田间工程包括末级固定渠(沟)道控制范围内的永久性或临时性的渠、沟系统及灌排设施,包括田间临时性灌水渠道,如毛渠、输水沟、灌水沟、畦等,分水口及量水设备;水稻格田及田埂;以及明沟、暗管或明暗结合的田间排水系统;田间道路以及土地平整等。灌区田间工程规划是以彻底改变农业生产条件,建设旱涝保收、高产稳产农田,改造适应农业现代化需要为目标,以健全和改进田间灌排渠系,实现以治水改土为主要内容,对山、水、田、林、路等进行全面规划,综合治理的一项重要农田基本建设工程。
(一)田间工程规划的原则
田间工程要有利于调节农田水分状况、培育土壤肥力和实现现代化。为此,田间工程应满足以下基本原则:
(1)有完善的田间灌排系统,做到灌排配套,运用自如,消灭串灌串排,并能控制地下水位,防止土壤过湿和产生土壤次生盐渍化,达到保水、保土、保肥。
(2)田面平整,灌水时土壤湿润均匀,排水时田面不留积水。
(3)田块的形状和大小要适应农业现代化需要,有利于农业机械作业和提高土地利用率。
(4)田间工程规划是农田基本建设规划的重要内容,必须在农业发展规划和水利建设规划的基础上进行。
(5)田间工程改造必须着眼长远、立足当前,既要充分考虑农业现代化发展的要求,又要满足当前农业生产发展的实际需要,全面规划,分期实施,当年增产。
(6)田间工程改造要以灌排渠(沟)道整治为中心,实行山、水、田、林、路综合治理,创造良好的生态环境,促进农、林、牧、副、渔全面发展。
(二)田间工程改造的措施
田间工程改造的主要措施包括工程措施和生物措施两个方面。
1.工程措施
(1)建立健全灌排田间工程体系,如明渠灌排,明沟排水;管道灌溉,暗管排水;机井灌溉,竖井排水等。一般根据水源、地质、地形和土壤等条件,尽量做到渠井结合,井灌井排等综合治理体系。对于盐碱土壤,还要考虑洗盐排碱措施。对咸水地区,应紧密结合咸水或微咸水利用,做到排咸补淡,以便充分利用咸水资源。
(2)修建畦田、台田和方条田,改善耕作条件。
(3)平整土地,修筑梯田。
(4)灌溉渠防渗、防冻护坡改造,完善输配水建筑物及量水设施。
(5)围海造田,适用于滨海盐渍地区的盐碱荒滩,包括筑堤、建闸、挖河排水洗盐洗碱,修建条田等。
(6)放淤改土,适用于沿黄地区,利用充分的水沙资源,放淤改土,扩大耕地面积等。
2.农业与生物措施
(1)稻改,在有条件的盐渍化地区(主要是水源条件),可采用种植水稻改良盐碱地。
(2)种植绿肥,绿肥可以减少地表蒸发,防止返回盐;降低地下水位,改善土壤含水量条件;增加土壤有机质,改善土壤团粒结构,改善土壤肥力等。
(3)秸秆还田,秸秆粉碎后覆盖田面可以减少表土蒸发,增加土壤含水量,提高土壤肥力等
(4)免耕覆盖和深耕深翻,免耕覆盖适用于土壤含水量少的干旱地区,通过免耕减少蒸发保持土壤水分。深耕深翻适用于土壤含水量多的易涝地区,通过耕翻可以加快蒸发。
(5)植树造林,防沙改土。
(6)改良品种调整种植结构等。
(三)田间渠系工程改造
1.条田改造
末级固定灌溉渠道(农渠)和末级固定沟道(农沟)之间的田块叫做条田,有的地方称为耕作区(或方田)。它是进行机械耕作和田间工程建设的基本单元,也是组织田间灌水的基本单元。各地区的自然条件不同,田间灌溉渠系的组成和改造规划也有很大差异,必须根据具体情况因地制宜进行。
(1)平原和圩区的田间渠系。
1)条田的基本要求。
①排水要求。在平原地区,当降雨强度大于土壤入渗速度时,就要产生地面积水,积水深度和积水时间超过作物允许的淹水深度和允许的淹水时间时,就会危害作物生长。在地下水位较高的地区,当上升毛管水到达作物根系时,就会招致土壤过湿。若地下水矿化度较高,还会引起表土层积盐。为了排除地面积水和控制地下水位,最常见的排水措施就是开挖排水沟,排水沟应有一定的深度和密度。排水沟太深时容易坍塌,管理维修困难。因此,农沟作为末级固定沟道,间距不能太大,一般为100~200m。
②机耕要求。机耕不仅要求条田形状方正,还要求条田具有一定的长度。若条田太短,拖拉机开行长度太小,转弯次数就多,生产效率低,机械磨损较大,消耗燃料也多。若条田太长,控制面积过大,不仅增加了平整土地的工作量,而且由于灌水时间长,灌水和中耕不能密切配合,会增加土壤蒸发损失,在有盐碱化威胁的地区还会加剧土壤返盐。根据实际测定,拖拉机开行长度小于300~400m时,生产效率显著降低。但当开行长度大于800~1200m时,用于转弯的时间损失所占比重很小,提高生产效率的作用已不明显。因此。从有利于机械耕作这一因素考虑,条田长度以400~800m为宜。
③田间用水管理要求。在旱作地区,特别是机械化程度较高的大型农场,为了在灌水后能及时中耕松土,减少土壤水分蒸发,防止深层土壤中的盐分向表层聚积,一般要求一块条田能在1~2d内灌水完毕。从便于组织灌水考虑,条田长度以不超过500~600m为宜。
综上所述,条田大小既要考虑除涝防渍和机械化耕作的要求,又要考虑田间用水管理要求,宽度一般为100~200m,长度以400~800m为宜。
2)斗、农渠的布置。
①斗渠的布置。斗渠的长度和控制面积随地形变化很大。山区、丘陵地区的斗渠长度较短,控制面积较小。平原地区的斗渠较长,控制面积较大。我国北方平原地区一些大型自流灌区的斗渠长度一般为3~5km,控制面积为200~350hm2。斗渠的间距主要根据机耕要求确定,和农渠的长度相适应。(www.xing528.com)
②农渠的布置。农渠一般垂直斗渠布置。农渠长度根据机耕要求确定,在平原地区通常为500~1000m,间距为200~400m。丘陵地区农渠的长度和控制面积较小。在有控制地下水位要求的地区,农渠间距根据农沟间距确定。
③灌溉渠道和排水沟道的配合。灌溉系统和排水系统的规划要互相参照、互相配合、统盘考虑。斗、农渠和斗、农沟的关系则更为密切,它们的配合方式取决于地形条件,有以下两种基本形式:
a.灌排相邻布置。在地面向一侧倾斜的地区,渠道只能向一侧灌水,排水沟也只能接纳一边的径流,灌溉渠道和排水沟道只能并行,上灌下排,互相配合。
b.灌排相间布置。在地形平坦或有微地形起伏的地区,宜把灌溉渠道和排水沟道交错布置,沟、渠都是两侧控制,工程量较省。
上述两种布置都是“灌排分开”的形式,其主要优点是有利于控制地下水位。这不仅对北方干旱、半干旱地区十分重要,可以防止土壤盐碱化,而且对南方地区也很有必要。因为地下水位过高,土温降低、土壤冷浸、通气和养分状况变坏,严重影响作物生长,即使对水稻生长也十分不利。同时,因为灌排分开布置可按各自需要分别进行控制,两者没有矛盾,故有利于及时灌排。因此,“灌排分开”的布置形式是平原、圩区条田布置的主要形式,应积极推广。
c.灌排合渠。灌排合渠的布置形式,只有在地势较高,地面有相当坡度的地区或地下水位较低的平原地区才适用。在这种条件下,不需要控制地下水位,灌排矛盾小。在这种情况下,格田之间有一定高差;灌排两用渠沿着最大地面坡度方向布置,控制左右两侧格田,起到又灌又排作用,可以减少占地面积并节省渠道工作量。
3)田间渠系布置。田间渠系指条田内部的灌溉网,包括毛渠、输水垄沟和灌水沟、畦等。田间渠系布置有以下两种基本形式:
①纵向布置。毛渠布置与灌水沟、畦的方向一致,灌溉水从毛渠流经输水沟,然后再进入灌水沟、畦。毛渠一般沿地面最大坡度方向布置,使灌水方向和地面最大坡向一致,为灌水创造有利条件。在有微地形起伏的地区,毛渠可以双向控制,向两侧输水,以减少土地平整工程量。纵向布置适用于灌水沟畦的坡度大于1/400的地形。地面坡度大于1%时,为了避免田面土壤冲刷,毛渠可与等高线斜交,以减小毛渠和灌水沟、畦的长度。
②横向布置。灌水方向和农渠平行,毛渠布置和灌水沟、畦方向垂直,灌溉水从毛渠直接流入灌水沟、畦。这种布置方式省去了输水沟,减少了田间渠系长度,可节省土地和减少田间水量损失。一般当灌水沟畦坡度小于1/400时,宜选用横向布置。毛渠一般沿等高线方向布置或与等高线有一个较小的夹角,使灌水沟、畦和地面坡度方向大体一致,有利于田间灌水。
在以上两种布置形式中,纵向布置适用于地形变化较复杂、土地平整较差的条田;横向布置适用于地面坡向一致、坡度较小的条田。总之,田间渠系布置方式的选择要综合考虑地形、灌水方向以及农渠和灌水方向的相对位置等因素。
4)灌水沟畦与格田规格。灌水沟畦规格宜分区进行专门试验,也可根据当地或邻近地区的实践经验确定。
①旱作灌溉畦田长度、单宽流量和畦田比降,应根据土壤透水性选定。畦田不应有横坡,其宽度应为农业机具宽度的整倍数且不宜大于4m,选用水平畦灌、波涌灌溉或长畦分段灌溉时,沟畦规格应通过试验与理论计算相结合的方法确定。
②水稻区的格田规格。长度宜取60~120m,宽度20~40m;山区、丘陵区水稻灌区可根据地形、耕作条件及土地平整投入能力等作适宜调整;水稻区的格田长边宜沿等高线布置,每块格田均应在渠沟上设置独立的进水口及排水口。
5)土地平整。在实施地面灌溉的地区、为了保证灌溉质量,必须进行土地平整。通过平整土地,削高填低,连片成方,除改善灌排条件之外,还可改良土壤,扩大耕地面积,适应机械耕作需要。所以,平整土地是治水、改土、建设高产稳产农田的一项重要措施。
(2)山区、丘陵区的田间渠系。山区、丘陵区坡陡谷深,岗冲交错,地形起伏变化大,一般情况下排水条件好,而干旱往往是影响农业生产的主要问题。但在山丘之间的冲田,地势较低,多雨季节山洪汇集,容易造成洪涝灾害。另外,冲、谷处的地下水位一般较高,常常形成冷浸田和烂泥田。因此,田间渠系的布置必须全面解决旱、涝、渍的危害。
山丘区的农田,按其地形部位不同,可分为岗、坡、冲、畈四种类型。岗地位置高,坡田位于山冲两侧的坡地上,冲田在两岗之间地势最低处,冲沟下游和河流两岸地形逐渐平坦,常为宽广的平畈区。
山丘区的支斗渠一般沿岗岭脊线布置。农渠垂直于等高线,沿坡田短边布置。由于坡田是层层梯田,两田之间有一定高差、农渠上修筑跌水衔接。农渠多为双向控制。坡田地势较高,排水条件好,所以农渠多是灌排两用,每一个格田部设有单独的进水口与出水口,以消灭串灌串排。
2.井渠结合的田间灌溉网改造
并渠结合是指渠水与井水联合运用的一种灌溉方式,其优点是:可充分利用水资源提高灌溉用水保证率,保证作物适时灌溉,并有利于灌区调控地下水位,防止灌区土壤盐碱化,消除渍涝等灾害,促进灌区农业生产的发展。
(1)井渠结合的改造原则。
1)要合理开采地下水,应在正确评价地下水可开采资源的基础上,进行合理的井灌规划,并合理确定年开采量和渠并结合的灌溉面积。
2)做到地面水与地下水资源统筹安排,全面规划。总的原则应是充分利用地面水,合理开采地下水。
3)地下水的开发利用,必须坚持浅、中、深结合,合理布局,分层取水,应优先开发浅层水,且必须与旱、涝、碱的治理统一规划,兼顾兴利与除害。
4)注意保护地下水源,布设地下水观测网,随时监测区域地下水动态。对地下水的利用和回补措施要同时考虑,做到采补结合,以维持地下水量的动态平衡。
5)井渠结合灌区,井灌与渠灌应结合为一套系统,井水入渠后应统一调配,集中使用。
(2)井渠结合灌溉网的布置形式。
1)以渠为主,以井补渠。渠井双灌区,井网的规划布置,应以地面田间固定灌溉渠道(斗、农渠)为骨架,井网走向应与潜水流向垂直或斜交,沿渠道布置;采用梅花形或方格形布井,井位应靠近沟、渠、路、林布置,设在田边地角上,以有利于机耕,便于管理,少占用耕地。为了方便输水,一般应将井位选定在较高处,以便于控制较大的灌溉面积。在井渠结合的灌区,要把井位排列成直线,最好与渠道相间布置。这样,井灌抽水可以有效地降低地下水位,有利于防治土壤盐碱化。
2)以井为主、以渠补井。即以开采利用地下水进行井灌为主,以地面水补充地下水之不足。这类灌区,根据地形条件,井灌田间渠系一般有两种布置形式:第一种布置形式,井位在灌溉土地的中心,向四周供水,适用于平坦地形或中间高两边低的地形。第二种布置形式,井位设在灌溉土地的一侧,向一个方向灌水。适用于地面坡度较大并向一侧倾斜的地区。为了减少渠道渗漏损失,井灌区的田间渠系应做好衬砌防渗工作,或采用地下暗管系统。引用地面水的渠道布置,应服从井网布置的要求,并沿井灌区较高处或靠近有储水构造的贫水地段以及可补给地下水的坑塘、沟槽等处布置,以加强对地下水的补给。
总之,应当根据灌区水文地质条件分区规划、分区布置。对地下水储量丰富、地下水位较高,并易于补给和开采的富水区,采用以井为主的渠井结合方式;而对于建井条件差、地表以下没有良好的储水构造或地下水质不良的区域,则采用以渠为主的渠井结合方式。这种分区分片、因地制宜、渠井结合的方式是充分利用地面水,合理利用地下水以及调控地下水资源的有效方式。
3.田、林、路的改造规划
田间工程改造,除合理规划布置田间灌排渠系外,还需同时考虑农村道路及林带的规划布置。
农村道路是农田基本建设的重要组成部分,它关系到农业生产、交通运输、群众生活和实现农业机械化等各方面的需要。所以,必须在灌区渠系改造规划中,对道路作出全面规划。在乡镇范围内的农村道路一般可分为干道、支道、田间道和生产路4级,即三道(通行拖拉机)一路(人行路或通行非机动车)。
确定路面宽度要因地制宜,在人少地多的地方,各级道路的宽度可适当加大;有特殊运输任务的农村干道可按一般公路标准确定。
灌区内的农村机耕道路(包括支道、田间道路等)一般沿支、斗、农级灌排渠沟布置,沟渠路林的配合形式应有利于排灌,有利于机耕、运输,有利于田间管理,不影响田间作物光照条件。从沟、渠、路三者的相对位置来说,一般有沟-渠-路、沟-路-渠、路-沟-渠3种配置形式,参见第六章有关内容。
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