广东省垦造水田—典型梯田设计

广东省垦造水田—典型梯田设计

郑锡元 ,李振宇

广东省建科建筑设计院有限公司 广东 广州 510000

摘要：随着广东省垦造水田的全面开展，截止于2018年底完成16万亩水田的任务指标，计划到2020年，全省完成垦造水田30万亩。但随着项目的开展，比较平坦且适宜的区域已经基本立项施工，未来垦造水田项目将越来越趋势于选址低丘地和缓坡地，所以，梯田设计将是我省未来垦造水田的主流设计。笔者根据过去两年广东省已实施的垦造水田项目实际，总结经验，以期为广东省今后的垦造水田中梯田设计工作提供参考。

关键词：垦造水田；梯田；广东省；设计

1 广东省垦造水田实施背景

根据《关于加大耕地提质改造力度严格落实占补平衡的通知》（粤国土资规字〔2016〕8号）、《广东省人民政府关于印发广东省垦造水田工作方案的通知》(粤府函〔2017〕272号)以及《广东省垦造水田项目管理办法（试行）》（粤国土资耕保发〔2018〕4号）等文件要求，围绕习近平总书记系列重要讲话精神和治国理政新理念新思想新战略，牢固树立绿色发展理念，创新耕地占补平衡工作思路，拓宽补充耕地新途径，确保非农业建设占用耕地及时足额实现耕地占一补一、占优补优、占水田补水田要求，确保耕地占补平衡数量质量双到位。广东省计划到2020年，全省完成垦造水田30万亩。

2 广东省垦造水田概况

2.1 任务

广东省为贯彻落实《中共中央 国务院关于加强耕地保护和改进占补平衡的意见》，按照“占优补优、占水田补水田”要求，计划到2020年，全省垦造水田30万亩（2017年度完成不低于8万亩，到2018年度完成累计不低于16万亩）。

2.2 技术选址条件

地类上，垦造水田可供选址的地块地类包括现状非水田的旱地、水浇地、可调整地类（涉及省定2277个贫困村可放宽至非耕地中的园地及坑塘水面）；通过省土地储备中心论证通过的的非耕地地类。

连片规模上，即与周边现状水田集中连片面积，其中：平原低地区、沿海台地区，即平坦区域需不低于50亩；丘陵区、山地区，即低坡、低丘或山地区域需不低于20亩（坡度15°~25°应大于20亩，坡度小于15°应大于30亩）。

水源和道路上，水源需充足且通过合理的工程措施能够供应垦造后水田种植所需，道路需接连村镇主干道，能够满足施工材料进场等所需。

2.3完成情况小结

截至2018年12月31日，广东省垦造水田项目已动工项目738个，建设已完成项目约16.32万亩，顺利完成17年度和18年度下达总任务16万亩。

广东省17年度和18年度垦造水田任务虽能够顺利完成，但19年度和20年度仍有14万亩的缺口面积。根据《广东省人民政府关于印发广东省垦造水田工作方案的通知》(粤府函〔2017〕272号)中的工作原则：先易后难、保证质量。17-18年度，全省条件比较合适且简易的垦造水田潜力区域已基本立项并开展施工，根据全省各地市反馈以及新一轮垦造水田潜力库上报显示，19-20年度任务大、时间紧，顺利完成，达到2020年30万亩的目标仍旧还是困难，因此，开展较为难以垦造的低坡、低丘或山地区逐渐成为任务的中坚潜力，即梯田垦造会逐渐成为新一轮垦造水田的主流。

3梯田垦造典型规划与设计

3.1 区域选址与勘探

3.1.1 区域选址

梯田选址区域需符合《广东省垦造水田项目管理办法（试行）》中的第五条及第六条中的选址条件以及禁止选址区域，同时结合各地市提供的潜力库数据进行筛选，尽可能筛选靠近村庄，水源充足且能够经过适当水源工程后达到水稻种植所需用水，道路通达度较良好，区域较连片，有过缓坡耕作基础的区域。

3.1.2 前期测量与勘探

前期测量主要是进行地貌勘测，将现状地貌以及相关高程等数据反馈至图纸，为设计提供基础数据。测量底图是设计的基础支撑，必须达到精准，真实，有效。测量时需着重测量设计人员踏勘后提供的水源位置，包括水源的区域和水面高程等；测量项目区接连村庄主干道需测量表示于图上，标识好道路路面材质等相关信息；项目区实际地貌测绘，包括原地貌地物，现状地物如原有路沟渠，现有田坎田埂等；测量高程需真实有效，需采用测量高程点进行土方平整方量计算。

勘探主要是查明项目区现有水文、工程地质条件以及土壤质地，为设计提供准确、全面的地质数据。通过踏勘后进行布孔钻探，通过实验数据全面解剖项目区地质构造和地层岩性的基本情况以及分布区域，测量岩土物理学指标，对岩土层进行分类，提供土方开挖深度等技术参数，提供项目区岩土层的特性评价，为设计工程布设提供参考。

3.2 梯田规划

3.2.1 梯田规划原则

因地制宜，尊重现有自然因素。尽量贴合原有地形地貌，避免过度设计。

梯田不得布设在滑坡体或泄流面上。避免造成严重水土流失和对村民耕作造成人身财产威胁等。

田块宜宽宜长。贴切现代化耕作。

表层耕作层土保护再利用。

3.2.2 梯田规划布设

根据前期实地现场踏勘基础，结合测量成果以及勘察成果，对项目区进行梳理，开始在测量图作为底图基础进行大方向的片区划分后进行规划。广东省主要以修建水平梯田为主。主要从以下几方面进行规划。

⑴灌溉水系规划；通过现场数据确定灌溉方式，尽可能采取自流为主，抽水灌溉为辅。确定水源引水位置，合理规划于项目区最高点修设储水设施，合理配套，确定主干渠作为灌溉主渠，同时根据地势配置截水沟和排水沟。规划思路为：定水源—定至高点—布设主灌渠—布设主排渠—后期完善灌排体系。

⑵田间道路路网规划；道路是机械进场的必要前提，也是梯田项目区的骨架，修地先修路，路两侧布设田块。根据现场情况先整理接连村庄主干道的项目区主道路，便于后期施工机械和材料进场等，原则上道路沿田边布置，应与田、林、路、渠、沟等项目进行综合规划布局，以便于田间生产的管理。规划思路为：定主道路—后期完善道路体系。

⑶田块规划；灌溉水系规划、田间道路路网规划的基础上，沿等高线呈长条带状布设梯田田块；梯田田块应因地制宜，不同地形采取不同的布设方式。按地形、地貌特点，田块布设应做到大弯就势，小弯取直，同时要考虑省工省时，便于机械作业等因素。规划思路为：根据高程地势进行分区—根据主道路和主灌渠合理确定田块坡面—确定田面大小。

综上，梯田规划思路为：定水源—定主灌主排—定主干道—梯田分区—布设生产支路—布设灌排支渠支沟—细分布设田块—完善各工程配套设施。经典规划布设见下图1。

图1 经典规划布设

3.3 梯田设计

梯田工程设计和一般水田格田工程设计基本一致，主要包含土地平整工程、灌溉与排水工程、田间道路工程、农田防护与生态环境保持工程和其他工程。

3.3.1 土地平整工程

土地平整工程主要包含：表土清杂—耕作层剥离存储—土方平衡—防渗层构筑—耕作层土回填铺设—田埂、田坎修筑—土壤改良。

田面应以线状等高线平行布设，田面宽度应尽量宽长，满足现代化机械耕作，以8m以上田面宽度为佳。

耕作层剥离约20公分为优，耕作层为后期耕作的精华，亦是“藏粮于土”的重要一环，因此，保护好耕作层是垦造水田的头等大事之一。

山坡地开挖造田，免不了较大方量的土方平整开挖，同时，广东省山坡地土质较为疏松，需通过土壤检测数据以及根据勘察报告确定防渗层构筑区域，或原土夯实，或外借粘土重构防渗层。防渗层具有保水保肥的重要作用，建设后的水田需达到一次灌溉72小时内不落干的标准方为合格。

土壤改良需根据土壤检测报告检测数据进行改良，以建设标准最低值为最低建设目标，低于建设标准的需进行改良，主要改良为土壤有机质含量提升，土壤酸碱度的调节为主。土壤有机质和酸碱度是影响水田耕作产量的重要因素之一，需保质保量进行改良。

下图为水平梯田断面设计图：

图2 水平梯田田块布设图

图3 水平梯田断面设计图

图中： α—地面坡度 h—地埂高 β—田块坡度 Bn—田坎占地宽

H—田坎高度 b—耕作田面宽 B—田块宽 Bm—田面毛宽

D—地埂底宽 L —田面斜宽 d—地埂顶宽

水平梯田断面要素关系式：

①田面宽： B=H（ctgα-ctgβ）

②田面毛宽： Bm=Hctgα

③田面占地宽： Bn=Hctgβ

④耕地天面宽： b=B-D

⑤田面斜宽：L= H/sinα

⑥田坎高： H=Lsinα

下表1和表2为经典梯田各参数。

土方挖填方量计算方法可依据专业软件通过现有测量高程点和设计完成面标高计算，如采用南方Cass软件的三角网法和方格网法，Arcgis软件构造Dem计算等；或者采用典型梯田模式人工梯田中的土方计算公式：

计算公式：V=1250H（m3）。

式中：V—每公顷梯田的土方量（m3）；H—田坎高度（m）。

3.3.2 灌溉与排水工程

灌溉与排水工程主要是设置水源工程以保证项目区垦造后种植灌溉所需的水量；设置灌溉渠以满足每块田块灌溉；排沟以满足田块排水以及截水沟保护项目区，防止暴雨后的田块冲刷；设置各种渠系建筑物以满足现场所需，如跌水、沉砂池、人行桥和机耕桥等。

水源工程主要是根据现场踏勘以及勘察报告成果选定水源位置，一般水平梯田会选择在水量充足位置设置泵房，通过泵房抽水至最高点的出水池，若出水池位置上方有集雨面或者长流山涧水等，可以选择将出水池修筑成蓄水池，能起到闲时蓄水以备灌时所需，同时亦可作为水泵抽水上来的中转池，若出水池位置已为山坡制高点，则出水池只起缓冲消能和分流作用，则只需修筑小型出水池即可。

灌溉渠主要是从出水池引水出来的渠道作为主干渠，由主干渠分流到各支渠，主干渠和支渠起到灌溉至各田块作用。

排沟主要是山涧水的截水沟和田块的排水沟；当梯田区上部有高势的山坡时，应在其交界处布设截水沟，截水沟防御暴雨设计标准为10年一遇24h最大降雨量。截水沟应与等高线取1%～2%的比降，排水一端与坡面排水沟相接，并在连接处作好防冲措施。排水沟一般布设在坡面截水沟的两端或较低一端，终端连接低洼的大排沟。

渠系建筑物主要是跌水和沉砂池等，跌水起到水势消能，沉砂池设置能减少渠道淤塞段，都能最大化提高灌溉渠的水利用率。人行桥机耕桥顾名思义是架设在沟渠上方的预制板，便于农民耕作所需。

图4 经典沟渠设计图

图5 跌水沉沙设计图

图6 截水沟布设设计图

灌排沟渠一般布设是沿着田面走，即上下阶田块间进行适当放坡，靠近路面侧可适量太高渠壁，至田面时应与田面平行，即灌排沟渠需沿着田面走。灌渠渠底要稍高，确保水系能灌进田块，排沟渠底要稍低，确保田块能排干排近。

3.3.3 田间道路工程

田间道路工程是为满足农业耕作及生产活动需要，实现田块之间及田块与居民点联通的各项工程措施的总称。主要设计田间道和生产路以及道路附属工程，如会车道和下田坡道等。

道路布设要以不同的地貌特点为基础进行，在不同地面坡度条件下，道路和田块相交形式应有所不同。一般地面坡度小于8°的坡面，田间道路可垂直于等高线与田块正交，路田布设方式呈“非”字形；大于8°而小于12°的田片，道路应按连续的“S”形布设，转弯半径大于15m；大于12°的田片，道路与田块按斜交或“之”字形方式布设；对于较大的田片，要根据各田块所处具体地形条件，综合上述各类形式进行道路布设。

道路附属工程如会车道和调头点等，便于生产时会车，尽可能设置于田块边，与田面落差不大的位置，同时做好安全标示和警示。

图7 道路布设图

图8 道路断面设计图

图9 下田坡道断面设计图

3.3.4 农田防护与生态环境保持工程

农田防护与生态环境保持工程包括护堤、护岸、护坎、挡墙、下田坡道及护坡等内容，是一项能防止水土流失、减少自然灾害，为项目区提供安全保障的生态工程。

农田防护主要是设置田坎护坡为主，田坎修筑为梯田垦造的重点，田坎布设不能超过3米，2米内布设生态土坎，2-3米布设石坎，就地取材为优，田坎布设采取采取大弯就势，小弯取直，尽量沿用原有田坎，减少水土流失。

图10 田坎（土坎）断面设计图

图11 田坎（石坎）断面设计图

3.3.5 其他工程

水田项目其他工程主要为设施标识牌和其他如废弃物拆迁外运等。

图12 公示牌设计图

4梯田实施的重点难点

水平梯田在实际垦造过程中，需着重注意以下几点。

⑴土地平整工程

清表除杂工程完毕后需进行实际现场放线，确定田埂、田坎线位置并确定开挖面和设计标高，田面应与等高线平行，尽可能沿用原有田坎，采取大弯就势，小弯取直的原则进行放线布设。

表层耕作层熟土剥离厚度根据现场实际情况确定，一般平均剥离20cm。剥离可采取2种方法：一是纵坡蛇脱皮法（又称表土逐台下移法），本方法适宜在15°以下的坡地修筑田面较窄（10m以下）的梯田。优点是保留表土数量多，质量好，在整个坡面逐台从下向上修，先将最下面一台梯田修平，不保留表土；将上一台的表土依次推运到下一台铺平，最上一台没有表土，可通过增施肥料等办法改良土壤。一是横坡蛇脱皮法，本方法适宜在15°以下的较缓坡地修筑田面较宽（10m以上）的梯田。把地块顺埂分成几个开挖区，每一个开挖区的长度，以推土机便于出土为原则，一般长为20m～30m；将后一开挖区的表土依次推运到前一开挖区铺平，最后一个开挖区没有表土，可增施肥料改良土壤。

土方开挖需严格控制标高，同时在结合实际现场基础下贴切图纸施工，挖填区域需严格按照工序，做完挖平整，填夯实。就势开挖，回填夯实达到一次灌水后72小时不落干的建设标准。

田坎修筑，采取就地取材。筑土坎时，先清基开槽，槽宽60cm～80cm，槽深20cm～30cm，作为清基线。在此基础上逐层筑坎夯实，每层覆虚土厚约20cm，夯实厚约15cm，土壤干容重达1.4t/m3左右。修筑石坎时，基底挖深，底石放稳，大石砌上，小石砌下，碎石填空，里外咬紧，石缝错开，分层砌筑。在石头比较充裕的项目区，修筑土坎区域坡脚亦可布设块石作基础，增加坡脚支撑力，更好的保护田坎和减少水土流失。

⑵灌溉与排水工程

根据规划图放好沟渠开挖线，并严格控制渠底标高，确保能灌能排，沟渠需沿着田面走。靠近山坡位置需做好防洪措施，一般进行截洪沟设置，截洪沟大小和强度需依据山坡集雨面积确定。梯田上下级需沟渠设置跌水和沉砂池，以便渠道能够最大效率灌排。

局部沟渠与道路存在落差的，可适当加宽加高路边渠壁，可作为路肩支撑以及保持水土。

⑶田间道路工程

根据规划图放好道路线进行开挖回填，严格控制田面与道路完成面标高，道路设置沿山势自然放坡即可，避免做成波浪形道路。会车道需根据现场所需设置，便于村民耕作时候机械车辆会车；下田坡道每块梯田需设置一座，设置位置尽可能设置在田块角落，具体位置按现场实际灵活布设。

5总结

随着“占补平衡”工作的推进以及广东省垦造水田的实施。广东省在兑现承诺的同时亦以身作则，坚持努力开垦水田，以解决我省水田储备指教紧缺，分布极不平衡的局面。随着全省较大规模进行垦造水田工作，较优平坦区域区域已完成垦造，但我省现阶段远远未达到2020年30万亩水田的建设目标，所以，条件较为苛刻的山丘地和缓坡地将越来越成为我省未来垦造水田的主要潜力地块。然而，垦造水田项目规划设计成果为现场施工的主要依据，对现场施工的重点以及注意点起指导作用，因此，探索水平梯田的设计是相当有必要的。同时，也为项目开展提供在各个阶段的注意点、关键技术、施工流程等。

参考文献

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[2]刘剑.分析土地整治项目中灌溉与排水工程设计[J].中国住宅设施,2018(12):73-74.