基于新造水田工程的物理特性研究.pdf

1、山地丘陵區(qū)水田匱乏，耕作困難，不能滿足正常的農(nóng)用生產(chǎn)，新造水田是坡面整治的重要部分，也是提高耕地質(zhì)量的一個(gè)重要舉措。近年來，隨著國(guó)土資源部2014年18號(hào)文件《關(guān)于強(qiáng)化管控落實(shí)最嚴(yán)格耕地保護(hù)制度的通知》的發(fā)布，證實(shí)水田的缺口正在逐步增大，因此新造水田對(duì)于改善丘陵區(qū)現(xiàn)狀有重要作用。在以往的研究中，國(guó)內(nèi)外對(duì)新造水田的研究較少，有部分的研究主要是針對(duì)在旱地改水田后，田面理化性質(zhì)上的變化；但幾乎沒有對(duì)新造水田的工程設(shè)計(jì)提出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的文章。因此，

2、本文將探討山地丘陵區(qū)新造水田選址及采樣點(diǎn)區(qū)域的土壤物理性質(zhì)、土壤抗剪強(qiáng)度、田面滲透及邊坡穩(wěn)定等因素進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)新造水田的工程設(shè)計(jì)提出方案，給出相應(yīng)的技術(shù)要點(diǎn)。
　　本文以侏羅系沙溪廟組發(fā)育而來的灰棕紫泥為研究對(duì)象，采集五個(gè)不同土地利用類型的土樣，通過直剪試驗(yàn)法、變水頭滲透法分析該區(qū)域田塊的各種性狀；通過采取4種不同規(guī)格的邊坡，每個(gè)規(guī)格的邊坡分別采集8個(gè)不同的坡度，用邊坡條分法進(jìn)行計(jì)算，得出邊坡穩(wěn)定系數(shù)；同時(shí)根據(jù)新造水田的要素，

3、提出相應(yīng)工程設(shè)計(jì)，得出以下結(jié)果：
　?。?）土壤物理特性分布特征
　　土壤容重水旱輪作田塊>葡萄園>撂荒地>蔬菜地>果園；礫石含量撂荒地>果園>葡萄園>蔬菜地>水旱輪作田塊。粒徑小于0.002mm的黏粒含量高低為水旱輪作田塊>葡萄園>蔬菜地>果園>撂荒地，水作或水旱輪作的土壤黏粒含量大于旱作土壤且大于撂荒旱地；大于0.02mm的砂粒含量高低為撂荒地>果園>蔬菜地>葡萄園>水旱輪作田塊，結(jié)果與黏粒含量相反；分形維數(shù)由水田到旱地

4、再到撂荒地逐漸降低，相關(guān)系數(shù)也顯著降低。五個(gè)樣點(diǎn)的液限、塑限及塑性指數(shù)差異較小。
　　滲透系數(shù)與礫石含量的多少有明顯關(guān)系，隨著礫石含量的增大，滲透系數(shù)也隨之增大。當(dāng)?shù)[石含量小于20％時(shí)，滲透系數(shù)的變化在10-8~10-4數(shù)量級(jí)之間，當(dāng)?shù)[石含量超過20%時(shí)，滲透系數(shù)會(huì)發(fā)生躍變，滲透系數(shù)將主要集中在10-3~10-1數(shù)量級(jí)之間；滲透系數(shù)與土壤容重大小的關(guān)系與礫石含量的結(jié)果相反，當(dāng)容重越大時(shí)，滲透系數(shù)越小，當(dāng)容重大于1.4~1.5g/c

5、m3時(shí)，滲透系數(shù)較小，滲透系數(shù)將主要集中在10~8~10~4數(shù)量級(jí)之間，容重小于1.4~1.5g/cm3時(shí)，滲透系數(shù)變大，滲透系數(shù)的變化在10-3~10-1數(shù)量級(jí)之間變動(dòng)，且會(huì)在這個(gè)點(diǎn)位上出現(xiàn)躍變；此外，滲透系數(shù)與土地利用類型也有關(guān)系，水田耕作的滲透系數(shù)（B3、B4）<水旱輪作（B1）<旱地或撂荒地（B2、B5）。
　　（2）土壤抗剪及邊坡穩(wěn)定性特征
　　剪應(yīng)力都隨著剪切位移的增大而增大，但只有在前三種含水率（7%、13%、

6、19%）條件下，當(dāng)剪切位移小于1mm時(shí)，剪應(yīng)力迅速增大，當(dāng)剪切位移超過1mm后，剪應(yīng)力增速有所放緩；當(dāng)含水率為25%時(shí)，剪應(yīng)力隨剪切位移的變化較為緩慢。但在任意含水率下，當(dāng)剪切位移大于3mm時(shí)，剪應(yīng)力隨剪切位移的變化就開始減小，而剪切位移大于4mm時(shí)，剪應(yīng)力增量更小，幾乎趨于穩(wěn)定；在垂向壓力為100kPa~200kPa時(shí)，出現(xiàn)殘余抗剪強(qiáng)度。其中B1蔬菜地及B5撂荒地在含水率為7%、垂向壓力為100kPa時(shí)，出現(xiàn)了軟化現(xiàn)象，但軟化跡象不是

7、很明顯。隨著含水率的增加，在相同剪切位移下，所對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力逐步減??；剪應(yīng)力出現(xiàn)的最大值對(duì)應(yīng)在含水率為7%的狀態(tài)下，最小值出現(xiàn)在含水率為25%的狀態(tài)下。
　　影響邊坡穩(wěn)定性的因素由強(qiáng)至弱依次為黏聚力、內(nèi)摩擦角、邊坡坡度。邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)隨著邊坡坡度的減小而增大；邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)隨著內(nèi)摩擦角的增大而增大；邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)隨黏聚力的增大而增大。
　?。?）新造水田規(guī)劃設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)
　　本章對(duì)新造水田工程布局及工程設(shè)計(jì)兩個(gè)方

8、面內(nèi)容。通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)旱地的實(shí)際情況勘測(cè)，新造水田區(qū)域地形坡度應(yīng)在25°以下，田面坡度在6°以下，單塊水田面積應(yīng)不小于100m2；根據(jù)現(xiàn)有土地利用類型，將田塊劃分為成臺(tái)旱地、緩坡旱地、規(guī)劃囤水田旱地、水旱輪作旱地、復(fù)墾旱地等五中類型，并通過所述試驗(yàn)方法可知當(dāng)田塊位置較低、土壤容重大于1.4g/cm3、礫石含量小于5%、粘粒含量大于25%、塑性指數(shù)大于12%以及滲透系數(shù)控制在小于10-5數(shù)量級(jí)時(shí)較為適合新造水田的建造。
　　綜上所述，