清水河县坡改梯项目设计.pdf
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1、清水河县坡耕地水土流失综合治理工程清水河县坡耕地水土流失综合治理工程实施方案实施方案清水河县水土保持工作站清水河县水土保持工作站 2011 2011 年年 0303 月月1 1 总体布置与措施设计总体布置与措施设计1.11.1 水土保持分区水土保持分区项目区位于清水河县中部,清水河流域下游,属黄土丘陵沟壑区、低山丘陵区,主要地貌特征为梁峁沟坡,水土流失的主要形式是水力侵蚀,多发生于沟坡梁峁,面蚀沟蚀并行,沟头沟沿均不同程度出现重力侵蚀,水土流失较为严重,在水土保持“三区划分”中属于重点治理区。1.1.11.1.1土地利用现状及土地资源评价土地利用现状及土地资源评价(1)土地利用现状项目区总面积
2、 80km2,其中耕地 3570hm2,占总土地面积 44.63%;林地 233.7hm2,占总土地面积2.92%;草地3948.5hm2,占总土地面积 49.36%;交通运输用地 72hm2,占总土地面积 0.90%;城镇用地157hm2,占总土地面积 1.96%;其它用地 18.8hm2,占总土地面积0.24%。人均土地 2.44hm2,人均耕地 1.09hm2。详见表 5-1。表表 5-15-1项目区土地利用现状表项目区土地利用现状表项目项目耕地耕地林地林地草地草地交通运交通运输用地输用地城镇村城镇村用地用地其他其他用地用地合计合计面积(hm2)占总土地面积比%人均量(hm2/人)357
3、0.0044.631.09233.703948.5072.00157.0018.808000.002.920.7149.361.200.900.021.960.0480.240.006100.003.07(2)土地资源评价经实地调查,对地形、地貌、土壤特性、侵蚀程度等指标分析,按照水土保持规划通则(GB/T157722008),根据各类土地的可利用程度,土壤养分分级标准,结合项目区内各土地类型的生产能力,本着充分发挥土地的生产潜力,地尽其用、确定土地等级和对各业用地的适宜性,因地制宜合理的利用途径,提高经济效益。土地适宜性评价详见表 5-2。表表 5-25-2土地资源评价等级表土地资源评价等级
4、表评价指标评价指标地貌土壤侵蚀程度土壤质地有机含量(%)砂石含量(%)有无灌溉条件土地适宜性面积(hm2)占总面积比例(%)评评价价等等级级一一1.02有宜农6137.660.81.025无宜农、果122715.34中壤重壤重壤、粗砂0.30.51530无宜林、牧4005.000.10.33050无宜林、牧1602.00根据各项评价指标,得出以下评价结果:一级地占项目区总土地面积仅 7.66%,位于坡度3o 的平坦地,二级地占项目区总土地面积的 15.34%,位于坡面下方的缓坡地,地形较平缓,土层较厚,可作为农、果地利用;三级地占项目区总面积的 70%,属缓坡地,耕作利用较难,适合用作林、牧用
5、地;四级地占项目区总面积的5%,该级土地坡度较陡,已不能耕作,只适合作为林、牧用地;五级地占项目区总土地面积的 2%,该级土地坡度较陡,作为林、牧用地必须采取防治水土流失的措施。1.1.21.1.2 土地利用调整原则土地利用调整原则为改变项目区农牧业生产存在的广种薄收,粗放经营,土地退化日趋严重的现实,必须首先调整项目区内的土地利用结构。合理利用土地是充分保护、科学利用土地资源、调整产业结构的基础。根据项目区土地适宜性评价结果和土地利用及生产力现状,结合项目区农牧业经济发展方向,做到宜农则农、宜林则林、宜牧则牧,确定农、林、牧等各业土地使用方向和布局,充分发挥土地的生产潜力。具体为:将坡度小于
6、 15o 以下的坡耕地全部改造成坡式梯田,在水源有保证地区,配套建设相应的节水灌溉工程,并实行山、水、田、林、路综合治理,将坡度大于 15o 的坡耕地退耕还林、还牧,以增加地面植被覆盖,控制水土流失,改善生态环境。1.1.31.1.3 土地利用结构调整前后变化情况土地利用结构调整前后变化情况(1)现状农耕地面积 3570hm,其中旱平地 178hm,坡式梯田230hm,坡耕地3162hm。根据项目区人均耕地面积、土地生产力等情况,本次规划在现有坡耕地上发展 2816hm坡式梯田,完成节水灌溉农田面积 450hm。将坡度大于 15以上的 95hm坡耕地退耕还草。(2)现状林地面积 233.7hm
7、,占总土地面积的 2.92%,林地面积偏少,且分散,未能起到生态防护效益。所以根据项目区生态环境条件、地力分级以及土地生产能力等,通过项目实施林地面积增加到1033.7hm,占总土地面积的 12.92%,从而有效防止水土流失,改善222222222生态环境。总之,项目区土地利用结构农、林、牧和其它各业用地比例的得到合理的调整,有效提高了土地资源利用率,使农、林、牧、副各业协调发展。具体见附表-土地利用现状及调整表。1.21.2 工程总体布置工程总体布置1.2.11.2.1 工程治理原则工程治理原则(1)坚持集中连片综合治理的原则。(2)坚持因地制宜,实事求是的原则。(3)坚持生态建设与增加农民
8、收入,尽快脱贫致富,促进经济发展相结合的原则。(4)坚持重点项目区和面上造林任务相结合。(5)坚持保护与建设相结合,开发与治理相结合,国家与地方、集体和个人投资、投劳相结合,生态效益与经济效益、社会效益相结合。1.2.21.2.2 工程措施总体布置工程措施总体布置根据项目区地形地貌、土地利用方式和水土流失特点,因地制宜、因害设防,全面统筹、科学地配置各项水土保持措施,采用工程措施和林草措施相结合,治坡和治沟相结合的措施进行布置和治理。坡耕地治理措施布置:根据项目区多为丘陵地貌,起伏平缓的特点,在坡面坡度较为小、土质肥沃的坡耕地上修筑坡式梯田。坡式梯田的田埂间距按 20.6m,田面长按 300m
9、 布置。在梯田区内布设从坡底到坡顶,从村庄到田间的作业路,路面宽度采用4m。防护林布置在田间路的两侧,设计田间路两侧各栽植两行青杨。1.31.3 5.35.3 措施设计措施设计5.3.15.3.1 坡式梯田工程设计坡式梯田工程设计项目区坡耕地多,将坡耕地改为坡式梯田是项目区农耕地改良与保护的主要措施之一。武川县是国家坡改梯项目建设的重点县,该措施是当地群众在长期的生产实践中积累的成功经验,农民已掌握了修筑技术,其投入少,见效好,适于推广。项目区坡式梯田实施面积2816hm2。(1)坡式梯田设计依据于标准依据国家标准水土保持综合治理规范GB/T16453.12008。坡式梯田必须保证拦蓄两埂间
10、10 年一遇 24h 最大降雨所产生的径流与泥沙。田埂断面的标准:埂高 5060cm,埂顶宽 3040cm,外坡 1:0.5,内坡 1:1。(2)坡式梯田的断面设计所谓坡式梯田就是在缓坡耕地上,根据坡度大小、土层厚薄和机械作业的要求,在坡面上相隔一定距离沿等高线作埂,修成坡式梯田,而后用定向翻转犁逐年向下坡方向耕翻,使田面逐渐达到水平梯田。等高埂间距的确定主要根据地面坡度、土层厚度和机械作业要求而定。地面坡度小、土层厚,田面可宽些;地面坡度大、土层较薄则窄些。其要领是坡式梯田达到水平后,挖方部位田面以下要保留 0.40.5m 厚的土层。据中国农业大学多年在武川县原大豆铺乡的试验观测,导出埂高、
11、埂距与降水、径流及坡度的关系式,根据下式可确定不同条件下的适宜埂距:D=500H2/RBtg式中:D为埂距(m)H为埂高;R为 10 年一遇 24h 最大降雨量(mm);B为径流系数取 0.15;为坡度。坡式梯田地埂(田坎)的设计地埂设计包括埂高、埂底宽、埂顶宽(上宽)、边坡系数。埂高:主要根据田面宽度、土质而定,田面宽、土质粘重,埂则高些;田面窄,土质较沙,埂则低些。根据项目区的多年实践,埂高以超过 60cm 为宜,田面达到水平后,田坝高度以不超过100cm 为宜,否则易塌陷。埂宽:取决于埂宽、田埂边坡系数,田埂高、边坡系数大,则埂宽些。边坡系数:为防止田埂塌陷,横断面应有一定的边坡。边坡系
12、数主要取决于土质。一般粘质土为 0.5 左右,沙质土为 0.7 左右。按照上述原则和中国农业大学在原大豆铺乡的多年实践,坡式梯田的设计以下列标准为宜:即坡式梯田达到水平后,田坎高 100cm(包括安全超高 20cm),边坡系数外坡 0.5,内坡 1,埂顶宽 40cm。施工标准:埂高60cm,埂底宽90100cm,埂顶宽40cm。其纵横断面见设计图。田面宽度设计由于埂高已选定为 60cm,因此,田面宽度主要取决于地面坡度和机械作业要求。在施工中可按下列规范化设计进行,详见表6-1。表表 6-16-1坡式梯田断面尺寸表坡式梯田断面尺寸表坡面坡度坡面坡度5o8o10o田面净宽田面净宽(m m)222
13、018埂高埂高(m m)0.60.60.6埂顶宽埂顶宽(m m)0.40.40.4外坡 0.5,内坡 1外坡 0.5,内坡 1外坡 0.5,内坡 1田埂边坡系数田埂边坡系数坡式梯田断面形式详见设计图及附表 7 坡式梯田小班设计表。(3)坡式梯田的施工坡式梯田采用人工进行施工,施工包括定线、清基、筑埂保留表土等程序。筑埂应在埂线下方取土,采用下切上垫的方法。沿等高线布设定线过程中,遇局部地形复杂处,应根据大弯就势、小弯取直的原则处理,有的为保持田面等宽,需适当调整埂线位置。田埂必须用生土填筑,土中不能夹有石砾、树根、草皮等杂物。修筑时应分层夯实,每层虑土厚约 20cm,夯实厚约 15cm。修筑中
14、每道埂应全面均匀同时升高,不应出现各段参差不齐,影响接茬处质量,田埂升高过程中根据设计田埂坡度,逐层向内收缩,并将坎面拍光。坡式梯田要加强水土保持耕作措施和田间蓄水工程建设,通过耕作,使田面逐年减缓坡度,最终演变为水平梯田。5.3.25.3.2 土地平整工程设计土地平整工程设计(1)梯田设计的洪水标准为 20 年一遇 24 小时暴雨降雨量,参照黄土高原水土保持世行贷款项目中的梯田设计标准。(2)梯田设计主要是田块设计,即确定田面宽度、田坎高度和田坎侧坡的规格,三者互相关联,均依据地面坡度、土质情况、施工方式而定,并同时考虑省工和机耕的要求。(3)项目区坡耕地地面坡度均匀,梯田设计时地面坡度统一
15、按5进行。梯田的断面各要素设计及规格如下:a.断面要素设计田面宽 B=H(cota-cot)田坎高 H=Lsina田坎占地宽 2b=Hcot田坎占地百分数:c%=2b/(B+2b)100%梯田断面要素图梯田断面要素图式中 L斜坡距离 B 田面宽 b 田宽占地宽的1/2 D地埂底宽 b地埂顶宽 H-田坎高 h 地埂高-地面坡度(度)田坎侧坡(度)b.梯田规格参考数地面坡田面田坎外度宽度侧坡()(m)()52075田坎田坎土方量运输量高度占地3232(m/hm)(m-m/hm)(m)(%)1.792236327903.2田坎土方土方量面积高度量322(m/hm)(hm)3(m)(m)1.79223
16、68.3318633根据发展梯田面积计算工程量:地面坡田面田坎外度宽度侧坡()(m)()52075(4)梯田田面每隔 30-50m加筑一道横档,其高度略低于边埂。(5)田坎坚固稳定,干容重不低于原状土自然容重。(6)根据项目区规划梯田发展成为水浇地田面的纵坡应设计为1/500。5.3.35.3.3 水窖设计水窖设计4.2.1 工程总体布局设计座水点种集雨水窖由集雨场、水窖、辅助设施组成,集雨场汇集雨水经引水渠进入沉沙池,沉淀后又经进水口进入窖体,为防止杂物流入,在沉沙池进水口设拦污栅,在窖体的底部设有出水闸阀,利用自流进行灌溉。4.2.1.1 需水量分析雨水集蓄利用分为坐水点种用水和灌溉用水,
17、坐水点种为一次性点浇,根据当地坐水点种经验,灌水量为5m3/亩,灌溉采用人工浇灌溉方法,农业灌溉用水量在节水灌溉的前提下,按非充分灌溉(限额灌溉)的原理,根据当地或类似地区作物需水量以及本地区作物生育期的降雨量确定,灌溉用水量为 50m3/亩。按照设计浇灌面积,每处工程控制坐水点种 5 亩,灌溉 0.5 亩,全年总用水量 50m3。4.2.1.2 全年可集雨量根据清水河县气象资料计算,清水河县的降水资源,可以满足项目规划所需的灌溉用水,本县降水时空分布不均,尤其在年内时间分布上更具特点,69 月份降水量占全年降水量的 78%,并且多以大强度、短历时暴雨出现,多年平均径流系数为 0.4,路面、植
18、被稀疏的荒坡产流更大。在本地区 200m2的集水路面或 400m2的荒坡面(5),一般年份(保证率50%)即可保证一眼容积为3050 m3的水窖的蓄水要求。蓄水设施的总容积按下式计算:V=aWmax式中 V蓄水设施总容积,m3;a容积系数,取 0.8;Wmax不同保证率年份用水量中最大值。计算得蓄水设施水窖的容积40m34.2.1.3 工程布设根据现目区地形及耕地分布特点,工程主要布设在缓坡地的农业耕作区,利用窖地高差,实现自流灌溉,窖群布设在田间道路两侧的农田内,水窖数量的多少要根据路面产流、田面蓄满产流的水量多少合理布局,避免过密布置。利用田间路面作为集水场所,水窖的位置应选在路界外的农田
19、内,修建好引水渠、沉沙池等配套设施。项目区农户多分散居住,房舍为平台地,旁边建有麦场,房前多有菜地、农地。可充分利用庭院地面、麦场、屋顶作为集水场地,在庭院外打窖灌溉附近的农田。4.2.2 集雨场集雨场工程的材料选择应遵循因地制宜、就地取材、提高集流效率、降低工程造价的原则进行。主要可采用砌石抹面、屋面、庭院、场院、公路、土路面、天然坡面等。集雨场是汇集降水径流的场地,集雨场有天然集雨和人工集雨两大类型,该工程在道路、场院附近及自然荒坡较为宽阔地带的蓄水工程以天然集雨面为主,其他地带采用人工硬化集雨场。4.2.2.1 人工集雨场根据本地区多年平均降雨量 400mm,单窖储水量按 40m3,降水
20、频率按 P=75%的枯水年计,经计算,需设置集雨场面积150-200m2(平面参考尺寸为 1510m)。人工集雨场结构为浆砌石铺底,水泥砂浆抹面,主要材料为水泥、块石等当地材料,集雨场厚度为10cm,底面采用人工或机械压实。不同集雨面面积不同集雨面面积-集水量关系表集水量关系表集水量(m3)30降水频率(P%)50集雨面面积(m2)人工集雨面110754050507550751451451931832424.2.3 储蓄水建筑物(水窖)设计水窖为筒式窖,窖体由窖口、窖顶、窖筒三部分组成。窖口:为便于管护,应高出地面0.5m,直径 0.4m,距蓄水最高水面 1.0m,用砖砌成。窖顶:上部与窖口相
21、连,深 0.52.cm,半球形,内径由上向下逐渐放大,到窖筒处内径 3.5m,用砖砌成。窖筒(主要蓄水部分):深 4m,直径 3.5m,采用素混凝土现浇而成,壁厚 8cm,窖底混凝土厚 12cm,窖底、侧壁及拱顶用 M10 砂浆连续抹面 23 遍,以防止渗水,砌砖顶部外侧浇注58cm 素混凝土,以增加顶部强度。4.2.4 辅助设施1.引水渠引水渠的主要任务是将集雨场汇集的雨水引入沉沙池,为砌石矩形渠,宽 40cm,深 80cm,长度根据地形选定。2.沉沙池沉沙池是水窖建设中的重要组成部分。水窖以集蓄雨洪径流为主,来水中常挟带着泥沙,尤其是坡面、侵蚀沟径流含沙量更大。因此,修建沉沙池是必不可少的
22、。(1)沉沙池布设位置沉沙池为窖前的附属设施,沉沙池离窖口要有3m 以外距离,以防止池内渗水造成窖壁坍塌。(2)沉沙池形状、容量沉沙池形状以矩形为好,容量大小要根据来水中泥沙含量和沉沙要求决定,泥沙中有悬移质又有推移质。沉沙池呈矩形长条形。长 2.0m,宽 1.0m,深 1.0m,池底比进水管低 0.8m,设计可沉淀泥沙 2.6m3。(3)池体结构沉沙池为浆砌石结构,矩形池池墙、池底为M7.5 水泥砂浆砌石,厚25cm。内墙壁和池底用水泥砂浆抹面防渗,同时按设计要求埋设进水管。3.拦污栅为了防止防杂草污物进入窖内,在沉沙池的进水管前设置拦污栅,设计用 8 号铅丝编织成 1cm 方格网状方形栅,
23、周边用 6 钢筋绑扎或焊接,长与宽尺寸为 2525cm,埋设于进水管前面池墙内。4.进水管和溢流管进水管采用直径10cm 的 PVC-U 塑料硬管,前端位于沉沙池底以上 0.8m 处,末端从窖顶(地面以下 0.5m 深处)中穿入窖内 60cm,塑管前端用木塞封口,下部开口,防止水流冲刷窖壁。溢流管是为了防止窖水超蓄(夜间暴雨),危及水窖安全的补救措施,它可将水窖最高;水位以上的水安全排泄。一般在窖顶以下埋设直径 10cm 管道,将多余窖水从溢流管泄出。5.3.45.3.4 田间道路设计田间道路设计坡改梯建设必须考虑田间作业对道路交通的需求,为便利交通、便利耕作、能通行拖拉机和其它农机具,设计田
24、间路。路面宽为3m,底宽 3.6m,路基高 0.3m,边坡比 1:1。路面的纵向坡度不超过 10%,每条道路控制田间距离 300m 左右。项目区共修田间道路 141km。田间道路图式见图 6-1。4001:11:1460田间道路横断面图302 2施工组织设计施工组织设计2.12.1 工程量工程量武川县坡耕地水土综合整治试点工程实施方案建设区为三年。项目完成后新增水土流失综合治理面积2816hm2,即“坡改梯”面种2816hm2。其中:采用节水灌溉技术发展水浇地450hm2,新打灌溉机电井 30 眼,修建农田作业路140.8km,栽植防风林18.89 万株,修长土谷坊 87 座。项目建设主要工程
25、量:土方 111.22 万 m3,混凝土 117.6m3,浆砌石 101 m3,砖砌体 354.6 m3,苗木 18.89 万株,钢筋 7.5t。详见表8-1。表表 8-18-1主要工程量、材料量及用工量汇总表主要工程量、材料量及用工量汇总表工程量工程量土方土方万万 m m3 3材料用量材料用量砖砌体砖砌体m m354.63 3混凝土混凝土3 3m m浆砌石浆砌石3 3m m101打井打井m m3900用工万用工万工时工时钢筋钢筋t t水泥水泥t t34.1管材管材m m68700苗木苗木万株万株19.24111.22117.6415.137.52.22.2 施工条件施工条件2.2.12.2.
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