高标准农田建设渠道排水沟设计

金 飞

（辽宁江宁招标咨询服务有限公司，辽宁 沈阳110000）

1 工程概况

辽宁大石桥市盘海营高速沿线高标准农田建设示范项目排水沟道工程包括支渠和斗渠两部分，排水沟全长51 km，在整个渠系布置设有4 条支渠和12 条斗渠。支渠全长8.93 km；斗渠全长8.38 km；农渠93 条，全长33.6 km。

项目区土壤类型自东向西主要为棕壤型草甸土、潜育草甸土、盐化草甸土以及泛滥地草甸土，土壤质地分布较为均一，中部表土以壤质土为主占59%，其余多为粘质土，地表1.5 m 以下为粉砂及砂土。经过几十年的种稻改良，多数地块表土盐分为极轻度和轻度，中度以上的盐化土较少[2]。

2 高标准农田渠道排水沟设计

设计排水沟，一方面要使沟道能通过排涝设计流量，使涝水顺利排入外河；另一方面还要满足控制地下水位等要求。

2.1 设计原则

按照排水系统工程布局和工程标准，确定田间排水沟深度和间距，并分析计算各级排水沟道和建筑物的流量、水位、断面尺寸和工程量。 田间排水网排水沟间距和断面尺寸由排水要求和机耕要求确定。除涝排水沟的农沟间距一般为100～400 m。沟深一般为1 m 左右。排水农沟深度与农沟的间距有关，一般首先根据作物要求的地下水埋藏深度△H 和施工条件，初步确定排水农沟的深度，再确定相应的排水沟间距。由于排水地区的水文地质条件复杂，排水沟的深度和间距需要通过试验资料和相近地区的成功经验分析选定。

2.2 断面设计

1）排水沟断面形式。

当排水沟的设计流量和设计水位确定后，便可确定沟道的断面尺寸，包括水深与底宽等。设计时，一般根据排涝设计流量计算沟道的断面尺寸。

多年平均降水量为652 mm，降水量多集中在7—9月份，占全年总降水量的70%。

渠道排水沟一般是按恒定均匀流公式设计断面。排水沟的比降，一般要求与沟道沿线所经的地面坡降相近，以免开挖太深，排水沟边坡一般比灌溉边坡要缓，不同土质排水沟边坡系数取值见表1。

表1 土质排水沟边坡系数表

2）排水沟断面确定。

依据农田灌溉用水量设计排水沟的水深与底宽。灌区内2008年实际灌溉水田4.1 万hm2，灌溉定额14 340 m3/hm2，用水量58 794 万m3。采用试算法，即先按排涝、灌溉等要求确定沟道断面水深与底宽。这样计算的排水沟的水深设计是比较合理的。

表2 项目区排水沟断面水力要素表

3）根据灌溉引水要求校核排水沟道底宽。

当利用排水沟引水灌溉时，水位往往形成倒坡或平坡，这就需要按非均匀流公式推算排水沟引水灌溉时的水面曲线，借以校核排水沟在输水距离和流速等方面能否符合灌溉引水的要求，如不符合，则应调整排水沟的水力要素，见表2。

4）排水沟流量确定。

首先，根据《辽宁省治涝规划复查提纲》所规定确定排涝模数。项目区水田排水方式为自排，依据表3中数值并结合当地近期的实测数据，确定项目区排涝模数采用0.528 m3/（s·km2）。

表3 排涝模数表

项目区排水沟道为排涝、排渍两用排水沟，按排渍要求确定沟深，按排涝设计流量进行断面校核。

排水流量的计算：

式中：A——排涝面积，km2；q排——排涝模数，水田自排取0.528 m3/（s·km2）。计算结果见表4。

5）排水沟断面流量验算，计算公式：

表4 项目区排水沟流量计算表

式中：Q设计——排水沟设计过水流量，m3/s；ω——过水断面面积，m2；C——谢才系数R1/6；R——水力半径，R＝ω/χ；n——沟道糙率，取0.025；χ——湿周，m；i——排水沟比降。

表5 项目区排水沟断面流量验算表

流量验算见表5。校核是否发生冲淤：根据GB50288-99《灌溉与排水工程设计规范》沟道土壤为中壤土，即v不冲=0.65 m/s，v不於=0.30 m/s。v不冲＞v设计＞v不於，满足设计要求。

3 设计应注意的问题及解决办法

防止排水沟的塌坡现象是设计沟道横断面的重要问题，特别是在砂质土地带，更需重视。沟道塌坡不但使排水不畅，而且增加清淤负担。针对边坡破坏的主要原因，在结构设计中，除应用稳定的边坡系数外，还可以采取下列措施以稳定排水沟的边坡。

1）首先对于沟逗较深和土质松散的排水沟，采用复式断面，可以减少沟坡的破坏。排水沟开挖深度大于5.0 m 时，应在沟底以上每隔3～4 m 设置宽度不小于0.8～1.0 m 的戗台。在通过排涝设计流量时，沟道之间产生短期的壅水现象，是可以允许的，但一般沟道的最高水位，尽可能低于沟道两侧的地面高程0.2～0.3 m[3]。

2）其次，减轻地下径流的破坏作用，排水沟与灌溉渠道如采取相邻布置的方式，则沟、渠之间可安排道路或使沟道采用不对称断面。

3）最后，防止地面径流的冲蚀采取护坡措施，如种植草皮、干砌块石等。

4 结 语

标准农田建设示范项目中排水沟道工程的兴建就是为了更好地解决水利农田灌溉，在盘海营高速沿线将会大量地建设高标准的农田水利工程建设，对于农田水利工程中的排水沟的设计与建设，对于农业灌溉有很大的帮助。开发高标准农田建设示范项目在农业发展方面十分有利，在开发与建设的过程中应充分地考虑盘海营地区的实际情况，依据实际情况进行农田水利工程建设[4]。

高标准农田建设示范项目实施后，加强了项目区的农业基础设施建设，充分利用现有的水土资源，提高水的利用率，项目区高标准农田建成后，将会给用水户带来可观的经济效益。

［1］ 李晓斌.建设高标准基本农田的几点思考［J］.长治学院学报，2012（06）.

［2］ 张丽茜，赵国存，吴荣涛.对《高标准基本农田建设标准》的解读与建议［J］.农学学报，2013（05）.

［3］ 于瑞东.城市河道滨岸带改建与重构技术及应用分析［J］.华东师范大学，2010.

［4］ 师文洋. 山西省应县高标准基本农田建设研究［D］. 北京：中国地质大学，2013.