浅谈黄土丘陵沟壑区灌溉排水设计与水文地质条件的关系应用

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　　摘 要：土地整治项目是工程项目中常见的一种工程类型，本文以某土地整治项目为例，对灌溉排水设计与水文地质条件的相互作用进行描述，分析灌溉排水设计方法。
　　关键词：灌溉排水工程;地下水系统
　　陕北黄土高原沟壑密布、干旱少雨、暴雨集中，是我国生态环境最为脆弱、水土流失最为严重的地区之一。近年国家十分重视这一地区的生态建设，实施退耕还林还草项目。为更有效的控制水土流失、保护生态环境、缓解建设与保护的矛盾，延安市以治沟造地的模式，集荒沟闲置土地开发利用、盐碱地改造、旧坝修复、坝系建设和生态建设为一体，对黄土高原丘陵沟壑区进行综合治理。
　　本文以延安某治沟造地项目为例，通过分析项目区的水文地质条件、灌溉模式，优化陕北黄土丘陵沟壑区灌溉排水施工设计，从而找到较为降本增效的施工方式。
　　一、 水文地质条件
　　1.地质地貌。项目区属于陕北黄土高原南部，是以梁、峁组成的沟涧地和沟壑系统，全区分为三个地貌单元，北部为峁梁丘陵沟谷区，南部为梁峁丘陵沟谷区，东南部为黄土残塬区，地形起伏较大，沟道切割较深、支沟发育，沟头沟坡水力、重力侵蚀发育，沟坡及塬面冲沟、水土流失、滑坡、崩塌现象较多。
　　地表基本被第四系风积沙所覆盖，基岩于项目区东北部九龙泉沟、阳湾沟交汇处局部出露。地势总体呈西高东低，南高北低。
　　2.水文地质条件。项目区沟道内主要为近代河床冲、洪积物，呈带状及串珠状沿沟谷分布，厚度3.0～5.0m，因岩层空隙度大，导水性强，靠近地表水体，便于接受地表水及大气降水入渗补给，富水性弱～中等。经工程普探，砂砾层埋深0.5-2m不等。
　　沟道两侧广泛分布浅黄色、浅棕黄色含砂质粘土，夹钙质结核层，垂直节理发育、疏松、易垮落，受流水侵蚀切割构成黄土区特有的地貌景观。该层接受大气降水入渗补给，向沟谷方向径流，以面状渗出为主要排泄形式，泉流量0.014～0.454L/s，富水性极弱。
　　3.农田原貌。由于特殊的地质条件，造成项目区沟道内特有的壤中流现象，随处可见“泉眼”涌水。区内农作物生长良莠不齐，缺少相应的农田配套设施，排水不利，主要依靠坡面和沟道自然排放，导致道路、田块等受雨水冲刷形成冲沟和落水坑，严重区块形成下湿地，甚至次生盐碱化而无法耕种。
　　二、 灌溉排水工程
　　结合节水灌溉理念，充分利用项目区地质地貌，设计排洪沟、截水沟、排水渠等灌溉排水单体。
　　1.排洪沟。利用项目区沟道内原始地貌，在原有沟道排水位置设计排洪沟，排水沟为项目区每一个单元内最低高程，排水沟底部开挖至砂砾层。确定排洪沟沟底位置与整治后的土地平整面高程差相对平稳。
　　2.截水沟。黄土丘陵沟壑区内，土壤主要为黄绵土、水稻土，土体疏松、软绵，壤中流丰富。项目实施前，因壤中流造成的盐碱地、下湿地多处存在，且严重影响治沟造地中各单体工程的施工条件。在壤中流丰富区，结合道路、涵洞、排洪沟、灌溉渠的布设，垂直壤中流水流方向开挖截水沟，旨在高效利用壤中流，变其害为宝。在与壤中流水流方向垂直、平行于道路且在地块两端开挖截水沟，截水沟底部至砂砾层，约1.5m深。断截项目区内壤中流，起到地块控水、排水的作用。
　　3.排水渠。项目区排水渠道分斗渠、灌排一体渠，根据各渠道的功能作用和流向，计算上游来水量，设计渠道的截面大小。
　　常见排水渠道为混凝土渠，考虑到项目区的冬季温度较低，且地下水位浅，距地表约0.5-2m间距，为保持渠道稳定性减少损坏速度，在渠道底部开挖至持力层，基础加固采用抛石和灌浆，渠壁采用M7.5浆砌石砌筑。
　　三、 灌溉设计施工要考虑的工程技术
　　考虑项目区水文地质条件及气候因素，在该地区进行灌溉设计主要注重设计施工的技术及材料等情况，包括以下几方面：
　　1.基础处理。项目区沟道主要由砾石、砂质粘土组成，呈带状及串珠状沿沟谷分布，导水性强，不同程度的有軟基，另沟道两侧接受大气降水入渗补给，向沟谷方向径流，渠道底部、侧部易受水冲蚀，形成渠道空洞、坍塌。因此，为保障施工质量及施工安全，设计时要进行前期勘探，设计底部位置于稳定层。
　　2.施工材料。项目区砌体工程应用范围较广，多用于农田灌溉、水库大坝、河堤桥涵等工程。石料可就近取材、砌筑技术简易，可考虑渠道施工材料选用石料砌筑，另因当地砌石工程在沟道内易出现冻胀损毁等影响工程质量的问题，在设计施工阶段对石料选材要进行规范，选用耐寒耐冻、硬度高、耐腐蚀等性能的石材，并对石材面进行水泥抹面等措施，确保施工质量。
　　3.施工措施。项目区冻期较长，一般为10月下旬至下年的4月上旬。且昼夜温差较大，渠道侧壁填方冰水交替，渠道冻胀变形量大使得渠道冻胀破裂，施工应避免冬季施工，或做好保温的措施。
　　4.回填土。设计渠道两侧渠间，选用回填土要求土质高、含水量底，施工过程中要进行多层压实。
　　四、 结语
　　黄土丘陵沟壑区水文地质条件多样，在进行施工设计前，要对项目区进行较为完善的水文地质条件勘察及其相应的踏勘测量。通过分析水文地质条件，在灌溉排水中计算用水量和工程规格的最大需求，从而保障灌溉排水工程在黄土丘陵沟壑区土地整治项目中经济实用、经久耐用。
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