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云南绿大地综合大楼屋顶花园生态节能技术应用的分析.pdf 96页
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云南绿大地综合大楼屋顶花园生态节能技术应用的分析
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本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成
果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表
或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南林学院或其它教育机构的学位或证书而使
用过的材料，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的
说明并表示了谢意。
关于论文使用授权的说明．
本人同意：西南林学院有权保留论文的复印件，可以采用影印、缩印或其他复制
手段保存论文；提交论文一年后，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部
或部分内容。
(保密的论文在解密后应遵守此规定)
摘要：屋顶花园在城市中发挥着巨大的生态效益、社会效益和经济效益，越来越
受到城市居民的喜爱和政府的重视，其发展和研究也越来越受到全社会的关注，
但对于屋顶花园生态节能等可持续发展的设计和研究还刚刚起步。享有“春城’’
美誉的昆明更应该大力发展和建设生态节能型屋顶花园，从而改善城市生态环
境、提升宜居品牌指数、创造可持续发展和谐社会。因此，需要就昆明城市屋顶
花园进行生态节能技术应用的基础研究，从而提高屋顶花园的效能。
通过总结屋顶花园的国内外研究现状和发展趋势，选择了昆明城市主城区
47个现有屋顶花园进行调查分析，并以昆明市经济开发区示范屋顶花园为例进
行深入剖析，指出昆明屋顶绿化存在数量少、设计和施工粗放、生态性不显著、
无节能设计、资源和能源消耗严重等问题；此外，从昆明能源消耗情况、绿地建
设要求、资源状况以及政策等方面，分析了昆明城市发展生态节能型屋顶花园的
必要性和可行性。
归纳总结了生态节能型屋顶花园的定义和内涵，指出其功能包括屋顶花园在
生命周期内资源和能源消耗最小化、保护生态环境以及形成健康舒适的屋顶空
间；同时明确了生态节能型屋顶花园的建设要求，提出生态节能型屋顶花园指标
体系由构造与节材、节能与绿色能源利用、节水与水资源利用、环境质量四类指
标组成，以及生态节能型屋顶花园绿色系统包含能源系统、水环境系统、气环境
系统、声环境系统、光环境系统、绿化系统和绿色材料系统。
根据生态节能相关理论和技术研究，结合昆明实际情况，以云南绿大地公司
拟建办公及实验综合大楼为例，进行屋顶花园生态节能设计分析。从荷载设计、
建造与节材、节能与绿色能源利用、节水与水资源利用、环境质量等方面入手，
将生态节能技术与屋顶花园有机结合，集成应用可再生能源、雨水利用、绿色材
料、节能、生态景观等高新技术。
该生态节能型屋顶花园建成后，绿化率达到78．75％，有效提高屋顶环境质
量；利用太阳能光电，每年有效节约电能1000千瓦时，利用风能每年节约电能
117千瓦时，太阳能和风能互补能满足屋顶花园微灌系统、水循环等所需用电；
屋顶花园水池不仅可以调节屋顶小气候、美化环境，还能作为雨水蓄集池，多余
的水通过溢流管进入雨水收集系统到地面雨水调蓄池；屋顶雨水收集系统每年可
收集雨水395立方，通过净化处理后的雨水通过水泵提升到屋顶作为灌溉用水，
还可以补充屋顶水池景观用水；微灌系统由滴灌和渗灌组成，水的利用率达到
95％；植物、昆虫、鸟类与分解物形成了简单食物链，进行物质循环。各资源要
素得到有效整合，互惠互生，形成屋顶花园自主运作和环境多样性，从而形成具
有生命力和修复平衡能力的环境系统，实现了人文、建筑、环境的和谐统一。
最后指出生态节能型屋顶花园可以形式多样化，但都具有一个共同的本质，
即都将形成一个资源和能源消耗最低、能自我循环和自我完善的生态系统，并为
人们提供一个健康舒适的屋顶绿化空间；同时对昆明城市发展生态节能型屋顶花
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土地开发整理涉及到的各细部设计(蓄水池、田间道、生产路、坡改梯、田坎、沟渠等)
土地开发整理涉及到的各细部设计（蓄水池、田间道、生产路、坡改梯、田坎、沟渠等）
一． 蓄水池设计（四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室）川中地区丘陵占89％，地表崎岖、起伏大、多山，大面积覆盖中生代紫红色砂岩与泥岩，岩石质地松脆，极易遭侵蚀和风化，故风化土壤中多砂和碎石。由于丘坡坡面较陡，每当夏秋雨水集中时，天然降水却多以暴雨形式流失，且还常造成严重的水土流失，导致土壤肥力下降，生态环境恶化。川中丘陵区的农田(包括梯田)多在坡面的中部或下部，而坡面的上部和中部为林地、草地和荒地；遇暴雨时，来自上部和中部的地表径流极易冲毁中部和下部的农田。近年来，该区在坡面的上部和中部修截水沟，并在适当位置修蓄水池，暴雨时有截水沟拦截坡面上部和中部的地表径流，并引人邻近的蓄水池存蓄，既保护了中部和下部的农田，又可在天旱时利用蓄水池里的水灌溉，既可有效减轻水土流失，同时又解决小范围的人畜用水。蓄水池设计应在图中明确具体位置以及配套工程引水沟、沉沙凼、排水沟等的位置、尺寸等内容；尽量采用圆形，设计深度尽量加大，形成最大蓄水容量，扩大有效灌溉面，蓄水池蓄水深度不应低于3m，容积一般为100～300m3。雨水蓄积工程材料采用砖、石、浆砌结构及砼结构，浆砌水泥砂浆一般采用M7.5～M10，砼采用C15～C20。防渗砂浆应采用水泥砂浆分层抹面防渗。抹面砂浆标号应不低于M10。1. 选址原则蓄水池（水窖）应布局在有一定集雨面的位置，不能布置在山顶和山脊上；尽量利用荒坡、隙地修建，少占用耕地；蓄水池（水窖）应建在坚实基础上，不准布置在填方区；选址应考虑人群的安全性问题。①建于高程350～700 m；②居住相对集中、用水困难的自然村；③有自然来水(天然降雨)面积并可修建引水沟；④地势平坦或前后无滑移的高坎；⑤山洼能自流灌溉；⑥要求地层致密坚实、1
不漏水；⑦避开污染源；⑧切忌在散粒体、坡积物、滑坡体、裂隙发育的乱石窖上建池。蓄水池的选址在避开污染源、保持源水清洁的同时，还应考虑使用过程中防止水污染。主要应考虑人污染，尤其饮用水池应尽量选择相对偏僻的位置，最好建于村庄附近稍高处并加盖予以密闭保护，既可满足水压要求又便于管理维护，同时在使用中应经常检查以确保用水安全。2. 设计容量蓄水池设计容量根据地块需水量确定，蓄水池容量根据以下公式计算《雨水集蓄利用工程技术规范（GBT 5）》第9页。V?式中：V～蓄水池容积，m3； KW1?aW～设计保证率条件下年供水量，m3；a～蓄水工程蒸发、渗漏损失系数，可取0.05～0.1；K～容积系数，可按下表5.4.1的规定取值。蓄水池应布置在具有一定集水面积的位置，对应的最少集水面积采用下列公式计算《雨水集蓄利用工程技术规范（GBT 5）》第8页。2
3. 结构形式按功能分为两类：①饮用水池以矩形为主，采用全封闭形式，通过水管引入农户家中；②灌溉水池为敞开式，一般由引水堰、引水管、池体和出水管网等四部分组成。根据该区的自然地理条件、自身经济情况、坡耕地类型，一般采用圆形并埋置于地下的灌溉水池，其优点为：①圆池结构受力好，在相同蓄水量条件下建筑材料最省、投资最少；②敞开式圆形池因不设顶盖，可修建较大容积的蓄水池，充分发挥蓄水少占地的目的。蓄水池直径一般为4.0～30.0 m，开挖深度2.O～3.0 m，若采用半挖半填，开挖深度占池深2/3为宜，填筑侧宽度一般≥1.5 m，以防止填土变形失稳影响整体稳定。4. 池体设计池体由四部分构成：①池身。一般用砖、条石、混凝土预制块浆砌水泥砂浆抹面而成。壁厚0.25 m，衬砌材料为M7.5水泥砂浆，表层用M10水泥砂浆抹面，最后加盖，需配置沉沙池及引水沟。②泄水口。设置于池壁的正常蓄水位处。③池沿。全埋式蓄水池池沿应高于地面0.25 m,以防池周泥土及污物流入池内，一般用砖、条石、混凝土制块浆砌而成。④池底。池底一般采用锅底形，C15混凝土嵌底，要求拌合均匀，浇筑用机械振捣，做到密实平整，厚度0.1～0.2 m，表面用MIO水泥砂浆抹面。在池底浇筑的同时应砌侧墙基础砖，
以使侧墙基础与3
池底混凝土连接为一体。为便于水池清洗和维修，在底部设一根直径0.1 m的放空管。为充分合理利用水资源，提倡配套采用管灌、滴灌和喷灌等集约化灌溉方式，以便进一步提高工程效益。5 配套设施(1)引水沟(渠)。是蓄水池的重要组成部分。根据地形条件一般可用衬砌沟渠，将水源与蓄水设施联接起来。引水沟最好与坡面自然雨水冲沟相连，长度应能确保足量引水。引水沟采用C20混凝士立模浇筑，断面为0.2 m×0.2 m，沟底及邦浇筑厚0.1 m，设计坡比应较陡，衬砌材料可用预制U型砼槽或砌砖，引水沟基础需稳定，两侧需填筑密实。引水沟内水流流速对工程量和水头损失影响较大。一般规定进水渠设计流速&4.0 m/s，宜控制于1～2 m/s。对地势较高、山坡较陡、开挖方量很大的河岸溢洪道，进水渠设计流速可适当提高，但应尽量缩短进水渠长度、减少进水渠的水头损失。进水渠进口流速应低于渠内流速，一般应控制于2.5 m/s以下。(2)沉沙池。为沉淀水中大于规定粒径的有害泥沙，使水的含沙量符合水质要求并与下游渠道挟沙能力相适应，避免蓄水池被大量淤积，减少蓄水并增加清淤工作量，使沉沙池坡面洪水泥沙沉积在沉沙池内，同时亦便于清出。沉沙池沉淀泥沙的粒径主要取决于引水用途。对灌溉渠系上的沉沙池，要求出池泥沙粒径&O.03～0.05 mm，水流中所含细颗粒泥沙对农田有肥田作用，不会淤积渠道，可输送到田间。有时还以出池水流的含沙量作为控制指标，要求汛期含沙量≤2.0～2.5 kg/m3，非汛期则为0.5～1.5 kg/m3。沉沙池一端连接蓄水池，另一端直接与引水沟末端相连，断面尺寸≥1.5 m×1.0 m×1.0 m(长×宽×深)，采用C15砼嵌底，M7.5水泥砂浆页岩砖衬砌，迎水面用M10水泥砂浆抹面。出口应设置简易拦污栅，以最大限度减少污物进入蓄水池。(3)拦污栅。在沉沙池、过滤池的水流入口处均应设置拦污栅，以拦截汇流中挟带的枯枝残叶、杂草等污物。拦污栅构造简单，可在铁板、薄钢板及其他板材上直接呈梅花状打孔(圆孔、方孔均可)，亦可直接采用筛网制成。一般用8 84
铅丝编织成0.01 m方格网状方形栅，周边用郑钢筋绑扎或焊接，长与宽根据水管(槽)尺寸而定。经济条件较差的地区也可用竹条、木条、柳条制作成网状拦污栅，但无论采用何种形式，孔径必须≤O.01 m×0.01 米。(4)进水管(渠)。应遵循下列原则：①进口布置应因地制宜，水流平顺入渠，体型简单；②选择轴线方向时应使进水顺畅；③进水渠较长时，宜在控制段前设置渐变段，长度视流速等条件确定，≥2倍堰前水深；④渠道需转弯时，轴线的转弯半径&4倍渠底宽度，弯道至控制堰(闸)问宜有长度≥2倍堰上水头的直线段。(5)护拦。主要为防止人畜进入、保护人畜和工程安全，总体高度&10.7 m，底部实墙高度0.2m。为增加蓄水，可将护拦上部采用页岩砖衬砌为花拦，下部为实墙。(6)溢流堰。在护拦实墙部分留溢流口，溢流堰长度以能将多余水量排出工程以外，尺寸0.2 m×0.2 m，衬砌材料可采用预制U型砼槽或砌砖。溢流堰基础要稳定，两侧应填筑密实。(7)渗漏、蒸发及防治措施。①由于施工质量差(如砌体勾缝填浆不实、混凝土捣固不密实)、变形缝未处理好等而导致渗漏。补救措施：裂缝明显，可顺裂缝开凿比原裂缝宽10～20倍的沟槽，深度0.05～0.10 m，用l:1的水泥砂浆填补；裂缝不明显，可用净水泥浆通刷2～3次，修补部位应作好养护。②为减少蓄水池蒸发损失，探索了一种简易的工程措施，主要由中心支架、铁丝网、遮阳网等组成。中心支架为一根φ0.05 m钢管，长度为蓄水池深度加3.0 m(一般约为6.0 m)，钢管两端各焊接一个三角形支架，支架上焊接一圆型支座，两端一大一小，直径分别为1.0、0.6m。将支架大端向下，小端向上置于蓄水池中央。支架顶端圆环于蓄水池护拦用#14铁丝等距离固定，铁丝在蓄水池护拦上的间距约为l～5 m，再将遮阳网布按已成的棚架形状用缝纫机加工成棚网铺在棚架上，四周在蓄水池护拦上固定好即可，四周可种植藤蔓植物，在防蒸发棚上形成生物棚，防蒸发效果更佳。5
照片1 蓄水池
二． 田间道、生产路设计（四川省土整中心）田间道设计应先就项目区田间道现状进行描述，再针对现状存在的问题进行设计；报告中应详细说明田间道路基、垫层、路面设计的要求、标准、应达到的质量要求等内容；错车道、挡土墙等也要有设计说明。生产路应有路基、路面、上山、下山段设计说明。田间道路工程级别标准含等级标准、路面宽度、路面材料、道路通达度和路网密度等。田间道不属于等级公路，等级标准一般低于四级公路。但盆西平原区的田间道和兼有乡村交通运输功能，等级标准应为单车道四级公路表2.1土地开发整理工程类型区田间道路规划指标（《四川省土地开发整理工程建设标准》表7.1.3）
1. 布局原则（1）田间道应布局成网，形成环路，短节和入户田间路尽量不布置，土地整理项目重点区域布置的田间道应不低于300米；（2）田间道以整治为主，并选择项目区主干田间道进行整治；需要连通断头路时，可规划少量的新建田间道；（3）生产路原则上应少量布置，坡改梯区域配套生产路可计入土地平整工程中。2. 总体设计要求原则上不允许大量新建田间道路，主要对现有路网进行改造，连通部分断头路、整治田间道、硬化生产路。新建田间道因基础不稳采用泥结碎石路面。3. 田间道设计要点（1）整治田间道不应采用单一标准断面设计，应根据现状路况的不同（现状情况可在图中标明），分别进行设计，根据不同路段具体情况按桩号设计采用的结构型式，分段计算工程量，不能满铺计算。（2）在图中，一是应具体说明每一条整治田间道不同路段（按桩号）所采用的断面形式；二是要按桩号标注出软基处理的具体路段，路涵的设计规格，保坎、挡土墙的具体位置和设计规格（长、高），并计算相应的工程量。（3）田间道垫层设计应实事求是；路面垫层由块石、卵石或泥结碎石（禁止采用砂泥石、因为存在孔隙，不能完全压实）砌筑，厚度一般为20cm；采用块石、卵石作垫层的，应用5～8cm碎石填缝。（4）整治田间道原则上不提倡回车道；软土路基换填路段应合理设计断面并统计工程量。（5）田间道挡土墙应进行稳定性分析，考虑安全性和可操作性。3.1 路基（《四川省土地开发整理工程建设标准》）1）路基高度8
路基的高度应高出沿河及易淹区10年一遇设计洪水位0.5m以上；地面排水良好时，应高出原地面0.3～0.5m；挖渠土填筑路段应高于地下水位0.5m以上，有灌溉渠道时，护坡道应高出水渠设计水位0.5m。2）路基宽度设置路肩挡土墙时，路基宽度为路面宽度和路肩宽度之和；不设置路肩挡土墙时，路基宽度为路面宽度和边坡宽度之和。设置路肩挡土墙的路基宽度应符合下表的规定。表2.2
田间道路基宽度标准
3）路基排水路基应根据沿线的降水与地质水文等具体情况，设置必要的排水设施。 路基排水设施包括边沟、截水沟、排水沟、涵洞等。一般边沟深度和宽度不得小于0.3～0.4m；截水沟和排水沟的深度和宽度不得小于0.5m。排水设施应与农田灌溉，人畜引水等工程相结合。4）路基压实度路基施工应采用压实机具，采取分层填筑、压实。压实度必须达到90%以上。压实度达到要求，路基稳定后，才能铺筑泥结石路面或硬化路面。5）路基边坡路基边坡一般挖方段采用1：0.5～1：0.75，填方段采用1：1.5。6）路肩一般采用土路肩，有条件时可采用干砌块石砼砂浆抹面压顶、条石或预制混凝土块作路肩。3.2 路面（《四川省土地开发整理工程建设标准》）1）田间道一般采用中低级路面，盆西平原区和其它经济较发达的地区可适当提高为次高级路面。适宜选用的面层类型有沥青表面处理、水泥混凝土、泥结碎石、砂砾石、砌块等。9
2）田间道路路面应具有良好的稳定性和足够的强度，其表面应满足平整、抗滑和排水的要求。3）田间道路面宽度一般为3.0～4.0m，具体标准见表2.1。路面平整度不大于3cm，并在适当距离内（200～300m）选择有利地点设置错车道。错车道路面宽度应大于6.5m，有效长度不小于20m。4）在断头田间道末端，为使机动车辆转头，应根据需要设置倒车转台。转台平面成“T”型布置，台肩结构相同，台面及其垫层材料结构与田间道路面相同。5）田间道路面结构设面层和基层共两层（包含底基层）。标准见下表。表2.3田间道路面标准（《四川省土地开发整理工程建设标准》表7.2.2-4）
3.3 纵横断面（《四川省土地开发整理工程建设标准》）1）田间道纵断面田间道最大纵坡宜取6%～8%。平原地区不宜大于6%；特殊情况下，丘陵地区不宜大于11%，山区不宜大于13%；在海拔2000m以上或严寒冰冻地区不宜大于8%。田间道最小纵坡以满足雨雪水排出要求为准，一般宜取0.3%～0.4%，多雨地区宜取0.4%～0.5%。田间道纵坡坡长限制见下表。
表2.4田间道纵坡长度限制
当连续纵坡大于5%时，应在不大于上表中所规定的长度处设缓和坡段，缓和坡段长不小于60m，纵坡不大于4%。图2.1 田间道路纵断面布置示例2）田间道横断面田间道横坡宜取0.3%～0.4%。其横断面一般为田―路―渠（沟）―林、田―渠（沟）―路―林、田―路―林―渠（沟）的形式，可在一侧或两侧设林带。图2.1 田间道路横断面布置示例1
图2.2 田间道路横断面布置示例24. 生产路设计要点（1）不提倡现浇混凝土，可采用C25预制钢筋混凝土板或石板（2米宽生产路采用C30、15cm厚混凝土路面）。（2）生产路不设纵坡限制，当坡度大于15°时，应设置踏步，踏步数不得少于3步，否则应作成坡道；踏步数较多时可根据实际情况做休息平台。踏步高应为15～18cm，步宽应为30～45cm。4.1 路基（《四川省土地开发整理工程建设标准》）1）地面排水良好时，路基高于原地面0.2m；填方地面或经常有积水、地下水位较高时，路基应高于原地面0.3m以上。2）路基宽度宜取0.8～2.5m，边坡比宜采用1:0.5～1:1。3）路基可用素土压实或块石、卵石填筑。4）生产路可采用土路肩或挡土墙式路肩，也可不设路肩。4.2 路面（《四川省土地开发整理工程建设标准》）生产路路面一般由面层与垫层组成。生产路路面宽0.6～2m。路面垫层由块石或卵石砌筑，碎石填隙，厚度一般20.0cm。路面面层可采用素土、泥结碎石、混凝土、间隔石板、预制混凝土板等类型。 路面采用泥结碎石时，面层厚10.0cm。路面采用混凝土、间隔石板、预制12
混凝土板等类型时，面层厚8.0～10.0cm。
生产路横断面组成示例
照片2.1 田间道
照片2.2 生产路13
三． 坡改梯设计（四川省土整中心）规划的坡改梯区域坡度应在5～22°之间，并根据地形条件和需要配置纵向坡面排水系统和上下坡生产路。1. 总体设计要求明确（在图中）坡改梯每块整理区域的具体位置、面积、设计田面高程以及设计田埂的高度、位置、尺寸、材料等相关设计参数，并配套生产路、排水沟等辅助工程。2. 坡改梯设计要点（1）建设标准：平、厚、壤、固、肥，达到土壤保土、保水、保肥的要求。（2）基本技术要点：①梯埂高度：土埂高度以≤1.5m为宜，石埂高度以≤2.0m为宜 。②梯台台位：应“大弯随弯，小弯取直”，沿等高线布置的台位清晰：反对网格化设计（农业产业化配套除外）。③台面坡度：小于5度，田面上局部起伏高差应在10～15cm内，田面长方向保留1/300～1/500的比降，以利于排水（坡面排水）。④土层厚度：耕作层厚度应达到30cm以上，土层厚度应达到60cm以上。 ⑤土壤培肥：采用秸秆还田、施农家有机肥等方式进行地力培肥。 ⑥梯埂牢固（3）不同的坡度段应有标准断面设计；石埂设计：根据现场地形地貌条件、石材储量及取材难易程度合理选择石埂用材，修筑石埂时应就地取材，优先选用条石、块石、卵石、混凝土网格，不宜使用三角架，慎用预制六棱块护坡。石埂基脚应深至底土层或基岩，石埂量应占总坎量的40%以上。（4）要设计排水背沟和纵向排水沟；背沟应傍地块内侧、顺等高线挖筑，背沟一般为土沟，背沟一般距离梯埂下部15～30cm，沟深20～30cm，沟宽20～40cm，边坡1:0.5～1:1，与厢沟相连接后再与排水沟连接。14
（5）坡改梯每块应有平面布置图，平面图应反映出具体制埂位置、制埂材料（土埂、石埂）、蓄水池、上山路代沟的布置、范围界等，每条埂应有编号，坡改梯田田面长边应沿等高线布设，遵循“大弯随弯，小弯取值”的原则布设田块。（《四川省土地开发整理工程建设标准》）梯田（地）是坡地上沿等高线修成田面平整、地边有埂的台阶式地块。梯田（地）可以改变台面坡度，拦蓄雨水，达到保水、保土、保肥的目的。本省要求对25°以下的坡耕地应进行坡改梯，修筑成梯田。1.梯田分类按修筑梯田的断面形式可分为水平梯田、坡式梯田、隔坡梯田；按田坎建筑材料分有土坎梯田、石坎梯田、植物护坎梯田；按用途种植旱作物的叫梯地，种植水稻的叫梯田；按秋冬季是否蓄水分为水旱轮作田、冬水田、囤水田等。2.梯田布局梯田布局结合山丘区地形，以沟渠、道路为骨架，按大弯就势，小弯取直，沿等高线布置，形状呈长条形、环形或扇形。梯田内部设边沟、背沟和排水口。梯田外的排水沟与蓄水池、沿山沟、排洪沟等设施相连，因地制宜地采取蓄、引、排措施，使坡面径流变害为利。3.田面长度为方便耕作，梯田长度一般为100～200m。4.田面宽度田面宽度根据地形、土质决定。地面坡度越大，则田面宽度越窄，埂坎高度越低，则田面宽度越窄。一般梯田田面宽5～10m。5.田面平整度梯田要满足灌溉、排水要求，梯田田面上局部起伏高差应在10～15cm内，田面长方向保留1/300～1/500的比降，以利于排水。6.梯田田坎梯田（地）建设要求埂坎安全稳定，占地少，用工省，埂坎材料就地取材。 田坎高度宜根据地形地貌、土壤质地、土埂稳定性、田面宽度的要求而定。 田坎材料主要有土坎、石坎，其次有生物护坎。梯田土坎高度以＜1.5m为15
宜，石坎高度以＜2.0m为宜。田坎外侧边坡55°～80°；田坎内侧边坡可取50°～60°；田坎顶宽一般为0.30～0.40m。盆地丘陵区、盆周山地区和川西南山地区有发展田坎经济习惯的，田坎顶宽可适当加宽。格田之间以田埂为界，田埂一般宽0.15～0.30m，高0.20～0.40m。 水平梯田断面参数见表3.1；梯田断面设计要素见图3.1。表3.1 水平梯田断面参数（《四川省土地开发整理工程建设标准》表5.2.2）
θ～原地面坡度；α～梯田田坎内侧边坡，(°)；β～梯田田坎外侧边坡，(°)；H～梯田田坎高度，m； Bx～原坡面斜宽，m；Bm～梯田田面毛宽，m；B～梯田田面净宽，m；a～梯田田坎占地宽，m；b～梯田田坎埂高，m。图3.1 水平梯田断面参数（《四川省土地开发整理工程建设标准》表5.2.2）
四． 田块设计和平整工程（四川省土整中心）1. 耕作田块的长度和宽度根据规划要求，耕作田块的长度详见表4.3。2. 平原地区耕作田块内部设计（1）平原地区水田内部宜采用格田形式。格田设计必须保证排灌畅通，灌排调控方便，并满足水稻作物不同生长发育阶段对水份的需求。格田内部凹凸高差在±3cm以内，长度宜保持在100m～140m,宽度在30m～40m。格田之间以田埂为界，田埂应采用土质，埂高宜为25cm～30cm，埂宽宜为30cm～40cm。（2）平原地区旱地田面坡度应限在1:500以内。3. 梯田设计3.1
原则梯田应规划在25°以下的坡地上，梯田的设计应根据地形、坡度、土质等具体情况，以方便耕作，节省用工、保证田坎安全为原则，上下左右兼顾，采取大弯就势，小弯取直的办法，尽量集中整片。3.2
梯田的分类（1）根据地面坡度不同，分陡坡区梯田与缓坡区梯田。（2）根据梯田的断面形式，有水平梯田、坡式梯田、隔坡梯田和波浪式梯田。（3）根据梯田田坎的建筑材料不同，分土坎梯田与石坎梯田。（4）根据梯田的用途不同，分为旱作物梯田、水稻梯田、果园梯田、茶园梯田等。3.3
梯田类型的选取梯田类型的选取，应综合考虑地形、土壤、气候和生产基础等因素，因地制宜。3.4
水平梯田断面设计与计算3.4.1
水平梯田田坎设计18
（1）梯田田坎设计原则1）安全稳定。2）占地少。3）用工省。4）因地制宜选择田坎材料。（2）梯田田面宽度、田坎高度、田坎占地宽、田坎占地各要素（见图1）可通过下列公式计算：田面宽度： B?H(ctga?ctg?)BH?L?sina?田坎高度： ctga?ctg?
2b?H?ctg? 田坎占地宽：2b??100%B?2b田坎占地（%）：
式中：L～～斜坡距离，m；B～～田面宽，m； b～～田坎占地宽，m； 图1水平梯田断面图d ～～田埂顶宽，m；D～～田埂底宽，m；H～～田坎高，m；h～～田埂高，m；?～～地面坡度（°）；?～～田坎侧度（°）；(3）梯田田坎设计土质粘着力愈小或田坎愈高，田坎外侧应愈缓，水平梯田断面尺寸可参考下表1。田坎稳定性要求按力学方法计算。表4.1 水平梯田断面尺寸参考值表
田边蓄水埂可设计为高0.3m～0.5m，顶宽0.3 m～0.5m，内外坡比约1:1；在多雨地区，梯田内侧应有排水沟，其具体尺寸根据各地降雨、土质、地表径流情况而定。3.4.2
水平梯田土方量计算挖填方相等时单位面积水平梯田土方量计算：
单位面积土方量的计算：V=1/2(B/2×H/2)×L=1/8B?H?L式中：V=单位面积（公顷或亩）梯田土（石）方量（m3）；L=单位面积梯田（公顷或亩）梯田长度（m）；H=田坎高度（m）；B=田面净宽（m）。 3.5 坡式梯田设计（1） 确定等高沟埂间距每两条沟埂之间的斜坡田面（BX）应有足够的宽度，以满足耕作的需要。 根据地面坡度情况，一般是地面坡度越陡，沟埂间距越小；地面坡度越缓，沟埂间距越大。根据地区降雨情况，一般是雨量和强度大的地区沟埂间距应小些，雨量和强度小的地区沟埂间距应大些。根据耕地土质情况，一般是土壤颗粒中含砂粒较多、渗透性较强的，沟埂间距应大些；土质粘重、渗透性较差的，沟埂间距应小些。具体设计时，根据以上几方面不同条件，经综合分析，确定沟埂间距。同时可参考当地水平梯田断面设计的BX值，并考虑坡式梯田经过逐年20
加高土埂，最终变成水平梯田时的断面，应与一次修成水平梯田的断面相近。（2） 等高沟埂断面尺寸的确定沟埂的基本形式应采取埂在上、沟在下，从埂下方开沟取土，在沟上方筑埂，以有利于通过逐年加高土埂，使田面坡度不断减缓，最终变成水平梯田。埂顶宽30cm～40cm，埂高50cm～60cm，外坡1:0.5，内坡1:1。土埂应能拦截两埂坡面所产生的地表径流与泥沙，多雨地区土埂不能全部拦蓄的，应结合坡面小型蓄排工程，妥善处理多余的径流与泥沙。当土埂上方由于泥沙淤积导致容量减少时，应及时从下方取土加高土埂，保持初修的尺寸和容量。4. 沟洫畦田和台田设计4.1
沟洫畦田和台田适用类型选择沟洫畦田又称为大地畦田，适用于旱涝交叉的平原洼地上游地区，田面不垫土或垫高不多。台田形式适合于干旱较少而雨量过多的平原湖区地区，台田田面垫土较高，挖沟也较深，以尽量抬高田面以降低地下水位，同时起到滞洪排涝的效果。4.2
沟洫畦田和台田长度和宽度的确定沟洫畦田和台田长度和宽度的确定应该重点考虑排水系统布置要求，田块长度由上一级排水沟的间距大小确定，一般在300m左右较为合适，而田块宽度则依末级固定排水沟的间距来定，一般在50m～100m之间，具体设计可根据地下水与项目区土壤地质等条件确定。4.3
沟洫畦田和台田边坡的确定为防止边坡坍塌以及导致排水沟淤积，沟洫畦田和台田边坡应合理的确定，具体设计时应考虑到土质，土质粘，边坡的坡度可小些；沙质土坡度要大些。一般在粘质土上以1:1.5为宜，沙质土上以1:2到1:3为宜。4.4
沟洫畦田和台田田面的要求21
为防止雨水冲刷和耕作时土壤滚入沟内，田面中间铺土要平，四周要高，形成埂状。台田由于项目区降水较大，排涝是主要问题，因此台田的规划应该尽量抬高田面，一般田面平整高程应该高于常年涝水位0.2m左右。5. 土地平整工程5.1 土地平整总的要求（1）田面平整，符合灌排水要求。（2）合理设计分配土方，就近挖填平衡，运输线路没有交叉和对流，使平整工程量最小，劳动生产率最高。(3）注意保持土壤肥力。(4）改良土壤，尽可能扩大耕地。5.2
田面高程设计5.2.1 田面高程设计原则（1）因地制宜；（2）确保农田旱涝保收；（3）填挖土方量最小；（4）与农田水利工程设计相结合。5.2.2 农田田面高程设计（1）地形起伏小、土层厚的旱涝保收农田田面设计高程根据土方挖填量确定。（2）以防涝为主的农田，田面设计高程应高于常年涝水位0.2m以上。（3）地形起伏大、土层薄的坡地的田面高程应因地制宜。（4）地下水位较高的农田，田面设计高程应高于常年地下水位0.8m以上。（5）耕作田块田面高程应满足农作物排渍的要求，即田面高程≥（田块最高地下水位高程+设计排渍深度），水田设计排渍深度可取0.6m，旱地设计排渍深度可取0.8m。5.3
土地平整标准22
（1）满足田面平整度的要求，平整后水田格田田面凹凸高差应控制在±3cm以内；旱地田面坡度应限制在1:500以内。（2）满足相邻田块高差的要求，田块高差应根据自然地形来确定并考虑满足灌排的要求。平原地区相邻田块高差以0.2m～0.3m为宜；丘陵地区的田块高差的设计除了要满足灌排要求外，还要有利于水土保持和表土利用，相邻田块的高差应小于2m，以0.5m～1.5m为宜。（3）满足单个田块内部挖、填土方尽量平衡的要求，田块平整整体上是要做到单个田块内部土方挖、填方平衡，挖方等于填方，但对于要通过田块平整余土填埋坑塘的，应使挖方大于填方，挖、填方之差略等于要填坑塘所需要的土方，余土用于填塘，预算时用填方作为平整土方，以防与废弃坑塘填埋土方重复计算。（4）满足田面高程规划设计的要求，平整的格田或田块在规划图上应标注设计高程。5.4
土地平整方法土地平整方法有整体平整和局部平整，在实施土地平整实践过程中由于整体平整工程量大，需要的工期长，而且有很多本不需要平整的地方进行平整，因而在土地平整时不宜采用。土地平整主要是指局部平整包括田块平整和格田平整，根据土地平整的要求，既要满足要求又要平整的工程量最小，考虑到施工地域和施工条件的限制一般采用格田平整。废弃坑塘和沟渠的平整采用就地平整的方法。具体过程是降低田块的设计高程，使挖填方之差等于或者略大于田块内要填坑塘的所需土方，最终以填方作为平整土方量，填挖方差作为填埋相应田块内废弃坑塘沟渠的填埋土方。另外一种方法是由于各种原因降低田块高程不经济或不能满足灌排布局要求，可以采用外运土填埋，从项目区外运土来填埋，而且要求有25cm的表土耕作层。废弃居民点的平整可以采用就地平整的方法，最好和废弃沟渠配合平整，降低废弃居民点的高程，多余的土用来填埋地势较低的地方，然后从其它耕作层较厚的田块取表土进行平整，使项目区的填挖土方尽量平衡。5.5
土方调配5.5.1 土方调配原则23
（1）挖方与填方基本达到平衡，在挖方的同时进行填方，减少重复倒运。（2）挖（填）方量与运距的乘积之和尽可能为最小，即运输路线和路程合理，运距最短。（3）总土方运输量或运输费用最小。（4）取土或弃土应尽量不占农田或少占农田。（5）分区调配应与全场调配相协调，避免只顾局部平衡，任意挖填而破坏全局平衡。（6）调配应与地下构筑物的施工相结合，有地下设施需要填土，应留土后填。（7）选择恰当的调配方向、运输路线。做到施工顺序合理，土方运输无对流和乱流现象，同时便于机械化施工。5.5.2 土方平衡调配方法与土方调配图的编制（1）划分调配区在平面图上先划出挖填区的分界线，并在挖方区和填方区适当划出若干调配区，确定调配区的大小和位置。划分时应注意以下几点：1)调配区的划分应与平整田块的平面位置相协调，并考虑它们的施工顺序；2)调配区的大小应满足土方施工用主导机械的行驶操作要求；3)调配区的范围应和土方工程量计算用的方格网相协调，通常可由若干个方格组成一个调配区。4)当土方运距较大或场地范围内土方不平衡时，可考虑就近借土或弃土，此时一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。（2）计算各调配区的土方量并标明在图上。（3）计算各挖、填方调配区之间的平均运距。挖、填方调配区之间的平均运距即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，以一个角作为坐标原点（图3），按下式求出各调配区土方重心位置：24
X0(xV) ?Viii
Y0(yV)? Viii式中：X0,Y0～～挖方调配区或填方调配区重心坐标；xi,yi～～块方格重心坐标；Vi～～i块方格的土方量。填、挖区之间的平均运距L0为：L0?(xOT?xOW)2?(yOT?yOW)2式中：x0T,x0T～～填方区的重心坐标；x0W,y0W～～挖方区的重心坐标。图3 土方调配区间的平均运距一般情况下，可用作图法近似地求出调配区的几何中心（即形心位置）以代替重心位置。重心求出后，标于图上，用比例尺量出每对调配区的平均运输距离（L1、L2、L3??）。
25当填、挖方调配区之间的距离较远，采用自行式铲运机或其它运土工具沿现场道路或规定路线运土时，其运距应按实际情况进行计算。所有填挖方调配区之间的平均运距都需一一计算，并将计算后的结果列于土方平衡与运距表内（表2）。表4.2
填挖方平衡及运距表
mn对于线性规划中的运输问题，可以用“表上作业法”来求解，使总土方运输量V???LijXij为最小值，即为最优调配方案。i?1j?1（5）绘出土方调配图根据以上计算，标出土方调配方向、土方数量及运距（平均运距再加施工机械前进、倒退和转弯必需的最短长度）。 5.6
耕作层剥离土地平整时，为保护耕作层土壤免遭破坏，在土地平整前将耕作层土壤先移开，待土地平整后再回填。田块内部高差在±30cm以内时，土地平整前可不进行表土剥离。需要进行剥离的田块，表土层剥离厚度一般以0.2m～0.3m为宜。 5.7
表土回填率指将表土收集并用作开发整理后耕地耕作层的表土占开发整理前总表土的体积之比。一般要求达到80%～90%。 5.8
土地平整计算方法选择（1）土方量计算方法26
土方量计算可采取的方法有：土地平整传统的计算方法有方格网法、横断面法和散点法；也可采用计算机软件南方CASS和MAPGIS中的相关功能计算。（2）土地平整计算方法选择的原则1) 根据地形、平整田块的形状、土地平整挖填深度和图件精度来选择。 土方量计算方便、准确。 （3）土地平整计算方法的选择1）地形比较复杂、田块平面形状比较方正的情况下，适宜选择方格网法。 2）地形起伏变化较大地区，或者挖填深度较大又不规则的地区适宜选择横断面法。3）地形虽然有起伏，但变化比较均匀，不太复杂的地形适宜选择散点法。 4）图件精度较高，达到计算机软件要求时，可以采用计算机程序计算。表4.3 不同地貌类型基本农田土地整理规划设计标准
照片4 田坎28
五． 沟渠设计（四川省土整中心）1. 沟渠设计要点（1）每条灌溉渠、排水沟都应有平面布置图，应代桩号反映出人行桥、分水口、放水口、跌水（有才表示）的具体布置位置，并标明水流方向与水源点，旁边或后面应附横断面设计图。（2）新建沟渠应进行水力计算，整治沟渠结合现有断面进行优化；设计水深超过800mm的应按稳定边坡要求适当放坡，即设计为梯形渠；渠道较长的不能只采用一个标准断面。（3）渠道材料不用砖（耐久性不够），根据实际选用混凝土现浇、U型渠（大于5cm）、浆砌块石或条石。（4）可设置拦水设施和放水设施。（5）排水沟和排洪沟设计应防止沟槽过水时长杂草引起阻水。（6）渠道功能应分清，并按要求统一渠道的称谓。根据《农田排水工程技术规范》附录E，项目区为丘陵山区，排水方式位自排。1）排水沟排涝模数和设计流量分别根据以下公式计算
2）排水沟断面设计排水沟断面采用明渠均匀流公式进行计算：Q?ACRi其中：A～过水断面面积（m）, A=(b+mh)h；b～设计底宽，m；h～设计水深，m；m～边坡系数，设计为矩形断面，取0；R～水力半径，R=A/X，X为湿周, X=b+2h(1+m)；C～谢才系数； 21/22C?11/6Rn3Q～设计流量，m/s；n～糙率；i～排水沟比降，取1/500。通过计算过水断面的水力要素，然后计算排沟流量，与设计流量进行校核。
一、明渠均匀流水力计算的基本公式1.明渠均匀流水力计算的基本公式
连续性方程（
谢才公式（6-29)及式（9-1），明渠均匀流的基本公式为：（9-2）
(9-3)式中：
R――水力半径（m），R=A/P；P――过水断面湿周，是过水断面固体壁面与液体接触部分的周长（m）；
J ――水力坡度；C――谢才系数（m1/2/s）。――明渠均匀流的流量模数，――相应于明渠均匀流正常水深时的过水断面面积。A.无量纲 B.L/T
选择：流量模数K0的量纲为：
你的回答：D.L/T
3/2C.L/T 22.
谢才系数的计算（1）曼宁公式：（6-31）（2）巴甫洛夫斯基公式：（6-32）
式中：二、梯形断面的几何计算（图9-7）31
1.基本量b――底宽；h――水深；m――边坡系数 m=ctan。m越大，边坡越缓；m越小，边坡越陡； m=0时是矩形断面。m根据边坡岩土性质及设计范围来选定。2.导出量B――水面宽， B=b+2mhA――过水断面面积， A=(b+mh)h
P ――过水断面湿周，图9-7R――水力半径，
照片5 沟渠
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