莒口镇莒口- 湖桥村烟田建设项目排灌设计浅析

鄢全春

（福建省南平市建阳区漳墩镇漳墩水利工作站，福建 南平 354200）

1 工程概况

南平市建阳区莒口镇是种烟大镇，2019 年全镇烟叶种植面积达9500 亩，其中莒口、湖桥两村种植烟叶1860 亩，莒口-湖桥村的烟田水利建设项目位于建阳区中西部的莒口镇，距城区约21 km，隶属建阳区莒口镇莒口村、湖桥村等2 个村。地貌类型属低丘山地，依山面水，东北侧有麻阳溪穿过，东南侧有书坊溪穿过。干旱是该地域内的主要自然灾害。本区降水年际与季节变率较大是造成旱灾的主要因素，尤其是夏旱,对农作物危害极大。

项目主要灌溉水源为流经本区东北侧的麻阳溪和西南侧的书坊溪，部分区域则由山涧来水提供灌溉水源。该区水资源丰富，但渠道多为土质渠道，灌排两用，淤积严重。灌溉方式主要以串灌和漫灌为主，漏水严重，水资源利用率低。排水系统主要排入周边的麻阳溪和书坊溪，田间排水为自然排水，采用与渠道共有的灌排两用土沟、土渠，淤积严重，杂草丛生，糙率大，过流能力差，排水不畅，需按规范要求重新规划。

2 灌溉分析

2.1 灌溉水源

该工程地处溪流域麻沙溪及支流书坊溪冲积河谷平原，两岸地势较为平坦，坡度平缓，水源充沛。建溪是闽江支流之一。书坊溪麻沙溪的支流之一，其流域集雨面积246 km2，河长43 km，流域平均比降5‰，流域形状系数为0.13。区域内的年降雨量丰枯悬殊，年际变化大，年内分配不均，多集中在5 月～9 月，约占全年的70%左右。多年平均降雨量为1740 mm。地处丘陵山地，雨量丰富，麻阳溪及其及支流书坊溪和众多山涧小溪流贯穿。区年径流深1100 mm，枯水年份径流深为668 mm。供水主要来自建溪流域麻阳溪及其支流书坊溪和附近山涧水。

2.2 需水量分析

项目耕地总面积795.80 亩，主要种植烟叶、水稻、甘薯、花生和蔬菜等。为节约利用水资源，结合灌区的实际地理情况和灌溉经验，主要作物水稻采用“浅、蓄、晒、湿”的灌溉制度。区内现有灌溉农田795.80 亩，按其灌溉地形和水源等分为麻阳溪、书坊溪、山涧水3 个灌区。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288－2018）规定灌溉设计保证率取（枯水年）90%。根据灌溉制度，结合当地灌溉定额试验资料，按灌区作物种植结构，根据《福建省行业用水定额》及该区域田块作物种植结构计算，综合净定额为525 m3/亩。通过衬砌降低渠系糙率，减少渗漏损失，提高灌溉水利用系数，使水渠的水利用系数由原来的0.52 提高到0.75，田间水利用系数提高到0.96，灌水利用率提高至0.72。计算得综合毛灌溉定额为729 m3/亩，见表1。水源及需水量计算结果见表2，由表2 可知三个区域的天然来水量远大于灌溉用水量，满足灌溉要求。

表1 复种指数及综合净灌溉定额表 单位：m3/亩

表2 供需水量平衡分析表

2.3 最大流量分析

根据当地农作物种植情况[1]，晚稻的需水量最大。灌溉定额采用建瓯灌溉试验站资料分析确定，水稻的灌溉制度成果。

表3 设计干旱年(P=90%)水稻生育期灌溉制度表 单位：m3/亩

根据表3 可知最大月用水发生在9 月中旬～10 月上旬，月净用水量为138.6 m3/亩。为保证供水，设计采用晚稻的复种指数为100%，月毛用水量为192.5 m3/亩。由下计算：

式中：q 为最大净灌水率，m3/（s·万亩）；m 为设计枯水年最大毛净灌溉定额；T 为设计枯水年最大月净灌水定额累计灌水时间，20 d。

计算得项目区最大毛灌水率q=1.114 m3/（s·万亩）。

麻阳溪灌区灌溉面积286.3 亩、书坊溪灌区灌溉面积325.8 亩、山涧水灌区灌溉面积156.7 亩，由引用流量公式Q=qA 计算，A 为灌溉面积（万亩）。由此可计算项目区引用流量分别为：0.03 m3/s、0.04 m3/s、0.02 m3/s。

3 田间排水分析

3.1 排水标准

根据《高标准基本农田建设标准》（TD/T 1033-2012）规定：旱作区农田排水宜采用[2]10 年一遇，1 d～3 d 暴雨从作物受淹起1 d～3 d 排至田面无积水；水稻区农田排水采用10 年一遇，1 d～3 d 暴雨3 d～5 d 排至作物耐淹水深。本次排涝标准：按10 年一遇24 小时暴雨72 小时排至作物耐淹深度。

3.2 排涝模数分析计算

根据《福建省可能最大暴雨图集》和《短历时暴雨等值线图》查得项目区多年平均最大24 小时降雨天量均值H24=110 mm，CV24＝0.46，CS=3.5CV，10 年一遇24 小时设计暴雨值为177 mm。考虑到烟叶不耐泡轮作，采用旱作物排涝计算：

旱作物排涝模数用下式计算：

式中：R 为设计暴雨产生的径流深，mm；P 为10 年一遇1 天设计暴雨量，177 mm；a 为径流系数，0.75；T 为设计排水历时，1 日。

经计算qw=1.54 m3/（s·km2）。

3.3 排水流量

排灌渠设计流量通过排水模数和排水控制面积计算得设计流量[3]，排水流量：

式中：q 为排涝模数；A 为排渠控制面积。

计算成果见表4。

表4 排水沟特性表

4 灌排设计

该项目共布设砼排、灌渠17 条，总长度9967 m。断面设计计算公式采用《灌溉与排水工程设计规范》中的“梯形渠道实用经济断面的计算方法”进行计算。灌渠采用C15 现浇生态砼矩形渠，渠肩宽0.15 m，渠底厚0.10 m，采用渠顶高出田面0.20 m。排渠采用C15 现浇砼与干砌块石结合矩形渠，渠肩宽0.2 m～0.3 m，渠底干砌块石0.20 m，采用渠顶与田面持平或略低。灌渠每间隔20 m 布置一处生物栖息池，此处结构渠壁由标准水泥空心砖构成，长度为1.0 m，渠道底部降低0.1 m，形成一处小水池，此生物栖息池为鱼虾类生物提供了躲藏空间，给其他小型水生物提供生存空间。排、灌渠每隔20 m 设置动物逃脱斜坡，斜坡宽0.10 m，斜坡高度0.4 m，坡比1∶2，坡底处设置0.2 m 平台，此断面主要为两栖类动物[4]，在遇到洪水或干旱时，提供逃跑的机会。典型断面图及结构图见图1、图2。

图1 动物逃生通道典型断面图

图2 生物栖息池及逃生通道结构示意图

灌区内水稻采用淹灌的灌溉方式。淹灌[5]，又称格田灌溉，在田里蓄水供作物的根部吸收。随着水稻品种和栽培季节的不同而异，多采用浅- 深- 浅的灌水方法，即分蘖和分蘖以前采用浅灌,分蘖后期到乳熟前采用深灌,乳熟以后浅灌，黄熟以后落干（有时也在分蘖末期落干晒田一次）。烟叶采用沟灌的灌溉方式，其它粮食作物采用畦灌。沟灌是利用灌水沟，水分渗透垄体，用水量比淹灌少[6]，能保持良好的土壤结构。烟叶圆顶时，进行隔沟灌或者半沟灌。烟叶旺长时，进行满沟灌水。同时要防止地温的大幅度波动。雨期来临前的缺少可采取小定额灌水;有霜冻或干热风危害的征兆时可提前灌水; 起风时可推迟灌水，以免引起作物倒伏。在作物需水关键期要及时灌水，而其他时期则可根据水源等情况灵活处理。

对于排水，坡地烟田排水要注意水土流失问题。通常垄向或沟向与坡垂直。平地烟田采用高畦种植，需要有通向河流的大、小干沟，开设垄沟、腰沟。多雨季节要防止淤塞。

5 结语

该项目于2017 年8 月完成设计，10 月开始施工，2018 年4 月完成。在2019 年5 月的特大暴雨时，由于排涝系统的运行，区内的烟叶没有泡死现象；同年的8 月～10 月的秋旱过程中，烟后晚稻未受影响。总之，烟田的水利规划建设有其特殊性[7]，水利配套工程建设要结合自身的特点，坚持因地制宜，合理应用灌排技术，最大限度发挥工程的效益。通过灌排技术，提升烟叶质量，以及烟田综合生产能力，调动农民种植烟草的积极性，增加烟农收入，促进地区农业的发展。