李海叢 張建生 陳運春

摘要 土地整治工程是我國提高耕地數(shù)量和質量的主要手段，然而單一化的土地整治工程模式并不能滿足我國復雜地貌類型區(qū)的整治需求。針對云南省復雜地形地貌，充分考慮云南省丘陵區(qū)自然地理等條件，調查分析已有典型項目資料，采用歸納演繹法，因地制宜地構建云南省丘陵區(qū)土地整治工程模式，分別為云南省丘陵類型區(qū)丘陵水田渠道模式和云南省丘陵類型區(qū)丘陵水澆地管道模式。研究對于有效利用云南省耕地具有指導作用。

關鍵詞 土地整治工程；模式構建；丘陵區(qū)；云南省

中圖分類號 F301.2 文獻標識碼 A 文章編號 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

隨著城市進程的不斷加快，耕地數(shù)量不斷減少，加之農用地質量退化現(xiàn)象日趨顯著，提高耕地數(shù)量和質量勢在必行。在我國現(xiàn)有條件下，大部分土地增量是靠土地整治來實現(xiàn)[1]，因此因地制宜地合理確定某一地區(qū)的土地整治工程模式具有積極意義。云南省地處我國邊疆，是集山區(qū)、邊疆、多民族為一體的省份，大部分地區(qū)經濟發(fā)展水平不高，且云南省地貌復雜，94%為山地丘陵地貌，加之傳統(tǒng)單一化的土地整治工程模式，嚴重制約著土地利用的高效性。筆者針對云南省單一化土地整治工程模式，采用歸納演繹法，因地制宜探究云南省丘陵區(qū)土地整治工程模式，對改善農業(yè)生產配套設施條件，增加耕地數(shù)量，提高耕地質量，進而提高農業(yè)綜合生產能力，促進農民增產增收有一定的促進作用[2]。

1 研究區(qū)域概況

1.1 自然條件概況

云南省地處西南邊疆，屬內陸高原山區(qū)省份，海拔高差懸殊為6 663.6 m，地形地貌復雜，氣候垂直差異顯著，生物、旅游、水能和礦產資源豐富，區(qū)位條件獨特。全省山地約占84%，高原約占10%，壩子約占6%，山中有壩，原中有谷，組合各異，空間分散。云南省土地利用最大的制約因素是山地地貌，全省農業(yè)用地墾殖率達82.88%，但農用地質量普遍不高，耕地開墾潛力已接近臨界狀態(tài)，水土條件的時空不匹配更降低了耕地總體質量。

1.2 工程特點概況

云南省項目主要由土地平整工程、灌溉與排水工程、田間道路工程構成。土地整治工程主要針對缺乏中型骨干調蓄工程的干旱缺水，地形破碎和土質貧瘠以及水土流失造成泥石流災害、洪澇災害等。

1.2.1 土地平整工程。主要內容包括田地平整工程、表土剝離。

1.2.2 灌溉與排水工程。灌溉方式主要為自流、管道以及山地雨水收集節(jié)水灌溉，排水采用明溝分級匯流，集中自流排泄；灌排系統(tǒng)結構斷面形式有梯形、矩形，灌排構材料有漿砌石、混凝土和埋石混凝土和管材等。灌溉保證率為75%、85%、90%，排水標準為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。主要分為田間道和生產路兩級，田間道主要為泥結石、砂礫石和彈石路面，碎石和土路基，田間道路面寬度4～6 m；生產路主要為泥結石、砂礫石路面，碎石和土路基，路面寬度1～3 m。

2 構建方法與過程

通過對典型項目資料的收集分析，采用歸納演繹法，針對云南省山地丘陵區(qū)單一化的土地整治工程模式，因地制宜探究云南省山地丘陵區(qū)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類型、規(guī)模、標準等內容，是各單項工程特征的集合，也是構建基本模式的基礎，并充分考慮地貌、土壤、水文、田塊形狀、灌排方式、土地利用限制等主導因素，從土地平整、灌溉與排水工程、田間道路工程、農田防護與生態(tài)保持工程和其他工程的建設方式、建設特點、建設布局、土地利用的優(yōu)化方向、工程組合地域特征等，分析已建和擬建項目的工程類型，從田塊形式、取水類型、灌溉方式、排水方式、路面材料、農田防護和生態(tài)防護類型等幾方面歸納總結不同地域的土地整理項目工程組合模式，所構建的基本模式和實際的土地整治工程項目具有相同的物理屬性和數(shù)學特征。建立后的基本模式在實際操作中力求簡單方便適用。

2.1 土地平整工程

因實際生產條件和自然條件的不同，土地平整工程存在一定的差異，經綜合分析收集到的所有典型項目，包括田塊長度、田塊寬度、田塊形狀等。因地勢、地貌、水系格局的不同存在差異，研究中主要按田塊形式分為條田和梯田2種類型。

根據(jù)一定的標準所進行的土方開挖和調配的過程，基本模式構建過程中土地平整工程主要考慮耕作田塊修筑工程和耕作層地力保持工程兩大部分。耕作田塊修筑工程工程建設內容主要為土方開挖、土方回填和壘埂；耕作層地力保持工程主要包括表土剝離、客土回填、清障工程、爆破工程和水力沖挖土方工程等。

2.1.1 耕作田塊修筑工程。根據(jù)工程規(guī)劃要求，地形坡度小于25°的土地應按國土資源部頒布的《土地開發(fā)整理標準》（TD/T1011—1013—2000）[3]要求進行土地平整規(guī)劃，形成外側邊坡小于1.0∶0.4、坎高小于1.5 m、田面寬度不等的水平梯田。

從收集到的典型項目來看，由于本研究中典型樣區(qū)地形坡度按理想化均勻坡度考慮，平原區(qū)（[0°，2°]）作為樣區(qū)測算坡度，丘陵區(qū)（[2°，25°]）作為樣區(qū)測算坡度，再根據(jù)其他典型項目普遍坡度作為測算坡度。

丘陵區(qū)（[2°，25°]）根據(jù)土力學原理，邊坡為1.0∶0.5時，絕大部分土質均可達到穩(wěn)定，結合工程建設標準中的規(guī)定和各實際工程中的具體取值，最終確定各基本模式中的梯田田埂均按外坡坡度1.0∶0.5、內坡坡度1∶1設計。工程設計中先計算出樣區(qū)田塊平整面積S（樣區(qū)面積減去設施面積，S=平行于等高線的田邊長L×垂直于等高線的田邊長L′）和樣區(qū)田塊總高差H0，然后確定梯田條數(shù)t，于是可以計算求得梯田平均毛寬B（L′/t）和設計坎高H（H=H0/t），埂高c和埂頂寬d依各典型樣區(qū)實際情況、參考所在工程類型區(qū)收集到的典型項目的實際取值和工程建設標準中給予的取值范圍而定。

2.1.2 耕作層地力保持工程。為使平整后的田塊能適合種植作物，需對田塊采取表層熟土剝離、回覆。根據(jù)各實際收集到的典型項目綜合考慮作物耕作需求，最終確定表土剝離厚度均按0.2 m計，表土剝離、回填平均運距與梯（格）田毛寬一致。

2.2 渠道灌溉工程

渠道灌溉是傳統(tǒng)的灌溉方式，它具有施工工藝為大眾所熟悉、維護維修簡單、運用方便、直觀等特點。從收集到的所有典型項目來看，渠道結構類別主要有砌石、水泥土、素土、混合土、混凝土、瀝青混凝土等，渠道斷面形式主要有復式斷面、U形、梯形、矩形等。本研究在基本模式構建階段，襯砌渠道統(tǒng)一選用素混凝土（C20）結構，斷面形式首選為矩形，厚度為0.15 m，當矩形計算渠底寬大于0.55 m時，改用梯形，厚度為0.1 m。渠道水力的計算按明渠恒定均勻流考慮。

2.2.1 矩形水力斷面計算采用試算法[4]。

（1）假設渠道過水斷面寬b（m）值和高h（m）值。h的取值應盡量使過水斷面成正方形，加上渠道安全超高后渠道斷面成矩形，故取h=b。

（2）根據(jù)渠道控制面積S（hm2）、萬畝灌水率q（m3/s·萬畝）和綜合水利用系數(shù)η灌計算渠道設計流量Q設（m3/s）。

（3）校核渠道輸水能力，調整b值，使得Q?！?.05。

（4）確定渠床糙率n和水力坡降i，計算渠道過水斷面的水力要素，包括過水斷面面積A（m2）、濕周X、水力半徑R，謝才系數(shù)C和計算流量Q計（m3/s）。

（5）校核渠道平均流速V平（m/s）。

2.2.2 梯形水力斷面計算采用實用經濟斷面計算法[4]。

（1）根據(jù)渠道控制面積S（hm2）、萬畝灌水率q（m3/s·萬畝）和綜合水利用系數(shù)η灌計算出渠道設計流量Q設（m3/s），并確定水力坡降i、渠道內邊坡系數(shù)m、渠床糙率n后，計算求出水力最佳斷面水深h0（m）。

（2）由相關規(guī)程查出與α=1.00、1.01、1.02、1.03、1.04相應的h/h0值，以及與α、m相應的β值，并分別計算出相應的h值和b值（α為水力最佳斷面流速與實用經濟斷面流速的比值；β為實用經濟斷面底寬與水深的比值；h為實用經濟斷面水深，m；b為實用經濟斷面底寬，m）。

（3）分別計算與α=1.00、1.01、1.02、1.03、1.04相應的V、A和R的值（R為實用經濟斷面的水力半徑，m；A為實用經濟斷面的過水斷面面積，m2；V為實用經濟斷面流速，m/s）。

（4）根據(jù)以上公式的計算結果選定設計渠底寬b和設計水深h。

基本模式構建過程中，各級混凝土襯砌渠道水利用系數(shù)均取0.9；渠床糙率取0.017；平行于等高線方向的渠道坡降均取1/100 0；垂直于等高線方向的渠道坡降，平原區(qū)（[0°，2°]）取1/2 000，丘陵和山地區(qū)域（[2°，25°]）取值與典型樣區(qū)測算坡度θ一致，即i=tanθ；梯形渠道內邊坡系數(shù)取0.5；當渠道計算底寬b小于0.3 m時，均按最小施工斷面要求的0.3 m計；農渠安全超高時取0.1 m，斗渠安全超高時取0.2 m。

2.3 管道灌溉工程

按管道的可移動性一般分為移動式、固定式和半固定式3種，基本模式構建過程中主要選擇固定式低壓管道進行典型樣區(qū)設計。低壓管道材質類型有鋁合金管、鑄鐵管、鋼管等金屬管和塑料軟管、PVC-U管、PE管、鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、石棉水泥管、加筋橡膠管等。

《灌溉與排水工程設計規(guī)范》（GB50288—1999）[5]中規(guī)定管道水利用系數(shù)設計值不應低于0.97，《低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范》（SL153—1995）[6]中規(guī)定管系水利用系數(shù)不應低于0.95，據(jù)此，基本模式構建中支管以上級別管道（干管、分干管等）的水利用系數(shù)均取0.99，支管水利用系數(shù)取值0.97。

管道

據(jù)《低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范》（SL153—1995）[6]，基本模式構建過程中，支管間距控制在50～150 m，干、支兩級固定管道在灌區(qū)內的長度控制在90～150 m/hm2。各級管道埋深最小取值0.7 m。

管道公稱外徑（DN）和公稱壓力（PN）參照《低壓輸水灌溉用給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T13664—2006）[7]和《給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T10002.1—2006）[8]中的規(guī)定選取。

據(jù)《灌溉與排水工程設計規(guī)范》（GB50288—1999）[5]，管道設計流速應控制在經濟流速0.9～1.5 m/s，本研究在管道水力計算時統(tǒng)一取1.3 m/s作為設計流速。

2.4 排水工程

基本模式構建中，主要考慮排澇和排漬兩大部分。本研究中襯砌排水溝結構形式和斷面的選取均選用C20混凝土溝道，不進行襯砌的排水溝（部分工程類型區(qū)的防洪溝、有特殊用途的溝道等）均選用梯形斷面，其斷面水力計算采用梯形水力斷面計算方法，其梯形斷面內邊坡系數(shù)統(tǒng)一取2。

2.5 道路工程

基本模式構建中樣區(qū)道路工程涉及田間道和生產路2個部分。從收集到的實際典型項目來看，道路路面材料有水泥混凝土、瀝青混凝土、泥結石、石灰粉煤灰土、三合土、素土夯實等多種結構形式，路基墊層有砌石、砂礫石、煤矸石、石灰穩(wěn)定粒料、填隙碎石和素土夯實等多種結構形式。本研究中工程類型區(qū)道路工程均采用泥結石路面和砂礫石墊層。基本模式典型樣區(qū)設計中，道路工程盡量做到方便農業(yè)生產與生活、有利于機械化耕作，田間道與生產路相互銜接，功能協(xié)調，形成路網。墊層厚度、面層厚度、道路寬度等參數(shù)，根據(jù)各工程區(qū)的實際生產條件和自然條件的不同，綜合分析收集到的典型項目、各工程區(qū)樣點的土地開發(fā)整理工程建設標準及國土資源部頒布的《土地開發(fā)整理項目設計規(guī)范》（TD/T1012—2000）[4]而確定。

2.6 其他工程

基本模式構建中其他工程主要考慮農田防護工程和水土保持工程。

農田防護工程包括農田防護林工程和溝岸防護工程。農田防護林一般沿田間道、生產路、排水溝布置，基本模式構建中農田防護林的株行距、密度、布設格局等均按各工程類型區(qū)的自然條件，參考收集到的典型項目和各樣點省份工程建設標準來確定。溝岸防護工程主要是通過對灘涂沖刷、河道等對農田存在潛在威脅的環(huán)境因素進行治理，基本模式構建中依典型樣區(qū)實際情況進行工程防護（河道護岸、海堤等）設計。

水土保持工程主要包括梯田建設工程、谷坊工程、水土保持林草工程。本研究土地平整已均將田塊修筑成水平梯田（地），極大地減少了土壤侵蝕量，為進一步控制農田土壤流失并達到蓄水保墑的目的，基本模式構建中統(tǒng)一在旱地梯田邊坡處也修筑田埂，田埂規(guī)格依各基本模式實際情況而定。

3 構建結果

通過對代表省份云南省的典型項目統(tǒng)計分析，以云南省自然地理等條件為基礎，考慮主要限制因素及土地整治工程投資的經濟性，本研究最終確定云南省丘陵區(qū)2種土地整治工程模式。

3.1 云南省丘陵類型區(qū)丘陵水田渠道模式

3.1.1 典型樣區(qū)設計。該模式典型樣區(qū)平面設計格局為溝、林、路、渠相鄰布置，區(qū)內采用斗農兩級明渠灌溉，明溝分級匯流排水的方式。樣區(qū)面積依斗渠間距（農渠長度）和農渠間距而定，參考《云南省土地開發(fā)整理工程建設標準（試行）》和典型項目實際情況，斗渠間距為600 m，農渠間距為150 m，故樣區(qū)面積為90 hm2，扣減設施面積后樣區(qū)耕地面積為83.66 hm2。

3.1.2 土地平整工程。云南省丘陵區(qū)田塊破碎，田面高差明顯，土質貧瘠。首先，對于水田區(qū)，需對原有表土進行20 cm的表土剝離，對存在高差的地塊采取修改局部地形面法進行平整，再對平整后的土地依據(jù)地形狀況修筑梯田，防止水土流失；其次，土地平整工程中應采取平整措施提高凈耕地系數(shù)，對相鄰相近的田塊進行合并增加有效耕地面積，進而方便灌溉；最后，將剝離表土回填至平整好田塊。參考工程建設標準并結合典型項目取值，確定模式基準值按照10°測算，坎高取1 m，田埂高0.3 m，埂頂寬0.4 m，樣區(qū)共設有1個田塊，每個田塊設計71個梯田，計算可得梯田田面寬度B=8.5 m，田塊高差為105.8 m。

3.1.3 灌溉工程。對于雨量充沛地區(qū)，可通過修筑塘壩來完成田塊蓄水和供水，在不影響灌溉保證率的情況下，為節(jié)約投資，宜采用渠道灌溉。樣區(qū)采用明渠輸水方式，分斗渠、農渠兩級灌水，斗渠穿生產路時設涵。采用續(xù)灌方式，每條斗渠控制10條農渠，每條農渠控制面積9 hm2，斗渠、農渠均為混凝土梯形渠道。樣區(qū)內斗渠密度16.67 m/hm2，農渠密度65.99 m/hm2。

3.1.4 排水工程。丘陵區(qū)水田應注重因季節(jié)性降雨而考慮的排澇工程建設，合理布設排水溝。樣區(qū)采用明溝分級匯流的方式，分斗、農兩級排水，斗溝穿生產路時設涵，每條農溝控制面積為9 hm2，每條斗溝控制10條農溝，控制面積為90 hm2。斗溝為梯形混凝土結構，農溝為矩形混凝土結構，內邊坡系數(shù)取0.5。樣區(qū)內斗溝密度為16.67 m/hm2，農溝密度為65.99 m/hm2。

3.1.5 道路工程。樣區(qū)內設田間道和生產路兩級道路，參考工程建設標準并結合具體項目取值，最終確定樣區(qū)田間道路面寬4 m，生產路路面寬2 m。樣區(qū)內田間道密度16.67 m/hm2，生產路密度66.67 m/hm2。

3.2 云南省丘陵類型區(qū)丘陵水澆地管道模式

3.2.1 典型樣區(qū)設計。該模式典型樣區(qū)平面設計格局為溝、路、管相鄰布置，區(qū)內采用干、支兩級管道灌溉，明溝分級匯流排水的方式。樣區(qū)面積依干管間距和支管間距而定，根據(jù)調查到的典型項目，結合《云南省土地開發(fā)整理工程建設標準（試行）》，此模式支管間距為150 m，干管間距為600 m，樣區(qū)面積為90 hm2。減去設施面積后樣區(qū)耕地面積為85.8 hm2。

3.2.2 土地平整工程。對于云南省丘陵區(qū)大部分存在的干旱半干旱地區(qū)，土壤水土流失災害顯著，存在“跑水、跑肥、跑土”問題，施行坡改梯能夠有效改善這些狀況，使得土壤水下滲，增加原有土壤的保水保土能力。土地平整工程中注重對原丘陵地貌區(qū)田塊的表土剝離，保證其耕作層土壤質量不退化，保證耕層土壤數(shù)量；耕作田塊修筑過程中采用修改局部地形面法，減少土方量的移動；對相鄰相近的田塊進行合并；土層較薄田塊不進行表土剝離，采取對原有田塊加施有機肥料等措施來保證其作物生產能力。對于巖石裸露區(qū)，可采用爆破工程，將原有巖石爆破，平整，采用客土方式完成耕作田塊的再造，并施用有機肥提高土壤質量。參考工程建設標準并結合典型項目取值，確定模式基準值按照15°測算，坎高取1 m，田埂高0.3 m，埂頂寬0.4 m，樣區(qū)共設有1個田塊，每個田塊設計161個梯田，計算可得梯田田面寬度3.7 m，田塊高差為160.77 m。

3.2.3 灌溉工程。云南省存在降水分布不均的狀況，但其總降水量充沛，因此對于干旱半干旱區(qū)，可以通過修筑蓄水池，將項目區(qū)內及周圍的降雨進行匯集和存儲，以供該地區(qū)作物用水。為保證灌溉率及保證一定的土地產出效益，選用管道灌溉。樣區(qū)采用明渠輸水方式，分斗渠、農渠兩級灌水，斗渠穿生產路時設涵。采用續(xù)灌方式，每條干管控制10條支管，每條農渠控制面積9 hm2，干管、支管均采用PE管。樣區(qū)內干管密度16.67 m/hm2，支管密度69.02 m/hm2。

3.2.4 排水工程。樣區(qū)采用明溝分級匯流方式，分斗溝、農溝兩級排水，斗溝穿生產路時設涵，每條農溝控制面積9 hm2，每條斗溝控制10條農溝，控制面積90 hm2。斗溝、農溝均為M7.5漿砌石結構，斗溝溝壁采用1.0∶0.3放坡，壁厚30 m，農溝為矩形斷面，壁厚30 cm。樣區(qū)內斗溝密度16.67 m/hm2，農溝密度66.24 m/hm2。

3.2.5 道路工程。樣區(qū)內設田間道和生產路兩級道路，參考工程建設標準并結合具體項目取值，最終確定樣區(qū)田間道路面寬4 m，生產路路面寬2 m。樣區(qū)內田間道密度16.67 m/hm2，生產路密度66.67 m/hm2。

4 結語

針對現(xiàn)有土地整治工程單一化問題，考慮云南省主要分布的丘陵地貌，通過對云南省典型項目的歸納演繹，得出云南省丘陵區(qū)2種土地整治工程模式。此研究有效改善農業(yè)生產配套設施條件，增加耕地數(shù)量，提高耕地質量，進而提高農業(yè)綜合生產能力[2]，促進農民增產增收。對于改變云南省土地整治工程模式單一的現(xiàn)狀、完善不同土地類型區(qū)的土地整治工程模式具有重大意義，也對其他地區(qū)土地整治工程模式構建具有一定的借鑒和指導意義[9-10]。

5 參考文獻

[1] 廖興勇.重慶丘陵山區(qū)土地整理模式及其關鍵技術研究[D].重慶：西南大學，2012.

[2] 郭熙，黃俊，馬文娜，等.鄱陽湖濱湖平原區(qū)土地整治工程模式研究[J].中國農業(yè)資源與區(qū)劃，2014（1）：102-108.

[3] 中華人民共和國國土資源行業(yè)標準.土地開發(fā)整理標準：TD/T1011—1013—2000[S].北京：中國標準出版社，2000.

[4] 中華人民共和國國土資源部行業(yè)標準.土地開發(fā)整理項目設計規(guī)范：TD/T1012—2000[S].北京：中國標準出版社，2000.

[5] 中華人民共和國水利部.灌溉與排水工程設計規(guī)范：GB50288—99[S].北京：中國計劃出版社，1999.

[6] 中國水利水電科學研究院，中華人民共和國水利部.低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范：SL153-95[S].北京：中國標準出版社，1995.

[7] 中華人民共和國水利部.低壓輸水灌溉用給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材：GB/T13664-2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[8] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材：GB/T10002.1-2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[9] 張川，余建新，鄭宏剛，等.基于系統(tǒng)工程和統(tǒng)計學理論的中國土地整治體系框架構建[J].農業(yè)工程學報，2015，31（15）：255-263.

[10] 諸培新，王敏，胡軍.農村土地整治的區(qū)域條件與微觀農戶意愿研究：以南京市萬頃良田工程為例[J].南京農業(yè)大學學報（社會科學版），2015（1）：61-67.