峡江水利枢纽抬田工程技术 研究方法探析

万迪文 刘祖斌

（江西省峡江水利枢纽工程管理局，江西南昌 330046）

1 工程概况

江西省峡江水利枢纽工程位于赣江中游峡江县上游峡谷河段，是一座以防洪、发电、航运为主，兼顾灌溉等综合利用的大（一）型I类水利枢纽工程。为减少水库淹没损失，对库区部分人口密集、耕地集中、具有防护条件的临时淹没区或浅淹没区采取修筑堤防或抬田措施，共设有7个防护区，保护耕地5.50万亩。对浅淹没区进行抬田措施，将耕地高程抬高至高于水库正常蓄水位0.5～1.0m。防护区内外共设有20片抬田区，抬田总面积3.7万余亩，先期实施了216亩作为抬田试点项目。

2 项目实施的意义及必要性

在库区实施抬田工程可以最大限度地降低防护区的浸没影响、保护土地资源、减少库区淹没处理投资。抬田工程的取土区可恢复植被,被抬的耕地可返耕于民，尽可能的保护了土地资源及生态环境。由于抬田减少了耕地淹没范围，移民安置人口及房屋拆迁量相应减少，将大大降低移民搬迁安置的难度及库区淹没处理投资。通过科学合理的设计，抬田工程将创造良好的经济和社会效益。

峡江库区抬田工程关键技术方法研究的作用在于为国内大型水利枢纽工程建设提供可供参考的试验数据与施工经验，为国内制订相关技术标准提供实践基础。目前国内尚未制订抬田工程相关技术规范与技术标准，峡江库区抬田工程关键技术研究需要综合考虑多种影响因素，通过多种试验与实践，做到工程措施有效、经济效益可观、生态环境效益显著。

3 项目研究内容及技术路线

3.1 土壤分层结构及理化性状研究

3.1.1 研究目的及要求

根据抬田区现状耕作情况调查、抬田区与库水位的关系、抬田土料情况，经过调查、试验研究，应使耕作层的保水、保土、保肥性能及回填厚度、含水率应满足农作物正常生长及稳产增产的要求。粘土料的保水、保土、防渗性能及填筑厚度应使其满足保水性的要求，并预防耕作层肥料流失。基础料填筑厚度、压实度应满足田面高程高于正常蓄水位及库区回水位的要求，使水稻田不致产生渍害。

同时通过抬田试验，掌握抬田工程兴建后耕作层土壤水肥的动态变化规律，总结出适宜的使农作物高产的水肥调控模式，确保抬田工程实施后能有效满足农田保水保肥要求，保障作物的正常生长。耕作土的土壤熟化改良农艺措施应使耕地恢复其原有的耕作能力，避免施工期间耕作土长时间堆放所造成的土壤板 结和养分流失。

3.1.2 研究方法

对抬田工程耕作层及粘土层技术参数的研究采用野外调查、室内实验、小区试验与现场试验的相互验证与补充。

3.1.3 技术路线

（1）耕作层保水、保土、保肥性能及厚度研究技术路线。抬田后，由于土层结构和地下水运行条件会发生变化，耕作层将存在以下问题：保水性问题。本工程耕作层为粉质壤土,在夏季水库低水位运行时，耕作层水分可能产生漏失，并进而引起土壤养分的流失；保土性问题。耕作土层土壤为粉质壤土,粒径较小，下层粘土层的孔隙较大，在夏季水库低水位运行时，耕作土层在雨水或灌溉水流的淋滤作用下，有可能产生细粒流失问题；肥力保存问题。虽然考虑了增肥措施，但如果耕作层的保水、保土得不到保证，土壤肥力也可能会随着土壤的水、土流失(铅直向) 而流失。同时耕作土厚度要考虑拖拉机下陷深度、根系生长、施工难度、平整度及种植模式等约束条件。

耕作层保水、保土、保肥性能及厚度研究技术路线。

1)野外调查与现场试验。实地调查→选取典型区域→现场原位试验,测量现状(天然)条件下耕作层的保水、保土性能指标,并选取供室内试验的土样。

2)室内试验。模拟并测试不同土层结构(耕作层厚度、以容重控制的密实度变化,过渡层或反滤层厚度、密实度变化)的保水、保土、肥力性能指标。

3)指标分析。对现状(天然)土层和模拟设计的土层保水、保土性能指标进行对比分析。主要测试指标有土壤入渗性能(土壤饱和渗透系数)、田间持水量或土壤含水量、颗粒级配和土壤肥力。

4)根据回填不同厚度水稻土和生粘土（指从其他区域取得粘土，没有被耕作熟化）方案满足种植模式、施工水平、耕作承载、根系发育、高产土壤和施工成本等优选条件和约束条件程度进行优选。

（2）粘土层保水、保土、防渗性能研究技术路线。

1）研究密度对土壤保水性能的影响。试验采用的密度基本为天然的1～1.1倍,不同密度土壤灌水2天后分析其剖面含水率(亦即田间持水率)，如试验所采用密度下砂土和粉砂土的田间持水率均大于天然情况,就说明所采用的方案保水效果好于天然情况，适当的压实可以起到明显的保水作用。

2）研究土层厚度对土壤保水性能的影响。分析在不同厚度时各层次土壤田间持水率,如较小土层厚度的各层次含水率相比较大土层厚度并没有明显的减少，可以考虑采用较小土层厚度方案而不用担心保水问题。

3）研究粘土层保土性能。对各层次土壤每次灌后的颗粒分配进行采样分析，并与原始情况进行对比。如灌后各层次颗粒级配与灌前原始级配基本相同，没有产生明显的细颗粒流失现象，则土壤在农田防护工程的实际运行过程中不会出现水土流失问题。

4）研究粘土层防渗性能。针对土样压实度0.88、0.9、0.92 三种情况，进行土样饱和稳定渗透性试验，确定其饱和稳定渗透系数。

（3）开展抬田结构分层优化控制研究。按照自由排流、受库水上涨顶托、各层采用不同压实度、防渗层不同厚度防渗、垫高层采用砂石料等情况进行各种组合模拟计算。通过计算每种组合情况下的稳定渗流量和水头势变化规律，经过组合分析，对抬田结构进行优化。

3.2 农作物耕作研究的目的与方法

根据土壤分层结构及理化性状的研究成果，结合近年来农作物播种面积的统计结果，以及当地农业发展中长期规划，并考虑农作物种植结构的调整意向，对农作物种植结构、耕作制度、灌溉制度、复耕农艺措施进行研究，使抬田区农民稳产增收。

采用野外调查、小区试验的相互验证与补充，资料收集与现场跟踪调查等方法。

（1）野外调查和资料收集：抬田工程兴建前对抬田区耕地现状耕作情况调查，包括种植作物、产量、水肥调控措施等。抬田工程兴建完成后，根据作物种植情况，2～3年内对农作物生长态势、产量增减情况进行跟踪分析，动态监测灌溉制度。

（2）水稻种植试验：1）根据渗透试验优选的保水层规格进行水稻种植，研究水稻在不同组合处理中的生长适宜性。2）结合抬田耕地耕作层土壤水、肥现状数据库，采用小区控制试验，研究抬田主要种植模式下的灌排制度、秸秆还田与肥料使用等对土壤改良和作物产量的影响，制定合理的水肥调控模式。

3.3 田间工程

（1）设计要求：峡江水库防护区排涝标准采用10年一遇三日暴雨三日排至农作物耐淹深度。根据《农田排水工程技术规范》(SL/T 4-1999)，库区农田浸没标准为0.6m。按《灌溉与排水工程设计规范》规定，峡江库区灌溉设计保证率为90%，渠系水利用系数综合值为0.65，田间水利用系数取0.95，灌溉水综合利用系数为0.62。

（2）工程措施：对田间工程的灌溉与配水系统进行合理化设计，结合生态建设优先选用新技术。治涝工程按照高水高排、低水抽排的原则，结合防护区内的地形、地势情况，充分考虑导排与抽排相结合进行布置。

3.4 环境保护与水土保持

（1）环境保护要求：坚持生态建设优先原则，保护自然地貌、保护土壤、保护植被，及时采取临时防护工程，在避免自然地貌、植被遭受破坏的基础上，优先考虑土地复耕利用及林草措施，及时对施工迹地进行土地整治。

（2）水土保持要求：项目建设中做好表土剥离、集中堆放、拦挡、排水、苫盖及回覆；植树质量要求当年成活率在85%以上（春季造林，秋后统计；秋季造林，第二年秋后统计）。结合各防治分区的水土流失特点、防治责任和防治目标，做到工程措施、植物措施和临时措施有机结合，“点、线、面”水土流失防治相辅相成。

3.5 抬田施工工艺要求

（1）耕作层填筑要求：必须采用原耕作土做土料回填。先将耕作土层开挖，厚度0.3m，开挖后集中堆放，采用覆盖塑料薄膜作临时防护防止产生水土流失。回填时，格田内的平整度要求为±2.0cm，耕作土层厚25±3cm。

（2）粘土料填筑要求：填筑厚度为0.4m，按25～30cm分层平整碾压，其碾压遍数通过碾压试验确定，压实度不小于0.90。土料要求土质均匀，且渗透系数不大于1×10-4cm/s。

（3）基础料填筑：分层平整碾压，压实度不小于0.85,无粘性土料如砂砾料或石渣料相对密度不应小于0.6。

（4）田间工程要求：路基、渠道以下基础料、粘土料压实度不小于0.93。渠道采用预制混凝土“U”型槽衬砌。

（5）水土保持施工工艺：采取分块抬田，先将田块1表层耕作土剥离后，就近堆放，并采取相应防护措施。田块1抬高后，将田块2表层耕作土覆盖到田块1，用推土机推平压实，周边布置农渠和机耕道。田块2覆土抬高后，将田块3表层耕作土进行剥离，覆盖到田块2，并依次类推。

4 试点项目小结与评价

在设计单位、科研单位、建设单位等部门的通力协作下，本试点项目开展了抬田关键技术的研究并取得了相关成果。

对抬田多元结构进行优化分析，建立了耕作层、防渗粘土层、基础垫高层抬田基本结构模型。通过对土壤理化性状的试验和满足优选条件和约束条件程度，对耕作层厚度、防渗粘土层压实度进行了优选。根据渗透试验优选的保水层规格进行水稻种植试验，研究了水稻在不同组合处理中的生长适宜性。对灌溉与配水系统进行优化设计，提出环保和水保有效措施。积累了各种施工技术及管理经验。

在实施了抬田工程的农作物经过一季生长成熟期后，该试点项目最大限度地保护了土地资源、减少了库区淹没处理投资、保证了农作物的稳产增产，取得了经济效益。同时降低了防护区的浸没及土地潜育化问题，贯彻“以人为本、人与自然和谐共处、可持续发展”的理念，取得了生态与社会效益。

[1] 黄文华等.浅谈“抬田”措施在水库淹没处理中的应用[J].江西水利科技,第27卷增刊2

[2] 峡江水利枢纽初步设计研究报告.江西省水利规划设计院.2010.07

[3] 汤卫宇等.亭子口库区农田防护工程低地垫高方案研究[J].水利水电快报,第30卷第2期

[4] 刘松等.亭子口库区农田防护工程保水保土性能试验研究[J].灌溉排水学报,第29卷第3期