李海丛 张建生 陈运春

摘要 土地整治工程是我国提高耕地数量和质量的主要手段，然而单一化的土地整治工程模式并不能满足我国复杂地貌类型区的整治需求。针对云南省复杂地形地貌，充分考虑云南省丘陵区自然地理等条件，调查分析已有典型项目资料，采用归纳演绎法，因地制宜地构建云南省丘陵区土地整治工程模式，分别为云南省丘陵类型区丘陵水田渠道模式和云南省丘陵类型区丘陵水浇地管道模式。研究对于有效利用云南省耕地具有指导作用。

关键词 土地整治工程；模式构建；丘陵区；云南省

中图分类号 F301.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）07-0190-04

Abstract Land reclamation project is the main mean to increase the number and quality of cultivated land in China，while the simplification of land reclamation project model cannot meet the demand of complex landform in China.For the complex landform in Yunnan Province，the natural geographical conditions of hilly area in Yunnan Province were fully considered，the typical project informations were investigated and analyzed，using the inductive and deductive method，according to the circumstances，taking the act of building land reclamation project model of hilly area in Yunnan Province，which were the ditch model of paddy field in hilly area and the pipe model of irrigated land in hilly area in Yunnan Province.The study had a guiding role for effective utilization of cultivated land in Yunnan Province.

Key words land reclamation project；model structure；hilly area；Yunnan Province

随着城市进程的不断加快，耕地数量不断减少，加之农用地质量退化现象日趋显著，提高耕地数量和质量势在必行。在我国现有条件下，大部分土地增量是靠土地整治来实现[1]，因此因地制宜地合理确定某一地区的土地整治工程模式具有积极意义。云南省地处我国边疆，是集山区、边疆、多民族为一体的省份，大部分地区经济发展水平不高，且云南省地貌复杂，94%为山地丘陵地貌，加之传统单一化的土地整治工程模式，严重制约着土地利用的高效性。笔者针对云南省单一化土地整治工程模式，采用归纳演绎法，因地制宜探究云南省丘陵区土地整治工程模式，对改善农业生产配套设施条件，增加耕地数量，提高耕地质量，进而提高农业综合生产能力，促进农民增产增收有一定的促进作用[2]。

1 研究区域概况

1.1 自然条件概况

云南省地处西南边疆，属内陆高原山区省份，海拔高差悬殊为6 663.6 m，地形地貌复杂，气候垂直差异显著，生物、旅游、水能和矿产资源丰富，区位条件独特。全省山地约占84%，高原约占10%，坝子约占6%，山中有坝，原中有谷，组合各异，空间分散。云南省土地利用最大的制约因素是山地地貌，全省农业用地垦殖率达82.88%，但农用地质量普遍不高，耕地开垦潜力已接近临界状态，水土条件的时空不匹配更降低了耕地总体质量。

1.2 工程特点概况

云南省项目主要由土地平整工程、灌溉与排水工程、田间道路工程构成。土地整治工程主要针对缺乏中型骨干调蓄工程的干旱缺水，地形破碎和土质贫瘠以及水土流失造成泥石流灾害、洪涝灾害等。

1.2.1 土地平整工程。主要内容包括田地平整工程、表土剥离。

1.2.2 灌溉与排水工程。灌溉方式主要为自流、管道以及山地雨水收集节水灌溉，排水采用明沟分级汇流，集中自流排泄；灌排系统结构断面形式有梯形、矩形，灌排构材料有浆砌石、混凝土和埋石混凝土和管材等。灌溉保证率为75%、85%、90%，排水标准为10年一遇24 h暴雨72 h排完或10年一遇24 h暴雨60 h排完。

1.2.3 道路工程。主要分为田间道和生产路两级，田间道主要为泥结石、砂砾石和弹石路面，碎石和土路基，田间道路面宽度4～6 m；生产路主要为泥结石、砂砾石路面，碎石和土路基，路面宽度1～3 m。

2 构建方法与过程

通过对典型项目资料的收集分析，采用归纳演绎法，针对云南省山地丘陵区单一化的土地整治工程模式，因地制宜探究云南省山地丘陵区土地整治工程模式。

土地整治工程基本模式主要包括工程的类型、规模、标准等内容，是各单项工程特征的集合，也是构建基本模式的基础，并充分考虑地貌、土壤、水文、田块形状、灌排方式、土地利用限制等主导因素，从土地平整、灌溉与排水工程、田间道路工程、农田防护与生态保持工程和其他工程的建设方式、建设特点、建设布局、土地利用的优化方向、工程组合地域特征等，分析已建和拟建项目的工程类型，从田块形式、取水类型、灌溉方式、排水方式、路面材料、农田防护和生态防护类型等几方面归纳总结不同地域的土地整理项目工程组合模式，所构建的基本模式和实际的土地整治工程项目具有相同的物理属性和数学特征。建立后的基本模式在实际操作中力求简单方便适用。

2.1 土地平整工程

因实际生产条件和自然条件的不同，土地平整工程存在一定的差异，经综合分析收集到的所有典型项目，包括田块长度、田块宽度、田块形状等。因地势、地貌、水系格局的不同存在差异，研究中主要按田块形式分为条田和梯田2种类型。

根据一定的标准所进行的土方开挖和调配的过程，基本模式构建过程中土地平整工程主要考虑耕作田块修筑工程和耕作层地力保持工程两大部分。耕作田块修筑工程工程建设内容主要为土方开挖、土方回填和垒埂；耕作层地力保持工程主要包括表土剥离、客土回填、清障工程、爆破工程和水力冲挖土方工程等。

2.1.1 耕作田块修筑工程。根据工程规划要求，地形坡度小于25°的土地应按国土资源部颁布的《土地开发整理标准》（TD/T1011—1013—2000）[3]要求进行土地平整规划，形成外侧边坡小于1.0∶0.4、坎高小于1.5 m、田面宽度不等的水平梯田。

从收集到的典型项目来看，由于本研究中典型样区地形坡度按理想化均匀坡度考虑，平原区（[0°，2°]）作为样区测算坡度，丘陵区（[2°，25°]）作为样区测算坡度，再根据其他典型项目普遍坡度作为测算坡度。

丘陵区（[2°，25°]）根据土力学原理，边坡为1.0∶0.5时，绝大部分土质均可达到稳定，结合工程建设标准中的规定和各实际工程中的具体取值，最终确定各基本模式中的梯田田埂均按外坡坡度1.0∶0.5、内坡坡度1∶1设计。工程设计中先计算出样区田块平整面积S（样区面积减去设施面积，S=平行于等高线的田边长L×垂直于等高线的田边长L′）和样区田块总高差H0，然后确定梯田条数t，于是可以计算求得梯田平均毛宽B（L′/t）和设计坎高H（H=H0/t），埂高c和埂顶宽d依各典型样区实际情况、参考所在工程类型区收集到的典型项目的实际取值和工程建设标准中给予的取值范围而定。

2.1.2 耕作层地力保持工程。为使平整后的田块能适合种植作物，需对田块采取表层熟土剥离、回覆。根据各实际收集到的典型项目综合考虑作物耕作需求，最终确定表土剥离厚度均按0.2 m计，表土剥离、回填平均运距与梯（格）田毛宽一致。

2.2 渠道灌溉工程

渠道灌溉是传统的灌溉方式，它具有施工工艺为大众所熟悉、维护维修简单、运用方便、直观等特点。从收集到的所有典型项目来看，渠道结构类别主要有砌石、水泥土、素土、混合土、混凝土、沥青混凝土等，渠道断面形式主要有复式断面、U形、梯形、矩形等。本研究在基本模式构建阶段，衬砌渠道统一选用素混凝土（C20）结构，断面形式首选为矩形，厚度为0.15 m，当矩形计算渠底宽大于0.55 m时，改用梯形，厚度为0.1 m。渠道水力的计算按明渠恒定均匀流考虑。

2.2.1 矩形水力断面计算采用试算法[4]。

（1）假设渠道过水断面宽b（m）值和高h（m）值。h的取值应尽量使过水断面成正方形，加上渠道安全超高后渠道断面成矩形，故取h=b。

（2）根据渠道控制面积S（hm2）、万亩灌水率q（m3/s·万亩）和综合水利用系数η灌计算渠道设计流量Q设（m3/s）。

（3）校核渠道输水能力，调整b值，使得Q校≤0.05。

（4）确定渠床糙率n和水力坡降i，计算渠道过水断面的水力要素，包括过水断面面积A（m2）、湿周X、水力半径R，谢才系数C和计算流量Q计（m3/s）。

（5）校核渠道平均流速V平（m/s）。

2.2.2 梯形水力断面计算采用实用经济断面计算法[4]。

（1）根据渠道控制面积S（hm2）、万亩灌水率q（m3/s·万亩）和综合水利用系数η灌计算出渠道设计流量Q设（m3/s），并确定水力坡降i、渠道内边坡系数m、渠床糙率n后，计算求出水力最佳断面水深h0（m）。

（2）由相关规程查出与α=1.00、1.01、1.02、1.03、1.04相应的h/h0值，以及与α、m相应的β值，并分别计算出相应的h值和b值（α为水力最佳断面流速与实用经济断面流速的比值；β为实用经济断面底宽与水深的比值；h为实用经济断面水深，m；b为实用经济断面底宽，m）。

（3）分别计算与α=1.00、1.01、1.02、1.03、1.04相应的V、A和R的值（R为实用经济断面的水力半径，m；A为实用经济断面的过水断面面积，m2；V为实用经济断面流速，m/s）。

（4）根据以上公式的计算结果选定设计渠底宽b和设计水深h。

基本模式构建过程中，各级混凝土衬砌渠道水利用系数均取0.9；渠床糙率取0.017；平行于等高线方向的渠道坡降均取1/100 0；垂直于等高线方向的渠道坡降，平原区（[0°，2°]）取1/2 000，丘陵和山地区域（[2°，25°]）取值与典型样区测算坡度θ一致，即i=tanθ；梯形渠道内边坡系数取0.5；当渠道计算底宽b小于0.3 m时，均按最小施工断面要求的0.3 m计；农渠安全超高时取0.1 m，斗渠安全超高时取0.2 m。

2.3 管道灌溉工程

按管道的可移动性一般分为移动式、固定式和半固定式3种，基本模式构建过程中主要选择固定式低压管道进行典型样区设计。低压管道材质类型有铝合金管、铸铁管、钢管等金属管和塑料软管、PVC-U管、PE管、钢筋混凝土管、玻璃钢管、石棉水泥管、加筋橡胶管等。

《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288—1999）[5]中规定管道水利用系数设计值不应低于0.97，《低压管道输水灌溉工程技术规范》（SL153—1995）[6]中规定管系水利用系数不应低于0.95，据此，基本模式构建中支管以上级别管道（干管、分干管等）的水利用系数均取0.99，支管水利用系数取值0.97。

管道

据《低压管道输水灌溉工程技术规范》（SL153—1995）[6]，基本模式构建过程中，支管间距控制在50～150 m，干、支两级固定管道在灌区内的长度控制在90～150 m/hm2。各级管道埋深最小取值0.7 m。

管道公称外径（DN）和公称压力（PN）参照《低压输水灌溉用给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T13664—2006）[7]和《给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T10002.1—2006）[8]中的规定选取。

据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288—1999）[5]，管道设计流速应控制在经济流速0.9～1.5 m/s，本研究在管道水力计算时统一取1.3 m/s作为设计流速。

2.4 排水工程

基本模式构建中，主要考虑排涝和排渍两大部分。本研究中衬砌排水沟结构形式和断面的选取均选用C20混凝土沟道，不进行衬砌的排水沟（部分工程类型区的防洪沟、有特殊用途的沟道等）均选用梯形断面，其断面水力计算采用梯形水力断面计算方法，其梯形断面内边坡系数统一取2。

2.5 道路工程

基本模式构建中样区道路工程涉及田间道和生产路2个部分。从收集到的实际典型项目来看，道路路面材料有水泥混凝土、沥青混凝土、泥结石、石灰粉煤灰土、三合土、素土夯实等多种结构形式，路基垫层有砌石、砂砾石、煤矸石、石灰稳定粒料、填隙碎石和素土夯实等多种结构形式。本研究中工程类型区道路工程均采用泥结石路面和砂砾石垫层。基本模式典型样区设计中，道路工程尽量做到方便农业生产与生活、有利于机械化耕作，田间道与生产路相互衔接，功能协调，形成路网。垫层厚度、面层厚度、道路宽度等参数，根据各工程区的实际生产条件和自然条件的不同，综合分析收集到的典型项目、各工程区样点的土地开发整理工程建设标准及国土资源部颁布的《土地开发整理项目设计规范》（TD/T1012—2000）[4]而确定。

2.6 其他工程

基本模式构建中其他工程主要考虑农田防护工程和水土保持工程。

农田防护工程包括农田防护林工程和沟岸防护工程。农田防护林一般沿田间道、生产路、排水沟布置，基本模式构建中农田防护林的株行距、密度、布设格局等均按各工程类型区的自然条件，参考收集到的典型项目和各样点省份工程建设标准来确定。沟岸防护工程主要是通过对滩涂冲刷、河道等对农田存在潜在威胁的环境因素进行治理，基本模式构建中依典型样区实际情况进行工程防护（河道护岸、海堤等）设计。

水土保持工程主要包括梯田建设工程、谷坊工程、水土保持林草工程。本研究土地平整已均将田块修筑成水平梯田（地），极大地减少了土壤侵蚀量，为进一步控制农田土壤流失并达到蓄水保墒的目的，基本模式构建中统一在旱地梯田边坡处也修筑田埂，田埂规格依各基本模式实际情况而定。

3 构建结果

通过对代表省份云南省的典型项目统计分析，以云南省自然地理等条件为基础，考虑主要限制因素及土地整治工程投资的经济性，本研究最终确定云南省丘陵区2种土地整治工程模式。

3.1 云南省丘陵类型区丘陵水田渠道模式

3.1.1 典型样区设计。该模式典型样区平面设计格局为沟、林、路、渠相邻布置，区内采用斗农两级明渠灌溉，明沟分级汇流排水的方式。样区面积依斗渠间距（农渠长度）和农渠间距而定，参考《云南省土地开发整理工程建设标准（试行）》和典型项目实际情况，斗渠间距为600 m，农渠间距为150 m，故样区面积为90 hm2，扣减设施面积后样区耕地面积为83.66 hm2。

3.1.2 土地平整工程。云南省丘陵区田块破碎，田面高差明显，土质贫瘠。首先，对于水田区，需对原有表土进行20 cm的表土剥离，对存在高差的地块采取修改局部地形面法进行平整，再对平整后的土地依据地形状况修筑梯田，防止水土流失；其次，土地平整工程中应采取平整措施提高净耕地系数，对相邻相近的田块进行合并增加有效耕地面积，进而方便灌溉；最后，将剥离表土回填至平整好田块。参考工程建设标准并结合典型项目取值，确定模式基准值按照10°测算，坎高取1 m，田埂高0.3 m，埂顶宽0.4 m，样区共设有1个田块，每个田块设计71个梯田，计算可得梯田田面宽度B=8.5 m，田块高差为105.8 m。

3.1.3 灌溉工程。对于雨量充沛地区，可通过修筑塘坝来完成田块蓄水和供水，在不影响灌溉保证率的情况下，为节约投资，宜采用渠道灌溉。样区采用明渠输水方式，分斗渠、农渠两级灌水，斗渠穿生产路时设涵。采用续灌方式，每条斗渠控制10条农渠，每条农渠控制面积9 hm2，斗渠、农渠均为混凝土梯形渠道。样区内斗渠密度16.67 m/hm2，农渠密度65.99 m/hm2。

3.1.4 排水工程。丘陵区水田应注重因季节性降雨而考虑的排涝工程建设，合理布设排水沟。样区采用明沟分级汇流的方式，分斗、农两级排水，斗沟穿生产路时设涵，每条农沟控制面积为9 hm2，每条斗沟控制10条农沟，控制面积为90 hm2。斗沟为梯形混凝土结构，农沟为矩形混凝土结构，内边坡系数取0.5。样区内斗沟密度为16.67 m/hm2，农沟密度为65.99 m/hm2。

3.1.5 道路工程。样区内设田间道和生产路两级道路，参考工程建设标准并结合具体项目取值，最终确定样区田间道路面宽4 m，生产路路面宽2 m。样区内田间道密度16.67 m/hm2，生产路密度66.67 m/hm2。

3.2 云南省丘陵类型区丘陵水浇地管道模式

3.2.1 典型样区设计。该模式典型样区平面设计格局为沟、路、管相邻布置，区内采用干、支两级管道灌溉，明沟分级汇流排水的方式。样区面积依干管间距和支管间距而定，根据调查到的典型项目，结合《云南省土地开发整理工程建设标准（试行）》，此模式支管间距为150 m，干管间距为600 m，样区面积为90 hm2。减去设施面积后样区耕地面积为85.8 hm2。

3.2.2 土地平整工程。对于云南省丘陵区大部分存在的干旱半干旱地区，土壤水土流失灾害显著，存在“跑水、跑肥、跑土”问题，施行坡改梯能够有效改善这些状况，使得土壤水下渗，增加原有土壤的保水保土能力。土地平整工程中注重对原丘陵地貌区田块的表土剥离，保证其耕作层土壤质量不退化，保证耕层土壤数量；耕作田块修筑过程中采用修改局部地形面法，减少土方量的移动；对相邻相近的田块进行合并；土层较薄田块不进行表土剥离，采取对原有田块加施有机肥料等措施来保证其作物生产能力。对于岩石裸露区，可采用爆破工程，将原有岩石爆破，平整，采用客土方式完成耕作田块的再造，并施用有机肥提高土壤质量。参考工程建设标准并结合典型项目取值，确定模式基准值按照15°测算，坎高取1 m，田埂高0.3 m，埂顶宽0.4 m，样区共设有1个田块，每个田块设计161个梯田，计算可得梯田田面宽度3.7 m，田块高差为160.77 m。

3.2.3 灌溉工程。云南省存在降水分布不均的状况，但其总降水量充沛，因此对于干旱半干旱区，可以通过修筑蓄水池，将项目区内及周围的降雨进行汇集和存储，以供该地区作物用水。为保证灌溉率及保证一定的土地产出效益，选用管道灌溉。样区采用明渠输水方式，分斗渠、农渠两级灌水，斗渠穿生产路时设涵。采用续灌方式，每条干管控制10条支管，每条农渠控制面积9 hm2，干管、支管均采用PE管。样区内干管密度16.67 m/hm2，支管密度69.02 m/hm2。

3.2.4 排水工程。样区采用明沟分级汇流方式，分斗沟、农沟两级排水，斗沟穿生产路时设涵，每条农沟控制面积9 hm2，每条斗沟控制10条农沟，控制面积90 hm2。斗沟、农沟均为M7.5浆砌石结构，斗沟沟壁采用1.0∶0.3放坡，壁厚30 m，农沟为矩形断面，壁厚30 cm。样区内斗沟密度16.67 m/hm2，农沟密度66.24 m/hm2。

3.2.5 道路工程。样区内设田间道和生产路两级道路，参考工程建设标准并结合具体项目取值，最终确定样区田间道路面宽4 m，生产路路面宽2 m。样区内田间道密度16.67 m/hm2，生产路密度66.67 m/hm2。

4 结语

针对现有土地整治工程单一化问题，考虑云南省主要分布的丘陵地貌，通过对云南省典型项目的归纳演绎，得出云南省丘陵区2种土地整治工程模式。此研究有效改善农业生产配套设施条件，增加耕地数量，提高耕地质量，进而提高农业综合生产能力[2]，促进农民增产增收。对于改变云南省土地整治工程模式单一的现状、完善不同土地类型区的土地整治工程模式具有重大意义，也对其他地区土地整治工程模式构建具有一定的借鉴和指导意义[9-10]。

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