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摘要：土地整理是通过工程等技术手段，进行内部挖潜以实现耕地数量增加和质量提升的耕地可持续发展模式，是缓解人地矛盾的重要手段。科学、合理的土地整理质量潜力研究不仅能够丰富土地整理研究体系使研究的重点从数量潜力转移到数量和质量潜力并重上来，而且能够为土地整治规划及粮食安全战略提供基础信息。分析土地整理质量潜力的内涵，并在农用地分等理论的基础上，对农田水利工程的布局进行规划和设计，其中的灌排工程依据官地坪镇农用地分等的成果。结果表明，官地坪镇耕地自然质量及土地整理现实质量潜力分布有明显区域差异。研究认为，应根据土地整理的质量潜力分布的特点进行合理的土地整治规划，在现实整理质量潜力大的地区应在加强土地整理力度的同时加大投资力度以改善耕地的粮食生产条件提高粮食产量。
关键词：农用地分等；土地整理；农田水利工程
中图分类号：F320文献标志码：A文章编号：1673-291X（2014）16-0038-04
一、输水工程设计
项目区田块设置考虑项目区丘陵地势的特点以及未来农业机械化和农田规模经营的要求，同时结合当地种植经验进行布置。渠道布置充分考虑项目区地形布设，同时遵循充分利用原有水利设施和投资最少原则，采用单向灌排，灌渠和排水沟相邻布置。
（一）灌溉渠道流量
按《湖南省土地开发整理建设标准》规定，灌溉方法采用地面灌溉，丘岗冲垄山地丘陵区水田灌溉保证率不低于85 %，旱地灌溉保证率不低于75 %，根据项目区实际情况及当地水利建设实践经验，确定水田灌溉设计保证率取90%，旱地灌溉设计保证率取75%。
根据桑植县农业局提供的《桑植县农业区划报告集》，引用干旱年的统计资料，可知水田最大日耗水量为13mm。选择项目区控制灌溉水田面积最大的渠道来设计。灌溉延续时间6d，每天灌水取20h。依据《农田水利学》（郭元裕编）P100，灌溉面积为1万亩~10万亩，渠系水利用系数为0.75~0.7，本次设计渠系水利用系数取0.75。
计算新修灌排两用渠时先计算渠道的灌溉流量，再用排水流量校核。项目区新修灌水渠道为新修灌排农渠，项目区农级渠道采用轮灌的灌溉方式，轮灌组数为2组，斗级渠道采用续灌的灌溉方式。
项目区内续灌渠道公式：
续灌渠道公式：Q=（m3/s）
式中：α——主要作物的种植比例（%）；A——渠道的灌溉面积（亩）；e——日耗水量（mm），根据桑植县农业区划报告，本项目日耗水量取13mm；t——每天灌水时数，本项目取24h；η——渠系水利用系数，取0.75。
轮灌渠道公式：Q=
式中：m——灌水定额，m3/亩，本项目取80 m3/亩；N——轮灌组数，N取2；T——灌水延续时间，取6d。
各新修渠道灌水流量计算结果（见下页表1）：
（二）新修灌排渠道的排水量校核
新修灌排渠道需要满足排水要求，以排水流量来校核渠道过水能力。根据《湖南省土地开发整理项目建设标准（试行）》规定，丘岗冲垄山地丘陵区的设计暴雨重现期为十年，设计暴雨历时与排除时间为一日暴雨一日排至作物耐淹水深。
利用新修灌排渠道的排水控制面积进行排水流量的校核。该地区十年一遇一日暴雨96mm，根据有关规范，一日暴雨已日排至作物耐淹水深，根据《灌溉与排水工程设计规范（GB 50288-99）》水稻分蘖期的田间水稻耐淹水深为60~100mm，本次项目取60mm。
设计净雨深常用暴雨扣损法计算，根据《灌溉与排水工程学》（汪志农主编，中国农业出版社）第八章第二节相关公式。
计算公式为：R=P-h1-f-E
式中：R——设计净雨深（mm）；P——设计暴雨量（mm）；h1——稻田的滞蓄水深（mm），与暴雨发生时间、水稻的造别和品种、生长期及耐淹历时有关，根据当地试验和调查资料确定，一般采用水稻允许淹水深与降雨前田面水深20mm的差值，本设计根据60mm的耐淹，设计取40mm滞蓄水深；f——设计排涝历时T内的稻田渗漏量（mm）。f=KT，本项目区的壤质为中粉质壤土；K——渗漏强度3.0-5.0（mm/d）；E——设计排涝历时T内的稻田腾发量（mm）。E=αEdT，α为雨水系数，根据当地试验资料确定；Ed为水面腾发强度，一般为4~5mm/d。
利用平均排除法计算排涝流量。平均排除法是以排水面积上的设计径流深在规定的排水时间内平均排除的虚拟方式来计算排涝模数或排涝流量的。根据《灌溉与排水工程学》（汪志农主编，中国农业出版社）第八章第二节相关公式，计算公式为：
Q=
式中：Q——排涝设计流量（m3/S）；R——设计径流深（mm）；T——排涝历时（d），一般用作物的耐淹历时，为1d；t ——每天排水时数（h），自流排水t=24h；F——排涝面积（km2）。
将各参数代入公式计算：
R=P-h1-f-E=96-40-5-4=47（mm）
再将净雨深的计算结果代入公式校核新修灌排渠道的排水流量：
（三）渠道断面设计
根据以上计算所得的渠道设计流量标准，项目区属于丘陵工程类型区，斗级渠道纵坡比i=1/1 500，农级渠道纵坡比i=1/1 000。新修渠道采用矩形渠道。
渠道横断面水力计算采用下式：
Q=AC
式中：Q——设计渠道的流量（m3/s）；A——过水断面积（m2）；i——渠道坡降，其值根据项目区的地形比降结合土壤特点选定斗级渠道纵坡比i=1/1 500，农级渠道纵坡比i=1/1 000。R——水力半径（m）；C——谢才系数（m1/2/s）。
明渠断面各变量的计算公式如下：
断面面积：A=（b+mh）h
湿周：x=b+2h
水力半径：R=
谢才系数：C=R
式中：b——渠底宽度（m）；h——水深（m）；x——濕周（m）；m——边坡系数；n——渠床糙率系数，新修灌溉渠道底板均为现浇混凝土，边坡现浇混凝土或浆砌石（水泥砂浆抹面），根据《农田水利学》（郭元裕编），光滑的混凝土护面渠床糙率系数取0.015。
二、排水工程设计
（一）排水沟设计流量
根据《湖南省土地开发整理项目建设标准（试行）》规定，丘岗冲垄山地丘陵区的设计暴雨重现期为十年，设计暴雨历时与排除时间为一日暴雨一日排至作物耐淹水深。
利用新修灌排渠道的排水控制面积进行排水流量的校核。该地区十年一遇一日暴雨96mm，根据有关规范，一日暴雨一日排至作物耐淹水深，根据《灌溉与排水工程设计规范（GB 50288-99）》水稻分蘖期的田间水稻耐淹水深为60~100mm，本次项目取60mm。
设计净雨深常用暴雨扣损法计算，根据《灌溉与排水工程学》（汪志农主编，中国农业出版社）第八章第二节相关公式。
计算公式为：R=P-h1-f-E
式中：R——设计净雨深（mm）；P——设计暴雨量（mm）；h1——稻田的滞蓄水深（mm），与暴雨发生时间、水稻的造别和品种、生长期及耐淹历时有关，根据当地试验和调查资料确定，一般采用水稻允许淹水深与降雨前田面水深20mm的差值，本设计根据60mm的耐淹，设计取40mm滞蓄水深；f——设计排涝历时T内的稻田渗漏量（mm）。f=KT，本项目区的壤质为中粉质壤土；K——渗漏强度3.0~5.0（mm/d）；E——设计排涝历时T内的稻田腾发量（mm）。E=αEdT，α为雨水系数，根据当地试验资料确定；Ed为水面腾发强度，一般为4~5mm/d。
利用平均排除法计算排涝流量。平均排除法是以排水面积上的设计径流深在规定的排水时间内平均排除的虚拟方式来计算排涝模数或排涝流量的。根据《灌溉与排水工程学》（汪志农主编，中国农业出版社）第八章第二节相关公式，计算公式为：
Q=
式中：Q——排涝设计流量（m3/s）；R——设计径流深（mm）；T——排涝历时（d），一般用作物的耐淹历时，为1d；
t ——每天排水时数（h），自流排水t=24h；F——排涝面积（km2），新修斗沟典型控制面积为90.00hm2；新修农沟典型控制面积为4.8hm2。
将各参数代入公式计算：
R=P-h1-f-E=96-40-5-4=47（mm）
各渠道流量见如下表：
Q排水斗沟==0.490（m3/s）
Q排水农沟I==0.026（m3/s）
（二）排渍流量计算
农作物排渍标准是指控制农作物不受渍害的农田地下水排降标准，通常是将排水区由设计暴雨形成的地面水排除后，地下水位应在作物耐淹时间内排降到农作物耐渍深度以下，以消除由于土壤水分过多或水稻田土壤通气不良所产生的渍害。根据相关规范，水稻在晒田期5～7天内，地下水位降到离地面以下0.4～0.6m为宜。
排渍流量设计公式为：
Q渍=q渍F
式中：q渍——排渍模数，m3/s/km2；F——排渍面积，km2。
项目区为中壤土质，设计排渍模数取0.03 m3/s/km2。
新修排水斗沟排渍流量：Q渍=q渍F=0.03×0.9=0.027m3/s
新修排水农沟排渍流量：Q渍=q渍F=0.03×0.048=0.0014m3/s
则新修排水斗沟流量Q=Q涝+ Q渍=0.49+0.027=0.517m3/s。
则新修排水農沟流量Q=Q涝+ Q渍=0.026+0.0014=0.027m3/s。
（三）排水沟典型断面设计
项目区规划新修排水斗沟和排水农沟两级排水沟，根据以上计算所得的排水沟流量，排水沟横断面水力计算采用明渠均匀流公式：
Q=AC
式中：Q——设计渠道的流量（m3/s）；A——过水断面积（m2）；i——渠道比降，其值根据项目区的地形比降结合土壤特点选定，斗沟取1/2 000，农沟取1/1 000；R——水力半径（m）；C——谢才系数（m0.5/s）。
梯形断面明渠各变量的计算公式如下：
断面面积：A=（b+mh）h
湿周：x=b+2h
水力半径：R=
谢才系数：C=R
式中：b——渠底宽度（m）；h——水深（m）；x——湿周（m）；m——边坡系数；n——渠床糙率系数，新修斗沟、新修农沟Ⅱ道底板均为现浇混凝土，边坡为预制C20砼板，根据《农田水利学》（郭元裕编），光滑的混凝土护面渠床糙率系数取0.015。
渠道断面设计成果表如下：
三、结论与展望
通过结合农用地生产潜力对项目区内农田水利工程进行规划达到了以下目标：（1）在农用地分等的基础上，利用农用地分等成果中的线性回归模型，并考虑到耕地的坡度及有效土层厚度对耕地质量的影响，估算出官地坪各镇街耕地自然质量等指数，分析发现官地坪镇平均耕地质量较差，江津区耕地质量呈现出沿山脉、沟槽走向的条状分布特点。（2）受坡度的影响，坡度较大的区域土地整理的难度以及所需投入的资金较大，土地整理能够实现的质量潜力和坡度并不是完全的线性关系。（3）在农田水利的项目安排上，应该优先安排土地整理质量潜力较大的街镇，以提高其耕地质量，改善耕作条件，减小坡耕地水土流失，以保护生态环境，提高耕地粮食产量。
参考文献：
[1]傅泽强，蔡运龙，杨友孝，等.中国粮食安全与耕地资源变化的相关分析[J].自然资源学报，2001，(4)：313-319.
[2]关文荣，李维哲.拓展保护耕地的思路一农用地综合生产能力调查与评价的任务与思路[J].中国土地，2006，(3)：17-18.
[3]高向军，鞠正山.论“中国土地整理微观行为的宏观理念”[J].中国软科学，2002，(5)：13-17.
[4]刘水杏，曲波.农地分等定级与估价.农用地分等定级估价成果在耕地占补平衡中的应用[J].地域研究与开发，2002，(3)：82-84.
[5]封志明，李香莲.耕地与粮食安全战略：藏粮于土，提高中国土地资源的综合生产能力[J].地理学与国土研究，2000，(3)：1-5.
[责任编辑 吴高君]
收稿日期：2014-03-18
作者简介：刘弘（1989-），男，湖南长沙人，硕士研究生，从事土地资源利用与管理研究。
关键词：农用地分等；土地整理；农田水利工程
中图分类号：F320文献标志码：A文章编号：1673-291X（2014）16-0038-04
一、输水工程设计
项目区田块设置考虑项目区丘陵地势的特点以及未来农业机械化和农田规模经营的要求，同时结合当地种植经验进行布置。渠道布置充分考虑项目区地形布设，同时遵循充分利用原有水利设施和投资最少原则，采用单向灌排，灌渠和排水沟相邻布置。
（一）灌溉渠道流量
按《湖南省土地开发整理建设标准》规定，灌溉方法采用地面灌溉，丘岗冲垄山地丘陵区水田灌溉保证率不低于85 %，旱地灌溉保证率不低于75 %，根据项目区实际情况及当地水利建设实践经验，确定水田灌溉设计保证率取90%，旱地灌溉设计保证率取75%。
根据桑植县农业局提供的《桑植县农业区划报告集》，引用干旱年的统计资料，可知水田最大日耗水量为13mm。选择项目区控制灌溉水田面积最大的渠道来设计。灌溉延续时间6d，每天灌水取20h。依据《农田水利学》（郭元裕编）P100，灌溉面积为1万亩~10万亩，渠系水利用系数为0.75~0.7，本次设计渠系水利用系数取0.75。
计算新修灌排两用渠时先计算渠道的灌溉流量，再用排水流量校核。项目区新修灌水渠道为新修灌排农渠，项目区农级渠道采用轮灌的灌溉方式，轮灌组数为2组，斗级渠道采用续灌的灌溉方式。
项目区内续灌渠道公式：
续灌渠道公式：Q=（m3/s）
式中：α——主要作物的种植比例（%）；A——渠道的灌溉面积（亩）；e——日耗水量（mm），根据桑植县农业区划报告，本项目日耗水量取13mm；t——每天灌水时数，本项目取24h；η——渠系水利用系数，取0.75。
轮灌渠道公式：Q=
式中：m——灌水定额，m3/亩，本项目取80 m3/亩；N——轮灌组数，N取2；T——灌水延续时间，取6d。
各新修渠道灌水流量计算结果（见下页表1）：
（二）新修灌排渠道的排水量校核
新修灌排渠道需要满足排水要求，以排水流量来校核渠道过水能力。根据《湖南省土地开发整理项目建设标准（试行）》规定，丘岗冲垄山地丘陵区的设计暴雨重现期为十年，设计暴雨历时与排除时间为一日暴雨一日排至作物耐淹水深。
利用新修灌排渠道的排水控制面积进行排水流量的校核。该地区十年一遇一日暴雨96mm，根据有关规范，一日暴雨已日排至作物耐淹水深，根据《灌溉与排水工程设计规范（GB 50288-99）》水稻分蘖期的田间水稻耐淹水深为60~100mm，本次项目取60mm。
设计净雨深常用暴雨扣损法计算，根据《灌溉与排水工程学》（汪志农主编，中国农业出版社）第八章第二节相关公式。
计算公式为：R=P-h1-f-E
式中：R——设计净雨深（mm）；P——设计暴雨量（mm）；h1——稻田的滞蓄水深（mm），与暴雨发生时间、水稻的造别和品种、生长期及耐淹历时有关，根据当地试验和调查资料确定，一般采用水稻允许淹水深与降雨前田面水深20mm的差值，本设计根据60mm的耐淹，设计取40mm滞蓄水深；f——设计排涝历时T内的稻田渗漏量（mm）。f=KT，本项目区的壤质为中粉质壤土；K——渗漏强度3.0-5.0（mm/d）；E——设计排涝历时T内的稻田腾发量（mm）。E=αEdT，α为雨水系数，根据当地试验资料确定；Ed为水面腾发强度，一般为4~5mm/d。
利用平均排除法计算排涝流量。平均排除法是以排水面积上的设计径流深在规定的排水时间内平均排除的虚拟方式来计算排涝模数或排涝流量的。根据《灌溉与排水工程学》（汪志农主编，中国农业出版社）第八章第二节相关公式，计算公式为：
Q=
式中：Q——排涝设计流量（m3/S）；R——设计径流深（mm）；T——排涝历时（d），一般用作物的耐淹历时，为1d；t ——每天排水时数（h），自流排水t=24h；F——排涝面积（km2）。
将各参数代入公式计算：
R=P-h1-f-E=96-40-5-4=47（mm）
再将净雨深的计算结果代入公式校核新修灌排渠道的排水流量：
（三）渠道断面设计
根据以上计算所得的渠道设计流量标准，项目区属于丘陵工程类型区，斗级渠道纵坡比i=1/1 500，农级渠道纵坡比i=1/1 000。新修渠道采用矩形渠道。
渠道横断面水力计算采用下式：
Q=AC
式中：Q——设计渠道的流量（m3/s）；A——过水断面积（m2）；i——渠道坡降，其值根据项目区的地形比降结合土壤特点选定斗级渠道纵坡比i=1/1 500，农级渠道纵坡比i=1/1 000。R——水力半径（m）；C——谢才系数（m1/2/s）。
明渠断面各变量的计算公式如下：
断面面积：A=（b+mh）h
湿周：x=b+2h
水力半径：R=
谢才系数：C=R
式中：b——渠底宽度（m）；h——水深（m）；x——濕周（m）；m——边坡系数；n——渠床糙率系数，新修灌溉渠道底板均为现浇混凝土，边坡现浇混凝土或浆砌石（水泥砂浆抹面），根据《农田水利学》（郭元裕编），光滑的混凝土护面渠床糙率系数取0.015。
二、排水工程设计
（一）排水沟设计流量
根据《湖南省土地开发整理项目建设标准（试行）》规定，丘岗冲垄山地丘陵区的设计暴雨重现期为十年，设计暴雨历时与排除时间为一日暴雨一日排至作物耐淹水深。
利用新修灌排渠道的排水控制面积进行排水流量的校核。该地区十年一遇一日暴雨96mm，根据有关规范，一日暴雨一日排至作物耐淹水深，根据《灌溉与排水工程设计规范（GB 50288-99）》水稻分蘖期的田间水稻耐淹水深为60~100mm，本次项目取60mm。
设计净雨深常用暴雨扣损法计算，根据《灌溉与排水工程学》（汪志农主编，中国农业出版社）第八章第二节相关公式。
计算公式为：R=P-h1-f-E
式中：R——设计净雨深（mm）；P——设计暴雨量（mm）；h1——稻田的滞蓄水深（mm），与暴雨发生时间、水稻的造别和品种、生长期及耐淹历时有关，根据当地试验和调查资料确定，一般采用水稻允许淹水深与降雨前田面水深20mm的差值，本设计根据60mm的耐淹，设计取40mm滞蓄水深；f——设计排涝历时T内的稻田渗漏量（mm）。f=KT，本项目区的壤质为中粉质壤土；K——渗漏强度3.0~5.0（mm/d）；E——设计排涝历时T内的稻田腾发量（mm）。E=αEdT，α为雨水系数，根据当地试验资料确定；Ed为水面腾发强度，一般为4~5mm/d。
利用平均排除法计算排涝流量。平均排除法是以排水面积上的设计径流深在规定的排水时间内平均排除的虚拟方式来计算排涝模数或排涝流量的。根据《灌溉与排水工程学》（汪志农主编，中国农业出版社）第八章第二节相关公式，计算公式为：
Q=
式中：Q——排涝设计流量（m3/s）；R——设计径流深（mm）；T——排涝历时（d），一般用作物的耐淹历时，为1d；
t ——每天排水时数（h），自流排水t=24h；F——排涝面积（km2），新修斗沟典型控制面积为90.00hm2；新修农沟典型控制面积为4.8hm2。
将各参数代入公式计算：
R=P-h1-f-E=96-40-5-4=47（mm）
各渠道流量见如下表：
Q排水斗沟==0.490（m3/s）
Q排水农沟I==0.026（m3/s）
（二）排渍流量计算
农作物排渍标准是指控制农作物不受渍害的农田地下水排降标准，通常是将排水区由设计暴雨形成的地面水排除后，地下水位应在作物耐淹时间内排降到农作物耐渍深度以下，以消除由于土壤水分过多或水稻田土壤通气不良所产生的渍害。根据相关规范，水稻在晒田期5～7天内，地下水位降到离地面以下0.4～0.6m为宜。
排渍流量设计公式为：
Q渍=q渍F
式中：q渍——排渍模数，m3/s/km2；F——排渍面积，km2。
项目区为中壤土质，设计排渍模数取0.03 m3/s/km2。
新修排水斗沟排渍流量：Q渍=q渍F=0.03×0.9=0.027m3/s
新修排水农沟排渍流量：Q渍=q渍F=0.03×0.048=0.0014m3/s
则新修排水斗沟流量Q=Q涝+ Q渍=0.49+0.027=0.517m3/s。
则新修排水農沟流量Q=Q涝+ Q渍=0.026+0.0014=0.027m3/s。
（三）排水沟典型断面设计
项目区规划新修排水斗沟和排水农沟两级排水沟，根据以上计算所得的排水沟流量，排水沟横断面水力计算采用明渠均匀流公式：
Q=AC
式中：Q——设计渠道的流量（m3/s）；A——过水断面积（m2）；i——渠道比降，其值根据项目区的地形比降结合土壤特点选定，斗沟取1/2 000，农沟取1/1 000；R——水力半径（m）；C——谢才系数（m0.5/s）。
梯形断面明渠各变量的计算公式如下：
断面面积：A=（b+mh）h
湿周：x=b+2h
水力半径：R=
谢才系数：C=R
式中：b——渠底宽度（m）；h——水深（m）；x——湿周（m）；m——边坡系数；n——渠床糙率系数，新修斗沟、新修农沟Ⅱ道底板均为现浇混凝土，边坡为预制C20砼板，根据《农田水利学》（郭元裕编），光滑的混凝土护面渠床糙率系数取0.015。
渠道断面设计成果表如下：
三、结论与展望
通过结合农用地生产潜力对项目区内农田水利工程进行规划达到了以下目标：（1）在农用地分等的基础上，利用农用地分等成果中的线性回归模型，并考虑到耕地的坡度及有效土层厚度对耕地质量的影响，估算出官地坪各镇街耕地自然质量等指数，分析发现官地坪镇平均耕地质量较差，江津区耕地质量呈现出沿山脉、沟槽走向的条状分布特点。（2）受坡度的影响，坡度较大的区域土地整理的难度以及所需投入的资金较大，土地整理能够实现的质量潜力和坡度并不是完全的线性关系。（3）在农田水利的项目安排上，应该优先安排土地整理质量潜力较大的街镇，以提高其耕地质量，改善耕作条件，减小坡耕地水土流失，以保护生态环境，提高耕地粮食产量。
参考文献：
[1]傅泽强，蔡运龙，杨友孝，等.中国粮食安全与耕地资源变化的相关分析[J].自然资源学报，2001，(4)：313-319.
[2]关文荣，李维哲.拓展保护耕地的思路一农用地综合生产能力调查与评价的任务与思路[J].中国土地，2006，(3)：17-18.
[3]高向军，鞠正山.论“中国土地整理微观行为的宏观理念”[J].中国软科学，2002，(5)：13-17.
[4]刘水杏，曲波.农地分等定级与估价.农用地分等定级估价成果在耕地占补平衡中的应用[J].地域研究与开发，2002，(3)：82-84.
[5]封志明，李香莲.耕地与粮食安全战略：藏粮于土，提高中国土地资源的综合生产能力[J].地理学与国土研究，2000，(3)：1-5.
[责任编辑 吴高君]
收稿日期：2014-03-18
作者简介：刘弘（1989-），男，湖南长沙人，硕士研究生，从事土地资源利用与管理研究。