(高清版）DB61_T 1415-2021黄土高原沟道壤中流调节灌溉技术规程.pdf

DB61/T 14152021 I 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由陕西省土地工程建设集团有限责任公司提出。本文件由陕西省自然资源厅归口。本文件起草单位：陕西省土地工程建设集团有限责任公司、陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司。本文件主要起草人：韩霁昌、罗林涛、张扬、王映月、雷娜、董起广、刘哲、曲少东、朱坤、郝起礼、陈田庆、何靖、张卫华、李天星、熊宇斐、张盼盼、黎雅楠、常敏。本文件由陕西省土地工程建设集团有限责任公司负责解释。本文件首次发布。联系信息如下：单位：陕西省土地工程建设集团有限责任公司 电话：[phone] 地址：陕西省西安市高新区光泰路7号 邮编：710075 DB61/T 14152021 1 黄土高原沟道壤中流调节灌溉技术规程 1 范围 本文件规定了黄土高原沟道壤中流调节灌溉技术的术语和定义、工程原理、截水沟、排洪沟、灌排两用渠等调控壤中流的相关工程要求和内容。本文件适用于黄土高原沟道壤中流调节灌排工程的设计、施工。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 175 通用硅酸盐水泥 GB/T 16453.4 水土保持综合治理 技术规范 小型蓄排引水工程 GB 50288 灌溉与排水工程设计标准 GB/T 50600 渠道防渗工程技术规范 SL/T 4 农田排水工程技术规范 SL 23 渠系工程抗冻胀设计规范 SL 631 水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准土石方工程 SL 632 水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准混凝土工程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 壤中流 interflow 在层状结构的土体中，水分在土层交界面处汇集并超过田间持水量时，在水力势（重力势、压力势）作用下沿界面形成侧向流动的水流。3.2 截水沟 intercepting drain 在黄土高原沟道农田设置的具有排渍及蓄水功能、调节沟道农田耕作层土壤墒情及地下水位的土质沟。注：渍涝时截断沟道农田壤中流并将其排入排洪沟中，排除渍涝，降低农田地下水位；旱时通过截蓄上游壤中流对下游田块进行侧向水分补给，实现土内补充灌溉。DB61/T 14152021 2 3.3 排洪沟 flood discharge trench 在黄土高原沟道坡脚处修建的接纳沟道两侧坡面径流、截水沟截蓄的壤中流及灌排两用渠排出的田面明水，预防沟谷洪水灾害的沟渠。3.4 灌排两用渠 irrigation and drainage integrated canal 在黄土高原沟道水田设置的调节水田田面明水、集灌溉与排水功能为一体的渠系设施。注：包括渠道、多组配水装置（控水闸、进水闸和出水闸）以及生态盖板等。3.5 无动力调节灌溉技术 unpowered regulating irrigation technology 根据沟道地形坡降情况逐级修建梯田，旱时关闭截水沟与排洪沟连接闸门，利用上游汇集的壤中流给下游田块形成侧向补给，利用土壤毛管上升水实现壤中补充灌溉，即采用分级田块的方式形成一定坡降，配合沟道拦蓄水库、截水沟、排洪沟、灌排两用渠等设施，在不借助电力等外来动力（无动力）的条件下实现农田自流灌溉。4 总则 4.1 工程布设 沟道壤中流调节灌溉技术通过设置截水沟、配合排洪沟实现；在水田区域同时设置灌排两用渠、蓄水工程、引水渠等设施；形成截、蓄、灌、排结合的灌排体系，利用地势差调控水分，实现壤中流无动力调节灌溉。蓄水工程视实际情况而定，修建蓄水池或蓄水窖等适宜于当地自然条件的蓄水工程，蓄水池设计按照GB/T 16453.4 确定的蓄水池设计进行综合考虑规划设计，水窖设计按照GB/T 16453.4 确定的水窖选址和设计进行综合规划设计；引水渠连接蓄水工程与灌排两用渠。4.2 运行管理 4.2.1 旱田：当田块遇旱需灌溉时，关闭截水沟通往排洪沟的闸门，蓄集上游壤中流，利用壤中流侧渗，实现土内补充灌溉；农田渍涝需排水时，打开截水沟闸门，通过截水沟将上游壤中流引入排洪沟，排渍除涝。4.2.2 水田：当田块遇旱需灌溉时，除可利用截水沟进行土内补充灌溉外，还可通过灌排两用渠进行田面明水灌溉，引外源水源入灌排两用渠，打开田块上游灌排两用渠进水闸进行灌溉；水田排涝或晒田时，打开截水沟闸门，通过截水沟将上游壤中流引入排洪沟，同时打开田块下游灌排两用渠出水闸，通过灌排两用渠将田面明水排入排洪沟，排渍除涝。4.2.3 灌排体系的维护与管理按照 SL/T 4 确定的程序执行。DB61/T 14152021 3 a）旱田 b）水田 标引序号说明：1梯田；2截水沟；3闸门；4排洪沟；5灌排两用渠；6进水闸；7出水闸；8控水闸。图1 渠系工程布局示意图 5 截水沟 5.1 设计要求 5.1.1 截水沟为土质沟，横截面形状宜采用梯形。5.1.2 截水沟沿平行沟道等高线布设，设置在各级田块下坎处，长度与田坎长一致，沟顶与田面平齐。5.1.3 截水沟与排洪沟相连，并在连接处设置闸门。5.1.4 依据田块坡度、土质和暴雨径流，并结合历年降水情况、地下水位动态变化、作物生长期对临界地下水位要求情况等，确定截水沟的沟深及间距。5.1.5 在截水沟与排洪沟连接处设置水闸，出口衔接处做石料衬砌防冲，衬砌具体要求按照 GB 50288确定的衬砌要求执行。5.1.6 截水沟闸板为铸铁材质，闸板高度小于沟深 10 cm15 cm，当闸门关闭时，闸板上边缘应低于田面。5.1.7 截水沟沟顶应选用 C 20 混凝土等硬化材料固定口岸，护肩硬化宽度为 20 cm30 cm，护肩厚 30 cm，高出田面 5 cm。5.1.8 在截水沟两侧一般应采用植物防护措施，预防截水沟边坡滑塌。5.1.9 壤中流流量根据公式（1）、公式（2）和公式（3）计算。DB61/T 14152021 4 SQr1.(1)式中：Qr壤中流流量；土壤水分入渗系数；S 计算土层自由水蓄水量单位时间内的变化量。TWESFS11.(2)式中：S 计算土层自由水蓄水量单位时间内的变化量；F1 计算土层内土壤水分入渗量；S1 计算土层内土壤的初始蓄水量；E 土壤水分蒸发蒸腾总量；W 计算土层的束缚水量；T计算时间。JADW.(3)式中：W计算土层的束缚水量；土壤毛管孔隙度；D 计算土层深度；AJ壤中流调控计算面积。5.1.10 截水沟断面设计依据截水沟所需排水的最大流量，按公式（4）计算。RiCQQAr11.(4)式中：A1截水沟断面面积；Q1设计坡面最大径流量；Qr壤中流流量；C 谢才系数；R 水力半径；i截水沟沟底比降。5.1.11 截水沟沟深根据公式（5）计算。01hHhhp.(5)式中：h1 截水沟沟深；hp 地下水临界深度（按SL/T 4 确定的地下水临界深度确定方法确定）；H滞流水头或剩余水头（一般取值0.2 m0.3 m）；h0 排地下水时沟中水深（一般取值0.1 m0.2 m）。DB61/T 14152021 5 5.1.12 一般以梯级田块为标准“一梯一沟”，当田块长度超过 400 m 时，按照公式（6）、公式（7）计算截水沟间距。qKHB.(6)式中：B 截水沟沟间距；K 排水地块含水层土体水平方向的平均渗透系数；H作用水头，指田面水位与沟底高程差；q设计渗漏率；排水地块的渗流阻抗系数。THd174.05.0.(7)式中：排水地块的渗流阻抗系数；Hd截水沟的有效深度，单位为米（m）；T 排水地块含水层的平均厚度，单位为米（m）。5.1.13 截水沟沟间距设计，根据水分渗流条件和上边界条件不同计算公式不同，按照 SL/T 4 和 GB 50288 确定的要求执行。5.1.14 截水沟的设计应充分考虑不冲流速，不冲流速按照 GB 50288 确定的要求执行。5.1.15 截水沟横断面设计见图 2。标引序号说明：1 混凝土护肩；2 地面；3 田埂；L1 截水沟顶宽；L2 截水沟底宽；H 截水沟沟深。图2 截水沟横断面 DB61/T 14152021 6 5.2 施工要求 5.2.1 施工流程：准备工作测量放线（边线）土方开挖边坡处理测量放线（铺设边线）筑埂填方工程护肩整修。5.2.2 土方开挖：按照设计要求、结合实际地形进行测量放线，确定开挖范围、深度。5.2.3 边坡处理：采用人工或小型机械对截水沟边坡进行修整，确保坡度、高度、顶宽、底宽均符合设计要求。5.2.4 筑埂填方时，将地面清理至人工填土层或犁底层，耙毛后均匀覆土，并夯实，沟底或沟埂等薄弱环节进行加固处理。5.2.5 工程护肩：按照设计要求，测量放线，在截水沟近田块一侧，采用硬化材料护肩。5.2.6 截水沟其他施工要求按照 GB/T 16453.4 中确定的施工要求执行。5.3 验收要求 截水沟验收按照GB/T 16453.4中确定的设计要求和施工要求及本规程的设计、施工要求执行。6 排洪沟 6.1 设计要求 6.1.1 排洪沟垂直于截水沟布设，沟底高程低于截水沟沟底高程 5 cm10 cm。6.1.2 排洪沟沿垂直沟道等高线布设，主要用于行洪和排出田间水分；尽量利用原有排洪沟，当原有排洪沟不能满足设计要求，必须加以整修时，不宜大改大动，尽量不要改变原有排洪沟的水力条件，使沟谷洪水能以最短距离排出。6.1.3 排洪沟断面设计按照 GB/T 16453.4 确定的设计要求执行，并将壤中流流量计入断面计算流量。6.1.4 排洪沟选型：常用明沟，如遇道路或难以开挖、不能开挖地段时，采用暗管，且水流为明流。6.1.5 排洪沟沟底坡降：纵坡坡降需要考虑地形、地质、护砌、冲淤等因素，同时应满足不冲不淤流速设计；当纵坡坡降较大时，设置跌水或陡槽，跌水、陡槽不能设置于拐弯处；一次跌水高度为 0.2 m0.6 m；陡槽纵坡一般为 20%60%，多采用片石、块石或条石砌筑，也可采用钢筋混凝土浇筑；陡槽终端应设消力设施。6.1.6 排洪沟断面：常用矩形或梯形断面。6.1.7 排洪沟样式（排洪沟标准）：常见土质、浆砌石、格宾网，如条件不满足时，可根据当地地形及地质条件、材料供应情况确定。6.1.8 排洪沟渠道防渗设计符合 GB/T 50600 中的规定。6.1.9 排洪沟抗冻胀设计符合 SL 23 中的规定。6.2 施工要求 6.2.1 施工流程：准备工作测量放线（开挖线）沟槽开挖基础处理检查基础质量测量放线（中线、侧墙线）护坡修砌检查修砌质量整修。6.2.2 施工放线：依据总体布局及设计要求进行测量放线，放沟道两侧开挖线。6.2.3 施工控制断面的间距不应超过 100 m，地形复杂地段应适当加密。6.2.4 排洪沟断面放样，填筑轮廓，根据不同断面相隔 50 m100 m 设立样架。6.2.5 沟槽开挖：开挖前，做好施工区域内排水工作，使用挖掘机在放线位置进行开挖，开挖至距设计尺寸 15 cm25 cm 时，改用人工挖掘。人工修整时不能扰动沟底及坡面原状土，不允许超挖。6.2.6 排洪沟基线的永久埋石、标架埋设必须牢固，用混凝土浇筑。DB61/T 14152021 7 6.2.7 对排洪沟的基础处理按照设计要求，如遇软弱地层，分别进行抛石灌浆、毛石基础两道工序，使沟底稳固、平顺，符合设计比降。6.2.8 沟槽检验合格后，根据排洪沟设计图，运用测量仪器定位放线，确定排洪沟中线和顶、底线，中线上用木桩每 15 m 钉一处砌石位置，挂好横断面线及纵断面线，即可按线砌筑。6.2.9 砌筑工艺要严格按照 SL/T 4 确定的施工技术要求执行。部分施工材料的要求如下：a)石材应质地坚硬，无风化剥落和裂纹。片石宽度应为厚度的 1 倍1.5 倍，其长度为厚度的 1.5 倍3 倍，颜色一致。块石厚度 30 cm，顶面、侧面大致平整，无尖角，薄边，无包泥现象。毛石粒径 30 cm 以上；b)水泥标号应不低于 32.5R，按照 GB 175 确定的强度等级执行，进场后须经检验合格后，方可用于砂浆拌合，水泥砂浆强度等级为 M7.5，不允许自拌时，可直接购买；c)采用中砂，且为河砂，过筛后机拌 3 min5 min 后使用。6.2.10 采用挤浆法分层砌筑，料石垂直缝宽为 2 cm，必须挂线砌筑，各砌筑石块的砌缝应相互错开，填土压实系数应在 0.9 以上，勾缝一律采用凹缝，勾缝采用的砂浆强度 M10，每隔 10 m15 m 设置一条伸缩缝，缝宽 2 cm，用沥青麻絮或其它防水材料填充。6.2.11 分段或分期施工的排洪沟，须按照设计断面或分期施工要求施工，各段应顺直衔接，同时设置伸缩缝。6.2.12 危险工段明沟开挖、不稳定沟段边坡防护施工按照 SL/T 4 确定的开挖和防护要求执行。6.2.13 混凝土施工符合 SL 632 中的规定。6.2.14 排洪沟防渗施工符合 GB/T 50600 中的规定。6.2.15 土石方工程施工符合 SL 631 中的规定。6.3 验收要求 排洪沟验收按照SL/T 4 确定的验收要求、防渗验收符合GB/T 50600中规定、混凝土验收符合SL 632中的规定。7 灌排两用渠 7.1 设计要求 7.1.1 灌排两用渠布设宜垂直截水沟且位于田块中间。渠底低于田面 5 cm10 cm，与截水沟交汇处，两者连通。7.1.2 灌排两用渠沿垂直沟道等高线布设于田块中间，每块田块上游布设进水闸、下游布设出水闸。7.1.3 灌排两用渠基础可选用砂砾回填、抛石、抛石灌浆等处理。7.1.4 渠道宜用浆砌块石砌筑。7.1.5 渠顶宜根据人行需求设置混凝土盖板。7.1.6 灌排两用渠应预留灌排闸门，田块上游位置，灌排两用渠两侧均设置 1 个进水闸；田块下游位置，灌排两用渠两侧均设置 1 个出水闸；每两块田块交汇处，灌排两用渠横断面设置 1 个控水闸。7.1.7 灌排两用渠进水闸下端应高于田面，出水闸下端低于田面。7.1.8 相邻两级梯田之间的灌排两用渠用涵管连接。7.1.9 灌排两用渠排水断面根据公式（8）和公式（9）计算。DB61/T 14152021 8 RiCQQAr22.(8)式中：A2灌排渠排水计算断面；Q2设计最大地面径流量；Qr壤中流流量；C 谢才系数；R 水力半径；i 灌排渠比降。prIIFQ622.(9)式中：Q2设计最大地面径流量；F2地表汇水面积，单位为公顷（hm2）；Ir 设计频率短历时暴雨，单位为毫米每分钟（mm/min）；Ip 相应时段土壤平均入渗强度，单位为毫米每分钟（mm/min）。7.1.10 灌排两用渠灌溉断面根据公式（10）和公式（11）计算。RiCQA33.(10)式中：A3 灌排渠灌溉计算断面；Q3 渠道灌溉设计最大流量；C 谢才系数；R 水力半径；i 截水沟沟底比降。tAamQs8640013.(11)式中：Q3 渠道灌溉设计最大流量；a 作物种植面积比例；m1 灌水定额，单位为立方米每公顷（m3/hm2）；As 渠道控制灌溉面积，单位为公顷（hm2）；t 一次灌水时间，单位为小时（h）；渠系水分利用系数。7.1.11 灌排两用渠断面根据公式（8）与公式（10）计算结果确定，选用较大值为断面设计值。7.1.12 灌排两用渠渠深根据公式（12）计算。DB61/T 14152021 9 bAh 2.(12)式中：h2灌排两用渠渠深；A 灌排两用渠横断面面积；b 灌排两用渠渠宽。7.1.13 灌排两用渠渠间距根据公式（13）和公式（14）计算。3QQnx.(13)式中：n灌溉地块灌排两用渠的布设数量；Qx布设渠系地块一次灌水需要的灌溉流量；Q3渠道灌溉设计最大流量。11nLB.(14)式中：B1灌排两用渠渠间距，单位为米（m）；L 地块宽度，即垂直于坡降方向的长度，单位为米（m）；n 灌溉地块灌排两用渠的布设数量。7.1.14 灌排两用渠抗冻胀设计符合 SL 23 中的规定。7.2 施工要求 7.2.1 施工流程：准备工作测量放线（边线）土方开挖基础处理检查基础质量测量放线（中线、渠体线）浆砌石砌筑检查砌筑质量铺设盖板养护。7.2.2 施工放线：工程施工前必须根据总体布局及设计要求进行测量放线。7.2.3 灌排两用渠断面放样、填筑轮廓、基线的永久埋石、标架埋设、断面开挖、弃土使用等相应工序，按照排洪沟施工标准进行。7.2.4 基础处理：可用抛石灌浆、毛石基础两道工序，使底部稳固、平顺（符合设计比降）。7.2.5 渠道整层砌筑：石块分层卧砌，上下错缝、内外搭砌；确保每块水田配备一组进出水口及闸门，并根据需求配备一定数量的控水闸；渠道顶面每 50 cm 预留 40 cm 的凿口，准备后期铺设盖板。7.2.6 铺设盖板：将 C20 混凝土和 8 钢筋预制宽 40 cm 盖板铺设至渠道顶面预留凿口，用砂浆粘结固定，盖板长度大于渠顶宽 20 cm。7.2.7 危险工段明沟开挖、不稳定沟段边坡防护施工按照 SL/T 4 确定的开挖和防护要求执行。7.2.8 混凝土施工符合 SL 632 中的规定。7.2.9 排洪沟防渗施工符合 GB/T 50600 中的规定。7.2.10 土石方工程施工符合 SL 631 中的规定。7.3 验收要求 灌排两用渠验收按照SL/T 4确定的验收要求、防渗验收符合GB/T 50600中规定、混凝土验收符合SL 632中的规定。_