莒口鎮(zhèn)莒口- 湖橋村煙田建設(shè)項(xiàng)目排灌設(shè)計(jì)淺析

鄢全春

（福建省南平市建陽(yáng)區(qū)漳墩鎮(zhèn)漳墩水利工作站，福建 南平 354200）

1 工程概況

南平市建陽(yáng)區(qū)莒口鎮(zhèn)是種煙大鎮(zhèn)，2019 年全鎮(zhèn)煙葉種植面積達(dá)9500 畝，其中莒口、湖橋兩村種植煙葉1860 畝，莒口-湖橋村的煙田水利建設(shè)項(xiàng)目位于建陽(yáng)區(qū)中西部的莒口鎮(zhèn)，距城區(qū)約21 km，隸屬建陽(yáng)區(qū)莒口鎮(zhèn)莒口村、湖橋村等2 個(gè)村。地貌類型屬低丘山地，依山面水，東北側(cè)有麻陽(yáng)溪穿過(guò)，東南側(cè)有書(shū)坊溪穿過(guò)。干旱是該地域內(nèi)的主要自然災(zāi)害。本區(qū)降水年際與季節(jié)變率較大是造成旱災(zāi)的主要因素，尤其是夏旱,對(duì)農(nóng)作物危害極大。

項(xiàng)目主要灌溉水源為流經(jīng)本區(qū)東北側(cè)的麻陽(yáng)溪和西南側(cè)的書(shū)坊溪，部分區(qū)域則由山澗來(lái)水提供灌溉水源。該區(qū)水資源豐富，但渠道多為土質(zhì)渠道，灌排兩用，淤積嚴(yán)重。灌溉方式主要以串灌和漫灌為主，漏水嚴(yán)重，水資源利用率低。排水系統(tǒng)主要排入周邊的麻陽(yáng)溪和書(shū)坊溪，田間排水為自然排水，采用與渠道共有的灌排兩用土溝、土渠，淤積嚴(yán)重，雜草叢生，糙率大，過(guò)流能力差，排水不暢，需按規(guī)范要求重新規(guī)劃。

2 灌溉分析

2.1 灌溉水源

該工程地處溪流域麻沙溪及支流書(shū)坊溪沖積河谷平原，兩岸地勢(shì)較為平坦，坡度平緩，水源充沛。建溪是閩江支流之一。書(shū)坊溪麻沙溪的支流之一，其流域集雨面積246 km2，河長(zhǎng)43 km，流域平均比降5‰，流域形狀系數(shù)為0.13。區(qū)域內(nèi)的年降雨量豐枯懸殊，年際變化大，年內(nèi)分配不均，多集中在5 月～9 月，約占全年的70%左右。多年平均降雨量為1740 mm。地處丘陵山地，雨量豐富，麻陽(yáng)溪及其及支流書(shū)坊溪和眾多山澗小溪流貫穿。區(qū)年徑流深1100 mm，枯水年份徑流深為668 mm。供水主要來(lái)自建溪流域麻陽(yáng)溪及其支流書(shū)坊溪和附近山澗水。

2.2 需水量分析

項(xiàng)目耕地總面積795.80 畝，主要種植煙葉、水稻、甘薯、花生和蔬菜等。為節(jié)約利用水資源，結(jié)合灌區(qū)的實(shí)際地理情況和灌溉經(jīng)驗(yàn)，主要作物水稻采用“淺、蓄、曬、濕”的灌溉制度。區(qū)內(nèi)現(xiàn)有灌溉農(nóng)田795.80 畝，按其灌溉地形和水源等分為麻陽(yáng)溪、書(shū)坊溪、山澗水3 個(gè)灌區(qū)。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50288－2018）規(guī)定灌溉設(shè)計(jì)保證率?。菟辏?0%。根據(jù)灌溉制度，結(jié)合當(dāng)?shù)毓喔榷~試驗(yàn)資料，按灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)，根據(jù)《福建省行業(yè)用水定額》及該區(qū)域田塊作物種植結(jié)構(gòu)計(jì)算，綜合凈定額為525 m3/畝。通過(guò)襯砌降低渠系糙率，減少滲漏損失，提高灌溉水利用系數(shù)，使水渠的水利用系數(shù)由原來(lái)的0.52 提高到0.75，田間水利用系數(shù)提高到0.96，灌水利用率提高至0.72。計(jì)算得綜合毛灌溉定額為729 m3/畝，見(jiàn)表1。水源及需水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2，由表2 可知三個(gè)區(qū)域的天然來(lái)水量遠(yuǎn)大于灌溉用水量，滿足灌溉要求。

表1 復(fù)種指數(shù)及綜合凈灌溉定額表 單位：m3/畝

表2 供需水量平衡分析表

2.3 最大流量分析

根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物種植情況[1]，晚稻的需水量最大。灌溉定額采用建甌灌溉試驗(yàn)站資料分析確定，水稻的灌溉制度成果。

表3 設(shè)計(jì)干旱年(P=90%)水稻生育期灌溉制度表 單位：m3/畝

根據(jù)表3 可知最大月用水發(fā)生在9 月中旬～10 月上旬，月凈用水量為138.6 m3/畝。為保證供水，設(shè)計(jì)采用晚稻的復(fù)種指數(shù)為100%，月毛用水量為192.5 m3/畝。由下計(jì)算：

式中：q 為最大凈灌水率，m3/（s·萬(wàn)畝）；m 為設(shè)計(jì)枯水年最大毛凈灌溉定額；T 為設(shè)計(jì)枯水年最大月凈灌水定額累計(jì)灌水時(shí)間，20 d。

計(jì)算得項(xiàng)目區(qū)最大毛灌水率q=1.114 m3/（s·萬(wàn)畝）。

麻陽(yáng)溪灌區(qū)灌溉面積286.3 畝、書(shū)坊溪灌區(qū)灌溉面積325.8 畝、山澗水灌區(qū)灌溉面積156.7 畝，由引用流量公式Q=qA 計(jì)算，A 為灌溉面積（萬(wàn)畝）。由此可計(jì)算項(xiàng)目區(qū)引用流量分別為：0.03 m3/s、0.04 m3/s、0.02 m3/s。

3 田間排水分析

3.1 排水標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（TD/T 1033-2012）規(guī)定：旱作區(qū)農(nóng)田排水宜采用[2]10 年一遇，1 d～3 d 暴雨從作物受淹起1 d～3 d 排至田面無(wú)積水；水稻區(qū)農(nóng)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。本次排澇標(biāo)準(zhǔn)：按10 年一遇24 小時(shí)暴雨72 小時(shí)排至作物耐淹深度。

3.2 排澇模數(shù)分析計(jì)算

根據(jù)《福建省可能最大暴雨圖集》和《短歷時(shí)暴雨等值線圖》查得項(xiàng)目區(qū)多年平均最大24 小時(shí)降雨天量均值H24=110 mm，CV24＝0.46，CS=3.5CV，10 年一遇24 小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨值為177 mm?？紤]到煙葉不耐泡輪作，采用旱作物排澇計(jì)算：

旱作物排澇模數(shù)用下式計(jì)算：

式中：R 為設(shè)計(jì)暴雨產(chǎn)生的徑流深，mm；P 為10 年一遇1 天設(shè)計(jì)暴雨量，177 mm；a 為徑流系數(shù)，0.75；T 為設(shè)計(jì)排水歷時(shí)，1 日。

經(jīng)計(jì)算qw=1.54 m3/（s·km2）。

3.3 排水流量

排灌渠設(shè)計(jì)流量通過(guò)排水模數(shù)和排水控制面積計(jì)算得設(shè)計(jì)流量[3]，排水流量：

式中：q 為排澇模數(shù)；A 為排渠控制面積。

計(jì)算成果見(jiàn)表4。

表4 排水溝特性表

4 灌排設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目共布設(shè)砼排、灌渠17 條，總長(zhǎng)度9967 m。斷面設(shè)計(jì)計(jì)算公式采用《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中的“梯形渠道實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的計(jì)算方法”進(jìn)行計(jì)算。灌渠采用C15 現(xiàn)澆生態(tài)砼矩形渠，渠肩寬0.15 m，渠底厚0.10 m，采用渠頂高出田面0.20 m。排渠采用C15 現(xiàn)澆砼與干砌塊石結(jié)合矩形渠，渠肩寬0.2 m～0.3 m，渠底干砌塊石0.20 m，采用渠頂與田面持平或略低。灌渠每間隔20 m 布置一處生物棲息池，此處結(jié)構(gòu)渠壁由標(biāo)準(zhǔn)水泥空心磚構(gòu)成，長(zhǎng)度為1.0 m，渠道底部降低0.1 m，形成一處小水池，此生物棲息池為魚(yú)蝦類生物提供了躲藏空間，給其他小型水生物提供生存空間。排、灌渠每隔20 m 設(shè)置動(dòng)物逃脫斜坡，斜坡寬0.10 m，斜坡高度0.4 m，坡比1∶2，坡底處設(shè)置0.2 m 平臺(tái)，此斷面主要為兩棲類動(dòng)物[4]，在遇到洪水或干旱時(shí)，提供逃跑的機(jī)會(huì)。典型斷面圖及結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 動(dòng)物逃生通道典型斷面圖

圖2 生物棲息池及逃生通道結(jié)構(gòu)示意圖

灌區(qū)內(nèi)水稻采用淹灌的灌溉方式。淹灌[5]，又稱格田灌溉，在田里蓄水供作物的根部吸收。隨著水稻品種和栽培季節(jié)的不同而異，多采用淺- 深- 淺的灌水方法，即分蘗和分蘗以前采用淺灌,分蘗后期到乳熟前采用深灌,乳熟以后淺灌，黃熟以后落干（有時(shí)也在分蘗末期落干曬田一次）。煙葉采用溝灌的灌溉方式，其它糧食作物采用畦灌。溝灌是利用灌水溝，水分滲透壟體，用水量比淹灌少[6]，能保持良好的土壤結(jié)構(gòu)。煙葉圓頂時(shí)，進(jìn)行隔溝灌或者半溝灌。煙葉旺長(zhǎng)時(shí)，進(jìn)行滿溝灌水。同時(shí)要防止地溫的大幅度波動(dòng)。雨期來(lái)臨前的缺少可采取小定額灌水;有霜凍或干熱風(fēng)危害的征兆時(shí)可提前灌水; 起風(fēng)時(shí)可推遲灌水，以免引起作物倒伏。在作物需水關(guān)鍵期要及時(shí)灌水，而其他時(shí)期則可根據(jù)水源等情況靈活處理。

對(duì)于排水，坡地?zé)熖锱潘⒁馑亮魇?wèn)題。通常壟向或溝向與坡垂直。平地?zé)熖锊捎酶咂璺N植，需要有通向河流的大、小干溝，開(kāi)設(shè)壟溝、腰溝。多雨季節(jié)要防止淤塞。

5 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目于2017 年8 月完成設(shè)計(jì)，10 月開(kāi)始施工，2018 年4 月完成。在2019 年5 月的特大暴雨時(shí)，由于排澇系統(tǒng)的運(yùn)行，區(qū)內(nèi)的煙葉沒(méi)有泡死現(xiàn)象；同年的8 月～10 月的秋旱過(guò)程中，煙后晚稻未受影響。總之，煙田的水利規(guī)劃建設(shè)有其特殊性[7]，水利配套工程建設(shè)要結(jié)合自身的特點(diǎn)，堅(jiān)持因地制宜，合理應(yīng)用灌排技術(shù)，最大限度發(fā)揮工程的效益。通過(guò)灌排技術(shù)，提升煙葉質(zhì)量，以及煙田綜合生產(chǎn)能力，調(diào)動(dòng)農(nóng)民種植煙草的積極性，增加煙農(nóng)收入，促進(jìn)地區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。