1、研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 28 期低丘缓坡农田水利工程规划设计及其效果评价姚力铭，周庆连（连云港市水利规划设计院有限公司，江苏 连云港 222006）耕地占补平衡是加强耕地保护、严守 18 亿亩耕地红线的一项重要举措。其中，低丘缓坡作为一种未被利用同时又具有开发潜力的后备土地资源，在保证耕地占补平衡方面发挥了重要作用。对低丘缓坡未利用地进行规划设计，实现科学开发，一方面能够提高土地资源的利用率，增加了农村耕地面积，间接增加了农民收入，促进了农村经济发展；另一方面，还能解决低丘缓坡荒地存在的水土流失等问题，对改善
2、区域生态环境也有积极帮助。在进行低丘缓坡未利用地的开发时，需要结合实地勘察结果做好农田水利工程规划，并对利用效益进行综合评价，验证开发方案的可行性，为下一步的土地开发提供依据。1项目区概况本文研究的项目区总面积 713.5 hm2，地形以低矮丘陵为主，地势东北高、西南低，海拔在 210 m 左右，坡度在 4耀5毅。项目区所在地属于亚热带季风气候，年降水量 1 513.3 mm，集中在 68 月份，占全年降雨量的 70%左右。土壤以红壤土、砂壤土为主，表层耕作层厚度在30 cm 左右，土壤 pH 在 5.0耀6.5 之间，土壤养分含量较高、土质较为松软，适合耕种。项目区内地表水资源较为丰富，有
3、1 条河流横穿项目区，沿河建有十余座水库，能够满足耕种用水需求，但是缺少灌溉和排水设施。既有的少量输水渠道因为年久失修，渗漏严重。为此，需要对该项目区的农田水利工程进行规划设计，以提高水资源第一作者简介：姚力铭（1986-），女，工程师。研究方向为水利水电工程。摘要：该文主要探究低丘缓坡未利用地开发过程中农田水利工程的规划设计，并对开发方案的效益展开评价。首先介绍项目区的基本情况，以及农田水利工程的整体布局。随后分别从土地平整工程、灌溉与排水工程、农田防护与生态保持工程 3 个方面，概述低丘缓坡农田水利工程的规划设计要点。根据规划设计方案，运用德尔菲法构建土地适宜性评价体系，并选择田块平整度、
4、有效土层厚度、灌溉保证度等评价指标，对项目区土地适宜性作出量化评价。结果表明，综合分值为 80 分，项目区土地适宜耕种，在提供配套水利工程的基础上能够产生良好的经济效益。关键词：农田水利工程；德尔菲法；农田防护工程；土地适应性评价；低丘缓坡中图分类号院S277文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2023冤28-00愿缘-0源Abstract:This paper mainly probes into the planning and design of farmland and water conservancy projects in the processof unused lan
5、d development on gentle hills,and evaluates the benefits of the development scheme.First of all,the articleintroduces the basic situation of the project area and the overall layout of the farmland and water conservancy project.Then,themain points of planning and design of low hilly gentle slope farm
6、land water conservancy project are summarized from threeaspects:land leveling project;irrigation and drainage project;and farmland protection and ecological conservation project.Accordingto the planning and design scheme,the land suitability evaluation system is constructed by Delphi method,and the
7、evaluationindexes such as field smoothness,effective soil thickness and irrigation guarantee degree are selected to quantitatively evaluate theland suitability of the project area.The results show that the comprehensive score is 80,and the land in the project area issuitable for farming,which can pr
8、oduce good economic benefits on the basis of providing supporting water conservancy projects.Keywords:farmland water conservancy project;Delphi method;farmland protection engineering;land adaptability evaluation;low hill gentle slopeDOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.28.02185-2023 年 28 期研究视界科技创新与应用Tec
9、hnology Innovation and Application的利用率，满足项目区内农田排灌需要。2低丘缓坡农田水利工程的规划设计2.1工程整体布局该项目区属于未开发区，通过本次开发将原来的半荒地、半草地转为可以种植水稻的耕地；同时，开展农田水利工程规划设计，提供满足水稻种植的配套设施，在提高土地利用率的基础上，增加粮食产量和经济效益。项目区开发后可利用耕地的面积大概是 530 hm2，采用水稻和油菜轮作的种植模式。工程整体布局如下。2.1.1土地平整工程布局项目区经过整理后梯田面积 450 hm2，条田面积80 hm2。首先清理低丘缓坡上的荒草、灌木，然后依据地形的不同采取差异化的整改
10、措施。对于地势平坦的，整理成条田；对于略有起伏的，整理成梯田1。2.1.2灌溉与排水工程布局项目区内有一条横贯南北的河流，沿河流建成的水塘（坝）有十余处。可在水塘（坝）安装机组，抽水后经过引水渠流入需要灌溉的农田中。项目区采用明渠排灌系统，渠系建筑物包括水闸、管涵、截排水沟等。2.1.3农田防护与生态保持工程布局为保证农机下田作业时不破坏沟渠，在田块与田间道之间设计下田坡道，每个田块布置一条坡道。下田坡道下放设有管涵，用于排水；主体结构为浆砌片石，面板为混凝土。出于水土保持需要，设置截排水沟。2.2工程规划设计2.2.1土地平整工程该项目区种植的农作物以水稻为主，为满足田间排灌要求和机械作业要
11、求，需要对原来的低丘缓坡进行平整改造。“坡改梯”工程方案：确定梯田面后，以梯田面的对称轴作为开挖中心线，按照“挖高填低、挖填方量总和为零”的原则，进行挖填方施工。如果缓坡上挖出的土方不能填平梯田面，则需要外运土方。考虑到项目区内有多处低洼水塘，可选择已经干涸的水塘，挖出塘地泥土填平梯田面。形成平整的梯田面后，为了提高保水效果，还需要在梯田面的边缘处修建田埂。将田埂设计成梯形断面，高度为 30 cm，底宽 50 cm，顶宽 25 cm。采用机械与人工配合的方式，对新形成的梯田进行整理，包括翻垦土壤以提高蓄水保墒能力，以及保持梯田面平整等2。对于个别土壤较为贫瘠的梯田，为了达到农作物高产栽培的目的
12、，还需要在平整处理后进行土壤培肥。2.2.2灌溉与排水工程项目区降水量较为丰富，并且有十余处水塘，可以做到雨季蓄水、旱季供水，因此总体上来看能够满足项目区内农作物的灌溉用水需求。但是调查发现，许多水利设施由于年久失修，功能受到影响，除了要进行既有水塘的修整，还要根据项目区的农作物种植需要，对排灌工程进行重新规划设计。根据设计方案需要整修的水塘（坝）有 12 座，需要新建的水利设施有 25 座，其中新建蓄水池 16 座，新建排灌渠道 4.8 km。以既有水坝为例，为满足水轮泵提水水头的要求，在原坝体的基础上做如下修整：坝体高度、宽度各增加50 cm；原坝体因长期受到水的冲刷，稳定性下降。需要采用
13、浆砌块石加强基础，所用浆砌块石的强度等级为 M8.0。坝面则采用水泥砂浆抹面，解决坝面裂缝和渗漏问题3。项目区内新修建的排灌渠道均为明渠，渠道设计流量可通过以下公式计算Q=（s伊m）/（3 600伊t伊T伊浊），式中：Q 表示渠道设计流量，单位为 m3/s；s 表示渠道控制面积，单位为亩（1 亩约等于 667 m2）；m 表示灌溉定额，以每亩 80 m3计算；t 表示每天的灌水时间，以 20 h计算；T 表示灌水持续时间，以水稻为例，取 5 d；浊 表示灌溉水利用系数，这里取 0.76。根据该公式，项目区新建渠道的设计流量见表 1。表 1项目区渠道灌溉流量表项目区的新建渠道除了要满足日常的农作
14、物灌溉要求，还必须在雨季降雨较为集中时承担排水功能，避免项目区的低洼处出现严重的积水现象。因此，在设计灌排渠道时，也必须充分考虑渠道的排水能力。用“排涝设计流量（P）”表示渠道排水能力，计算公式为P=RF3.6Tt，式中：R 表示设计径流深度，单位为 mm；F表示排涝面积，单位为 km2；T 表示排涝时间，水稻通常为 3 d；t 表示每天排水时间，不考虑机械辅助排水的情况下，取 24 h。其中，R 与降雨量、蒸发量等因素有关，计算公式为R=M-H-f-E，式中：M 表示一日最大降雨量，按照十年一遇一日暴雨量计算，为 105 mm；H 表示水稻的耐淹水深，以分蘖期为例，取 30 mm；f 表示排
15、涝时间内土壤渗漏量，结合项目区的土壤情况，取 12 mm；E 表示蒸发量，取 10 mm。渠道类型 渠道控制面积/hm2 设计灌溉流量/(m3s-1)引水渠 65 0.285 排灌斗渠 I 28 0.123 排灌斗渠 II 38 0.167 灌排农渠 8 0.035 86-研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 28 期将各项数据带入上式后，求得 R 为 53 mm。最后计算项目区渠道的排水流量，见表 2。表 2项目区渠道灌溉流量表m3 s-1结合表 2 数据可知，本文规划设计的项目区排管渠道，排水流量超过灌溉流量，可以满足
16、排涝要求。2.2.3农田防护工程项目区内有一条横贯河流，在夏季降雨集中时，河水暴涨并冲刷河岸两侧的农田，引发水土流失问题。因此，在项目区的农田水利工程规划设计中，必须要加入农田防护和生态保持工程。在农田道边布置跨沟渠、跨田块的截流沟，设计为梯形断面，上沟宽度 90 cm，底部宽度 5 cm，深度 50 cm，并将截流沟的底面和 2 个侧面夯实。沿着截流沟，每 30 m 设置一处沉砂池，沉砂池为上大下小的梯形结构，底部宽 30 cm，上部宽 60 cm，深度 50 cm。可蓄积由截流沟冲刷下来的泥沙，起到保持水土的作用。对于河岸两侧，设计了整修加固方案，护坎使用浆砌石加固，高度不低于 1.6 m
17、，挡土墙设计成坡比为 1颐0.4 的形式，可以提高抗冲刷、抗倾覆能力。3低丘缓坡农田水利工程的效果评价3.1适宜性评价本文研究的低丘缓坡项目区属于未利用地，开发方向是以种植水稻为主的耕地。因此，在项目区开发过程中水利工程的规划设计是重中之重。为更加直观地评价农田水利工程规划设计效果，本文基于德尔菲法构建了土地适宜性评价体系，通过确定评价指标、分配权重、计算分值的方式，量化表示农田水利工程的规划设计效果，为下一步农田水利工程的建设提供参考。3.1.1评价指标的选择在项目区土地适宜性评价体系的构建中，确定评价指标是首要任务。本文结合水稻生长习性、农田管理要求等内容，分别选取了一、二、三级指标。一级
18、指标有2 个，分别是自然条件和农田基本建设因素。在此基础上，细分出 7 个二级指标。其中，“自然条件”下设有 3个二级指标，分别是地形条件、土壤条件、地貌条件；“农田基本建设因素”下设有 4 个二级指标，分别是灌溉条件、排水条件、道路状况和田块条件4。每个二级指标下再细分为三级指标，共计 10 个。并且根据各项指标对水稻种植影响的重要性，赋予相应的权重，具体情况见表 3。表 3项目区土地适宜性评价指标体系3.1.2评价方法在明确指标与权重的基础上，采用以下公式计算综合得分式中：i 表示因子，i=1，2，3n；C 为综合得分值；Ai表示第 i 个因子分值；Bi表示第 i 个因子的权重；n 为评价
19、因子的个数，此处为 10。其中，Ai根据项目区的实际情况赋分。以表 3 为例，在三级指标“土层厚度”中，如果土层厚度超过 30 cm，对应分值为 100 分；如果土层厚度在20耀30 cm 之间，对应分值为 90 分；如果土层厚度在5耀20 cm 之间，对应分值为 70 分；如果土层厚度小于5 cm，则分值为 0。同样的，在三级指标“田块平整度”中，如果田块非常平坦，便于机械耕作，对应分值为 80分；如果田块有一定起伏，但是不影响机械耕作，对应分值为 70 分；如果田块高低不平，并且影响机械耕作，对应分值为 60 分5。3.1.3评价结果按照上式依次求出表 3 中各项指标对应的综合分值，结果见
20、表 4。表 4耕地适宜性评价结果渠道类型 设计排水流量 设计灌溉流量 排灌斗渠 I 0.175 0.123 排灌斗渠 II 0.198 0.167 灌排农渠 0.069 0.035 一级指标及其权重 二级指标及其权重 三级指标及其权重 自然条件（0.55）地形条件（0.10）自然坡度（0.10）土壤条件（0.35）土层厚度（0.11）土壤地质（0.12）有机质含量（0.12）地貌条件（0.10）地貌部位（0.10）农田基本建设因素（0.45）灌溉条件（0.19）灌溉保证程度（0.11）灌溉方式（0.08）排水条件（0.09）排水保证程度（0.09）道路状况（0.08）道路通达性（0.08）田块
21、条件（0.09）田块平整度（0.09）1niiiCAB，指标 权重 分值/分 综合得分/分 自然坡度 0.10 80 8.0 土层厚度 0.11 100 11.0 土壤地质 0.12 80 9.6 有机质含量 0.12 90 10.8 地貌部位 0.10 90 9.0 灌溉保证程度 0.11 80 8.8 灌溉方式 0.08 80 6.4 排水保证程度 0.09 80 7.2 道路通达性 0.08 60 4.8 田块平整度 0.09 60 5.4 87-2023 年 28 期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application结合表 4 可知，该项目
22、区的土地适应性评价结果为80 分，说明项目区内的未利用土地适宜耕种，按照本文的规划设计建设农田水利工程后，可以满足农田耕种需要，并能获得良好的种植收益。3.2经济效益评价该项目区的土地开发后主要种植水稻，水稻收获后轮作油菜，因此经济效益主要是指新开发土地种植水稻与油菜的收益。按照农田水利工程的规划设计，项目区可新增耕地 530 hm2，水稻和油菜的产量与平均收购价见表 5。由表 5 可知，该项目区每年可获得毛收益 530伊3.66=1 939.8 万元。同时，还要考虑生产成本，以公顷（hm2）为单位，项目区新增耕地所需的种子成本为 550元，肥料成本为 1 400 元，农药成本为 400 元，
23、劳动成本为12500 元，成本合计550+1400+400+12500=1.485 万元。则净收益为 530伊（3.66-1.485）=1 152.75 万元。表 5项目运行后的经济效益另外，根据农田水利工程规划设计，该项目区用于地块平整、水利工程建设、农田防护与生态保持工程建设的总投资大约为 7900 万元，则静态投资收益率（姿）为姿=WH伊100%，式中：W 表示项目区每年新增的净产值，即 1 152.75 万元；H 表示项目区建设总投资，即 7 900 万元。将数值带入上式后，求得静态投资收益率 姿 的值为 14.59%。相应的，静态投资回收期（T）为T=1姿。求得 T 值为 6.85抑
24、7。综上，项目区投资开发后，需要 7 年即可收回前期投入并转向盈利。由此可见，该项目区的经济效益较好，开发潜力较大。3.3生态效益评价本项目取得了以下生态效益：第一，通过修缮项目区既有水利设施，以及新建水利工程等措施，减少了灌溉期间严重渗漏问题，进一步提高了灌溉用水的利用率。同时，采取衬砌护坡等工程措施，减少了雨季暴雨冲刷、河水上涨导致的水土流失问题，达到了良好的水土保持效果。第二，项目建成以后，可以实现水稻与油菜的轮作，有利于土壤肥力的恢复，并且优化了土地生态系统，对改善土壤肥力、防止土地退化也有积极帮助。3.4社会效益评价该项目取得了以下社会效益：第一，该项目对原来未利用的荒地、草地进行了
25、系统性开发，转化成为可耕种并且种植效益良好的优质耕地，对完成国土资源局下发的补充耕地指标产生了积极影响，为实现耕地占补平衡提供了有利的支持。第二，可以大幅度增加耕地面积，促进了当地农业发展。本次项目区改造，可新增耕地面积 530 hm2，占项目区总面积的 74.4%。同时，还能增加配套的道路、水利等基础设施，为本地农业的发展也提供了帮助。第三，有利于提高农业机械化水平。项目区属于低丘缓坡地形，原来地块零散分布，不适合发展农业机械化。通过项目区建设，将坡地改成了平整的梯田和条田，将原本分散的地块整合成几个面积较大的地块，可以推广现代农业机械，提高了农业机械化水平，实现了农业生产效率和农民经济收入
26、的增加，在助力乡村振兴方面也发挥了积极作用。4结束语低丘缓坡未利用地具有较高的开发利用价值，是一种重要的耕地后备资源。本文研究的项目区土质肥沃，土层松软，土壤中有机质含量较高，是一种适宜耕种并且能够获得理想种植效益的地块。在开展实地调研的基础上，对低丘缓坡进行了平整改造，得到了较为平坦的梯田和条田。在此基础上，规划设计了农田水利工程，包括灌溉工程、排水工程、农田防护工程等，为项目区土地的开发和农作物的耕种创造了有利条件。本文基于德尔菲法构建了土地适宜性评价体系，并选取了自然坡度、土壤质地、灌溉方式等指标进行了土地适宜性评价。结果表明，项目区地块的综合评分为 80 分，适合耕种。通过测算表明，该
27、项目实施后能够创造可观的经济效益，社会效益和生态效益，具有较好的开发利用价值。参考文献院1 韦荣茂.基于 FAHP 的中小型水利工程施工阶段效果综合评价J.水利科技与经济，2022（2）：28-30.2 王建军.平原地区高标准农田水利工程建设思路与成效以滨州市沾化区水利工程为例J.乡村科技，2020（29）：24-25.3 王翠英.农田水利工程规划设计的常见问题及处置措施J.工程技术研究，2021（9）：181-183.4 王俊杰.宜川县农田水利建设工程项目区水资源供需平衡计算探析J.地下水，2022（5）：230-232.5 孙海英.浅谈如何做好农田水利建设施工过程中的水土保持工作J.农村实用科技信息，2022（7）：28-30.作物类型 产量/(kghm-2)价格/(元kg-1)产值/万元 合计/万元 水稻 10 640 3.0 3.19 3.66 油菜 1 800 2.6 0.47 88-
