農(nóng)業(yè)增效，促進(jìn)農(nóng)民增收。下一步，應(yīng)積極爭取高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目的各級資金補(bǔ)助，鼓勵、引導(dǎo)金融和社會資本投入高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，建立多元化投入機(jī)制，盡早按規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行項(xiàng)目施工建設(shè)。同時，注重工程后期管理，健全管護(hù)機(jī)制，明確管護(hù)責(zé)任，保障管護(hù)資金，對建后管護(hù)給予適當(dāng)補(bǔ)助，積極做好高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田和農(nóng)田水利設(shè)施建后管護(hù)工作，確保項(xiàng)目建成后長期發(fā)揮效益。