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林地规划设计

时间:2023-11-11 百科知识 版权反馈
【摘要】:居民点用地是土地利用现状分类体系中重要的组成部分。此外,由于人口增长和规划利用不尽合理,我国城市居住用地和基础设施用地较为紧张,城郊和农村大量耕地的占用,均构成了对人类居住区可持续发展的潜在威胁。因此,居民点用地应以可持续消费观为指导,合理规划确定居民点用地规模与布局,处理好居民点建设用地与耕地保护之间的关系。因此,居民点用地规模的确定要因地制宜,同时兼顾生产和生活两方面要求。

居民点是人们为了生产和生活而聚集的定居场所,又称聚落,是人类社会空间结构的一种基本形式。居民点的用地规划是指在一定的区域范围内,对居民点进行总体宏观分析,确定各居民点的性质、规模、发展方向和布局等项目。

居民点是由建筑群、道路网、绿化系统、对外交通运输系统,以及其他公共设施所组成的复杂综合体。这些组成居民点的物质要素,相互有机结合成一个空间环境,包括物质环境和精神文明建设环境两部分,从生态学的角度看,又是一个特殊的生态系统。

社会经济发展是居民点形成的前提,随着生产的发展,人类从游牧到定居,居所从单体建筑到群体建筑,内容和形式均发生了巨大的变化;自从农业与渔牧业第一次分工后,出现了以农业为主的居民点,当商业、手工业与农业的第二次分工产生后,出现了以农业为主的村落和以商业、手工业为主的城镇;城镇进一步发展又形成了城市。由此可见,居民点的产生、性质及其分布和发展受社会生产力和生产关系的制约。

当前,居民点通常分为城市居民点和农村居民点两种类型。城市型居民点可以分为城市和镇两种,城市是指聚居人口在10万人以上,其中非农业人口占70%左右,政治、经济地位重要的城镇,或者聚居人口不足10万人的重要工矿基地、港口和规模较大的物资集散地,以及少数民族地区和边远地区的重要城镇。镇包括建制镇和集镇,国家有详细的建镇标准,如:凡是县级地方国家机关所在地,均应设置镇的建制;总人口在2万人以下的乡,乡政府驻地非农业人口超过2 000人的,可以建镇;总人口在2万人以上的乡,乡政府驻地非农业人口占全乡人口10%以上的,也可以建镇;少数民族地区、人口稀少的边远地区、山区和小型工矿区,小港口、风景旅游区、边境口岸等地,非农业人口虽不足2 000人,如确有必要也可设置镇的建制;凡具备建镇条件的乡,撤乡建镇后,实行镇管村的体制;暂时不具备设镇条件的集镇,应在乡人民政府中配备专人加以管理。农村居民点的基本形式是自然村,几个自然村组成一个行政村。

居民点用地是土地利用现状分类体系中重要的组成部分。由于投入到居民点用地上的人力、物力、财力大大高于自然土地,故居民点用地不同于一般的自然土地,具有很大的使用价值和级差收益。一般来说,工业用地的价值为农业用地的100倍,商业用地的价值又为工业用地的100倍。我国城市建成区面积为12 900 km2,占国土面积的0.134%,据估计平均每平方公里城市土地提供产值70万元。而且随着投入的增加,城市土地产值还在不断地增长。所以,居民点用地的规划,对于提高其价值和价格都有着重要的意义。

随着社会主义市场经济的高速发展,综合国力、国民收入与人们生活水平的显著提高及各项制度创新的深入,中国城市化的步伐大大加快,第三产业得到了快速发展,全国各级城市都得到了快速增长。从1989年底到1999年,我国城市数从450个增加到668个,城镇人口达到3.74亿,占全国总人口的28.77%。许多国际性、地区性的特大型城市开始出现,并带动了周边地区小城市和城镇的发展。1991年我国城市人均用地为87.1 m2,到1995年已超过100 m2,年人均用地增长率为3.93%。随着我国农村人口数量的增长和农村经济的发展,农村居民点用地增长迅速,与此同时大量耕地被占用,从1991年到1995年我国农村居民点建设平均占用耕地实际达20万hm2。因此,必须加强居民点用地的规划与管理,居民点一般绿色植物比重较少,生态经济系统较脆弱,由于大量的生产和生活资料的输入,居民点用地对于其他生态经济系统具有较大的依赖性。此外,由于人口增长和规划利用不尽合理,我国城市居住用地和基础设施用地较为紧张,城郊和农村大量耕地的占用,均构成了对人类居住区可持续发展的潜在威胁。因此,居民点用地应以可持续消费观为指导,合理规划确定居民点用地规模与布局,处理好居民点建设用地与耕地保护之间的关系。

居民点的规模和居民点的性质、地位、类型和布局形式有关,并受所在地区的自然条件、社会经济条件、人口密度等因素影响。居民点规模包括人口规模和用地规模。人口规模往往影响到居民点用地的多少、建筑层数、公共建筑项目的组成与数量、交通运输、基础设施建设等一系列问题。确定居民点用地规模首先要进行人口规模的预测。耕作半径过大,就会造成上工时间长,对生产不利,一般机械化水平高的地方,耕作半径可大些;耗工多,田间管理要求高的作物,耕作半径宜小些,而林业生产,其种植、生产、管理、砍伐等周期长,出工半径可大些,但规模过小,又不利于学校、医疗、商业等文化福利事业的建设和发展。因此,居民点用地规模的确定要因地制宜,同时兼顾生产和生活两方面要求。

居民点用地选择主要应考虑以下几个方面的要求:

(1) 有利于生产和生活。即位置要适中,便于组织生产,靠近工、副业原料地,靠近电源、能源,靠近加工作物用地,有均匀的服务半径,对外交通便利,但要避免过境公路穿越和环绕,有充足、可靠、水质良好的水源。

(2) 符合建筑要求。即满足建设的地形、地势、土质、水文地质等条件。如土壤承压力要能承受建筑物的压力,地势要高、干燥平坦,坡度小于3°;要避开地下矿、沉陷、滑坡、流沙等地;要位于最高洪水位线以上等。

(3) 满足卫生保健要求。即尽量选在环境舒适,靠近河流、水面,清静安全的地方。尽可能靠山靠水,向阳避风,有利排水,有名胜古迹、自然林木等。居住生活区要在工业生产区和畜牧场的上风和上游,避免三废污染。

(1) 居民点用地的组成

居民点用地包括:生活居住用地(居住用地、公共建筑用地、公共绿化用地、道路和广场用地等),工业、手工业用地(工厂、道路、动力设施、仓库等),对外交通用地(铁路、公路的车站用地、河运码头用地等),仓库用地(用于存放、转运的物资集散仓库等用地),公共事业用地(自来水厂、煤气厂、污水处理厂、防洪堤坝等用地),卫生防护用地(指居住区与工厂、污水处理厂、垃圾场等地段之间的隔离地带,水源防护用地以及防风、防沙林带等),其他用地包括各个集镇具体需要的用地,包括不属于乡镇的行政、经济、文教卫生等单位的用地等。

(2) 居民点用地面积概算

居民点占地面积概算目前采用的方法较多,现仅举以下几种:

① 根据建筑面积定额推算。即按居住人数和居民点内各项生产的规模、参照各地的建筑定额,分别概算出居民点内中心区(公建区)、住宅区和生产区的建筑面积,考虑建筑物之间的防火、卫生、绿化、道路等间隔,将住宅区的建筑面积扩大5~10倍,将中心区的建筑面积扩大10倍,将生产区的建筑面积扩大10~15倍,分别作为上述三个区的占地面积。其总和即整个居民点的概算占地面积S,公式为:

S=S1K1+S2K2+S3K3

式中:S1——住宅区建筑面积;

S2——中心区建筑面积;

S3——生产区建筑面积;

K1=5~10;

K2=10;

K3=10~15。

② 按平均占地面积计算。有以下几种算法: a.按每户平均占地0.4~0.5亩(1亩=666.666 667 m2)计算总占地面积;b.按每人平均占地(如200~300m2)估算住宅区、公建区的面积,生产区面积按耕地面积的2%~3%估算,以上两者之和,即为居民点用地面积;c.按耕地的3%~5%估算村的占地面积;d.按每户宅基地平均占地面积估算居民点面积;e.按城乡居民点人均占地面积估算居民点面积。需要说明的是,各地选用的平均系数不一样,要因地制宜选择。

③ 用地累加法。即逐项计算居民点内各种用地面积之和。如:P1为生活居住区用地;P2为生产用地;P3为交通用地;P4为仓库用地;P5为公用事业用地;P6为卫生防护用地。P1的用地指标各地不一。P2、P3、P4、P5用地面积一般由县、乡镇有关单位提供用地规模,经集镇规划组织共同审核确定。P6按工业企业的危害程度,以及不同的卫生防护距离分级的要求,确立用地规模。居民点用地(主要是集镇)面积概算为:

S=Pi

式中:S——集镇用地面积。

居民点用地的规划设计是土地利用规划中最基本的一个层次,居民点用地规划的核心是居民点用地功能组织,根据居民点的性质和规模,在分析城镇用地和建设条件的基础上,将居民点各组成部分按其不同功能要求进行有机组合,以保证合理的用地布局;居民点用地规划设计的内容包括居民点用地功能分区和生活区用地与生产区用地规划。

居民点各类用地的功能各异,按其功能可以分成生活区和生产区。生活区内集中配置住宅和公共建筑物,生产区内集中配置各种生产性建筑,在一些城市和县城里可将生活区内再划出一个公共中心区,在生活区和生产区内再根据用地和建筑物的功能性质划分不同的功能地段。这些功能地段依据居民点用地的原有基础和地形条件可能集中于一处也可能分散于几处。新兴居民点较原有居民点在用地功能分区上较为容易,对于一些污染严重、噪声大、影响人们身心健康的工业用地要坚决将其迁出居住区。行车密度较高的公路穿过居民点,并以路作市,既影响交通,又不安全,应当加以搬迁改造。

从乡村城市化的角度来讲,用地功能分区是乡镇规划建设的基本手段,是评价其规划水平的重要标志,应本着从实际出发,以及乡村与城市化的未来,全面权衡,做好居民点用地的总体规划。功能分区应考虑下列各项要求:

(1) 经济要求。居民点要与其周围经济影响地区作为一个整体来考虑。必须联系居民点所在地区的自然和社会经济条件,把居民点作为一个点,所在地区作为一个面,做到点面结合。地区的工农业生产、交通运输、水利及矿产资源的综合利用对于居民点用地总体布局和功能分区均有影响。

居民点用地功能分区要保证生活区和生产区以及它们与所在地区之间具有方便的联系。各区内建筑物应力求紧凑布置,外形整齐,利于相邻地段的规划利用;要保证生产区内各部分之间联系方便,并为在生产上综合利用工程设施和动力设备创造良好条件,用地功能分区要注意留有发展余地。

(2) 环境保护要求。分区时不要让来自生产区的活水、烟灰、臭水污染了生活区,尽量减轻生产区噪声对生活区的影响,以保证生活区具有良好的生活条件。因此,从环境保护角度,应将生产区布置于生活区的地形下方、主导风向的下风向和河流流向的下游。各种建筑物之间应保持规定的卫生和防火间隔。

(3) 建筑技术要求。各种建筑用地的土地承压力、地形和地下水位都应满足建筑的要求,尽可能不采用人工基础,以减少基础投资费用。

居民点活动可概括为生产、居住、交通、休息四项,因此,必须安排相应的不同功能的用地。

居住用地是居民点用地的基本功能之一,1995年全国城市居住用地占城市建设总用地面积的32.64%。居住用地应选在居民点内良好地段,因地制宜地选择人口密度、建筑密度和容积率,使居住用地达到安宁舒适、便利生活、赏心悦目,有完善的现代基础设施、服务设施、文教设施。近年来我国新建的居住小区多层单元或住宅的人均居住用地约为17~26 m2,合每公顷500~600人,国外一般每公顷70~150人,人均居住用地约150 m2。根据建设部下达的规划定额标准,远期居住区用地定额指标为40~56 m2

居住用地中的主要部分是住宅小区。实践表明,我国五、六层高的住宅仍占绝大多数,在一些特大城市、沿海开放城市和特区,小区中可配建一定数量的高层住宅。集镇中住宅层数相对偏低,但每户建筑面积平均为80~114 m2,住宅建筑密度较城市为低,从总体上看,住宅小区的容积率(全部建筑总面积/全部占地总面积)有较大差异。

为了节约土地,应鼓励修建多层住宅。在集镇多建城市型住宅,可把每户建筑面积50~60 m2作为规划居住用地时推算的用地指标,但不作为集镇各时期修建住宅建筑面积的每户标准。

工业用地在我国居民点用地中尤其在城市所占比重很大,仅次于居住用地,据1995年城市统计资料表明,工业用地占城市建设总用地的23.41%,人均工业用地23.61 m2,而发达国家城市中,工业用地比重仅为10%~15%,居城市道路用地之后。

地价因素在工业用地选址中作用较大,应把地价作为工业用地布局重要的调控手段,将一些效益差、污染严重的工业企业逐渐从城区中迁出,这将是原有城市中旧城改造的重要途径,也是提高城市土地利用经济效益和生态效益的重要手段。

随着第三产业的兴起,公共建筑用地在居民点用地中比重逐渐提高,第三产业是除自然界的第一产业和对初级产品再加工的第二产业之外的其他所有产业,从这个意义上讲,公共建筑用地就是第三产业用地。据粗略统计,第三产业用地占城市总用地的1/4以内,但这些用地却是城市用地中的精华。

第三产业名目繁多,用地一般沿主要街道底层布置,或集中配置于商业和金融中心处。居民日常使用的公共建筑,如中小学、幼托、生活日用品商店、粮油菜场、医院等,需要按其服务特点均匀布置,可以根据城市不同的公共生活内容组织若干个公共生活中心,如文化活动中心、体育活动中心、商业购物中心等;居民点用地中的公共绿地应因地制宜地加以布局,可以结合公共绿地适当设置一些文化、体育设施,丰富居民生活,美化城市环境。

由于人们在住宅内及其附近每天停留的时间在10小时以上,因此,居住区用地规划是居民点用地规划的重要组成部分,良好的居住区用地规划可为居民提供环境优美、交通方便、教育发达、市场繁荣的生活居住条件,与千百万群众的切身利益息息相关;生活区用地规划包括公共中心用地规划、公共建筑用地规划和住宅建筑用地规划以及绿地和环境保护用地规划,其中住宅建筑用地规划是生活区用地规划的重点。

理想的居住环境要有良好的通风和日照条件,安静的环境,安全、卫生、空气清新、环境优美,完善的服务设施(商业服务、医疗保健、文娱体育等),便捷的交通条件,齐备的基础设施(上、下水道,电气、通信、供气、供热等)。因此需要合理地规划布局建筑物,提高土地利用的综合效益。

人们在居住区中居住生活相对集中,在居民点用地布局中可能集中于一处,也可能分散为数处。居住小区是居住区内由街道网围成的、规模适度的生活居住地块,是居住区的基本用地单元,居住小区是实现上述理想的生活居住环境的最佳空间,应有方便的交通和不被机动车辆穿越的地段。

根据人们使用各项基本的公共设施的内容、项目和服务半径等条件,居住小区规模宜为1万人居住,占地16~22 hm2,具体来讲居住小区的规模一般以小学的合理规模作为计算小区人口规模的下限,以日常公共设施的最大服务半径为小区用地规模的上限,住宅至各项公共设施的步行距离150~300 m,与附近的街道及公共汽车站距离200~300 m,小区用地包括住宅建筑用地、公共建筑用地(小学、幼托、日用百货店、粮油副食、早点饮食、理发浴室、文体设施、小区运动场地、公园绿地、保健站、清洁站、居委会、邮电所、储蓄所、房管维修等)、道路、广场和绿地、工程设施用地(电力、电信、给水、排水、煤气、热力等)。

居住小区用地规划结构系有居住小区—居住生活单元—组团三种结构形式。居住生活单元是由小区级干道划分范围的块段,一般由2~3个居住组团,共用一套单元级公共设施组成;居住组团系由成组成团地布置居住建筑而形成一组较为完整的空间,配有小型绿地广场、自行车存车、零售服务点等公共设施。

住宅建筑通常是成片成组地规划和修建的,从而形成住宅组群。住宅组群用地是住宅建筑用地的主要组成部分,住宅建筑用地规划实质上是住宅组群用地规划。

(1) 住宅布置形式

住宅组群的布置受许多因素如气候、地形等的影响,一般平面布置有以下几种形式:

图5.1 条式组群

① 条式组群。这是住宅群体的基本组合形式,根据当地良好的朝向和合理的间距依次排列各幢住宅,其特点是各排住宅等距离排列,各排横列对齐。能满足各幢住宅的日照要求,对工程管网和道路布置较为有利,在平面上和空间上均有一定的韵律感、节奏感。为了克服一定的单调性,应当结合道路、朝向、风向等因素作适当变化,从而形成各种形式的条式组群(见图5.1)。

② 点式组群。点式住宅单元平面上的特点是长、宽比较接近且一般外形多变。在狭长地段或零星破碎用地上,点式组群可以采取较好的朝向,充分利用建筑用地。尤其沿水面、河流之滨布置点式住宅,由于长宽对比,加上水中倒影陪衬,则显得住宅群更加活泼有生气,空间更宽广(见图5.2)。

图5.2 点式组群

图5.3 条点组合群

      

③ 条点结合群。这是一种行列式与点式结合的形式(见图5.3)。

(2) 影响住宅建筑布置的因素

① 朝向。地理纬度、局部气候特征和建筑用地条件等因素均影响住宅的朝向。我国大部分地区处于亚热带和北温带,房屋“坐北朝南”,可以保证冬暖夏凉。良好的朝向应能保证冬季有适量并有一定质量的阳光射入室内,炎热季节尽量减少太阳直射室内和屋外墙壁。实践证明,冬季以南向、东南和西南居室内接受紫外线较多,而东、西向较少,大约为南向的1/2,东北、西北和北向居室内最小,为南向的1/3。朝向还与通风有关,为了满足通风的要求,住宅成单幢布置时,应将居室朝着夏季的主导风向,采取迎风面的布置方式,尽量使风向投射角(指风向与有窗墙面法线的夹角)小一些,若不能迎风向布置,其风向投射角也不宜大于45°。群体建筑的风向投射角60°比30°有利,30°又比0°有利。在冬季寒冷地区,住宅建筑布置的朝向,应保证居室避开冬季的主导风向,使之达到受风面最小的要求。

② 间距。住宅建筑之间的距离应保证良好的日照和通风条件。我国地处北半球亚热带、温带地区,一般来讲,中纬度地区房屋间距以2倍屋高为宜,南纬度地区(45°以南)房屋间距多为1.5倍屋高。良好的间距应能保证夏季自然通风以降低室内温度,从自然通风要求看,一般住宅的长轴与主风向呈45°左右,防火间距与房屋结构的耐火性能有关,一般来讲,防火间距一般在6~12 m之间。

③ 地形。住宅建筑布置应考虑对地形的利用,以便尽量减少填挖方的土方量和避免过分地加深基础。当地面坡度小于1%时,住宅建筑布置可不按等高线方向;当地面坡度为1%~2.5%时,应平行等高线布置,对于建筑物长度小于50 m,可不受此限制;当地面坡度为2.5%~4%时,建筑物应平行等高线布置,仅对建筑物的长度小于30 m时,可垂直于等高线布置;当地面坡度为4%~8%时,所有建筑物一律平行等高线布置或采用阶梯式底层可垂直于等高线布置;当地面坡度为8%或更大时,全部建筑物采取阶梯式平面布置。

(3) 住宅建筑的合理密度

节约用地是住宅建筑用地规划设计的重要原则,住宅的层数、平面形状、尺寸大小、周长和层高等项因素对于占地和造价均有着重大影响。合理密度是衡量用地的标准,用以衡量层数和空地率之间的关系,寻求人们居住、生活的最佳空间环境。

① 住宅的层数。根据我国民用建筑设计规范的规定,1~3层为低层,4~9层为多层,10层以上为高层。在近期,乡村住宅提倡建2层,小集镇建2~3层,小城市以4~5层为主,大中城市以5~6层为主,特大城市适当发展高层。住宅的层数直接影响人口密度和建筑面积密度。目前在建项目中人口毛密度达800人/ hm2,居住建筑面积毛密度为13 000 m2/hm2。12~16层住宅人口密度比5~6层住宅高出60%~90%,而建筑密度可降低10%,每公顷的建筑面积从1 500 m2提高到2 500~2 800 m2,大量实践证明,在有限的土地上,建筑只能向高空、向地下发展,高层才能达到高密度。

建筑高层住宅有利于节约市政设施投资,对于多层住宅小区,市政工程的一次性投资约为建筑造价的25%~30%;对于高层建筑,同样面积可以节约一次性投资约1/4。

以合理密度和土地价值概念作为标准,才能评定住宅层数的合理性,并分别依据不同地形地段,制定出不同的密度标准,地形复杂的地段,处于城镇较边沿地区,新建区的人口密度和建筑面积密度应稍低,而地形平缓、处于城镇中心地区,更新旧区等密度就要高些。

根据有关研究资料表明,增加层数,从4层增至7层,建筑面积密度有所增加,但其增长比率在缩小;从7层增至13层,密度仅增长6.5%,效果甚微,但可明显地降低建筑密度,提高空地率。

② 建筑物的平面形状。建筑物的平面形状对其造价有显著的影响。建筑物形状越简单,它的单位造价就越低。最简单的正方形建筑物,在施工方面最为经济,但自然采光和通风条件均差。矩形建筑物其周长增长,造价也增加,但由于采光、通风和美学功能得到较好地满足,所以被广泛应用。

③ 建筑物的尺寸大小。建筑物尺寸增加,可以使单位平方米建筑面积造价降低,这是由于建筑物平面尺寸的增加,工程项目杂费(如运输、临时工程的修建及其拆除、材料和构件储存场地等)不变,例如,当建筑物尺寸由8 m×15 m,增至8 m×30 m,即建筑面积由120 m2增至240 m2时,外墙长度由46 m增长至76 m,每平方米建筑面积的外墙长度从383 mm降低至317 mm,即降低了17.23%。

④ 住宅的层高。我国过去住宅室内净高2.68~2.88 m。据有关资料表明,净高2.2~ 2.4 m较为适宜。因此,我国住宅室内净高以2.5 m为最佳,南方可稍高一些达2.6 m为宜。增加住宅的层高,有利于提高建筑密度,降低建筑物的总高度,缩短房屋之间的间距,节省用地和节约投资。

公共建筑是人们社会生活的活动场所。公共建筑包括的类型比较多,常见的有:医疗建筑、文教建筑、办公建筑、商业建筑、体育建筑、交通建筑、邮电建筑、纪念建筑等。

(1) 公共建筑用地的要求

公共建筑对用地的要求一般来讲和住宅用地的要求基本相同,应根据城镇总体规划,从实际需要出发,结合可能的条件,进一步提出具体的项目与规模,为建筑单价设计和物业管理提供依据。

① 根据建筑物的性质和使用要求,结合道路规划统一安排,一般公共建筑物,通常都采取集中布置。

② 商业、服务、文化、集市贸易市场等公共建筑不宜沿过境公路的两侧布置,否则,就会降低公路的通行能力,造成交通阻塞和交通事故,同时还会给居住环境带来噪声、烟尘和空气的污染。

③ 注意公共建筑项目的配套,考虑其合理的服务半径,与居民日常生活关系密切的,可以均匀地分布在住宅地段中以贴近居民区处。

(2) 公共建筑用地指标

公共建筑用地指标应根据国家规定的建筑项目和面积定额指标加以确定。目前县城及重点建制镇可参考采用,至于一般建制镇和乡村集镇至今国家尚无制定统一指标,可采用经验数据,每居民为5~10 m,其中集镇级4~8 m,小区级1~2 m。

公共建筑用地指标应因地而异,不能不加分析地套用外地指标。在制定定额指标时,应多做调查,积累资料,从实际出发,突出地方特点,逐步制定适合本地区公共建筑用地指标。

(3) 公共建筑用地配置

公共建筑用地配置时应考虑其功能和服务半径,以保护环境和节约用地的要求。

① 机关办公建筑用地一般应放在居民点的中心部位,以方便联系和往来。

② 商业服务业建筑用地可以采取既集中又分散的方式,统一布置。等级较高的商服建筑集中布置于居民点中心地段主干道路两侧;等级较低的商服建筑宜分散于居住小区配置,以便服务于群众。

③ 医疗卫生建筑用地应配置在距离中心区附近的地方,既要方便群众,又要远离水源,位于居住区的下风位。

④ 学校建筑用地宜配置环境安静,确保安全远离交通站点,阳光充足的地段。

⑤ 集市用地的配置应视其污染状况分布于居住区适当地点和边缘地段。

(4) 公共中心用地规划

公共中心是居民的社会活动中心,具有特殊重要的作用。公共中心的形状有长方形、正方形、圆形、半圆形、梯形和任意形几种,最常见的为长方形和圆形。

公共中心的建筑艺术结构主要取决于建筑空间的封闭性和形状,建筑物主要尺寸与广场长宽度之间要协调,长方形广场边长之比以2∶3或1∶2为好。广场占地面积与居民点人口规模有关。居民点人口规模为1 000人和5 000人,其广场占地面积分别为0.25~0.3 hm2和0.5~0.7 hm2,广场周围的公共建筑物的高度与广场边长之比一般来讲为1∶5~1∶10。对二层建筑其比例为1∶6,对四层建筑为1∶5。长方形广场依黄金分割法,其长宽比一般应以3∶2或2∶1为宜,长度不应大于宽度的3倍。

生产区用地包括工业建筑用地、仓库用地、贸易集市用地、农业和畜牧建筑用地等。

(1) 工业建筑用地规划

工厂按生产性质可分为冶金企业、机械工业、石油化工、矿山开采、轻工业、国防工业和一般民用工业等;居民点是工业区的有机组成部分,工业区与居住区的布局应当统一安排、就近平衡,解决好二者之间的交通联系。工业区主要由生产厂房、各类仓库、运输设施、动力设施、管理设施、绿地和发展备用地等组成,生产厂房一般包括生产车间和辅助车间,在我国生产厂房用地面积约占总用地的26%~50%。

工业区依其主体工业的性质和三废污染情况,货运量和用地规模以及其对居民点的影响程度,可分为在市内配置、城市边缘配置和远离城市配置三种形式。

工业区内各组成部分的联系和要求,可结合用地和环境特点进行功能分区:如可分为工业企业及有关设施的生产区、动力和仓库设施区、运输设施区、公共活动中心区、卫生防护区等。对卫生有害或易燃的企业应布置在其他企业的下风向并远离居住区;职工人数多的企业,最好尽量接近居住区,辅助性设施尽量布置于零星和不规则的地段;动力设施的仓库应布置在工业区各企业的负荷中心,并与外界接线联系方便;工业区内的主要运输线(铁路、道路等)应与居民点内外的干线相联系,并与港口码头、车站、仓库区等处有便捷的联系;公共中心的布局应便于为工业区内职工服务,最好设在工业区的中心地带。

(2) 仓库用地规划

生产区内仓库依其功能分为储备仓库、转运仓库和生活仓库,仓库用地与居民点职能、人口规模、发展方向和储存物资有关。目前中小城市每位居民为2~3 m2仓库用地,乡镇仓库用地则可按每位居民0~2.5 m2计算,工业仓库用地在以公路运输为主的居民点里可以不单独设置,将工业物资分散储存于工业企业自行设置的专用仓库,粮、油、棉产品,也宜与加工厂合并布置,在以铁路、水运为主的居民点,可在车站、码头附近适当布置转运仓库。

生活仓库用地应根据居民点性质、人口增长、经济发展趋势,在交通方便、接近商业中心的地方,适当设置独立的生活仓库。

储备仓库用地可根据国家和地方储备量的要求,在水陆交通方便的地点设置储备仓库。

特种仓库用地宜布置在居民点的主导风向的下风位、河流的下游并满足卫生、安全、防火要求的独立地段上。

(3) 贸易集市用地规划

贸易集市用地应布置于交通方便,且避开主要干道处,既要便于本身的使用,又要与商业服务性经营业有机结合,以便于经营管理。对于有碍环境卫生的牲畜市场,应将其布置在远离居住区的独立地段,原有集市用地应予以改造利用,适当考虑远景发展。贸易集市用地按每位居民0.5 m2计算,为节约用地可建造楼房式市场。

交通是运输和通信的合称。运输是一种实现客货空间位移的服务,通信则是实现信息空间位移的服务。交通运输是独立的物质生产部门,从外延意义上说,运输系指由公路、铁路、水路、航空和管道运输等五大运输方式所完成的客货输送工作;交通运输是社会生产领域和消费领域的纽带和桥梁,生产领域的运输是生产过程的直接组成部分,而流通领域的运输则是生产过程的继续。

交通现象是一种经济地理现象,造成影响经济地理现象的因素可以分为三大类:即地理的、社会经济的和科学技术的,其中科学技术对交通运输业的影响最大。交通运输本身不生产新的物质产品,只改变运输对象的空间位置,因而交通运输的布局与发展取决于运输对象的布局与发展。交通运输工程的布局必须与工农业生产及城乡居民点的布局相适应,包括交通线路、设备的数量、能力、规模和运量相适应;线路走向应与客货流向相适应;线路站港的布点与城乡、生产基地的位置相适应。随着经济的发展和人们生活水平的提高,对交通运输的依赖性就更大,而交通运输工程投资多,建设周期长,形成综合生产能力要经历一个过程。因此,交通建设具有超前性的特点。因而在进行土地利用规划时,必须编制交通运输用地规划。

土地位置上的差别是形成土地级差地租的重要条件,主要反映在不同地块与市场、车站和码头之间的距离各异,即由于交通条件所决定的相对距离(即经济距离)各异。随着交通条件的改善,可以改变土地位置上的差异,缩短土地与市场之间的相对距离,节省商品运输费用,降低生产成本,从而直接影响土地级差地租。由此可知,交通条件是形成级差地租的重要条件,同时对于农业土地利用集约化水平的提高有着巨大的影响。

交通运输业的发展意味着交通运输设施的兴建,土地作为其践体,由此而引起交通运输设施占用土地。交通运输用地是重要的土地利用类型,是区域土地利用结构中的重要构成部分。

土地作为影响交通的自然地理基础,在不同的地理位置上,它所包含的地形、地质、水文、气候等自然要素具有不同的特点,对各种运输方式有着不同的影响。具体来讲,土地及其构成要素直接影响运输方式的选择,影响交通线路的经由、走向和港口、机场的选址,影响交通线网标准的选择、建设投资和运营支出。

综上所述,土地是交通的自然地理基础,土地转化为直接生产力,转化为基本生产资料,往往以交通为先导,土地的使用价值及其重要性因交通设施的建设而改变,而交通设施建设需占用大量土地,因此,必须通过土地利用规划把两者有机结合起来。

改革开放二十多年来,我国的交通运输建设取得了相当大的进展。铁路营运里程由1978年的4.86万km上升到1998年的5.76万km,公路里程由1978年的89.02万km上升到1998年的127.85万km;民用航线里程由1978年的14.89万km上升到1998年的150.58万km,国际航线由1978年的5.53万km上升到1998年的50.44万km,全社会客运量和客运周转量分别由1980年的341 703万人和2 281万人km上升到1998年的1 377 252万人和10 559万人km。我国运输通道的性能特征也发生了变化,中短途客运大都以公路为主,长途客运以铁路和航空运输为主;公路成为短途货运的主力,管道运输为油气运输的重要方式,内河运输发展迅速。

我国运输通道的空间演化在我国东部、中部和西部三大地带有明显的差异。1998年我国铁路和公路线路平均密度为0.82 km/(100 km2)和13.32 km/(100 km2),其中东部为3.36 km/(100 km2) 和2.23 km/(100 km2),中部为1.79 km/(100 km2)和22.94 km/(100 km2),西部为0.61 km/(100 km2)和11.77 km/(100 km2);等级公路和高等级公路比重全国平均为84.0%和12.0%,东部地区为92.0%和18.0%,中部地区为82.0%和11.0%,西部地区为74.0%和7.0%。

交通运输结构系指各种运输方式的组成和比例,交通运输方式有铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输和管道运输等几种方式,由于各种运输方式采用不同的交通工具,所以有各自的特点,对于其建设工程的布局也有不同的要求。

具有载运量大,行驶速度快,连续性强等特点,运行一般不受气候条件的影响,火车的运行速度一般约100 km/h,高于汽车和轮船,而且除特别恶劣的气候外,一年四季和昼夜都可以正常运行,具有高度的可靠性。缺点是铁路的造价高,一般平原地区700~800万元/km,消耗金属材料多,占地面积大,短途运输成本高。只适合长途大宗货物运输。

最大的特点是载运量大,海上运输一艘轮船载重上万吨,甚至几十万吨;内河航运每条船也可载重几百吨至几千吨,且可长途运输重达几百吨、长达几十米的特大件,这是其他运输工具所不能比拟的。水路运输耗能少、成本低,据有关资料表明,每千吨公里的水运消耗仅为铁路的60%左右,运输成本也只有铁路的1/2~1/3。建设投资低,不占农田。水运的劳动生产率高,以长江航运为例,其劳动生产率相当于铁路的112%。水运的缺点是受自然条件的限制大,连续性差,速度慢,转运条件更差。因此,水路运输适合对速度要求不高的货物运输。

其优点是对不同的自然条件适应性强,机动灵活,空间活动范围大,可以直接深入广大的中小城镇和偏僻的山区农村,实行门对门的直接运输,减少转运环节,而且投资较铁路少,速度快,在短途及某些货物的中途运输中具有明显的优势,又能与其他运输方式配合,承担客货的集散;缺点是装运量小,能耗大,成本高,劳动生产率低,而且占用土地多,对环境有较强的污染性。但公路运输在我国的现在和将来,将是一种主要的运输方式。

航空运输速度快,航程长,能够达到地面运输方式难以达到的地区,由于速度快,其劳动生产率也高,航空线路不占耕地;缺点是载运量小,投资大,成本高。因此,只适宜于远距离、急需、贵重、时间性较强的运输。

这是由大型钢管、泵站和加压设备等组成的一种运输方式,通常用以输送石油、汽油等流体货物,其优点是连续性强,货物在运输过程中损耗少,没有运输设备的空间问题,运输成本低,安全可靠,管理和使用简便,而且不占用土地,也没有污染;缺点是一次性投资大,消耗钢材较多,而且运输对象限制较大,只适宜于液体(原油)、气体(煤气)等流体货物。

21世纪交通运输业发展的总趋势仍然是铁路、公路、水路、航空和管道等五种运输方式相互协调、共同构成统一有效的运输体系。这种综合运输体系的特点在于以提高综合运输能力和综合运输效率为目标,合理布局交通运输网络,以经济中心城市为依托,五种现代运输方式有机结合、协调发展的综合交通运输体系。

由于运输对象对运输条件有各种不同的要求,各种运输工具有不同的经济运距和服务范围,因而在进行交通用地预测时,还要根据各地的情况,分析确定运输结构,以便使交通运输规划适应运输需要。

综上所述,各种运输方式都有其优点和缺点,在一个区域内究竟采用哪一种或几种运输方式,要根据当地的条件而定,就大多数地区来说,公路运输是最主要的运输方式,河网多的地区,水运则是主要运输方式,随着经济的发展,运输量将急剧增加,运输方式及其载运能力也必须做出相应的布局与规划。

对交通用地的需求既有区域自身发展的需求也有交通本身的需求。区域经济的发展要求城市与城市、城市与乡村的联系更加密切,这样可以满足经济规模化、一体化的要求;同时,拓展区域经济腹地,扩大区域经济规模,方便人们的旅行与游览,以满足日益兴旺的旅游业发展需要。此外,为了降低交通运输成本和交通建设费用,需要不断地开辟出新的交通运输线,形成交通运输网络,以便尽可能做到快速直达。交通运输的基本职能是满足运输对象位移的需要,而运输对象的位移要求又反映在两个基本方面:一是运输数量的要求,二是运输流向的要求,其前提是安全、迅速、经济。在进行区域性交通建设时应在当地交通现状调查的基础上,根据社会经济发展的趋势,预测远景交通量并按其流向分布和当地的具体条件做出相应的用地规划。

交通现状调查的内容包括运输方式的种类、主要交通线的分布,区内外各主要交通点之间的距离及客货交通数量、运输量、交通工具种类、客运项目等,并将结果分别编制成各种调查表。在调查的基础上,根据区域内和各交通点的人口、经济指标分析出与交通量、运输量相关的系数,作为远景预测的基础资料。

远景交通量的预测方法最常用的是回归模型预测,应用函数来表示交通量与人口或各种经济指标之间的关系,并借助于统计方法将其定量化,求出变量之间的相关关系,从而预测远景交通量。

最简单的情况是两个变量,在确定交通量和某个经济指标之间的相关关系时,设经济指标为x,交通量为y,则一元线性回归模型为:

y=a+bx

式中:y——远景交通量预测值;

x——人口或某种经济指标值;

a,b——模型中的参数。

在预测时,必须先计算出常数a和b,方法是将统计数据代入x和y,用最小二乘法使∑[y -(a+bx)]2最小,即求得a和b。这是简单回归分析的计算方法,当确定常数a和b之后,就可以根据自变量x推算出因变量y(远景交通量)的预测值。

上述计算方法中只有一个自变量,所以这种方法只适用于社会结构简单的地区,事实上,一个地区的交通量除了与人口有关以外,还与其他多种因素有关,预测时,常常采用两个以上变量的多元回归分析法。

y=a0+a1x1+a2x2+…+anxn

式中,a0,a1,a2,a3,…,an为模型中常数;x1,x2,x3,…,xn为远景交通量的限制因子(自变量),计算方法同简单回归分析,把数值代入x1,x2,x3,…,xn及y中,应用最小二乘法计算出常数a0,a1,a2,…,an,然后根据x1,x2,x3,…,xn的预测值推算出远景交通量。

远景交通量包括基本交通量和增长交通量,基本交通量中除现有交通量外,还要加上因新增、改造运输线路而增变的交通量;而增长交通量则包括因地区经济发展和交通工具利用率提高而自然增长的交通量,因新增交通项目或从其他交通工具转移过来的新增交通量,以及因沿线地区经济发展而增加的新增交通量。

在假定发生交通量与人口、经济指标、土地利用的关系,在过去、现在和将来都不变的前提下,远景交通量预测程序如下:

(1) 根据起讫点调查,分析计算现时发生交通量与现时人口和各种经济指标以及土地利用之间的相互关系。

(2) 根据远景人口、各种经济指标和土地利用的数值来推算远景发生的交通量。

(3) 根据起讫点调查所得出的出行特点,分析交通量在各地分布的比率,并以此推算远景的分布交通。

(4) 推算远景分配交通量,即根据运输对象和交通特点,确定各种运输线路的交通量。

影响客运量的因素繁多,一般来讲有工农业总产值、人口数量、人均收入和生活水平等,但是对于一个区域而言,最基本和最主要的影响因素是工农业总产值和人口数量。

设y为远景客运量或远景客运周转量,以农业总产值x1、人口数量x2作为因变量,建立两者关系的回归模型y=a0+b1x1+b2x2,将规划区域年的有关因素数据代入模型,可以预测规划年的客运量和客运周转量。

在影响货运量的因素中,将工业总产值视为主要影响因素,故采用一元回归模型来预测。具体来说,设远景货运量或远景货运周转量为y,工业总产值为x,将多年的有关因素数据代入模型y = a+bx,可以预测规划年货运量和货运周转量。

上述预测中应用的工业总产值指标,常受产品价格调整、币值变动的影响。为克服此项不利影响,预测时常采用不变价格。采用实物指标如能源等进行预测,可以避免上述影响。交通部公路规划设计院关于利用能源对我国公路运输量的影响及其关系的研究,揭示了工业总产值和能源消费量与公路运输量之间的内在联系和关系。由工业总产值和能源渠道可推算公路周转量和货运量,公式为:

Qfk=6.944PF1.465 5+2.5P

Qf =0.556 2PF1.022 8+0.06P

式中:Qfk——由能源推算的公路换算周转量(亿t·km);

Qf——由能源推算的公路换算货运量(亿t);

P——全国人口数(亿人);

F——消耗标准燃料数量(亿t)。

Qk=0.007 384Pi1.55+2.5P

Q=0.004 678Pi1.081 8+0.06P

式中:Qk——由工业总产值推算公路换算周转量(亿t·km);

Q——由工业总产值推算公路换算货运量(亿t);

P——全国人口数(亿人);

i——人均工业总产值(以1980年不变价计)(元/人)。

应用上述方法,由工业总产值与能源两种渠道预测的公路换算运输量仅存在2.62%~3.72%之差。一些国家有关学者应用有关数据证实上述方法是可行的。

交通运输网是一个国家或地区互相交叉、衔接的各类交通运输线路和站点的总称。作为第三产业部门,交通与社会生产力布局的关系实质上是三个产业布局之间的关系。交通运输布局又称交通运输配置,指的是交通运输网在全国各地区的空间分布与组合,交通运输布局是一定地域范围内一系列客观条件综合影响下的产物。影响和制约交通运输布局的因素主要有自然环境、技术条件和社会经济三项。自然条件的复杂多样,社会经济活动的丰富多彩,决定了交通运输网类型的多样性。衡量区域交通运输网的量度指标主要有连通度、可达性等指标。

交通运输网是交通运输运营生产的物质基础,它主要由线和点两大部分组成,所谓线是指铁路线、水运(河运、海运)线、公路线、航空线、管道线等;所谓点是指为完成运输任务所需的其他各项有关设施,车站、港口、航空港、运输枢纽等。各种交通运输线路布局决定着客、货空间位移的方向(流向),构成整个交通线网的骨架。点则是交通线网的支撑点,是运输业运营生产的起点和终点。

交通运输线网的布局包括交通线路走向的确定、交通线路类型的选择和交通线路技术等级标准的确定三项内容。

选线是交通运输线网布局的最终落实,主要解决线的起讫地点、行往地点和线路走向的具体选定问题,以达到所选建的交通运输线运营条件的最佳性和投资经济的合理性。选线涉及线路通过地区资源开发、工业与农业等产业的布局、港口布局、城镇居民点分布以及政治与国防的需要,因此,选线时必须对影响选线的政治、自然、技术、经济等各种因素进行全面的勘测调查,综合研究,通过多方案的对比论证,选取最优方案。应当指出,影响选线的诸多因素中自然条件因素占据重要地位,其中又以地形作为主导因素,在不同地形条件下,要求因地制宜地选定线路方案。区域交通运输网络扩展的最佳阶段是区域大大小小的中心地由纵横交错的交通线路系统联系在一起,最高等级的干线联系着更大、更重要的经济中心。

为了缩短运输距离,减少运输费用,在交通运输线网布局时,研究客流、货流分布及其发展变化的趋势和规律尤为重要。旅客和货物在空间的位移就是运输业的产品。客运和货运均由流量、流向、运输距离和旅客或货物构成,它们是一定地区的国民经济发展水平和交通运输网发达程度的重要标志。

客流是指人们为了一定目的,乘坐运输工具,通过一定的交通线路,从出发地到达目的地的位移活动。客流分布是指客流在各种交通线路上的流量、流向、旅行距离与旅客构成等状况。客流分布的最大特点就是时间分布上的不平衡,而在往返方向上则较均衡。一天内客流量形成早高峰和晚高峰,星期日的客流量较高,每周内客流高峰出现在星期一早上(早高峰)和星期五晚上(晚高峰),季节之间客流高峰大都出现在春运期间。

货流反映各地区之间、城乡之间的运输联系,货流及其布局受制于生产力布局、产销联系和运输网布局,以及物资调拨工作和运输组织状况等因素,货流的运距一般取决于生产地和消费地的区际结合状况。生产地少、消费地多的货物,其运距较长,如煤炭、石油、钢铁、木材等;生产地多、消费地也较广泛的货物,其运距一般较短,如矿产性建材。对于一些季节性产品,常导致货流的季节流。

公路建设特别是高速公路建设必须与社会经济及产业的发展衔接。公路超前建设将造成资金、土地等资源的浪费,但如果滞后建设将制约经济的进一步发展。公路是交通运输系统的主要组成部分,公路建设受其他条件制约较少,尤其是三、四级公路,工程造价较低,建筑材料以泥土、砂石为主,所需钢材、木材、水泥不多,可因地制宜,就地取材,所以,公路较容易普及到全国各地,形成覆盖面最为广阔的网络,同时,公路运输机动灵活,中转装卸环节少,可直接将物资运送到工矿、商店、仓库和农村田头,在生产和消费之间起着联系的作用。公路和土地联结在一起,承载基础设施的土地是有价值的,这类土地会转移价值作为超额利润进而转化成为级差地租,因此,合理规划公路用地对于改善土地的经济状况,节约用地具有重要的作用。

(1) 公路和公路等级

公路是经过专门勘察、设计、建造,供人和各种机动车、非机动车通行的人工构筑物,它主要由路基、路面、桥梁、涵洞、排水系统、安全防护设施以及绿化、监理系统组成,公路是国民经济的重要基础设施,也是构成公路运输的重要物质基础之一。

路基是路面的基础,根据不同地形,又分路堤(高于天然地面的填方路基)、路堑(低于天然地面的挖方路基)和半填半挖路基。路面是直接承受汽车碾压的行车载体,通常是用各种坚硬材料(沥青、水泥混凝土、碎石等)做成的,路肩是指路面两侧路基边缘以内的地带,它是用来支持路面、临时停靠车辆和供行人步行之用的。

为了保证路基的稳定和路面的干燥,必须修建排水系统,边沟是用来排除路面水的。当公路跨越较大水流时,需要建造桥梁,而跨越较小的水流时,可修筑涵洞,对于低级公路可允许宽阔较浅的季节性水流从路面流过,也可建造过水路面,以减少工程投资。

在修建山区公路时,还需要修筑各种防护工程及特殊构造物,如挡土堤、石砌边坡、护脚、护栏等,甚至在地形复杂地区还要修筑隧道等。

公路路线的线形,由于地形、地质等自然条件的限制,在平面上是由直线段和曲线段组成的,在纵向上是由上坡段、下坡段及竖曲线组成的,因此,它是一条空间线。在测设工作中,选线、定坡就是选定这条空间线的具体位置。为了便于具体分析和进行设计,通常将公路分成三个投影面来研究。在平面上的投影称为公路平面图,在平行于路中线的立面上的投影称为公路纵断面图,在垂直于路中线的立面上的投影称为公路横断面图。

根据1998年我国交通部发布的公路工程技术标准,公路分级要按照使用任务、功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级:

① 高速公路。高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入口的干线公路。四车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为25 000~55 000辆,六车道昼夜交通量为45 000~80 000辆,八车道昼夜交通量为60 000~100 000辆。

② 一级公路。一般为供汽车分向、分车道行驶的公路,一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为15 000~30 000辆。为连接重要政治和经济中心,通往重点工矿区、港口、机场并部分控制出入的公路。

③ 二级公路。一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为3 000~7 500辆。

④ 三级公路。一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为1 000~4 000辆。为沟通县以上城市的公路。

⑤ 四级公路。一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为双车道1 500辆以下,单车道200辆以下,为沟通县、乡(镇、村)等的公路。

公路路线设计应根据公路的等级和使用任务,合理地利用地形和技术标准,并考虑车辆行驶的安全舒适以及驾驶员的视觉和心理反应,保持线形的连续性及与当地景观相协调。按技术经济性质和使用特点,不同等级的公路需铺设不同的路面,路面分为高级、次高级、中级和低级四个等级。我国常用的公路有碎石路面、砾石路面和加固土路面,适用等级不高的公路;沥青、水泥混凝土路面适用等级较高的公路。

(2) 公路的选线及其方案择优

① 公路选线

所谓公路选线是根据路线走向和技术标准,结合地形、地质条件,考虑安全、环保、土地利用和施工条件以及经济效益等因素,通过全面比较,选择路线方案的全过程。

② 选线原则

一是要适应远景交通流向和运输量的需要;二是因地制宜,根据当地的地形条件,使路线布置在地势较高、地质良好,便于施工的走向上,并符合工程技术要求;三是要根据城镇和农村居民点的布局状况,做到路线顺直短捷、节约用地;四是要与其他交通线路布局协调统一,形成一个较为完善合理的交通网;五是要经济合理,一方面要在不增加工程造价的情况下,尽量提高技术标准,或在不降低技术标准的情况下,尽量提高技术标准或降低工程造价;另一方面要综合考虑提高工程经济效益和运营经济效益,既经济又合理的选线方案。同时,应尽量避免穿过地质不良地区和城镇,保护耕地、节约用地,少拆房屋、方便群众、依法保护环境、保护古迹。对不同的选线方案,应对工程造价、自然环境、社会环境等重大影响因素进行多方面的技术经济论证,在条件许可时,应尽量选用较高的技术指标。

③ 不同类型地区选线的特点

a.平原、微丘陵地区。这类地区地面比较平坦,高差变化不大,但居民点密度大,水路、河汊湖泊较多。

平原地区,地形平坦,没有纵坡限制,应力求取直短捷,一般允许设置几公里以上的长直线,为确保汽车安全,在长直线尽头不应设置小半径的平曲线。在微丘陵地区,受坡度约束小,为节省土石方工程量,路线往往沿地形布设。

路线应尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点,但为了方便使用也不能离开太远,必要时可修支线联系,当路线与铁路和其他公路相交时,尽可能正交或小于45°的角通过。

合理处理路桥关系,对于小桥涵的位置,原则应服从路线走向,但当斜交过大或河沟过于弯曲时,采取改河措施或适当改移路线,调整斜交角度以免于增加施工困难和加大工程费用。

b.山岭、丘陵地区。这类地区地形复杂,山坡陡峻,溪流湍急,沟谷多而曲折,土层浅薄,地形复杂,公路选线较为困难。

在复杂的山岭、重丘陵区自然条件下,公路应有足够的稳固性。

充分利用地形展线,减小工程数量,降低造价,保证今后养护和运营费用最经济。

密切配合农田水利建设的需要,筑路材料供应方便,便于施工和养护。

山岭、重丘陵地区的公路路线受自然条件的限制,路线不是顺沿溪谷、山坡选线就是翻山越岭,其线形可归纳为沿溪线、山坡线、山脊线和越岭线几种。

沿溪线就是沿溪流铺设路线,选线时应综合考察定位、选岸和桥位选择三方面的问题。

路线定位首先考虑洪水位,根据规定,沿河或受水淹的路基高度,一般高出洪水位0.5 m 以上,各级公路考虑设计洪水位频率为:高速公路和一级公路为1/100,二级公路为1/50,三级公路为1/25,四级公路则按具体情况而定,通常按常年洪水位为定位的依据。

选岸的问题必须对溪流两岸的地形、地质、水文、险段等,进行调查对比,尽量避开困难地段,适当跨河以充分利用有利的一岸,当路线所沿的河流越急,水面越宽且河水越深时,建桥工程就越大,此时对跨河要慎重考虑,没有特殊原因,尽可能不要改换河岸,如果路线需要改换河岸时必须从政治、经济和工程量大小等方面比较后确定。

桥位的选择应根据“大、中桥位服从路线总方向,路、桥综合考虑;小桥涵位服从路线走向。”在纵面上,桥面高程须满足设计水位要求,并尽可能照顾到与两岸引道的衔接,在平面上,要注意与引道之间的配合,尽量避免采用较小的弯道半径,以确保行车安全。

公路选线是一件复杂的工作,选线时应有大比例尺的地形图资料,并要进行现场选线和多方案的论证选优。

选线方案择优

公路选线时往往会出现几个方案,必须通过对整个路线或某段路线的不同方案进行经济评价,以选择适合当地条件的最优方案。评价时可采用下列三项指标:公路工程造价、年度运营费用、占地面积损失。公路工程造价,包括公路及其工程物(桥涵、堤等)的兴建费用(W);年度运营费用包括货运费(S1)和养路管理费(S2);占地面积损失是指不同方案道路占地面积及其经济损失。货运费(S1)计算公式为:

S1=aNL

式中:a—— 吨千米运费[元/(t·km)];

N——年货运量(t);

L——路线长度(km)。

(3) 公路用地面积概算

在公路选线之后,即可进行公路占地面积概算。首先应确定公路的技术等级。如前所述,根据我国交通部发布的《公路工程技术标准》的规定,公路的技术等级主要依据其昼夜交通量加以确定。昼夜交通量一般采用下列经验公式计算:

A=

式中:A——昼夜平均交通量(辆/昼夜);

N—— 年平均货运量(t);

d—— 汽车运输天数(d);

P—— 每辆汽车的平均载重量(t/辆)。

严格地讲,除货运量外,还应包括客运交通量,在上述交通量的基础上,确定公路技术等级,公路用地宽度是路面宽度、两侧边沟宽度及其他用地宽度之和,其中路面宽度即路基宽度,边沟宽度即边沟底宽与边坡、沟深积的两倍之和。根据公路技术等级,确定该级公路的路基宽度,再结合路沟和绿化带占地宽度加总即为公路占地宽度,公路宽度(m)乘以该路线长度(m)再除以666.7(m2),即为该公路的占地面积(亩,1亩=666.666 667 m2)。再加上养护公路用地和沿线设施用地(注意设施用地,不要重复计算)。一般来讲,一级公路总用地宽度为65 m,二级公路为30~40m,三级公路为25~30 m,四级公路为20~30 m。根据上述计算方法,可以计算出该区域每条不同等级的公路占地面积,加总后即为该区域公路占地总面积。

(1) 水运航道的布局与规划

水运网是由航道和港口组合在一起的交通系统。一般分为内河和海运两部分。内河航运网规划的内容有:考虑分析区域内的水域条件,进行水域可行性的研究;内河航运量的调查与预测、航道等级和通航里程的发展目标、航道港口的空间布局与区域划分、航线走向、标准与整治措施等。水运航道是江河、湖泊、水库、渠道及港湾等水域中供一定标准尺度的船舶航行的通道,可分为天然航道和人工航道两类。

在一般情况下,水运多利用天然航道,有的是直接利用,有的则需要经过疏通改造,在需要而又可能的情况下,可开挖人工水道,利用灌溉为主的大型渠系以发展水运。

由于各水系分布不一,在利用天然水道发展水运时,水运航道的布局就取决于天然水道的分布情况。在规划时,应进行水系的全面考察,根据流量、流速、水深、河床宽度和客货流向、运量等因素,确定水运工具、水运能力和相应的港口码头、船闸、导航设施等规划方案。就农村来说,水运规划主要考虑的是内河小吨位船舶的短距离运输,水运设施也较为简单。

航道规划的基本内容如下:

① 航行条件的分析。航行条件是指为适应船舶安全航行必须具备的航道的自然条件和通航设施状况,包括航道及跨道建筑物的尺度,航道建筑物的尺度和运用情况,水流流速、风浪以及航行标志情况和通航期等。根据上述情况的分析,便可进一步确定通航标准。

② 航道等级的确定。根据国家统一的航道定级标准,将已有的航道或计划开发的航道,确定其级别。我国将通航载重50~3 000 t船舶的航道分为六级,每级的航道宽度,通航建筑物、跨河建筑物通航净空和船型,船的尺寸,最低、最高通航水位,通航流速及导航设施等,都有明确的规定。规划时应根据航道的航行条件及航道开发的可能以确定其等级。

③ 航道建设工程规划。根据航道的航行条件和通航标准的要求,制定具体的建设工程规划,包括修建水工建筑物、疏浚、炸礁等工程项目,以使航道经过整治后,在航道宽度、水深、曲率半径和水流条件等方面能达到航道等级的要求。

(2) 港口码头用地规划

港口规划是根据港口远景客货吞吐量的规模而确定的港口水域、陆域以及营运条件等规划。一般需在流域航运规划或海运规划的基础上进行。港口码头是水运交通的枢纽,是客货运输的集散地,因此,要做好港口码头的用地规划,其规划基本内容有:

① 港址的选择。根据区域规划与城市总体规划的要求,选择技术上可能、经济上合理的港口位置。港址选择应考虑以下条件:港区地质、地貌、水文、气象、水深等自然条件;港口总体布置,如防洪堤、码头、进港航道、锚地、回转池等工程设计的技术上可能性和施工上便利性。港址选择一般分为两个阶段,第一阶段为区域范围内的港址选择,从地理位置、港口体系、港口腹地经济发展水平、结构与联系程度、城市依托条件等分析比较进行初选;第二阶段进行城市范围内的港址选择比较,考虑港区自然条件、岸线状况及岸线使用现状、航行和停泊条件,筑港和陆域条件及与土地总体规划布局等因素,进行综合评定,最后确定港口位置所在。

② 港口沿海水域规划。港口水域包括进港航道,供船舶避风和调动的停泊区,水上装卸作业等,进港航道是为船舶自主航道安全驶向码头而设置的,当船舶顺流抵港时,由于船舶靠停码头必须顶流,因而必须调头,所以码头前的沿海地区应留有3~4倍设计船宽的水域,停泊区(港地、锚地)为避免形成波浪,其长度不宜超过1 km,其宽度应满足停船数量和转头的要求。

③ 港口码头陆域规划。港口码头陆域包括作业区用地和港口后方用地两部分。前者区内布置各种港口设备(装卸机械、前方铁路或公路段、货棚或仓库等);后者区内设置各种辅助设备和管理建筑(修理厂、车库、消防站、办公室及文化福利设施等),从功能上分析,港口码头用地可分为装卸、储存和疏运三大系统,其相应建筑物及设备有码头、库场、装卸运输机械、道路和各种辅助设备,码头线长取决于停靠的船位数和船距(一般为0.1~0.15船位长度)。

(3) 水运用地面积概算

从港口码头用地规划中提出各项用地项目要求,以及货物吞吐量和其他因素,具体计算出各项用地面积,然后加总即为水运用地面积。河港客运站用地参考面积见表5.1。

表5.1 河港客运站用地参考面积

铁路线路是行驶铁路机车车辆的路线,由路基、桥梁、涵洞、隧道和轨道等组成。按线路数量划分,铁路可分为单线、复线和多线铁路;按轨距划分,则可分为标准轨距、宽轨和窄轨铁路。铁路网是由线路、车站与枢纽所组成的网络,是满足区内外联系的主要交通方式。

铁路是一项大型建设工程,通常由国家统一规划和经营,也有一部分由地方修建和经营。

轨距是指一条线路两钢轨轨头内侧之间的距离;限界是指机车、车辆与邻近线路的设备或建筑之间距离;线间距是指两条铁路线之间的距离。

(1) 铁路的等级和选线

① 铁路的等级。根据铁路的不同级别和运输能力,以安全、高效、经济为原则,及其在整个铁路网中的作用和年运输能力。一般分为以下三级:

Ⅰ级铁路。保证全国运输联系,具有重要政治、经济、国防意义和在铁路网中起骨干作用的铁路,远期计划年运输能力大于800万t,行车最高速度为120 km/h。

Ⅱ级铁路。具有一定的政治、经济、国防意义,在铁路运输网中起联络、辅助的铁路,远景计划的年输送能力为大于等于500万t,行车最高速度为100 km/h。

Ⅲ级铁路。为某一地区服务,具有地方意义的铁路,远期计划的年输送能力小于500万t,行车最高速度为80km/h。

除以上等级外,铁路还可以按服务范围和运输性质分为干线、地方线(支线)和专用线三类。

② 铁路线路的技术标准。铁路和公路一样也有很多技术标准,其主要的经济技术要求如表5.2所示。

表5.2 中国铁路主要的经济技术要求

铁路电气化是铁路现代化的重要组成部分。由于电气机车牵引力大于内燃机和蒸汽机车,其技术速度高出蒸汽机车20%~30%,时速可以高达170~210 km/h,可爬行1.5 %的坡度,运量达3 000 t,比蒸汽机车高出一倍。电气化铁路需要有独立的供电系统、电力线和电气机车,投资较大。

(2) 铁路线路的选线

铁路的选线主要依据交通量流向和自然环境、地质地貌条件进行线路走向的选择。受多种因素的制约,既要满足政治、经济、国防上的要求和运输性质、运量大小、运量增长的情况,又要考虑沿线的地形、地质、水文、气象等自然条件,上述因素往往是互相矛盾的,例如,在山区要缩短线路的长度,就可能增加隧道的数量,从而增加建设费用;又如,要减少线路的运费和养护费用,就要求坡度小,曲线大,这就会增加线路长度,加大工程量和建设费用等。因此,在选线时要全面考虑,精心研究,统筹安排,并尽可能进行多方案比较,选定一条最合理的线路(见图5.4)。

图5.4 铁路选线方案

铁路首先是网性选线,即指区域经济选线,根据区域社会经济发展对客货运输的要求和铁路等交通运输网布局现状,提出铁路选线方案。线性选线是在线路基本方向和接轨区域已确定的情况下,着重解决线路走向方案、接轨点及建设规模等重大原则问题,并根据铁路选线的技术经济比较,确定选线方案。铁路选线与公路选线一样,在平原地区比较容易,而在丘陵、山区较为困难,而且常常采用河谷线、越岭线、山坡线、山脊线等各种形状的展线。

在桥位选择时应考虑水文、地形、地物、地质和通航方面的要求:

① 水文要求。桥位应选在河道顺直、槽深、主流稳定、河糟通过流量较集中的河段上;不宜选在不稳定的河汊、泥沙、冲淤严重、水流汇合口、急弯卡口、旧河道和具有滞洪作用的河段或洼地上,在水深流急的山区峡谷河段上,桥位宜选在可以一孔跨越处,否则,宜选在河谷比较开阔、水深较浅和流速较缓处,桥位选择应注意河道的自然演变和修桥后对天然河道的影响;平原河段上桥位,还应注意河湾的可能下移;在平原分汊河段上应了解沙洲消长范围,桥位宜选在深泓线分汊点以上或深泓线汇合点以下处,桥梁轴线宜与中、高水位时的流向正交,如不能正交则应在孔径及基础设计中考虑其影响,如城市和重要工业区有特殊防洪要求时桥位宜选在上游跨越;在结冰河上,桥位不宜选在容易发生冰塞、冰坝的河段上。

② 地形要求。应利用山嘴、高地等不易冲刷的稳定河岸作为桥头的依托;对公、铁路两用桥的桥位,宜选在两岸地形较高并便于和既有公路或规划公路网连接的地点;应避开上下游有石梁等干扰水流畅通的地形,在冲积扇上宜选在上游狭窄河段或下游收缩河段,不宜跨越中游扩散河段,如必须通过扩散河段时,需采取一河多桥,使各桥位大致位于同一等高线上;应避免地下既有设施的拆迁,较长桥梁的引桥可设在大半径的弯道上,但不宜设在反面曲线上;应考虑施工场地、材料运输和施工架等方面的要求;在城市范围内的桥位选择,应与城市规划相配合,因为线路的通过与否,将对城镇发展带来重大影响。

③ 地质要求。应选在基本岩层或坚实土层埋藏较浅处;不宜选在断层、滑坡、溶洞、盐渍土和泥沼地等不良地段,特大桥引桥很长时应探明引桥范围内的地质条件。

④ 通航要求。桥位应选在航道比较稳定的河段上,远离险滩、弯道和汇流口;桥位应选在船队编组或排筏编组场所的上游,应离开既有水工设施、港口作业区和锚地一定距离;应有足够的通航水深,通航期内水的流向与桥轴法线的夹角不宜超过5°。

(3) 铁路用地面积概算

铁路用地主要包括区间路基用地、站场用地和其他用地(如生活区、给排水设施、独立通信楼、水电段、供电段、牵引变电站及其岔线等),根据铁道部颁发《工业企业标准轨道铁路设计规范》对新建铁路的区间直线路基面宽度和曲线路基外侧加宽值的规定计算铁路用地面积。准轨铁路线路用地宽度和占地面积见表5.3。

表5.3 准轨铁路线路用地宽度和占地面积

航空港是保证航空运输使用的机场及有关设施的总称。航空运输是一种现代化的交通方式,它除了承担客货运输外,还有多种专业性用途,如飞播造林、护林防火、航空摄影、航空探矿、测绘地图、地质调查、铁路选线、防治虫害、人工降雨、抢险救灾等。

(1) 航空交通线选线的特点和要求

由于飞机是在空中完成运输与作业任务的,因而除高山峻岭地区外,其交通线一般不受地面条件的限制,在起点和终点之间通常为直线或折线,而且在空中线路上没有交通设施。因此,航空运输的布局与规划主要是各地起止点的飞机场布局与规划问题。

(2) 机场布局

机场的等级及规模,根据机场的用途和适用的主要机型,我国民航机场共分为四级。机场一般由飞行区和服务区两部分组成。飞行区是机场的主要组成部分,其作用在于保证飞机起飞和降落以及在机场区飞行的安全,它包括跑道、滑行道、停机坪等建筑物所占用的全部场地和机场净空区。服务区与飞行区紧密相连,并设有保证航行业务与运输业务的建筑及设备,包括为客货服务的厂房、仓库和装卸设备等,为来往飞机进行技术服务和停放、修理的材料库、飞机库、修理厂等,起飞和着落指示方向和保证航行安全的标志、信号、通信设备等,为供客货往来和转运的公路、铁路支线以及行政管理用房等。机场布置的技术要求见表5.4。

表5.4 机场布置的技术要求

(3) 机场用地选择和布局要求

机场位置选择应满足以下条件:有充分的机场用地,合理设置跑道位置;考虑自然条件,满足净空要求;机场最适宜坡度为0.5%~2%,最大允许坡度为2%~3%;地基条件良好,少暴雨、大雾和鸟类,净空区内人工和自然障碍物的高度均有一定限制,在1 500 m内小于8 m,5 000 m内小于200 m。与城市有合理的间距,既不影响城市环境,又能在30分钟内到达城市,一般要求机场距城市10 km以外40 km以内,距离过近或过远均不合适;与机场导航通信影响的干扰源保持一定的距离。水文地质条件要好,并注意风向、风频、风速和雾时能见度。为保证飞机可以从空中自由降落,场地高度要和周围地区相同或高一些,不宜位于盆地或低地。

在机场布局上应注意下列要求:由于飞机要求逆风起飞或降落,跑道应顺着当地的主导风向,并位于城镇的两侧,以避免在上空起飞和降落;机场与城镇之间应保持一定距离,既要考虑干扰,保证净空要求,又要便利旅客来往和货物转运,因此,民用机场与城镇之间不能过近或过远,以10~20 km较为适宜,最好不要超出40 km;由于飞机起飞与降落的噪音很大,因此,在机场附近不宜布置生活区和精密仪器工业区,而且机场也不宜邻近环境污染源和排烟量大的工业区,以保证飞行的能见度条件;机场通往城镇的道路要求便捷通畅;不要与铁路线平交、也不宜与繁忙的公路混杂,并注意沿线的绿化与市容。

(4) 空运地面设施用地面积概算

空运地面设施用地有飞行区用地和服务区用地两部分,这两部分用地之和就是机场的用地面积,机场的用地面积一般都比较大,大型机场通常超过1 000 hm2,一般机场也达到200~500 hm2,我国民用机场用地面积见表5.5。

表5.5 我国民用机场用地面积参考表(单跑道)

耕地是最宝贵的农用地,是土地利用的最基本形式。人们依赖耕地获得粮食、棉花、蔬菜、工业用的农产品原料和畜牧业用的饲料等;耕地的供给从对自然条件的要求来看是客观存在的量,具有一定的限度,但从社会经济和科学技术对耕地的作用以及生物工程的进展情况来看,耕地的客观存在量是可以变化的,正因为如此,在不同的历史阶段,耕地供给的数量是不同的,只要耕地的供给不能满足需求,即使在理论上不适宜种植农作物的土地,也会被开垦。而耕地的需求主要决定于社会经济发展的水平和人口的发展状况,耕地的需求往往对耕地的开发利用具有极大的影响,在耕地供给与需求不能平衡时,往往需要通过调整供求以达到供需平衡,因而合理地组织耕地是土地规划的一个重要内容。

耕地作为一种生态经济系统,具有人工性、高产性、综合性和异质性的特点,改善其平面结构、垂直结构、时间结构和食物链结构,对提高耕地的生产率和利用效益意义较大。耕地规划就是在已确定的基本农田保护的前提下,合理组织耕地利用,以正确地解决供需矛盾,故耕地规划意义重大。

(1) 耕地规划是可持续利用耕地的保证,通过耕地规划可以实施农作物结构优化、合理布局农作物,做到用地与养地相结合,持续不断地提高农作物单产水平。

(2) 耕地规划为提高劳动生产率创造了良好的土地条件。通过规划将耕地上田、沟、渠、路、林合理地组织起来,为采用先进的农业技术和装备,有效利用农机具和畜力,正确组织劳动和生产过程,创造了良好的秩序,有利于提高劳动生产率,也可减少田间农业建设用地的数量,从而提高土地利用率。

(3) 耕地规划为提高土地生产率和土地利用率创造了良好的条件。通过耕地规划可以合理地进行农田基本建设,改善种植业的生产条件,提高土地生产率。

耕地规划包括:耕地组织形式的确定;作物种植区(轮作区)种类和数目的确定与规划;耕作田块(或轮作田区)的规划;田间渠道规划;田间道路规划;护网林带的规划;机井合理布局等。

耕地组织形式就是落实作物种植结构和轮作制度的耕地利用方式。一般来说,至少是由土地的基本种植单位(种植区或轮作区)、基本耕作单位(耕作田块或轮作田区)和服务于种植和耕作的田间道路网有机结合而构成。也即各耕地组织要素在空间上有机的、有规律的组合所表现出的形式就是耕地组织形式。目前在我国耕地组织形式基本上有以下三种类型:

(1) 以定区轮作为中心的耕地组织形式

即根据一定的轮作制把耕地划分成轮作区,有大田轮作区、蔬菜轮作区、畜牧场附属轮作区等,在轮作区内再按作物的一定轮换顺序划分成轮作田区,以实行作物在空间上和时间上的轮作种植。为了落实作物布局和种植结构,将耕地依据轮作周期的年限划分成若干个面积基本相等、土壤肥沃度近似的轮作田区,所谓轮作田区系指作物轮换种植的基本单元,在该单元之间按照既定的顺序,在时空上轮换种植作物。

轮作田区组织形式保证轮作田区之间存在时间和空间上的联系,每个轮作田区种植的作物顺序是既定的。

实施以定区轮作为中心的耕地组织形式应当具备下列条件:具备本地区科学的轮作制度;种植计划比较稳定,年际间作物种植面积变幅不超过5%~10%;土地使用范围稳定和产权明晰,土地集中连片,农用基本建设标准高。

轮作田区组织形式的不足之处是它对于作物种植计划变动的适应性和灵活性较差。为了完善这种形式,建议不把全部耕地划入轮作区,而是划出约占耕地面积5%~10%的耕地或在轮作区中预留1~2个田区为机动地段,以便安排临时性的种植计划和种植小品种作物。

(2) 以划块轮作为中心的耕地组织形式

要根据作物生长特性和用地要求,在耕地范围内划分作物种植区(如水稻种植区、蔬菜种植区、棉花种植区、饲料种植区等),再在区内划分若干耕作田块。以每个耕作田块为单元按既定的顺序轮换种植作物。这种形式与轮作田区组织形式的区别在于耕作田块内种植的作物可依据同一种轮作方式,也可以不同的轮作方式轮作,但必须符合前后茬作物轮作的要求;耕地田块之间种植的作物不存在有机联系,实施耕作田块组织形式要求根据需要和前后茬作物的特性,逐年安排每块田的作物种植。

在生产经营规模不大的条件下,以划块轮作为中心的耕作田块组织形式有灵活机动的特点,但其不足之处在于易造成年际间作物种植比例不稳定,作物配置较分散,不便于机械耕作和计划管理。

(3) 以定区轮作和划块轮作相结合的耕地组织形式

即在大部分土地上(70%~80%)实行定区轮作,一部分土地上(20%~30%)实行划分作物种植区和以划块轮作为中心的耕作地块组织形式,以适应市场变化的需要。因此,上述耕地组织形式要因地制宜加以确定。

耕作地块(即耕作田块)是人、畜力和农业机械为从事农作物生产,实现劳动过程的基本耕作单位。是以田间道路、护田林带、末级固定渠道所围成的地段,是进行田间耕作、生产管理、轮作倒茬和平整土地的基本单位。在耕作地块上同一生长季内通常是种植一种作物。轮作田区是基本轮作单位,它可以与耕作地块结合,也可以一个轮作田区包括几个耕作地块,在具备田间灌溉设施的条件下进行轮作。灌水地段是指末级固定渠道(农渠)所控制的地段,它通常与耕作地块相结合。

(1) 耕作田块规划

耕作地块是最基本的耕作和管理单位,耕作地块在土壤组成、地形条件等方面应适于所配置作物的生长和发育的要求,在外形、边长和方向方面应便于合理耕作、合理灌溉等农业技术措施的实施。它的规模、长度、宽度、方向、形状等要素规划的合理与否直接影响到田间灌排渠系、护田林带、田间道路等作用的发挥以及机耕的效率和田间管理的方便与否。所以正确规划耕作地块是耕地规划的一个十分重要的问题。

① 耕作田块的长度

为了充分发挥耕作工具的效能和实现合理的耕作,适宜的田块长度对提高机械作业效率、合理组织田间生产过程、组织灌水和平整土地意义较大。为了提高拖拉机组的工作效率,要求耕作田块具有一定的长度,田块愈长,则拖拉机在地头空行转变的次数相对地减少,工作效率也愈高,耗油量也随之减少,机件磨损也小,而且在地头损坏作物也少。而以人力耕作为主的地块规模就不能太大,因为这样会引起劳力在劳动过程中的疲倦,也不便于实现各种人力作业。

其次,要考虑灌溉的要求,在灌区,耕作田块即灌水地段,要根据末级固定渠道要求的适宜长度及控制的面积来确定田块的长度。如农渠愈长,流量必须相应加大,才能提高田间灌水利用的系数,而流量加大,就要扩大渠道断面,改变渠道级别。渠线过长,既增加渗漏损失,也不便于输水,所以农渠不能过长,据试验,一般在400~600 m左右。

田块的长度为500~800 m或更长一些。在平原地区田块长些,而在丘陵地区要短些;在旱作地区可长些,而在灌区则短些。

② 耕作田块的宽度

耕作地块的宽度在机耕作业条件下主要取决于地段的面积和在该条件下最适宜的长度,但也要考虑作物组成、耕作方法和机组类型。在平原地区机械化水平较高条件下,田块的宽度要便于机组顺利作业,在划分作业小区进行耕作时,田块宽度最好为作业小区整数,由于各种机组的工作幅宽不同,所以在具体确定田块宽度时,可以参照当地使用量最大的机组的工作幅宽的整数倍来定。

灌区田块的宽度即末级固定渠道的间距,据试验以200 m左右为宜,最大不超过300 m,以便于水稻田的灌溉管理。田块过宽,往往使田块内小地形不一致,增加平整土地的工作量。

风害地区要考虑护田林带的间距,主林带沿田块长边配置,其间距即为田块的宽度,林带的间距取决于有效防护距离,一般为树高的25~30倍,若树高10~12 m,护田林带间距则为250~350 m。

综上所述,在平原地区田块宽度可在200~400 m左右,水稻田可窄些,旱地水浇地可宽些。

③ 耕作田块的规划

根据耕作地块的适宜长度和宽度,耕作田块的规模大致为150~200亩。反之,在一定的独立地段上,由于面积已定,也限制了地块的长和宽,所以地块的长宽和规模是相互制约的。

在不同地区采取不同经营方针,种植不同的作物种类的条件下,一般在平原机械化旱作地区,为发挥机械效率,要求地块具有较大的规模,而在丘陵水田地区,规模就不可能太大;在水稻田内还要进一步划分格田,以便精细平整土地,稻田规模一般在5~6亩,长度为50~150 m,宽度为20~40 m。

④ 耕作田块的外形

为了给机械作业和田间管理创造良好条件,田块的外形要力求规整,尽量做到:田块最好是长方形、方形,其次是直角梯形、平行四边形和多边形;田块的两个长边要呈平行和直线;不能把梯形和平行四边形田块的短边设计得过斜,不能把田块设计成形状不规整的三角形和多边形。在不规则外形的地段上划分耕作地块时,要力求外形规正(见图5.5)。

图5.5 不同形状地段田块设计

⑤ 耕作田块的方向

耕作田块的方向要考虑以下要求:

a.为作物生长发育创造良好的光照条件。田块方向应保证作物从早到晚能吸收尽可能多的光热。夏半年太阳照到东西行向的株间的时间比南北行向的株间要长,温度也较高,这对春播和喜温作物有利。夏半年作物东西行向种植有利。

b.有利于机械作业和保持水土的要求。在坡地上,地块的方向影响到地表径流的大小和冲刷量,为提高机具的使用效率,在坡地上应横坡种植和横坡耕作,因此,田块方向应沿等高线方向配置,而在土壤粘重和过湿的情况下,地块的长边应沿着等高线呈一定角度布置(见图5.6)。

图5.6 田块沿等高线布置

c.有利于降低地下水的要求。在盐渍土地区,降低地下水位,排碱洗盐是生产中的关键问题。所以末级排水沟,应垂直于地下水的流向布置,其截排地下水的效果最好。所以应使耕作田块的长边垂直于地下水流向。

d.有利于防风要求。一般主林带设在耕作田块的长边上,为了达到最好的防风效果,应使主林带与主害风方向垂直。所以在设有林带地段上,耕作田块的长边应与主害风方向垂直或接近垂直。

e.有便利的交通运输条件。要使耕作田块的方向与居民点的位置间保持最短的距离和最便利的交通条件,避免由于田块方向设计不合理引起绕道而行。

f.耕作田块的质量组成。要求耕作田块内土壤一致,坡向和坡位也一致,这样才能使同一田块内土壤耕性和土壤肥力一致,从而使作物生长整齐一致,便于同时进行作业,采用相同的耕作方法和获得较稳定的产量。

综上所述,设计耕作田块时受许多因素的影响,而它们之间互相影响,相互制约,应根据不同地区的特点,抓住主要矛盾,首先满足主要要求,综合考虑其他要求,使耕作田块得以合理配置。

(2) 轮作田区规划

在采用轮作区的组织形式时,要规划轮作田区,其规划要求与耕作地块的规划要求相似。不同之处是,轮作田区要求田区之间面积的均衡性,不论是在一个轮作田区即一个耕作地块,或一个田区地块,都要满足田区面积均衡的要求,以保持各种农作物的播种面积,从而获得均衡的产量和花费一定的劳动力、肥料、种子以及需要相对稳定的农机具、运输工具等。设计的田区面积要求尽可能相等,但在实际工作中,由于地形、地物等条件的影响,田区面积不可能等大,必须允许田区面积有一定的差异,否则在地形割裂的情况下,为了使田区面积相等,势必造成一些划入或划出单独的、不便于耕作的小地段。所以允许有差别。一般来说,经济作物轮作区面积允许误差为3%~5%,旱作轮作区可达5%~7%,而水稻轮作区可增至7%~10%。

田间灌排渠系,又称田间工程,一般系指末级固定渠道、沟道及其所围成的耕作田块内的临时渠道(毛渠、毛沟、输水沟、灌水沟、畦等),即田间调节网。合理布置田间灌排渠系对于实现合理耕作,提高灌溉效率,降低地下水位有着十分重要的意义。各地条件不同,田间渠系的组成和布置也不一样。

(1) 要与其他有关规划项目紧密配合,布置田间灌排渠道,要结合田块、林带、道路的设计进行综合考虑,统一安排,既使各个项目设计合理,又使相互之间协调一致,一般应将田间沟、渠沿田块界线按直线配置,做到田块规整,便于耕作和灌排。

(2) 布置田间渠道,应注意与上一级渠道的水位衔接,以利灌溉和排水。

(3) 既要考虑地形条件布设田间渠系,也要满足机耕的要求。同时要尽量利用田间原有工程设施,以减少修渠和修建田间小型水工建筑物的工程量和财力消耗。

(4) 渠系布置要因地制宜。因各地自然条件不同,各种作物的要求不同,田间灌排渠系的组成和布置也有很大差别,必须根据具体情况进行合理布置。

田间灌排渠系的布局形式如下(见图5.7):

图5.7 田间灌渠系布置形式

(1) 末级固定渠道(农渠、农沟)的布置形式

灌排相邻布置即灌水农渠与排水农沟相邻布置。农渠从一面灌水,农沟也只承泄一面来水。这适用于一面坡地形的地区,这种形式的优点在于可以利用挖排水渠的土方来修建渠道,节约地区性土方量;其次,在排水沟间距一定的情况下,田面可宽些,有利于机耕。但缺点是灌排渠道靠近,其水位差易引起排水沟的坍塌,在盐碱地区,不利于脱盐。

灌排相间布置,即农渠向两侧灌水,农沟承泄两侧的排水,这适用于小地形起伏的地区,农沟布设在低处,这种形式的优点在于两面排水有利于促进土壤脱盐和淡化地下水;其次减少渠道的渗漏损失。但缺点是修渠的工程量较大,减小了田面宽度,不利于机耕。

(2) 田间临时渠系的布置形式

① 纵向布置。灌溉水从毛渠通过输水沟进入灌水沟、畦的方向一致,为田间灌溉创造良好条件。

② 横向布置。灌溉水直接从毛渠输送到灌水沟、畦。毛渠布设方向与灌水沟、畦的方向垂直,这样布设使灌水沟、畦沿地面最大坡度方向,以利于灌溉。

在水田地区,种植水稻多采用淹灌法,为了便于淹灌,将灌水地段由毛渠所控制的范围内用田埂分隔为若干格田,每个或每组(每组不多于4~5个)格田进行精细地平整土地,并且具有独立地的进、泄水口。

南方山丘地区的耕地根据地形特点及所处部位,分为冲田、旁田、岗田三种类型,冲田为介于两个山岗之间的低平地,旁田是冲岗之间坡地上的耕地,岗田为位于岗顶上的耕地。

冲田地势低洼,地下水位高,易涝易渍,应以排为主,结合灌溉。在小冲田,一般不开冲心沟,在坡水大的一侧开排水沟,在坡水小的一侧开排灌两用渠。旁田地面倾斜,坡度较大,多等高修成梯田,旁田怕旱,应以灌为主结合排水,一般采用斗、农两级渠道。斗渠平行于等高线布置,农渠垂直于等高线布置,在地面坡度较平缓的旁田,每隔两块田开一条农渠,每一层田做一个小的控制建筑物,以便逐丘放水,渠尾通排水沟。

地面坡度比较陡的旁田,每隔4~6块田开一条农渠,两条农渠之间用临时毛渠连接进行灌溉,以节省建筑物并有利机耕。

岗田地势高,主要怕旱,一般沿岗脊布置斗渠,在斗渠两侧开农渠,排灌结合,在岗头部分视地形及地块的宽窄可分两种形式:① 宽岗头,农渠垂直于等高线布置,毛渠则沿等高线呈水平方向布置,格田(畦田)呈长方形。② 窄岗头,斗渠垂直于等高线布置,农渠也垂直于等高线,此时毛渠沿等高线随弯就势布置,格田(畦田)呈扇形。

末级固定排水沟的间距与深度直接影响到排除地表水的速度,降低地下水位的深度,以及土壤脱盐程度,在确定排水沟的深度与间距时要满足作物对地下水埋深的要求。不同的作物对地下水埋深的要求不同,一般在生长期要求地下水位距地面0.7~0.8 m以下,再考虑地下水位的曲线影响和排水沟内的流水和淤积情况,再加0.3~0.5 m,即要求地下水埋深为1.0~1.5 m。其次要考虑当地土壤的理化性质和水文地质条件,使沟深与沟距相适应。一般沟愈深,沟距就可以愈宽,反之就窄。在不同土壤条件下,土壤渗透性好的,排水沟的间距就大些,反之则小。在非盐渍土地区,一般沟深1.0~1.5 m,沟距可采用200 m左右。在盐渍土地区,为了排盐,间距要适当缩小。

在地面水比较缺乏而地下水资源很丰富的地区,应积极开发利用地下水,发展井灌事业,机井要合理布局,以免发生井多井密,引起各井互相争水,使打井投资大而灌溉面积和灌溉效益小,另外由于机井布局不当,也会影响机械作业和田间管理。合理布局机井,要解决井数、井距和井位等问题,为此应根据水文地质勘探所提供的资料,如地质构造、含水层组成、地下水流向等资料来确定。

在抽水灌溉时,当渠水含沙量较小,不致发生淤塞时,地下管道可代替田间渠道,暗渠是将压力水从渠道送到渠尾,通过埋设在地下一定深度的输水渠道进行送水,由渠首、输水渠道、放水建筑物和泄水建筑物等部分组成。一般多采用混凝土管道、灰土夯筑管道、瓦管,也有用块石或砖砌成的。暗管输水的优点是:① 节约耕地,便于机耕,据调查,铺设100 m暗管,可节省耕地0.4亩,同时又便于耕作;② 省水,地面渠道输水损失很大,而地下管道,只要将两管接缝做好,损失就很小,一般可节约用水30%~40%;③ 省工,省去了年年维修临时渠道的用工量,而且一经建成后,也不需年年修整,灌水时也可节省大量人力。但其缺点是造价较高,要求有一定的工作水头,清淤不便。地下渠系规划时应考虑以下要求:

(1) 渠首取水建筑物应布置在灌区地势高的一侧的中部,以缩短渠线长度和降低各分水井的高度,降低造价。因为取水建筑物地势高,就使地面线与压力水头线呈一个趋势降落,各分水井的高度就低。

(2) 地下渠线要直,避免弯道和垂直起伏,弯道会增加渠线长度和连接难度,使水流阻力加大,而垂直起伏还会在管道弓形处形成气泡,缩小过水断面。为排除此种影响,就要加设排气阀或排气管,同时要增加成本。

(3) 地下渠道在布置上应注意以下几个方面的结合:渠路结合,渠道选线应结合道路,可以位于道路中心线以下或偏于一侧;将路、沟、渠同线布置,上灌下排;与喷灌相结合,为喷灌水源,采用定点设井或定点设置给水栓的方式,当将喷头直接装设于高压地下渠道的分支管道上进行喷灌时,地下渠道就构成了喷灌输水系统的一部分;明暗结合,在旧灌区改建为地下渠道时,为采用明暗渠道结合,由上一级暗渠接入下一级明渠放水到田,如水稻种植区可采用此法。

(4) 合理配置各种渠系建筑物,压水池是渠首的进水建筑,对于灌区地面具有一定的势能,要求池顶高程比渠首水位加高0.5 m。分水建筑物,又称亮井,从一个管道向两个以上管道分水时,必须设置分水井,分水井与道路结合布置时,可以布置在道路的中间,也可以布置在道路的旁边,前者井内的闸门启闭丝杆不可伸出井外,且需加高路面,使之与井口齐平,并加上盖子,盖上面留通气孔。当压力水头超过地面高程0.5 m时,不宜采用。后者虽增加一点弯道水头损失,但有利交通,方便管理,同时可根据压力水头要求,加高井壁,所以现在多采用这种方式。分水井的间距可根据分水要求、清淤修理要求及管径大小、水压力等情况决定。

田间道路是一项与土地不可分割的农田基本建设项目,是居民点、生产中心与农田之间联系的主要纽带。为了顺利地进行田间作业,合理地组织生产,必须规划田间道路。妥善地布置道路,使之便于生产和交通,对提高劳动生产率有重要的作用。

根据道路的用途和运输量,田间道路分为以下三种:

(1) 主要田间道路。是由乡(镇)通往各村或主要居民点的道路,供拖拉机和车辆行驶,服务于几个村,在旱作区路宽6 m左右,水田区要窄些。

(2) 田间道路(横向道路)。是由居民点通往田间作业的主要道路。供拖拉机组直接下地进行作业之用,田间道路主要沿田块短边布置。除用于运输外,还起田间作业供应线的作用,路面宽5~6 m,服务于一组田块。

(3) 田间小路(纵向道路),是联系主要田间的道路,主要起田间货物运输的作用,服务于1~2个田块,路宽3~4 m左右,一般多沿田边长边布置。田间道路网占地面积一般应控制在土地总面积的1.5%~2%之间。

(1) 田间道路应保证居民点、生产中心到农田具有方便的交通联系、路线直、运输距离短,可以顺利到达每一个轮作田区或耕作田块;要注意道路与田块、林带、渠道等项目的正确结合。

(2) 考虑农业企业的特点,要在企业内形成一个有机联系的道路体系,以适应农业现代化的要求。

(3) 根据我国农业生产的特点,要尽可能节省土地,例如利用林带遮阴带做道路,渠堤兼做道路等。同时应节约基建投资,充分利用原有道路及其建筑物。

(4) 田间道路选线应和农村主干道路有机的结合在一起,组成统一的农村道路网。田间道路的平、纵、横三方面应满足道路路线设计的技术要求。

(5) 田间道路应在坚实土质上,减少道路跨越沟渠,避免低洼沼泽地段,尽量减少桥涵等工程建筑物。田间道路的纵坡度一般在8%以下。

农田防护林设计是农地整理设计的一项重要内容,应与田块、灌排渠道和道路等项设计同时进行,采取植树与兴修农田水利、平整土地、修筑田间道路相结合,做到沟成、渠成、路成、植树成。农田防护林可以降低风速,减少水分蒸发,改善农田气候,减轻风沙和干旱灾害,促进农业稳产高产。在规划中要合理地确定林带的方向、间距、宽度、结构、树种的选择与搭配、交通口的设置等问题。

大量实践证明,当林带的走向与风向垂直时,防护距离最远。因此,根据因害设防的原则,护田林带应垂直于主害风方向,一般沿田块长边配置,副林带垂直于主林带一般沿田块短边配置。纵横交织构成网状,这样既能防止主害风,又能防止其他方向次害风危害。害风一般指对于农业生产能造成危害的5级以上的大风,风速大于等于8 m/s,因此,要确定林带的方向,必须首先找出当地的主害风向。

林带间距大小,决定于林带的有效防护距离,这种距离与树的高度成正比,与林带的结构也有关。林带间距过大过小都不好,如果过大,带间的农田就不能受到全面的保护;过小,则占地太多。因此,林带距离最好等于它的有效防护距离。有效防护距离,应根据当地的最大风速和需要把它降低到什么程度才不致造成灾害,以及种植树种的成年高度为依据来确定。据大多数实地观察,背风面一般为树高的15~20倍,迎风面为树高的2~5倍,若树高为10~16 m,则防护距离为170~400 m,可根据不同地区的风沙大小、土壤情况,树木生长的稳定性和高度等情况来确定适宜的间距。除此之外,主林带的间距,一般沿田块的长边设置,副林带沿田块的短边设置,其间距即田块的长度,一般为500~1 000 m,主副林带一起形成林网,每网眼面积约为125~600亩。

林带的宽度对于防护效果有重要的影响,同时宽度的增减对占地多少又有直接的关系。因此,林带的适宜宽度的确定,必须建立在防风效率与占地比率统一的基点上。实践证明,宽林带往往形成紧密结构,占地多,防护效果差。且多行林带的中间行树木,因营养面积不足,常发生枯死现象,故林带并不是愈宽愈好,当然太窄的林带也影响树木的生物学稳定性。

农田防护林的栽植密度,尤其是行距直接与林带宽度有关,它影响林带生长发育的好坏、稳定性的高低和防护林作用的大小,适宜的栽植密度与树木的营养面积有关,必须保证主要树木有其需要的足够的营养面积,因此近年来造林密度趋向于稀植,一般采用乔木林行距为2~4 m,株距为1~2 m。

在农田防护林带设计中应尽量做到少占耕地而又达到最大的防护效果,所以林带占地比率要适宜,据调查一般占地比率为被防护地区的1.5%~3.5%。

林带结构是指造林类型、宽度、密度、层次和断面形状的综合体。一般采用林带透风系数,作为鉴定林带结构的指标。林带透风系数即林带背风面林缘1 m处的带高范围内平均风速与旷野的相应高度范围内平均风速之比。林带透风系数在0.35以下为紧密结构,0.35~0.60为稀疏结构,0.60以上为通风结构。

紧密结构,由乔木、亚乔木、灌木组成,三层树冠,树叶茂密,几乎不透风,大部分气流从林带顶部越过,风速减弱59.6%~68.1%,防风距离较短,带内和林缘易引起积沙,不便耕作。农田防护林不宜采用这种结构。

稀疏结构,由数行乔木和两侧各配一行灌木组成,风速减弱53%~56%,其防风距离较紧密结构为大,而且不会在带内和林缘造成积雪和淤沙,所以在风沙严重地区,可采用此种结构。

通风结构,只由乔木组成,不搭配灌木,其防风距离最大,风速平均降低24.7%。所以风害地区多采用这种结构。但在带内和林缘处风速大,易引起折树和近林带处风蚀。

从林带的横断面来看,对于稀疏结构林带来说,最好的断面形状是矩形。

树种选择适宜与否影响树木正常的生长发育,树种的搭配则影响林带的结构,所以树种的选择和搭配都直接影响防护林带的效益。

选择树种主要考虑气候和土壤等因素,不同的树种适应不同的气候条件,例如加拿大杨、刺槐适宜比较暖和的气候,引种到寒冷处就不能生长,所以要根据不同树种以至品种的差异,根据适地适树的原则来进行选择。

在树种搭配上不宜采用多数乔木树种进行行间和株间混交的搭配方式。这种形式由于不同树种生长速度不同,生长慢的受到抑制。形成不整齐断面形状,有的甚至只残留一两行乔木,起不到应有的防护作用,所以,条林带只适宜采用单一的乔木树种。

林带的交接处要设置交通口,此外每隔400~500 m设一宽6~7 m的交通口,两条林带交通口的位置要错开排列,以免形成强的空气流。

田、沟、渠、路、林等项目在规划中必须综合考虑,正确结合,首先在项目上要配套,即该灌溉的应有灌渠,该排水的应有排渠,该防风的应有林带;其次为了实现生产过程必须有道路等,各项目在空间配置上要正确结合,在不同的气候、地形条件下,种植不同的作物,要有不同的结合形式。

确定不同条件下田、沟、渠、路、林结合形式的基本原则是:便于田间耕作;充分发挥田、沟、渠、路、林的作用;尽可能节约用地;尽量减少田间交叉工程的设置,降低基本建设投资。

在实际耕地规划设计工作中,道路、护田林带、灌排渠道和田块等各项目间是互相联系,互相制约的。田、沟、渠、路、林的配置有各自的要求,而且有的要求可能相互间有矛盾,这就要根据不同地区的自然、经济条件,因地制宜地确定田、沟、渠、路、林的结合形式,进行综合规划设计。

耕地内部规划设计方案,与规划地区的自然条件有密切关系,在不同的地形条件下,设计方案上也有差别。主要内容有:合理配置作物种植区和轮作区;确定公路或居民点相连接的主要田间道路网及干渠相连接的支、斗渠的配置;综合考虑林带的防风要求、向田间及时输水和排水的要求、作物种植方向的要求来确定田块的配置方向;配置护田林带和田间道路网。在地形复杂的条件下,主要是防止水土流失和减少地表径流,同时也考虑为机械作业和采用先进农业技术措施创造条件,其设计内容主要有:配置作物种植区和轮作区;考虑自然地形割裂地段上适宜划分几个田块;确定各种水土保护林带的设置;根据地形特点和等高线方向,确定合理的耕作方向;结合林带、田间渠系配置耕作田块;配置田间道路。

耕地规划方案的评价,要求尽可能改善农业生产条件,为采用先进农业技术措施创造良好条件,不断提高土壤肥力,保证作物稳产高产。为合理组织劳力,有效使用农业机械创造条件,保证不断提高劳动生产率,降低成本。其规划项目的评价指标有:地块规模、平均作业长度、地块的平均坡度、地块作业方向坡度、地块的土壤组成(种类和比例)、地块的适宜方向、地块的外形(不规则开头形状所占比重)、地块至居民点的平均距离、责任田的固定方式及分散程度和下地距离。田间灌排渠系,占地面积、投资大小、水的有效利用率、排水效果。田间道路的间距、占地面积、投资、附设工程建筑物投资、年度维修与折旧费。林带的有效防护面积、占地面积、增产效果、造林费、回收期等。

耕地规划方案的综合性评价指标有:

(1) 对耕地的保护:耕地保护率、耕地复垦率。

(2) 田、沟、渠、路、林的综合配置:节约占地,减少田间交叉工程物,减少基建投资、折旧费及修理费等。

(3) 合理的作物结构及轮作方式:用养地结合、肥料平衡、完成国家计划任务。

(4) 合理组织劳动,减少空行及运输费用。

(5) 概算规划后农作物单产提高、人均收入、人均粮食占有量等方面的变化情况。

(6) 林带资源的综合利用:例如提供饲料、中草药、工业原料、绿肥以及利用林带养蜂、养蚕等。

水资源是人类和一切生物赖以生存的必不可少的自然资源,随着经济的发展,水资源的供需矛盾越来越突出,水资源短缺已成为不少国家和地区可持续发展的主要障碍。就农业而言,农业灌溉用水占水资源利用的比例很大,水资源的数量及分布对农业生产至关重要,水利是农业的命脉。因此,如何合理利用水资源,兴利除害,防洪治涝,搞好水利规划,意义重大。

水利工程是指为控制和利用水资源,以达到除害兴利目的而兴建的各项工程总称。水利工程用地类型如下:

(1) 防洪工程。防洪工程是通过修建水库、分洪或蓄洪工程和堤防、河道整治、开挖新河等以保护城市、工矿区和农田免遭洪水危害。防洪工程主要根据防洪对象的要求,综合考虑河流上中下游两岸、干支流、近远期和大中小工程相结合等因素,确定防洪任务。

(2) 灌溉工程。灌溉工程是通过修建蓄水、引水、提水工程,为农作物提供必需的水量,灌溉工程应考虑蓄、引、提相结合,充分利用当地水资源。

(3) 治涝工程。治涝工程是采取设置排水闸、排水站或挡潮闸等工程措施,来治理洼地、垸田的溃涝灾害。治涝工程应根据农业高产稳产的要求,考虑涝区的地形、土壤、水文、气象、渍涝情况,正确处理大中小、近远期、上下游、泄与蓄、自排与抽排以及工程措施与其他措施等关系,合理确定防涝任务和设计标准。防涝设计标准一般以涝区发生一定的暴雨不受渍涝为准,重现期一般为5~10年。

(4) 水力发电工程。即利用水能发电的工程。水力发电工程、引水式电站和抽水蓄能式电站,应根据工农业用电需要、综合利用要求和电站建设条件,合理确定水电站的规模,其规模的大小应根据装机容量确定。

(5) 综合利用工程。是指一个具有多种功能的工程。如灌溉工程还可承担向城市和工业输水的任务。

水利工程按性质和服务对象还可分为:河流开发利用和治理工程,农业水利工程等。

水利工程用地可分为水利骨干工程(如水库)用地和田间工程用地两种类型,前者为非农业用地,属于基本建设范畴,后者为农地规划的内容,水利工程用地规划内容大致包括:水资源类型及其开发利用方式;供水工程用地规划;排灌工程用地等规划。

水资源通常是指逐年可以得到更新的淡水数量,它是一个动态的不可替代的资源。其类型可按存在形式、形成条件、利用程度、利用方式等方面来进行分类,主要有地表水、地下水、海水、城市污水和工业废水等几种类型,它们的补给来源都是大气降水。在进行土地利用规划时必须充分考虑利用大气降水,蓄保地表水,合理开发地下水。

(1) 地表水

地表水包括河川径流和当地地面径流,河川径流指江河来水,其集水面积比较大,水源丰富,是重要的水资源类型。但河川径流水情,随时间变化大;当地地面径流是指规划区内或附近地区因降雨而产生的径流,主要用作灌溉水源,在一些丘陵、山区,当水源比较充足时,可以通过建筑水库,进行蓄水发电。地面径流的特点是受季节影响大,雨季径流多、旱季径流少。无论在平地或是山区都可以选择适当地点兴修塘库,将地面径流蓄积起来用作农田灌溉。

(2) 地下水

地下水是指除河水、湖水、海水等地表水以外,埋藏在地表以下的,运动和储存在土层和岩层空隙中的水源总称。其主要来源是大气降水渗入地下而形成的,它是干旱半干旱地区的主要水源,既可用作灌溉水源,又可用作工业用水和城乡居民生活用水。一般受气候、季节影响小;较分散、分布广,开发利用的工程量小,容易施工;受地面污染少、水质良好;地下水开发利用占地少,管理方便,灌溉及时;在地下水位高的地区开发利用地下水,有利降低地下水位。

(3) 城市污水与工业废水

这类水源经过一定处理达到农田灌溉用水水质标准后可以灌溉农田。利用污水灌溉还能增加肥源,改良土壤。

水资源开发利用的方式是多种多样的,水资源的综合利用是世界各国开发水源的一项重要原则,除水力外,还应同时考虑防洪、灌溉、供水、航运、水产、旅游等作用,以及水资源开发对环境和生态的影响。实行综合利用可以保证水资源可持续、高效、合理的为国民经济服务。

水土资源平衡就是综合考虑地区水资源的供应能力和需求状况,分析本地区水资源的余缺情况,合理协调水资源的供求关系,以寻求水土资源的平衡。水土平衡计算是一项复杂而细致的工作,往往贯穿于规划的始终,通过水土平衡计划,把来水总量与需水总量加以比较可以发现本地区的水量余缺情况,进一步挖掘水资源的潜力,确定水量调节措施,以达到水土资源的平衡与合理利用,促进经济的发展。

(1) 水土资源平衡的重要作用

① 水土资源平衡是进行水资源的区域再分配,合理利用水土资源的重要依据。

如上所述,各种水资源均来源于大气降水,由于受地理位置(纬度、距海洋的远近、地形等)的影响,大气降水的分布是很不均衡的,这就造成了水资源在地区间的不平衡分布,使得有的地区水多,有的地区缺水。通过各个地区的水土平衡计算,就可以根据地区间的水量余缺情况,进行水资源的区域再分配,以盈补缺,就我国的水土资源组合情况来看,从沿海到内陆,从南方到北方,水资源的数量相差很悬殊,南方湿润多雨,水量多有剩余,北方干旱少雨,缺水十分严重。因此,实现南水北调,水量相济,已成为我国土地资源利用,乃至整个国民经济发展的一项战略措施。

② 水土资源平衡是确定水量调节措施,兴修水利工程措施的基本依据。

通过水土资源计算,如果本地区水量充足有余,就应当考虑向外调水,如果本地区水量不足,就应当考虑从区外引水,并兴建相应的水利工程设施。

③ 水土资源平衡是确定土地利用方式的重要依据。

土地资源的利用是受水资源制约的,通过水土平衡计算,可以根据水量的余缺情况改进土地利用方式,以达到水土资源的最佳配合,若来水量有余,可以根据当地季节、劳力等具体情况,扩大灌溉面积,调整作物布局和轮作制度,以提高士地利用的集约度。反之,就应适当减少灌溉定额,以提高水资源的有效利用率。

(2) 水土资源平衡计算

① 地区水量平衡计算

地区的水资源状况,一般用该地区的水量盈亏来表示,地区水量平衡方程式为:

(P+G+A)-(S+E+Q)=±ΔQ

式中:P——降水量;

G——来自外区的地下水量;

A——土壤水;

S——流至外区的地面径流量;

E——总蒸发量;

Q——流出该区的地下水量。

当ΔQ为正值表示该地区水量盈余,ΔQ为负值则表示该地区水量不足。

② 水量供需平衡计算

水量供需平衡计算要计算来水量和用水量两个部分,来水量指地区内可以利用的一切水源,需水量则指灌溉用水、工业用水、城乡居民生活用水、畜禽用水和水运、水电、水产养殖等需水量。一般来讲,水运、水电、水产养殖对水资源是用而不耗(不包括水体的蒸发),因此,在计算用水量时,可以不包括在内。水量平衡计算可按下列步骤进行:

a.确定用水保证率

进行水量供需平衡计算时,首先从本地区的水土资源状况出发,选择适合的用水保证率,满足经济合理的要求,如果用水保证率选得过高就会增加水利工程的投资和管理费用,如果用水保证率选得过低则不能满足生产的需水要求。不同的用水保证率和需水定额是不同的,因此,在水土资源平衡计算中,要考虑气象、水源、土地面积、土壤质地、各类作物产量指标和灌水定额等因素,正确确定本地区的用水保证率。一般取中等干旱年作为选择保证率的依据。

b.来水量计算

来水量包括规划区域内可以利用的一切水资源,如河川径流、当地地面径流和地下水等。

河川径流计算

抽水站提水

W= 3 600Qtn

式中:W——抽水站提水总量(m3);

Q——抽水站设计流量(m3/s);

t——抽水站每天开机时间(h),一般取20~22;

n——抽水天数(d);

3 600——单位换算系数。

当地地面径流计算

当地地面径流一般是通过修建塘库蓄积起来,以供当地农业灌溉的用水。如水库来水量计算公式

W = 1 000FCP

式中:W——水库来水量(m3);

F——水库集水面积(km2);

C—— 该地区年径流系数,一般为0.3~0.5;

P——年降雨量(mm);

1 000——单位换算系数。

地下水资源计算

地下水的来源主要是靠大气降水入渗补给,因此,在计算一个区的地下水资源时,可以用分区降水入渗系数估算地下水量。计算公式如下:

W=BP

式中:W——地下水量(m3);

B——降水入渗系数,与降雨量、土质等因素有关,在华北地区平均为0.22左右;

P——降水量(mm)。

调入水量

在以行政区域为单位进行土地利用规划时,规划区往往是一个大型灌区的一部分,这种水量实际上指的是灌区的配合水量,其来水量可按灌区水资源分配方案确定,它不包括流经规划区的过境河流引水。

其他来水量计算

如工业和生活废水等可用水量应根据水质、环境要求、污水处理水平等情况具体确定。

③ 需水量计算

需水量包括规划区域的一切用水,根据上述用水项目逐项进行计算。

a.居民生活用水

居民生活用水量计算公式

W=CP

式中:W——规划区域内居民生活用水量(m3);

P——规划区域内居民人口总数;

C——平均每个居民日用水量(每人每日平均用水20~40 L)。

b.工业用水

工业用水量因工业种类、设备、工艺水平而不同,如钢铁工业用水量的标准是20 m3/t;水泥工业为1.5~2.0 m3/t;化肥工业为2~5.5 m3/t;造纸工业为200 m3/t。

c.农业灌溉用水

在用水量计算中,最主要的是农作物灌溉用水。在计算农作物灌溉用水时,首先要制定农作物灌溉制度,它是指在一定的气候、土壤和农业耕作的条件下,为了保证农作物丰产,满足农作物各个生育阶段对水分的要求所规定的一种适时适量的灌水制度,包括灌水定额、灌水时间、灌水次数和灌溉定额。灌溉制度随作物种类、品种、自然条件、农业技术措施以及灌溉方式的不同而异。

在灌溉制度确定之后,就可以根据农作物结构、本地区的灌溉用水量计算,计算公式为:

M=nmA

式中:M——灌区灌溉用水总量(m3);

n——复种指数;

m——综合毛灌溉定额(m3);

A——灌溉面积(亩)。

④ 水量供需平衡计算

在分别计算了规划区内可能的来水量和用水量之后,对其进行比较,就可发现水量的余缺情况,并依此确定水量调节措施。经过水量供需平衡计算后,可能会出现下列两种情况:一是供过于求,在这种情况下,一切水利设施的规划方案,应以总需水量为准,不能因水源丰富,规划超过需求的水利工程设施,对用水来说不能进行过量灌溉,这不仅会引起地下水位上升,产生土壤盐碱化,还会增加投资。二是供不应求,如有条件进行调水规划,在制定水利设施规划时,应以可利用来水量为依据。

农业水利工程可分为供水工程和输排水工程两部分。由于水源的类型不同,供水工程用地类型包括水库用地、抽水站用地、机井用地等。水电站可看做供水工程的一部分。

(1) 水库用地规划设计

① 水库用地要求

水库库址选择是水库规划的重要内容,对于土地利用规划,其他项目的规划起控制作用,库址选择一般要求,库址地形要肚大、口小、底平;水源丰富,有足够的集水面积;库址河段应有适当的落差,同时应能集中满足发电要求的流量;筑坝地点地质条件要好,基础稳固不沉陷、不漏水;库址距离灌区要近,地形要高于灌区地面,以使引水渠道短、沿渠水量损失小和建筑物少,并能保证自流灌溉;库区淹没损失小,淹没农田、村庄和交通设施少,避免大规模的人口迁移。

② 水库库容的确定

水库库容一般由两部分组成,在放水涵洞以上和正常蓄水位以下称为有效库容;放水涵洞以下库容称为死库容,用以满足养鱼、沉淀泥沙和水库上游通航等要求。

死库容主要是满足下游农田自流、灌溉所要求的引水位高程,以保证放水建筑物泄放渠道设计流量具有的最低水位。有效库容实际上就是水库的供水量。一般设计低水位确定以后便可根据水库的来水和供水资料进行调节计算,以确定水库的有效库容。

③ 水库用地规划

水库建筑物由拦水坝、溢洪道和放水涵管所组成,规划时必须确定建筑物的位置,选择其建筑形式(见图5.8)。

图5.8 坝高组成部分示意图
1—溢洪道水位;2—风浪高;3—安全超高

a.拦水坝。拦水坝用以拦蓄水量和抬高水位,坝体设计应包括坝高、坝顶宽和坝坡等。坝顶高程为正常蓄水位即水库设计水位、溢洪道水深、风浪高和安全超高之和。坝顶宽度应根据坝高确定,要综合考虑施工、构造、防汛抢险交通等要求。

b.溢洪道。溢洪道是水库宣泄过量洪水确保库坝安全的建筑物。溢洪道位置的选择极为重要。如果水库周围有天然山凹,其高度和蓄水高度相近,下游又有泄水的地方,这是开挖溢洪道比较理想的位置。溢洪道的断面尺寸的确定是关系水库工程造价的重要因素,其尺寸的大小与暴雨强度、集水面积、地面坡度及植被覆盖等情况有关,但必须根据当地情况因地制宜加以确定。

c.放水涵管。放水涵管是把库内水引入下游灌溉渠道,以保证农田灌水。小型水库的放水启闭设备通常采用分级放水卧管,这种卧管自上而下地逐级提水,水温较高,利于农作物生长;放水管的上端应高出水库最高蓄水位,管上每隔0.3~0.6m设一放水孔,平时用孔盖封闭,用水时,随水面下降逐级打开,让库水由孔口流入卧管内,再经涵洞放至水库下游。放水涵管断面尺寸是根据灌溉放水流量来决定的。

④ 水库用地面积估算

供水工程占地面积和工程的规模和平面布置形式有关,当工程规模、选址等确定后,即可估算工程的占地面积。水库占地包括库区静水库容时水体淹没面积和拦水坝、溢洪道等附属工程的占地。一般主要是对库区的淹没面积进行估算。水库的库区面积取决于库址的地形与水库规模。当库址选定后,根据水库的设计库容即可确定水库的面积。在一定的库址地形条件下,水库库容与面积之间有着固定的关系。在水库规划和设计阶段通过在库区内测量出地形图,根据不同水位计算出相应的水库面积和容积即可求出。

(2) 抽水站用地规划设计

① 抽水站用地要求

抽水站站址的选择对合理利用灌溉水源及其排泄的水域,对水利工程经济效益的发挥起重要作用。抽水站用地一般要求靠近水源,高度适中,且避开淤泥及流沙层(这样有利于工程布局),同时尽量选在交通方便、村庄附近的地方,以便施工、维修和管理。

② 抽水站用地规划

抽水站用地规划包括抽水站的布置形式、内部组成和扬程的确定。

a. 抽水站的布置形式

抽水站的布置应根据地形条件、水源条件、控制灌溉面积的大小,因地制宜地加以确定。灌溉抽水站和渠系布置形式,一般有以下四种:

第一种是集中供水。全灌区由一个抽水站和一条干渠控制全部灌溉面积,这种形式用于高差不大的小型灌区,支渠垂直于等高线(同时垂直干渠)布置。

第二种是分级供水。全灌区分为几个小灌区,每个小灌区由一个抽水站和一条干渠控制,其特点是一级站,除供本站用水外,还要供二级站和三级站用水。在地形坡度较陡或地形上有较明显台地等变化时,多采用这种布置形式。

第三种是高低渠供水。全灌区分为几个小灌区,每个小灌区均设有分置于本灌区最高处的干渠,由抽水站向全部灌区集中供水,分别由互相独立的压力水管进行输水,但它们位于同一个机房内,共同使用一个进水池,在灌区沿供水方向为一长条形。水源集中时,多采用这种布置形式。

第四种是分散供水。全灌区分为几个小灌区,分别由几个独立的、互不联结的抽水站供水,每个小灌区有其独特的抽水灌溉系统。当灌区沿水源流向为一长条形,坡度较大且取水又不能集中时,常采用这种形式。

b.抽水站装机流量的确定

抽水站装机流量,是根据灌溉流量和排涝流量确定的,灌溉流量受气候条件(降雨量和蒸发量)、作物种类及其需水量、作物比例及其灌溉面积以及塘库调节作用等因素所制约。当抽水站的灌溉面积确定之后,即可按下列顺序计算灌溉流量:

确定灌区内种植作物的种类及其组成比例;

分析设计年作物生育期的旬降雨量;

各种作物生育期的旬需水量与设计年份相应的旬降雨量之差,即得到各作物生育期所缺的水量;

各种作物生育期的缺水量乘以作物组成比例即为灌溉期作物综合缺水量,这部分缺水量主要由地面径流(塘库蓄水)和建站抽水来供给。但在规划中必须进行地面径流的调节计算,首先考虑地面径流的充分利用,即可得出在作物生育期间塘库能供给的水量,其余部分均由抽水站供水。

c.抽水站供水量估算

估算水站装机流量的经验公式如下:

A=mB

式中:A——装机流量(供水量)(m3/hm2);

m——系数,对于60 hm2以下的小灌区采用1/2,对于大灌区采用1/3;

B——灌溉面积(hm2)。

对于圩区抽水站装机流量,大多由排涝要求而定,能够满足排涝的要求,一般都能满足灌溉的要求,影响排涝量的因素有:降雨量、蒸发量、排水面积、圩区沟塘地蓄水量和作物耐淹条件等。

d.扬程的确定

扬程通常是指总扬程,又叫水头,单位用m表示。总扬程是由进水池水面到出水池水面的高度再加上水流通过管通的水头损失。净扬程又分吸水扬程和压力扬程,吸水扬程是指进水池水面到水泵轴线之间的垂直高度;压力扬程是指水泵轴线至出水池水面之间的垂直高度。

e.机组选择

抽水机(机泵)和动力机(电动机或柴油机)等组成的总体称为机组,选择机组就是选定水泵和动力机。应用于农田灌溉、排水的水泵可分为离心泵、轴流泵、混流泵和深井泵四种。一般根据设计流量和设计扬程选择水泵,确定水泵型号和需要台数。然后校核扬程以检验电动机是否超载以及水泵是否汽蚀。动力机选择应包括确定机型和功率,常用动力机有电动机、柴油机等。一个地区要从实际出发选择机组。

③ 抽水站用地面积估算

抽水站用地面积估算,主要根据抽水站平面布置和规模的大小进行用地面积估算,一般为3~10亩。

(3) 机井用地规划设计

① 机井用地要求

在我国北方地区,由于地表水源缺乏,常开采地下水进行农田灌溉,井位用地布置一般依据农田基本建设的总体安排,靠近渠路沟布置,多设在田块的角上和田块高处,以利于输水和控制较大的灌溉面积,同时井位应尽量设在灌水田块的适中位置,以减少渠道水量损失,缩短灌水时间;最好在富水带,以提高出水量,减少井群抽水干扰,便于拦截地下水,机井应排列成行,并尽量与地下水流相垂直,前后机井要错开,以免影响出水量;在渠井结合灌区,要使井位与灌溉渠系很好地结合,以便利用多井汇流,扩大灌溉效果。机井用地面积包括井位占地和配电设备占地,一般为0.2亩左右。

② 机井用地规划

a.机井供水量估算

机井供水量主要根据机井的灌溉面积计算,其计算公式为:

A= QTtn/m

式中:A——单井灌溉面积(hm2);

Q——单井出水量(m3/h);

T——每天灌溉时间(h);

t——轮灌天数(d);

n——井灌渠水利用系数;

m——灌水定额(m3/hm2)。

b.机井布置方式

机井井位应根据地形条件进行布置,一般在地形平坦地区,按网格状布井;在沿河地段,采取直线布置方式;在坡地上,井网应与地下水流方向垂直,沿等高线布置。

c. 机井间距的确定

在一定范围内,应该打多少机井,一般应根据单井灌溉面积和灌区的耕地面积计算出应打的机井数,机井间距确定的方法有以下两种:一是按单井灌溉面积确定井距,在地下水补给比较充分、地下水资源比较丰富的地区,机井间距可由单井出水量和能灌溉的面积确定。二是按单井影响半径来确定井距,一般认为在其他条件(如井深、含水量、提水机具等)一定的情况下,两井同时抽水,因干扰出水量减少 25%~30%时,此两井的间距即可作为确定井距的依据。不同土质的最小井距可参考表5.6。

表5.6 不同土质的最小井距

(单位:m)

输排水工程是为了将水源引到用水地点或将田间多余的水排到田外,而建立的一套灌排水工程系统。它和道路一样起着骨架作用,在土地利用规划中排水工程的规划具有重要意义。

输排系统包括渠道取水枢纽、输水配水系统、田间调节系统、排水汇水系统和灌排渠系统上的建筑物。另外,丘陵山区包括塘坝蓄水工程,平原低洼地区包括堤防、圩垸的排水枢纽工程等。

(1) 取水枢纽。取水枢纽是根据灌区作物的需要,引水入渠。塘坝工程是丘陵山区的取水枢纽,排灌站是平原低洼地区的取水和排水枢纽。

(2) 输水配水系统。输水配水系统通过各级渠道输送和分配到田间,灌溉渠道一般分干、支、斗、农四级,较大的灌区多于四级,尚有总干、分干、分支各级,较小的灌区可以少于四级。在灌溉时一般干渠担负向乡或农场配水,支渠担负向轮作区配水,斗渠担负向轮作田区(或田块)或灌水耕作堆段配水,各级渠道是土地利用规划项目的重要组成部分,与其周围的土地是不可分割的整体。

(3) 田间调节系统。主要是将来自农渠的水分送至田间,以满足作物正常生长的需要,田间多余的水量也需要通过田间调节系统排除,以保证作物免受渍害。田间调节系统根据农业生产和机械作业的需要,随时填挖。包括毛渠、输水沟、灌水沟、灌水格田等临时渠道。

(4) 排水系统。排水系统内各级排水渠道,一般包括农、斗、支、干级排水渠道,其任务是将田间多余的水量排至容泄区。

(5) 排水枢纽和排水容泄区。把洪水或田间多余水量排入容泄区的工程设施叫排水枢纽,包括各种排水设施,容泄、储存洪水和余水的地区叫容泄区。

(6) 灌溉排水系统上的建筑物。为了保证渠道顺利通过各种天然地物和人工建筑物等障碍,必须在各级渠道上修建各种渠系建筑物,如用以调节水位、控制流量、宣泄洪水的水闸;跨越谷地、山沟、水道的渡槽,倒虹吸管;穿过山涧的隧洞,穿过道路、土坝、垫方渠道的涵沿洞;连接坡度较大的陡坡、跌水以及量水建筑物等,平原地区灌排系统组成图见图5.9。

图5.9 平原地区灌排系统组成图

(1) 骨干输水工程用地要求

骨干输水工程主要包括干、支两级灌排渠道。其布局关系到整个灌溉地区的土地利用规划、灌排效益和工程造价,以及管理养护等一系列有关全局性的问题。因此,在进行骨干输水工程的布局选线时,应考虑如下要求:

① 在水源和容泄区水位既定的条件下,应使灌溉排水渠道获得最大的自流灌溉面积和排水面积。

② 在地形上应使渠道纵坡比降适中,不致造成渠道的冲刷或泥沙淤积,多级渠道纵坡比降,如干渠的适宜纵坡比降为1/2 000~1/10 000,支渠为1/1 000~1/3 000,斗、农渠为1/200~1/1 000。

③ 为了减少渠道输水损失,防止渠道坍塌保证工程安全,渠道应尽可能短顺平直,渠道沿线地质坚固稳定,透水性弱。因此,在渠道选线上,应尽可能避开透水性强的地段,以及大段易坍的松散岩层和风化坡、积土石地带。

除了满足渠道本身对用地的要求外,渠道布局还应保证工程费用少,效益大,输水损失小,经济合理。在渠道布置上,要根据灌排的效益而定,如当地形条件有变化时,可放弃部分自流灌溉,改为提水灌溉,可以减少较多的工程量。

同时,渠道选线应尽量少占或不占耕地,把开挖新渠和新建农地结合起来,尽量改造和利用原有水利设施,在不影响农田水分合理调节下,尽可能做到灌排系统所占土地与其所控制的土地总面积之比为最小,上下渠道最好垂直相交,同级渠道最好同向等距平行布置,以保证其所控制的地段外形规整。

(2) 容泄区与排水枢纽用地要求

容泄区可以是河流、湖泊、水库、井孔。在选择容泄区时,一般要求:容泄区地势应越低越好,最好能做到自流排水;容泄区要有足够的承容量;在选择低洼地区作为泄洪蓄洪区时,要选择那些淹没损失小的圩区;在平原圩区,因洪水季节外河洪水顶托往往造成外河水位高于内河,这时应建闸阻抵外水倒灌,闸址应选在地质条件好、地基坚固稳定、外河水流平稳的地段,同时,排涝机站也应选在不冲不淤、地质条件良好的地段。

(1) 骨干输水工程用地规划

根据骨干输水工程的用地要求,其用地规划布置有以下几种形式:

① 干渠沿等高线布置。这种形式适用于地面向一侧倾斜的地区,干渠一般沿等高线走向布置在灌区的最高位置。

② 干渠垂直于等高线布置。这种形式适用于地形呈脊状隆起的线丘岗地。

③ 合理穿绕布置。布置渠道,常会遇到各种地形障碍,如岗、冲、溪、谷及地质条件差的地段,这时应根据具体的地形条件和经济合理的原则,采取适当布置形式,使渠道可以随弯就弯,形成盘山渠道,如遇山岗阻隔,则要深挖明槽或凿隧洞穿过。

④ 河网化布置。河网一般包括干支两级河道,干河也称中心河,支河又称生产河。干河位置要适中,便于承受各方来水,支河要分布均匀,可以缩短流程,加快排涝速度。

(2) 容泄区与排水枢纽工程用地规划

容泄区可以利用自然河道或低洼地作为排泄多余水量的场所,但在雨量较多、地势低洼的地方,要排除农田多余的水量就必须布设排水枢纽,以利于排水工作顺利进行。

① 排水流量估算。设计排水流量可根据排水面积的净雨量及排水时间等因素按下列公式加以估算:

Q=aPE/(86.4t)

式中:Q——设计排水流量(m3/s);

a——排水地区的径流系数;

E——排水沟所控制的排水面积(km2);

P——设计频率的降雨量(mm);

t——规定的排涝天数(d);

86.4——单位换算系数。

② 排水站的规划布置。根据地形条件的不同,排水站的规划布置一般包括:一级外排(即由排水站把圩内涝水直接排入外河),等高截流分区分级抽排(即对于面积较大,地面高差也较大,又有较大内湖的圩区,在沿湖区设置的排水站)等。

输排工程用地包括渠道工程用地、容泄区与排水枢纽工程用地。容泄区与排水枢纽工程用地面积,根据容泄与排水规模确定。一般用地面积较少,容泄区如果结合河流基本上不占地。但是渠道工程一般需要占用大量土地。渠道用地面积可根据渠道设计流量和断面形状估算渠道的占地宽度,由渠道宽度乘以渠道长度即得渠道占地面积。渠道的断面形状与水流、地形、地质及施工等条件有关。

(1) 灌溉渠道用地面积估算

① 灌溉渠道的设计流量计算

灌溉渠道的设计流量与渠道控制面积、作物组成、作物灌溉制度等因素有关。

Q=MW/(86 400tn)

式中:Q——渠道的设计流量(m3/s);

M——灌水定额(m3/hm2);

W——控制的灌溉面积(hm2);

t——允许灌水的连续天数(旱作区10~15 d,水稻区 7~10 d);

86 400——单位换算系数;

n——渠道水有效利用系数,与渠道流量、土质条件和地下水埋藏深度有关。

② 渠道的占地宽度计算

渠道的断面形状最常见的是梯形断面,渠道的横断面结构一般有挖方渠道、填方渠道和半挖半填渠道。渠道的占地宽度包括过水断面和渠堤两部分,渠道的占地宽度B计算公式为

B=b+2a+2d1+2d2

h=h0+h1

式中:h1——安全超高,其值为:干支渠道为0~2,超高为0.4~0.6,干支渠道小于2,超高为 0.35,斗渠为0.25,农渠为0.15;

a——渠堤宽度,如果堤顶与道路结合,可按交通要求选择宽度,如果堤顶不与道路结合,其干支渠在渠道流量为5~10 m3/s时,堤顶宽1.0~1.2 m,斗渠为0.5~0.8 m,农渠为0.3 m;

h0——渠道的设计水深(m);

b——渠道的设计底宽(m);

d1,d2——内边坡底宽和外边坡底宽(m)。

在设计渠道断面时,当流量、渠底比降和糙率已定的情况下,都希望能得到最小的过水断面,以减少土石方开挖量;或者说,在过水断面积、渠底比降和糙率已定的情况下,使渠道通过的流量最大。水力学中把满足上述条件的断面称为水力最优断面(见图5.10)。

图5.10 渠道占地宽度

图5.10中,1∶m为边坡,一般根据土壤性质而定,对于大渠道可查找有关的渠道设计规范,小型渠道黏土为1∶1,轻壤土为1∶1.25,砂壤土为1∶1.5,砂土为1∶2.0。

(2) 排水渠道用地面积估算

排水渠道断面设计方法与灌溉渠道是基本相同的,但也有其特点。排水渠道边坡系数要比灌溉渠道大,因为沟坡容易坍塌。土壤质地越轻,排水渠道愈深,所选用的边坡系数越大。由于排水渠道的用途不同,确定断面尺寸可参考有关经验数据。主要用来排除地面水的田间排水渠道,沟深一般为0.5~0.8 m,底宽为0.2~0.5 m,沟的边坡一般轻质土多采用1∶1~1∶1.5,黏土可陡些。

主要用来控制地下水的田间排水渠道,沟深至少在1.5 m以上,边坡一般采用1∶1或l∶1.5,对于砂性土壤可达1∶2以上。

兼有排除地面和地下水双重任务的排水渠道,沟深按控制地下水的要求确定,过水断面应满足排除地面水的要求,边坡可取1∶1或1∶1.5,砂性土壤边坡还可缓些。

排水渠道一般采取单式梯形断面,在多数情况下采用挖方,当排水渠道的日常流量和最大流量悬殊时,排水渠道采用复式断面,以免排水渠道在日常流量时,流速过小而发生淤积,或者排洪时,流速过大发生冲刷。

园地是重要的土地类型之一,规划好园地,不仅具有重要的经济意义,而且具有重要的生态意义。园地产品对发展农村商品经济、出口创汇、增加农民收入、提高人民生活水平、改善农业生产条件、美化环境均具有极其重要的作用。园地包括果园、桑园、茶园、橡胶园、其他经济园地。园地规划要为园林的生长发育创造良好的条件,同时也要为园林生产过程的顺利实现创造土地组织条件。因此,园地规划要采用先进技术,进行科学管理,努力提高园林地生态系统的生产能力。

园地规划设计的内容包括正确地配置适宜的树种和品种,规划园地小区,道路网、防护林带、灌排渠及园地辅助建筑等项目,以使园林树种能配置在最适宜其生长发育的地段上,并为改善生产条件,有效地组织生产管理创造良好的土地条件。

我国果树资源丰富,分布广阔。一般按照果树生长习性分为落叶果树和常绿果树两大类,落叶果树带大致以长江中下游河段和秦岭为界,即大致在北纬30°以北,主要有仁果类(苹果、梨、山楂)、核果类(杏、桃、梅、李、樱桃)、坚果类(板栗、山核桃、银杏)、浆果类(葡萄、石榴、草莓)、柿枣类(柿、枣)。此界以南为常绿果树带,主要有柑果类(柑橘、柚)、浆果类(杨桃、木瓜)、荔枝类(荔枝、龙眼)、核果类(橄榄、杨梅)、坚果类(腰果、椰子)、草木类(香蕉、菠萝)、藤木类(西番莲等)。

品种是经人类培育选择创造的、经济性状及农业生物学特性符合生产要求的、遗传上相对相似的植物群体。品种的改良,总的来说,包括提高产量、改进品质、增强抗性、调节成熟期和适于栽培等方面。果树的树种和品种十分繁多,按对温度的要求可分为:需要较低温度(7~13 ℃)的苹果、梨、山楂、李,需要中等温度(13~18 ℃)的桃、葡萄、枇杷、栗等,需要较高温度(18~24 ℃)的柑橘、香蕉、菠萝、荔枝等;按对水分的要求可分为:抗旱力强的(桃、杏、枣、核桃等),抗旱力中等的(苹果、梨、李、柑橘等),抗旱力弱的(香蕉、枇杷、杨梅等);从果树品种来看,各树种又分早、中、晚熟品种。不同的果树树种和品种,具有不同的生物学特性,对外界环境条件的要求也不同,所以果园规划时要正确选择树种和品种。

果树树种和品种的选择除考虑生物学特性外还应考虑市场需求并与企业的经济发展水平相适应;应选择适于当地气候、地形、土壤、水文地质等自然条件,抗逆性强,优质高产的树种和品种;还应考虑交通条件及距城市远近,如距城市近,交通方便,就可多发展不耐贮藏和运输的早、中熟品种和浆果,而在山区则应发展耐贮的晚熟品种和干果。

要把各类果树配置在最适宜生长发育的地段上,配置果园中不同的树种和品种时,应详细考虑它们对气候、地形、土壤、坡位、坡向、地下水位和其他条件的特殊要求。根据果园内各地段的自然条件,将它们配置在最适宜其生长发育的地段上。

大部分果树适宜在轻松的土壤和砂质土壤上生长,但各种果树适应的范围不同,仁果类和柑果类宜配置在水肥条件较好的地段,而核果类及枣类等能适应干旱的土壤,而葡萄则在山地、沙地、盐碱地上均能正常生长。在坡地上部水肥条件较差,砾石多,灌溉困难的地方,一般配置杏、李、桃等,中下部水土条件较好,可配置仁果类。山脚则适于配置柑橘及浆果类。坡向对果树配置也有影响,一般南坡和西南坡,如柑橘、枣、杏等,在南方要考虑日灼,有时也配置在东坡和西坡,此外,还要考虑生产管理上的要求。最好为每个树种划定一个地段。要把费工不耐储的树种配置在交通方便,距离居民点较近的地方。

大部分果树都是自花不实的,或结果率很低,为了获得高产,须用其他品种的花粉进行异花授粉,所以按一定比例配置几个品种,以保证异花授粉,是一项重要措施。

优良的授粉树应与主栽品种开花、物候期一致,具有大量发芽率高的花粉,能满足授粉要求,要与主栽品种有良好的授粉亲和力,能相互适应,授粉树本身也具有较高的经济价值,结果成熟期与主栽品种相同,便于管理。

果园小区是种植着相同树种的几个相互授粉的品种,并以道路、林带、渠道相围割的地段。小区是果园管理的基本单位,小区内的地形、土壤、小气候要相近,小区的面积、方向、形状要依自然条件和人工管理的要求,因地制宜地确定。

小区的规模取决于种植树种和品种的面积、机械化和运输要求,以及防风、灌溉和节约道路,林带占地的要求与具体的自然条件。在平原机械化水平较高的情况下,小区面积可大些,约在3~12 hm2。在山地、丘陵地区应考虑水土保持、排灌系统、自然割裂情况来划分小区,一般约2~3 hm2。在切割程度大的地区也可在2 hm2以下。

在采用机械作业时,小区的长度尽可能在400 m以上;在畜力作业时,可以在200 m左右。小区的宽度要便于沿果树行间到四周道路上产品运输的适宜距离,保证具有足够的有效防风距离,一般小区宽度为150~200 m。

在平原区一般设计成长方形,其长宽比为2∶1~5∶1。在丘陵区、山区形状可采取近似带状的长方形,长边可以因地形起伏而发生弯曲,有时也可以呈平行四边形或梯形。小区的方向应与最适宜的果树栽植行向一致,在配置果树时应考虑保证果树必需的营养面积,提高对害风的抵抗能力,防止土壤冲刷,便于进行果树间作业及正确地灌溉,一般有正方形、长方形和棋盘形(见图5.11)三种配置方式。

图5.11 果树行列配置方式

在平原地区可采用正方形的果树配置方法,便于纵横向作业,适于大面积机械化作业的平地果园,接受光照条件也较好。按长方形配置时,应使小区长边垂直于主害风方向,有利于改善机械化作业条件和保持水土。当坡度超过4°~7°时,可采用水平沟种植,果树呈棋盘式布置,而在山区,坡度超过15°时,最好修梯田种植。

果园内货物运输量大,管理费工,因此修建方便的道路网非常重要。大型或中型果园内道路系统由干路、支路和小路三级组成。干路服务于大片小区,多为8~10 m;支路是小区间的道路,服务于货物运输和机耕作业供应线,一般设在防护林带的两侧,宽4~5 m;在规模大的小区为了便于管理,在小区内间距50~100 m设宽2 m的小路。山地果园的道路应按照地形修筑成迂回的盘道,路面向内侧倾斜,在道路内侧修排水沟,坡降要控制在3%~5%,防止出现冲沟。为节约用地,果园内道路网占地以不超过果园面积的4%~5%为宜。

果园辅助建筑物包括果园的工具房、仓库、包装场、给水设施(水池、水井等)、蜂场等。工具房、仓库等应设在果园中心部位,并有干道相通,包装场(堆果场)应在一个小区或几个小区设一处,其面积根据盛果期的产量而定,一般每100 t果实需堆果场2亩左右。包装场一般设在小区交叉口的道旁,在山区应选在便于担运、装车之处,为防止果品在堆放中遭曝晒,堆果场应选在蔽阴的坡面上。

养蜂场的配置对果园生产很重要,蜜蜂对促进异花授粉和提高产果率有良好作用。蜂箱离果树越近,产果率越高,养蜂场应分散设在各小区内,每56亩果园至少养蜂1箱。对苹果园、梨园最好每10亩养蜂1~2箱。

果园对防护林带有更加严格的要求,在果园中必须设置防护林带,以防落果,促进授粉,改良小气候和土壤水分条件。当果园面积较大时,内部沿小区也配置防护林,主林带沿果园小区长边垂直于主害风方向,副林带配置在小区短边上,并与沟、渠、道路的规划相结合。主林带间距应与有效防护林距离一致,一般在150~200 m。副林带间距即小区的长度,一般为200~400 m。

在山地果园,迎风面的林带要密些,背风面林带可稀些。由于山岭风常与山谷主沟方向一致,所以主林带多顺坡配置,并稍偏向谷口,便于山坡冷空气的排出,故在谷地下部多采用透风结构的林带。

在防护林带与果树行之间,为避免遮阴,一般留出一定的空地带。空地带可作为农具转弯的道路,空地带宽小于12~15 m。

防护林树种选择上要采用当地乡土树种,适应性强,生长速度快,寿命长,枝多冠密,与果树无共同病虫害,并且要选择有一定经济价值的树种,如建材、筐材、蜜源、油料等,既能达到防风固沙,改善气候,又能达到增加收益的目的。

在需要灌溉排水条件下,需设计和配置果园灌排渠系,以保证果树在需水时能及时灌溉,果园灌排系统一般由干渠、支渠和毛渠组成。在果园管理中,定植、追肥、灌溉、喷雾都需要水。水从水源通过干渠引至果园中,再通过支渠引到小区中,一般沿短边配置,然后通过灌水沟将水引至果树行间,直接灌溉树盘。灌水沟与小区长边一致,一般干渠的比降在1/1 000左右,支渠的比降在1/500左右。

规划果园,最好使水源配置在果园土地的中心,大型果园则可能需要好几个水源。山地果园的水源可依靠河流、水库或提水灌溉。水库最好位于果园上部,以自流引水,若不具备建上位水库的条件,则在果园中选适当地点拦洪蓄水,修小水库、塘,或建机站,以动力抽水上山。

在果园地势低洼,易于积水,土壤过湿或渍涝;土壤透水性不良或有不透水层;果园临近江河湖泊,地下水位高;山地、丘陵地区果园,水土流失严重等情况下要修筑果园的排水系统。

在平地果园,排水系统由毛沟、支沟和干沟组成,毛沟设在果树行间,支沟沿小区界线设置,干沟可沿干道设置,干沟的末尾为出水口,泄入容泄区。山地果园的排水,一般在山坡上部挖拦水沟,泄入自然沟中。

在平地果园为节约用地和不影响机械作业,也可采用暗管排水。暗管埋设的深度和间距,根据不同土壤的透水性及地下水位的高低而定,一般深度在1~1.5 m,间距在12~35 m。

作业站、包装点等辅助经营中心要配置在交通方便的地方,以便即时、经济的运输和加工。

林业是国民经济的重要组成部分,它既是社会性的大产业,又是一项公益事业,兼有经济效益、生态效益和社会效益。植树造林,绿化大地,是中国的一项基本国策,也是国民经济建设的长期战略任务。

地球表面大体可以分为陆地生态系统、淡水生态系统和海洋生态系统。森林在所有陆地生态系统中拥有最大的生物量,北方针叶林为300~400 t/hm2,温带阔叶林、亚热带森林为400~500 t/hm2,热带雨林为500 t/hm2,而热带与亚热带荒漠生物量最小,只有2.5 t/hm2,大陆表面的1/3是森林,每公顷的生物总量可达100~400 t(干重),为农田或草本植物群落的20~100倍。林木是多年生植物,对周围环境能持续地发生较大的影响。因此,它在自然界的动态平衡中具有重要作用。

林地具有经济功能、生态功能和社会功能。森林生态系统对气候、水文、土壤等环境因素均有着重大影响。在森林较好的覆盖下,每公顷每年只流失土壤0.05 t;而在没有森林覆盖的地方,每公顷每年流失土壤2.2 t。也有人推算,流失1 cm厚的土层,在森林中需要8 000年;而在裸地上只需3年,在坡耕地上,往往一场大雨就能流失。据估计,地球上的森林每年为人类吸收处理掉二氧化碳数百亿吨,空气中近60%的氧气都来自于森林植被。故林地的作用是其他生态系统所无法取代的。

所谓森林,简单地说,就是在地球表面木本植物群落中以木本树种占优势的群落。生长在森林里的树木称为林木。根据中国各地的自然条件和社会经济状况,《中华人民共和国森林法》把森林分为防护林、用材林、经济林、薪炭林和特种林五大林种。

(1) 防护林

任何森林都具有保护生态环境的作用,但不是所有的森林都是防护林,只有以防护为主要目的的森林、林木和灌木丛才叫做“防护林”。包括水源涵养林、水土保护林、防风固沙林、农田、牧场防护林、护岸林和护路林。

(2) 用材林

以生产用材(木材、竹材)为主要目的的森林叫“用材林”。用材林是重要的建筑材料,采掘工业的支柱以及造纸的原料,随着国家经济建设和人民生活水平的提高,木材的需要量越来越大,资源的不足,森林覆盖率低,生态条件恶化,都要求大造用材林,用材林地的规划,特别是林场用地规划,对于发展林业有着非常重要的意义。

(3) 经济林

以生产果品、食用油料、饮料、调料、工业原料和药材等为主要目的的林木称之为“经济林”。在土地利用现状分类中,把果、茶、桑、橡胶树、热带的可可、咖啡、胡椒、油棕等均划为园地,在此含义下,经济林地则包括上述种类以外的,以生产食用油料、饮料、调料和药材为主要目的的林木。随着市场经济的确立,从提高经济效益出发,各地区已逐步将用材林、薪炭林,乃至防护林都用一些经济价值高的林木所代替。如大片的杜仲林、漆林、油桐林等。合理规划经济林地,特别是选择适宜而价值高的经济林地是规划工作非常重要的任务之一。

(4) 薪炭林

是以生产燃料为主要目的的林木。使用木柴是人类的传统习惯,为满足对这种燃料的需求,营造大片林木为薪炭林,有时仅把薪炭林作为用材林的一部分,因为所有林木都可以其部分不成材而作为薪炭用。世界各国,特别是发展中国家,以林木作为燃料,消耗量很大,约占世界森林资源消耗量的一半。为燃料不足而砍伐森林,破坏草地,使生态急剧恶化,都从一个侧面说明薪炭林之重要。由于煤、石油为不可再生资源,所以,从世界范围看林木等植物作为燃料,可能是长远性的能源之一。在林地规划中配置以薪炭用木为主的经济、用材混合林,将是有效利用土地的重要途径。

(5) 特种林

特种林即特种用途林,是以国防、环境保护、科学实验为主要目的的森林和林木。包括国防林、实验林、环境保护林、风景林、名胜古迹和革命纪念地的林木以及自然保护区的森林。

林地规划的内容主要有树种的选择与配置、营林区的划分、林班的划分、小班的划分以及道路及附属建筑物的规划。

根据造林的目的和要求,按不同树种的生态习性,结合适地适树的原则来选择。

用材林一般多选用速生、丰产、优质树种;经济林树种的选择除适地适树外,还要看有经济利用价值的部位不同而选用不同的品种,如油茶或油桐是利用果实为主,因此要选择具有果实和丰产性的品种。

薪炭林应选择生长迅速、森林生物产量高、樵采周期短和易于繁殖的树种,最好是有多种用途的树种,即除作薪材之外还可提供饲料、肥料(指绿肥)、木料和其他林副产品。薪炭林应选择适应性强,对旱、热、冷、瘠、湿、偏酸、偏碱等不良的立地条件有较大的忍耐性的树种。最好选用豆科或非豆科可改良土壤条件的树种,具备发火力强,燃料价值高,燃烧时不发生火花或有毒气体和有刺激的树,根据不同的立地条件,北方可选择油松、河北杨、刺槐、沙棘、胡枝子、柠条、柽柳、紫穗槐、辽东砾、臭椿等;南方地区可选用马尾松、枫香、砾树、木荷、胡枝子、紫穗愧、黄荆等,而南方滨海地区可栽植大相思树、大麻黄和新银合欢等。

环境保护树和风景林要选择对污染抗性强且能吸收污染气体(SO2、NO)的树种,如臭椿、榆树、槐树、白蜡、加扬、重柳、紫荆、紫藤、木槿、丁香等。对于疗养、风景区要选择发叶早、落叶晚(常绿最好)、树形美观、色彩鲜明(花果艳丽或以叶代花树种),能挥发具有杀菌能力分泌物的树种,如大部分松属、桉属树。

各种树对立地条件(地形、土壤、水文、植被等)要求不同,不仅表现在气候带、海拔高程,而且同带、同高的地方,还有坡向、坡位、土壤差异之分,必须把大小环境条件与树种的生态习性紧密结合配置。如毛竹要求在长江流域山区肥沃疏松的酸性土中生长,立地应背风向阳,三面环山,35°坡以下的山地或平地,土层要厚,排水要好,砂质土壤或黄泥土为好,最忌低洼积水地,因为它怕风吹、雪压、水泡。

营林区是林场内为了合理的进行森林经营活动,并考虑生产和生活的方便,根据有效经营活动范围,特别是护林防火工作量的大小而划分的管理单位。其面积大小要依据森林资源集中和分散程度、地形地势的特点、居民点分布的疏密、树种的特性、火险等级、交通条件及经营水平而定。其管理半径,以步行计算,最远处不超过1.5小时路程为宜。营林区的界线最好是结合自然地物,如河流、沟谷、山脊等自然界线。

林班是林场内具有永久性经营管理的土地区划单位。它是森林资源调查统计的基本单位。在开展森林经营活动和生产管理时,都以林班为基本单位。

林班是根据护林、抚育、采伐、集运材的要求,结合地形、树种、经营水平,特别是永久性道路状况划分的。通常林班多为两山夹一沟,且以永久性道路为界线,其面积一般在50~200 hm2。小林场的林班面积可在50 hm2以下,林班应集中连片,外形力求规整。规划时应对各林班统一编号。林班的划分方法有三种:即人工区划法、自然区划法和综合区划法。

在林班内根据经营要求和林学特征,划出不同的林分地段,称为小班。小班内应有相同的经营目的和经营措施。具体划分应考虑土壤、林种、优势树种、龄级、郁闭度、林型、地位级、出材率、林权等条件,所划小班自然条件应基本相同。小班最小面积(规模)应根据使用图纸的比例尺大小,以在规划设计图上能明显、准确地反映出来为原则。当使用比例尺为1/25 000时,小班面积应在3 hm2以上。

林道是开发利用森林资源,提高经营管理水平的重要条件。它不仅是木材生产,而且是营林、护林、多种经营、综合利用以及居民交通、旅游所使用的工具。故应根据采伐、集材、营林、护林的要求规划道路网,并与林外道路网衔接,尽量做到投资少、服务范围广、平均运距短、运营条件好。

此外,还应规划瞭望台、防火设施、贮木场、仓库、机械修理站、林业工人居住区和林场、分场办公室、林科站等建筑物。

上述各项目是发展林业所必需的。我国林地权属分为国营和集体两大类。在大面积林区一般成立国营林场、集体林场、国营集体联办林场等。对于小片的责任山、自留山,其规划造林均由承包户或个体农户(林民)自己确定。政府只能从大环境出发予以指导和示范。

由于各种林地营林的目的不同,其树种选择、栽植的密度、抚育管理方法均不相同。

树种栽植的密度与林种有关,如培育用材林,要求在一定期限内单位面积上生产尽可能多的,具有一定规格和质量的木材。单位面积上蓄积量的多少,取决于树木的高度、直径和株数,每亩株数多、树木高、直径粗,蓄积量就大。但是,这三者有着相互制约的关系。树木生长、发育需要从土壤中不断吸收水分和养料,如果吸收的份额少,树高与直径的生长就会受影响。单株积材量小,每亩的成材量就小。反之过稀,单株营养充足,又高又大,又因株数少,土壤中养分未被充分利用而造成浪费。对于各树种,其栽种密度也不一样,科研结果表明,在长白山林区落叶松以每亩220株(10~15年树龄)蓄积量最高,用材林与薪炭林、防护林相比密度要小。

防护林也因防护的对象和作用不同而密度不同,如农用防护林要求有一定的结构和透风系数。而水土保持林、沟谷防护林等则要求树根有很强的分蘖性,地上部分也很密,以防大雨击打和径流冲刷。

薪炭林要求高密度及较高的生物量。个体栽得密,就能充分利用太阳光能和土地潜力,从而提高林分群体的生物量。薪炭林生长周期短,林木个体所需之营养空间相对少一些,只有密植才能充分利用空间。密植可促使树木的干枝向燃料价值高的干材增加(少生枝叶),从而提高薪炭林的质量。薪炭林密度在400~1 000株/亩之间。

经济林是以生产果实或其他林产品为目的,一般密度不宜过大,特别以取果实(油茶、油桐、乌桕等)为目的的林分,应以树冠最大发育程度来确定其密度。如油茶以70~80株/亩,千年桐10~20株/亩,三年桐50~60株/亩,乌桕15~20株/亩为好。使树冠得到充分的光照条件,从而丰产。而割漆的漆树30~60株/亩。

风景林与公园绿地可为城市居民创造幽美的环境和净化空气,因此栽树的种类、方式、密度都要按绿化规划设计要求配置,如公园里栽树既要有观赏意义,又要有经济价值。通常在干道两旁栽植高大、浓阴的行道树,环园周围可栽用材林或果树林,树坛中因地制宜合理搭配常绿树与落叶树,乔灌草结合,药用树与果树、观叶树与观花树结合,做到叶美花盛,景色自然,四季争妍。一般树种有雪松、银杏、玉兰、女贞、枫香、梧桐、合欢、槭树、苏树、樟树、桉树,南方还有木棉、榕树、南洋杉、棕榈等。

根据适地适林和总体规划确定的发展林业方向,在多种方案决策过程中起重要作用,所以,可从下面指标中确定最优方案。

适生条件不仅指自然条件,还包括土地区位、社会需要(如薪炭林、防护林等)和林地面积的大小、经营方向等。

可能某片林地对于几种林都适合,那就要看经济效益如何。如某林地距城市较近,山又不陡,交通也方便,可建造果园,也可建造经济林,一般不会作用材林。又如该地可作经济林,对油茶、油桐、茶叶都适宜,但茶叶价值高,销路好,当地也有技术条件,也可以改变规划方案,变林地为茶园。反映在经济效益上还有投入产出方面的比较。

不论是哪一种林,生态效益都好,而社会效益则不一样,如当地燃料紧张,交通不便,栽植经济林收入多一些,但群众缺柴,经济林难以提供大量木柴,群众生活困难,经济林也难发展,在此种情况下应栽植速生薪炭林。

牧草地是指野生或人工种植草本牧草达5年以上可供放牧牲畜的土地。全世界牧场草地的总面积达3.155×109 hm2。牧草地是发展草地牧业的物质基础,畜牧业是通过动物养殖生产动物性产品的行业,养殖对象主要是畜和禽。畜牧业提供肉、奶、蛋等动物性产品,以及毛、皮革等工业原料,同时还提供役畜、赛马等为人类服务。

自改革开放以来,中国畜牧业发展迅速,近20年来,畜禽存栏总数和肉、蛋、奶产量逐年增加。目前我国的马、山羊、绵羊的存栏总数居世界第一,人均肉、蛋产量已达35 kg和10 kg,分别超过世界人均33.5 kg和7.1 kg的水平。

草地牧业生产过程中受许多因素的影响,包括自然条件(如地貌、气候、土壤等)、植被(如牧草种类、毒草等)、动物(如牲畜种类、习性、野生动物等)、草地管理(如放牧制度、割草制度、草地建设、草地改良、牧草贮藏等)各方面的因素,只有使这些因素间相互协调,形成良性的草地生态系统,才能促进草地牧业的顺利发展。但由于自然灾害、人为破坏和过度放牧,常引起草地退化,使适口性植物长势弱,优良牧草减少,杂草增加,如继续过度放牧,就会导致植物死亡,地面裸露,产生土壤侵蚀。而适当放牧可刺激牧草分蘖,促进牧草生长,家畜粪便撒布于草地,可以增加土壤肥力;此外科学的管理,增加投入,解决草地供水、灌溉问题,规划牧道以及改良草地等措施都能促使牧草生机旺盛,不断满足牲畜所需要的草料,形成良好的有生产力的草原生态系统。

草地载畜量是单位面积草地所能饲养牲畜的头数。载畜量的多少直接影响草地利用状况。载畜量过大,势必造成过度放牧使草地退化;载畜量过小,又会浪费草地;从每头牲畜和每公顷产品与载畜量的关系可以看出,在载畜量低,放牧不足的情况下,牲畜可能充分挑食优良牧草,个体生长快,每头产品量高,但每公顷的产品量低。随着载畜量的增加,每公顷产品量上升,但每头牲畜产品量下降。当载畜量过大时,由于放牧过度,每头牲畜和每公顷产品均急剧下降,只有在载畜量适当,最适度放牧时,才会出现最高产量。

牧草可利用率是指在适度放牧条件下允许采食的牧草量,占总牧草产量的百分率。

可利用率 =×100%

牧草可利用率可以保护牧草提高生长的生机,但牲畜在牧场上实际采食往往数量不定,其实际采食牧草的重量叫采食率。当采食率大于或小于可利用率时,表现为放牧过重或过轻,当采食率接近可利用率时,则放牧适当。

采食率=× 100%

牧草可利用率要根据牧草种类、地形情况、水土流失程度、放牧制度、牲畜种类、利用季节、草地类型而定。

适宜的放牧时间是指草地适宜开始放牧到结束放牧为止的时期。过早或过晚放牧都会影响牧草的生长。一般来说,根据牧草种类和土壤水分状况以及牧草贮存越冬养料或草籽成熟的需要来确定适宜的放牧时间,例如禾本科牧草为主的草地,应在禾本科牧草开始抽茎时开始放牧,而在生长季结束前30天停止放牧为宜,但是牲畜对饲草的需要要求全年都能均衡供应,因此往往在适宜放牧以前的时间内也往往不能停止放牧,所以应采取多种措施配合,如收割干草、延长放牧、结合补饲等办法,减轻对草地的压力,满足牲畜对饲草饲料的需要。

牲畜采食后牧草剩余高度应适中,若采食过低,虽然牧草的采食率高,但牧草的再生力受到影响,故既要充分利用牧草,又要保持牧草的生机。

不同的草地牧草生长习性不同,季节不同生长状况也不同,不同牲畜的采食习性有差异,应区别对待。一般来说,多年生草地放牧后剩余的高度以5~6 cm为宜。

确定畜群结构要根据当地的草地、气候、饲料条件、经营管理水平、市场需求等条件来考虑饲养牲畜的种类、品种的搭配及同类牲畜中种公畜、繁殖母畜、肥育畜及幼畜占的比例。这样可以有利于草地的充分利用,便于家畜的饲养管理。因为不同的牲畜利用植被的方法是不同的,其对牧草的适口性、采食高度均不同,所以混合放牧可以提高草地利用率。此外,可根据草地条件的差异,配置不同畜群。合理的牲畜分布,要求能把牲畜均匀地分布在放牧区域内,以便能均匀地利用草地,避免牲畜集中到水源附近和优良牧草多的地方。为避免局部过度放牧,组织放牧时要采取相应的措施,如分区围栏、恰当布置供水、供盐的地方,及时更换营地,修筑牧道等,都有利于轮牧制的实施,合理安排牲畜的分布。

牧草是放牧畜牧业的主要饲料来源,所以应以草原生态经济原理为基础,按照牧草地合理利用的要求,通过人为管理措施将草地与牲畜二者协调起来,以达到畜牧业高产、稳产、优质的目的。牧草地规划的基本任务是合理利用草地,保护、改良和建设草地,不断提高产草量和载畜量,以创造良好的土地组织条件,逐步实现草地经营和牧养畜牧业生产的现代化。牧草地规划的具体任务包括:

(1) 做好牧草地资源的调查和评价工作。牧草地资源调查和评价是牧草地规划工作的基础和主要依据。调查的主要内容有:草地资源状况(面积、分布、植被、产量等)、自然条件(气候、地形、土壤等)、草地生产经营状况(利用方式、牧畜种类、生产水平、基本建设、改良措施、机械化水平等)、社会经济条件(人口、劳力、民族构成、交通运输条件、专业化方向、商品率等)、存在问题及改进的途径和措施、远景规划设想等。

(2) 采用科学的放牧制度,合理利用草地。放牧制度有自由放牧和划区轮牧两种,自由放牧是一种传统的非科学的放牧方法,有时会造成优良牧草因过度放牧而受到抑制,杂草繁衍;另一方面,家畜在牧场奔走,既消耗体力,导致畜产品下降,又容易感染疾病和寄生虫,降低生产力。实践证明,划区轮牧是一种科学的放牧制度,划区轮牧是根据草地生产力和牧畜习性及便于管理的要求,在划分季节牧地的基础上,为各畜群固定放牧地段,并在各地段内划分轮牧小区,各畜群按计划在各季牧地上按小区轮牧。划区轮牧比自由放牧可节约草地面积近1/3,提高家畜生产力约25%~36%。

(3) 为合理利用、改良、保护和建设草地创造良好的土地条件。 合理利用、改良、保护、建设草地是提高草地生产力的关键,是发展牲畜数量和提高质量的基础,为此应对草地、水、电、路、棚圈、圈栏、草畜配套等进行综合规划,并改良草地和建立人工草地,实现草地经营和牧养畜牧业的现代化。

根据牧草地规划的任务,其规划内容包括:放牧地规划,季节牧地的划分,牧道、饮水点、畜圈、护牲林、圈栏配种点、畜产品加工厂的配置,畜群放牧地段的配置,轮牧小区的配置,牧草地改良规划(人工草地的规划、草库轮规划、草田轮作制规划),割草地规划(轮割制的制度确定及轮割区的划分、贮草场的配置)。

季节牧地是在一定季节内适宜放牧的地段。一般在草原辽阔、季节变化比较明显,地形、土壤、植被生长差异较大的情况下划分。这是由于不同的自然条件下,牧草的长势不同,造成植被有一定的适宜利用时期;另一方面,牲畜在不同季节对放牧地也有不同的要求,所以划分季节牧地就可以均匀地利用牧地,并保证牲畜在全年各个时期均有充足的牧地和饲草供应。

视气候情况、牧草生长特性、地形地势条件、水源状况、家畜种类和头数、经营习惯和管理水平等,可制定季节牧地划分的种类和比例。一般可分为两季(夏秋、冬春)、三季(冬、春、夏)、四季牧地(春、夏、秋、冬)。半农半牧区,草场不大,牲畜又多,多划分为双季牧场。在牧区,草原辽阔多划为四季牧场;冬季寒冷、时间长的地区,冬季牧地占的比重就大些,而夏季牧场,草层生长旺盛,其比重可相对小些。如内蒙草原的季节牧地划分是:夏放梁、冬放洼、春秋两季放沟汊。

不同种类、不同年龄的牲畜对饲草的质量和数量有着不同的要求。各种牲畜进行混合放牧在卫生防疫方面也是不合理的,为了合理放牧,需将不同种类、性别和畜龄进行编组,固定一定的放牧地段。畜群放牧地段的配置需考虑的内容有:根据不同畜群对牧草的要求,划拨其相应的放牧地段;考虑放牧地的地形条件,各种牲畜的采食程度与地形密切相关。牛在较平坦的坡地和坡顶,采食率达80%,而在陡坡上会下降到只有20%左右,故牛适宜在平坦草地上放牧。而羊适应力较强,尤其是山羊在陡坡上仍能采食,但羊却不适宜在低洼潮湿的地方放牧,因为易感染疾病。所以一般先满足牛、马要求,然后将地形较差的地段放牧羊群;每个畜群放牧地段应与水源、定居点、畜圈有方便的联系,且具有独立的水源,以减少驱赶距离,避免传播疾病。在有人工饲料地时,天然放牧地应与之相邻配置,以便综合利用,减少驱赶距离和运输费用;在地形平坦处,畜群放牧地段尽量设计成集中连片的规整的长方形或方形,以便进一步设计轮牧小区,在地形割裂的地方,放牧地段界线应与自然界线相结合。

在放牧地段内划分轮牧小区并按一定的轮换顺序采用不同的放牧时间和利用方式。轮牧小区是轮牧的基本单位。划区轮牧有利于减少牧草浪费,节省草原面积,可以改进植被的成分,提高牧草的产量和品质,增加畜产品的数量,便于家畜管理,防止病虫害。设计轮牧小区应解决轮牧小区的数目和面积、小区的长度和宽度以及配置轮作小区等问题。

(1) 轮牧小区的数目与面积的确定

轮牧小区的数目和规模取决于草层恢复期限、轮牧周期长短、小区放牧天数、放牧频率、草地生产能力、放牧季节、畜群种类、割草和休闲的小区数等因素。

轮牧周期指在同一放牧地段的小区相邻两次放牧间隔的时间,以天数表示。轮牧周期长短取决于牧草更新的速度,牧草再生速度快,轮牧周期就短,反之则长。牧草再生速度因土壤、气温、雨量、植被种类不同而异,一般轮牧周期约在36~40 d。

放牧频率指在一个放牧季节内每个小区重复利用的次数,一般轮牧周期长,则放牧频率低,反之则高。

小区放牧天数的确定,首先要使畜群在一定放牧天数内既能充分利用草层,又要避免重复吃草,这就要考虑不同季节牧草的生长速度、牲畜习性的差异。其次,在小区连续放牧,应使家畜免受寄生虫病的感染,为此,主要根据各种寄生虫病原体随病畜粪便排出体外后,再度变为侵袭性病体的时间长短,家畜放牧天数应在可能产生感染之前转移。综合上述要求,一般认为小区放牧天数应不超过5~6 d。在非生长季节或干旱荒漠草原,小区放牧天数不受此限制。

(2) 小区的长度和宽度

最适宜放牧的轮牧小区的外形是长方形,轮牧小区的宽度应按畜群横队前进放牧的宽度来确定,即根据畜种头数及每头牲畜在放牧中应占的宽度来确定。为了使牲畜在往返过程中能采食新鲜牧草,小区的宽度应是单程放牧宽度的两倍。每头牲畜放牧时所需最小宽度如表5.7,小区的长度用小区面积除以小区宽度即得。但其长度不能超过家畜在喂水、休息和挤乳间隔时间中所行走距离的一半。

表5.7 每头牲畜放牧时所需最小宽度

(3) 轮牧小区的配置

在配置轮牧小区时应考虑草层的特性、地形、风向、水源、野营和牧道的位置,具体包括以下要求(见图5.12):

图5.12 轮牧小区配置

① 轮牧小区内草层要求尽量一致,避免牲畜在采食中挑选喜食的牧草,而影响草地的质量。在坡地上应长边沿着等高线配置,使之处于相同的坡向与坡位上,小区内草层生长一致,而且横坡配置也避免牲畜上下坡采食消耗过多能量,且有利于保持水土。

② 小区的配置要考虑光照、风向对放牧的影响。在放牧时要避免阳光直射家畜的眼睛和因风而影响家畜的进食速度,所以在夏季牧场上,最好将小区长边按东西向配置。为避风最好将小区长边垂直于主风方向。

③ 小区的配置应与水源、畜圈保持最近的距离,并有良好的牧道相通,以缩短驱赶距离,为此,在配置小区时,应将轮牧小区的短边朝向水源与畜圈,但应避免以水源和畜圈为中心向外呈放射状布置。这样会使水源附近遭到过度放牧,草层退化。

④ 小区界线应尽可能利用自然界线或地物,若自然地物不明显,也可用木桩、土堆、石块、牧栏或电圈栏来标明。

牧场轮换制度是指每个畜群放牧地段内的轮牧小区,每年利用方式均按计划顺序变动、周期轮换的一种制度。它是划区轮牧制度的重要内容之一,只有实行轮换放牧,才能避免在一个轮牧小区上以同一种方式进行放牧,从而导致草场退化,所以放牧地的轮换是保护、改良草地,提高草地生产能力的重要措施。在条件较差,尚未实行小区轮牧的地方,在季节牧地间也可实施牧场轮换。

(1) 季节牧地的轮换

各季牧地的地形、土壤、植被、水源条件相似,且具备生活及生产用房、牲畜棚圈等设施时,才能进行四季轮换,否则可考虑两季轮换,例如夏和秋季牧地轮换,春和冬季牧地轮换。

(2) 轮牧小区的轮换

为了提高牧场的生产力,一般在轮换中应包含以下环节:第一是延迟放牧。指主要优良牧草种子成熟之后再进行放牧。这样可以增加种子产量,增进植被的粮、茎中养分的储藏,促进第二年植物长势更旺。另一方面成熟的种子落入土中可以达到天然播种的目的,促进牧场改良。天然播种后,牧草生长较慢,第二年实行较迟放牧,可以给牧草充分生长的机会,以保证延迟放牧取得良好的效果。第二是割草。牧草生长旺期,往往有剩余,为了全年都能均衡供应饲草,可在适宜割草的地区,组织轮割。第三是休闲。即规定在一定年份内,在生长季节内完全不放牧,以保证植物根系健康发育,同时在休闲时可对草地实施培育措施,如播种牧草、施肥等。牧场轮换的年限、方式因地区不同而异,形式多样。

为了合理地管理草地和组织放牧,顺利地进行生产,必须设置牧道、牲畜棚圈、饮水点、护牧林、圈栏等设施,并进行合理的规划。

(1) 牧道规划

牧道对合理利用草场和牲畜饲养管理有着重要的意义,为了避免家畜任意践踏牧场,给家畜转移创造良好的条件,应在畜群放牧地段、轮牧小区、饮水点、牲畜棚圈之间设置牧道。按其功能牧道可分为如下几种:

① 主干牧道。是联系几个放牧地段的牲畜道路。

② 主要牧道。是放牧地段内联系小区间的牲畜道路。

③ 临时牧道。一般设在人工饲料地内部,联系饮水处,野营用的牲畜道路。

牧道的配置应使家畜的驱赶距离短而服务的面积大,牧道应修建在干燥和结实的土地上,避免通过低湿地和沼泽地,不要通过陡坡和峡谷,距陡岩至少要40 m以上,要避开公路、牲畜埋葬地,一般沿着畜群放牧地段和轮牧小区边界设置。

(2) 饮水点与喂盐点的设置

为了保证人们生活用水以及牲畜饮水和喂盐的需要,应解决牧草地的水源及饮水点、喂盐点的配置问题。水源可以是河流、湖泊、池塘等。在水源较缺乏的地方,可采取打井、利用积雪融化和筑坝蓄水等方式来解决水源不足的问题,有的地方通过修建蓄水池、管道等设备来供给牲畜饮水。为满足牲畜对盐的需要,应合理配置喂盐点。牲畜吃盐的数量因季节和年份不同,喂盐点应合理地分布在放牧地上。

(3) 牲畜棚圈的配置

为了保证牲畜安全越冬度春,在冬、春季牧地上应建立畜圈,即野营。牲畜棚圈应设在季节牧地的适中地点,在有人工饲料地的情况下,应靠近人工饲料地,并靠近水源,但不得近于150 m,以免污染水源。冬春季用的棚圈应选在避风向阳之处,夏季应在干燥、背风、向阳、土质坚实之处。羊群一般不设野外固定畜圈,以免传染蠕虫病,故应经常更换休息地。

(4) 护牧林的设置

护牧林可以改变草地的小气候,提高草地生产能力,并可改善牲畜的放牧和饲养条件。牧场防护林可沿放牧地段和轮牧小区边界设置。另外在牲畜棚圈和饮水处附近或放牧地的中心栽种乔木树丛,可以保护牲畜不受夏季炎热的日晒和风暴的袭击,保护棚圈。此外在季节牧场的转场路线上设防风御寒林带,以预防不利天气的牲畜临时掩蔽所,有十字形、同心圆及长方形等布置形式。

(5) 围栏的设置

围栏可以使划区轮牧制度得以实现,可以有计划有控制地放牧,还可以防止野生动物的入侵。围栏可以是木围栏、铁丝围栏或电围栏等,可以是固定的,也可以是活动的。围栏配置要与放牧地段、轮牧小区、护牧林、饮水点、棚圈的规划相协调。

天然草地除直接供放牧外,还可割下来用作饲料,放牧地和割草地是草地经营的两个重要组成部分。由于牧草地的产草量存在着明显的季节间的不均衡,夏、秋季节产草多且营养好,冬季则严重不足,所以为了保证全年均衡供应饲草,必须在天然草地或人工草地上打草,加工成青饲、干草或干草粉储存起来,备冬季补饲之用,因此割草是牧草地利用的又一主要方式,对保证草地畜牧业高产稳产具有重要意义,必须对其进行合理的规划设计。

首先要求草地植株生长旺盛,茎杆高大,且草质好。所以一般以根茎性或繁丛性上疏禾科草类或高大丛生的豆科草类以及上述草类的混合型为好,杂草类在干燥过程中枝叶易脱落,不易调制成良好的干草,其占草地的草类比例以不超过10%为宜,作为割草地,还要求植被的再生能力强。从地形看,地势低平,土壤水分条件较好,集中连片,障碍物少的低洼地草地、河滩草地、河谷地和排干的沼泽地都可以。配置割草地,这些地方牧草生长好,又便于管理和机械割草。

(1) 确定轮割制度

用轮作的方式每年轮换利用和管理割草地,调节各地段的割草时期,放牧与割草相结合叫做轮割制度。割草地如果连年在同一地段同一时期割草,就会限制根部的正常生长、茎叶的发育和种子的形成,从而导致草地和产草量下降,为此,要设计轮割区和轮割地段,在一个轮割区内一般要设计4~6个轮割地段。割草地轮割制度是按一定顺序逐年变更收割时间、收割次数、休闲与培育措施等,这种制度有利于草地植物积累足够的营养物质和形成种子,能改善生长条件,保持草地的生长。

割草地轮割制度因各地的自然和经济特点不同而异,例如在条件较好处,按照牧草的发育阶段及培养草场的要求,轮割制度中包括以下环节:休闲、抽穗期收割、始花期收割、盛花期收割、结籽后收割。

(2) 轮割区的划分

轮割区是轮割制度的基本作业单位,可按割草地的总面积、轮割制度、地形条件、割草的机械化程度、草地改良和保护的要求、劳动组织等条件划分为几个轮作区,各轮作区的面积应基本相等,以保证每年获得均衡的产草量,割草场的外形应力求规整,边长应能适应机械作业的要求,轮割区内草层的类型应基本一致,以便于在同一时间内打草,各区与放牧地、牲畜棚圈应有方便的道路联系。

牧草收割后经自然风干,含水量降至50%以下,可就地堆放,降至15%和17%时,可长期贮存。从割草地收割的青草,其主要利用方式之一是调制干草,贮存起来以备冬季饲草的不足。调制干草的方法简单,成本较低,便于长期大量贮藏,而且干草所含营养物质比较全面,在保证牲畜越冬上具有重要作用。因此必须正确地规划贮草场,选择场址,确定占地面积,进行贮草场的内部布局。

(1) 场址的选择

长期贮存干草的场所应选在接近畜圈的地方,有道路联系、运输方便、地势干燥、平坦、排水良好,以防干草受潮变质,贮草场要特别注意防火防潮,应设在背风处,四周设围栏,围栏外侧挖沟并种植树木。

(2) 贮草场占地面积计算

贮草场的占地面积可按下列方法估算:

① 确定草堆的形状和规格,计算出草堆的体积,草堆一般有长方形和圆形,堆顶有圆顶、平顶和尖顶等,其规格大小可视具体情况而异。一般长方形草堆的宽度约5 m左右,长度约20 m左右;圆形草堆通常直径约5 m,根据草堆的形状和规格,即可计算出每个草堆的体积。

② 实测单位体积干草的重量和草堆总重,单位体积干草重量因收获期的不同和堆放期的长短而不同,干草越密实,其重量就越大。根据草堆体积和单位体积当量即可求得草堆的干草总量。

③ 计算草堆数。根据总的干草需要量和一堆干草的重量即可求得所需草堆数。

④ 根据草堆的占地及间距,草堆与外围的间距和附属设置的占地即可估算出整个贮草场的占地面积。草堆周围应挖泄水沟(宽40 cm,深30 cm),堆放场围栏外侧应挖壕沟,种植树木。

(3) 贮草场内部配置

一般草堆呈行列状布置,两相邻草堆相隔5 m左右,前后两个草堆之间的间距应不小于30 m,草堆与贮草场棚栏之间应保持距离在15 m以上,草场内要设置贮水池和消防用具及管理人员住房等(见图5.13)。

图5.13 贮草场内部配置

牧草地规划设计的评价主要是通过评价指标体系进行规划前与规划后对比或数个规划方案之间进行比较来选取最优方案。牧草地规划设计方案的评价指标体系包括生态效益、经济效益、社会效益等方面,由于各地的自然、经济条件不同,管理水平也不同,在评价时,要选择适宜的和主要的评价项目和指标(见表5.8)。

表5.8 牧草地规划方案评价指标体系

水产养殖是在人为控制下繁殖、培育和收获水生动植物的生产活动,分淡水养殖和海水养殖。养殖对象主要是鱼类、甲壳类(虾、蟹等)、贝类、藻类、头足类等,为人类提供了丰富的水产食品和其他工业原料。

我国淡水养殖历史可追溯到公元前11世纪,公元前5世纪我国就有《养鱼经》问世。海水养殖也有悠久的历史,宋代已有人工培育珍珠,养牡蛎、藻类的记录。淡水养殖主要有两种类型:一种是池塘精养鲤科鱼类,以投饵、施肥取得高产,并将各种不同食性的鱼类进行混养,以充分发挥个体生产力;另一种是在湖泊、水库、河沟、水稻田等大、中型水域中放养苗种,主要依靠天然饵料获得水产品。据统计,目前我国水产品人均占有量29.1 kg,比世界平均水平多10 kg左右,水产品总产量在世界的排位已从10年前的第四位,上升到首位。我国拥有广阔的海域和纵横交错的内陆江河以及星罗棋布的湖库池塘。近海水面约有1.5亿hm2,其中可供养殖的浅海、滩涂约0.0133亿hm2,内陆水面约0.27亿hm2,其中河流约0.12亿hm2,湖泊约0.08亿hm2, 池塘水库约0.067亿hm2,是世界上水面资源最多的国家之一。浩瀚的水面是我国丰富的水产资源宝库。

(1) 水体资源类型

水面用地包括沿海滩涂和内陆水域。按水体形成可分为两大类,即天然水体,如近海、海涂、内陆水域(如江河、湖泊、沼泽)等;人工水体,如水库、池塘、水田等。

水体按运动方式可分为三类:流动水体,如河流;静态水体,如湖泊、池塘;半流动水体,如水库。

不同的水体类型、不同部位,水环境的理化和生物学特性不同,栖居着不同的生物,所以要区别水体类型加以合理利用。

(2) 水产用地类型

水产用地可按水体资源类型划分为两类:

① 天然水产用地:指近海、海涂及内陆江河、沼泽等,主要采用天然捕捞生产方式。

② 养殖水产用地:指水库、湖泊、塘堰、人工鱼池、水稻田、人工海水养殖区等,主要采用人工养殖生产方式。

人工养殖场可养鱼;可饲养小水产品,如龟、鳖、鳝、虾、蟹、河蚌育珠等;栽培水生植物以及进行海水养殖,如贝类、海藻、鱼虾等。

适宜水产养殖的水面,应符合能养、能管、能捕三个条件。人工鱼池是实行精养的一种好方式。人工鱼池应当规格化,它应具有一定的规模、形状、深度,并有完善的注、排水系统和生产设施,因而能保证水质良好,防止病害和外灾,便于采用机械操作。符合鱼类生产要求,便于生产管理,从而可保证渔业的高产稳产。

(1) 人工鱼池用地选择的条件

① 位于水源充足、交通方便的地方,这样有利于注水和排水及对鱼种、饵料、成鱼的运输。

② 水质要好。水是鱼类的生产环境,也是鱼类天然饵料的生产基地,水质好坏直接影响着鱼的产量。

③ 土质适于建池,土壤质地要求以壤土最好。砾质土、砂土、粉土透水性强,不适于建池。

④ 地形宜于建池。平坦开阔的地方当然是建池的好地方,但为了不占良田,只要不在陡坡地势高低悬殊太大之处,一般在梯级台地均可建池。

⑤ 注意防洪安全。不论在滨湖平原或山区丘陵,选点时都应对洪水予以注意。一般应按建场25年内不受洪水侵犯来考虑滨湖建场的地方,水库区选点时,场址应在安全水位线上,山区丘陵区选点时应调查25年一遇的最大降雨量,并作出相应的排洪措施。

⑥ 养鱼场周围不应有高大的树木或房屋,以免遮阴和影响空气流通,最好附近有方便的电源,有饵料供应处,如附近有酿造和农副产品加工厂等。

(2) 养鱼场的总体布局要求

① 场房最好布置在养鱼场中心位置,有公路相通。

② 亲鱼池。产卵池及孵化设备紧靠场房,以便于管理。

③ 鱼苗池靠近卵化设备,鱼种池围绕鱼苗池,外围与成鱼池相邻,可缩短鱼种搬运距离,减少鱼种的损伤。

④ 鱼池的配置一般有阶梯式和水平式两种形式。阶梯式适用于倾斜的地面,水平式适用于平坦的地区。鱼池的外形多为长方形,长宽比可采用3∶2或2∶1,鱼池的走向尽量呈东西向,可增加鱼池的日照时间,减少南北风浪对池埂的冲刷。

⑤ 水源位置应在全场最底处,以便于自流灌溉,同时亦方便生活用水及浇地等。

⑥ 养鱼场是生态农业的重要环节,开展养鱼场用地的综合利用,实行“以养为主,养捕结合,因地制宜,多种经营”的方针。生态农业的形式有:渔牧结合,鱼桑结合;稻田养鱼,沼气肥养鱼等多种形式。搞好养鱼场用地的总体规划(见图5.14)。

图5.14 养殖场平面规划图

为了有效利用水面资源,提高生态经济效益,增加创汇或药用产品,要因地制宜地建设一些小水产养殖地,其中包括养龟、鳖、鳝、虾、蟹、河蚌等池类。

(1) 养龟池。养龟场宜建在向阳避风、缓坡的坡角,离沟、河近,进、排水方便的地方。场地规模,可根据本单位具体条件而定,可利用原有的小水塘改建,也可人工修建,最好能做成几个池子,以便分批饲养,饲养场周围应用条石或砖筑成高1 m以上的围墙,并堵塞缝隙以免龟外逃或鼠类、野犬入场危害。池底要铺填淤泥,以利龟越冬,池水要清洁、常换,池中最好能栽种一些水生植物。

(2) 养鳖池。根据鳖喜阳怕风、喜洁怕脏、喜静怕惊的特性,养鳖池应建在背风向阳,进、排水方便,树林阴蔽,少有行人、道路的地方。为避免互相残害,亲鳖、成鳖、幼鳖要分池饲养,成鳖池面积在1亩以上,池底呈斜面由浅入深,深可达1.5 m以上,浅在0.8 m左右,以便于鳖随气温变化而活动于深浅之处,鳖池一般为泥底、四壁用条石或砖砌抹平,池埂应盖有一端伸入池中15~20 cm的石板,防止鳖外逃,为了亲鳖产卵,在池的浅水一端设20~30 m的产卵台,用松软砂土铺厚50~60 cm的平台,上种遮阴植物。

(3) 池塘养蟹。由于兴修水利,江、河、湖、海隔绝,断了河蟹生殖洄游的路径,所以,采用人工养殖尤其重要。养殖河蟹,首先要繁殖蟹苗,可以从海里捕捉怀卵蟹,也可将性成熟的亲蟹放入海水池(内地可用人工配制海水)中,促使其交配、产卵、孵化。当由幼体变成蟹苗时,可投入湖泊、塘堰、水库、河汊中放养。由于河蟹有钻洞凿穴的习性,土坝附近不能养蟹,以防钻洞毁堤。

(4) 河蚌育珠。河蚌喜在缓流水、泥沙底、浮淤生物丰富的水域生活,所以,养珠场一般选在水源充足的塘堰、沟渠、湖汊、水库等富营养水域,其中尤以养鱼的塘堰为最好。根据食性,在育珠场可养草鱼和鳊鱼,既无争食之矛盾,又可促进河蚌生长,做到鱼、珠双收,但鱼的放养密度要减半。

为了充分利用水面资源,除因地制宜放养各种动物水产外,还应种植一些水生植物,如莲藕、慈姑、水芋、菱等淀粉植物,茭白、水芹、莼菜、水菜、豆瓣菜等水生蔬菜,席草、蒲草、芦苇等工业原料植物和绿萍、水花生、水浮莲、水葫芦等水生饲料绿肥。

(1) 水生淀粉植物。如莲藕,因品种不同,有的适于沤田、稻田栽培,浅水藕只要求水深在0.3~0.6 m,最深在1 m以内,适于池塘、湖荡栽培的一般属中、晚熟品种,属于深水藕的水深可达1.5 m。

(2) 水生蔬菜作物。如菱白,在全国均有栽培,但长江以南居多,作蔬菜栽培一般在沤田区,茭白与藕、慈姑、席草、苋实等轮作,地势较高的水田可与水稻轮作,春、秋两季均可栽植。

(3) 水生工业原料。主要指席草、蒲草、芦苇等,席草要求浅水,一般用水田栽培,蒲草、芦苇能耐深水,可栽在潮荡、湖汊和河滩上。它们常与慈姑、莲藕等轮作,以达到合理利用水面和沤田的目的。

(4) 水生饲料绿肥作物。包括绿萍、水花生、水葫芦、水浮萍和茭草等,可以广泛利用河、湖、沟、塘、港、汊等水面,绿萍还可直接放养在稻田中,它们不占用农田,成本低,产量高,养分全面,肥效稳,对于发展畜牧业,改良土壤,均有显著效果。只要水位不深,水流不急,都应放养这些作物。

世界水产品产量来自内陆淡水域的只占10%左右,而来自海洋渔业的占90%。所以,就整个世界的渔业来看,海洋渔场是渔业生产的主要资源。海水养殖内容包括贝类、鱼虾、海藻等,其中贝类养殖是浅海、滩涂利用的重要项目之一。目前养殖的主要贝类有牡蛎、贻贝、蚶、蛤仔、文蛤、鲍,以及海龟、西施舌、红肉蓝蛤等,许多贝类可直接作为海洋鱼类的天然饵料。贝类的生活环境是广阔的潮间带与浅海,由于分布不同,水深和理化性状不同,对各种贝类的适宜性也不相同,掌握这些规律,可以正确地指导贝类养殖生产。目前人工养殖生产基本上是在水深30 m以内进行,此区内可划分为高潮区、中潮区、低潮和浅海区。影响贝类生活的主要因素有潮汐、波浪和海流、海水温度、盐度、营养盐、水质等。

潮汐、波浪和海流对贝类生活有很大的影响,它可以带来丰富的营养物质、氧气和饵料,有利于贝类生产。鲍和扇贝等喜欢生活在潮汐动荡很大、浪大、流急的地方,而泥蚶、蛤仔等埋栖贝类喜欢潮汐平稳、浪小的海区,相反则易被冲走,因此在选择养殖场时,必须考虑海水运动可能产生的影响。

温度对贝类生活也很重要,尽管它们是变温动物,但严寒的冬季能导致贝类血液和体液冻结而死亡,根据贝的种类不同,对温度的适宜性也不同。从主要养殖种类来看,不同种类的牡蛎、贻贝、蚶类、蛤仔、文蛤、鲍鱼等从北到南都有其适宜之地,同是牡蛎、扇贝,大边湾牡蛎和栉孔扇贝分布在辽东半岛、山东半岛一带海岸线附近,而近江牡蛎和华贵栉孔扇贝则分布在南海各地。因此,可根据贝类适宜性,加以选养。

鱼虾养殖。长期以来,海洋渔业基本上是以天然捕捞为主。由于人口迅速增多,对蛋白质食物要求增大,船队和捕捞工具在数量上增加和质量上提高,使水产资源相对减少。捕捞渔业,部分地移为人工养殖,在相当时间内,它还只是对海洋捕捞渔业的一个补充,但对于充分利用水面资源和饵料资源,增加鱼虾商品供应量是很有意义的。

海水的人工养殖,通常是在入海河口或港湾附近的沿岸区建筑堤坝围堵洼地、沼泽、沟渠、港道,以及废弃的盐田水池,筑以进排水口,在涨潮时,随水引入鱼、虾的幼苗或捕捞某些适于养殖的优质鱼苗,在较短时间内(较天然增值),得到较多较好的渔获量。

(1) 湖泊养鱼经营方针的确定

根据湖泊水面大小,通常分为大、中、小三种类型,大型湖泊的面积为1万hm2以上,1万hm2以下的为中小型湖泊。

湖泊养鱼主要是人工放养和自然资源的增值,经营方针取决于水体大小、经营管理水平、捕捞条件及产量高低等。

大型湖泊一般以资源增值为主,辅以人工放养,若管理水平高,水质较肥,可以适当提高人工放养比例。中型湖泊可采取资源增值与人工放养并重的方针。小型湖泊一般以人工放养为主,在条件好的地方,还可采取投饵施肥的精养。

(2) 湖泊养鱼所要求的条件

① 要求湖泊深度适宜,湖岸弯曲。在湖盆斜度很大,水很深的情况下,深积物分解缓慢,分解后的物质也很难均匀分布到整个水体中,因而生产性能很低。而湖盆底部斜度较小或平坦的淡水湖泊,沉积物均匀地分布于整个湖底之上,与水接触面大,分散快,对于浮游生物和水生植物繁殖极为有利。同时,这种湖底栖动物由于食料丰富,栖息范围大,它们的种类和产量也都较深水湖泊为多,因而这样的湖泊生产性能高,适宜养鱼。

② 水质符合要求。水的物理和化学性质不仅要满足鱼类生长发育的要求,还应为天然食料的繁殖提供良好的条件,要求水温在一年中有8个月在15.0°C以上,约有6个月在20.0°C以上,生物旺盛生长的时间长,水质最好为微碱性,pH值在 7.5~8.5之间,生物生产力较高,水体的表层和底层的温度和主要营养物质的含量基本上一致,且水是终年流动的,这样,各层水体均有利于生物的生长繁殖。天然食料是鱼类生存的基础,只有天然食料基础好,才能发挥湖泊养鱼的潜力。

(3) 湖泊养鱼的规划

① 湖泊养鱼要尽可能做到就地繁殖、就地培育。应建立鱼种场、捕鱼船队和必要的附属设施,并可结合饲养猪、鸭、鹅等,以提供鱼种、饲料、肥料,改变粗放薄收为半精养的饲养方式。

② 湖泊鱼种的放养数量、搭配比例和规格的确定。对于人工投放鱼种而言,要根据水体的自然条件、天然食料基础、鱼种条件以及饵料供应的可能程度来确定。

不同鱼种食性不同,生活习性不同,将食性与生活习性不同的各种鱼混养,就可以充分利用水体的空间和饵料,提高水体生产能力。一般来说,开始一两年湖里水草多,可多放草食性鱼类,如草鱼、鳊鱼等,占放养总数的30%~40%,可把水草压低,使湖水变肥。

③ 提高湖泊产鱼量的主要措施有合理放养,建筑良好可靠的拦鱼设备,适时进行灌江纳苗,适当清除湖泊的害鱼类;提高天然食料基础,增加有利于鱼类活动的水域,挖湖泥增加湖深,筑堤改大水面为小水面,以利于精养;做好捕捞工具改革,提高捕捞技术等。

河道与湖泊虽然是两个不同类型的水体,但从养殖上来说,它们都是大面积的生产,在养放方式与养殖技术上具有共同特点。

适于养鱼的河道是平原耕地间的浅水小河,更多的是利用河身河段,在这样的河段,河床平坦,沉积物质分布均匀,生产力高,此外河道弯曲处也适于养鱼。河道养鱼与湖泊养鱼要求不同,但应特别注意搞好拦鱼设备。

水库养鱼有其特点和有利条件。一般水库都具有广阔的库区,大量的无机盐类和有机物质随水冲入库区,有利于鱼类及其天然食料的生长与繁殖;水库的水深不一致,适于多种习性的鱼类生活,有利于多种鱼类混养;水库的水位波动较大,有大面积消落区,可掌握消落时期,种植饲料作物,有利于水库的多种经营。大部分水库有各种形式的库湾,可以用来作为精养基地,一般水库沿岸都具有发展条件,可以做到渔、牧、副结合,有利于综合经营。

(1) 养鱼水库综合规划

水库的规划设计要考虑水利、电力、航运、农业、林业、生产和旅游的需要,所以必须综合考虑,做出全面规划,使各方面都能协作配合好。水库由于利用目的不同,对蓄水的要求也不同,所以在建库时,在可能的条件下,应照顾渔业的要求:

① 在蓄水前必须清理库底,清除各种树桩、屋基等障碍物,以便于捕捞;

② 在建造溢洪道和输水涵洞时,应将挡鱼设施统一考虑在内;

③ 在大型河流上建筑水库,如果原河流中有洄游性鱼类,预计水库建成后,大水库中或流入库内河流仍有其产卵场,那么在建库时应考虑在坝上建筑鱼道,以利于洄游性和半洄游性鱼类的产卵、繁殖和育肥;

④ 要防止水库周围工业污水的流入,危害鱼类资源;

⑤ 调查水库中原有河流内的鱼类组成,对凶猛的鱼类和杂鱼类,进行强度捕捞,减少对放养鱼类的危害。

(2) 放养密度和鱼种搭配

水库营养类型的划分,主要根据水体中营养物质浓度、形态特征、浮游植物生物量、生产力作指标、鱼产量的高低,将水库划分为各种类型。水库的营养类型可作为投放鱼种、合理利用饵料生物资源、挖掘水体生产力、提高单产的科学依据。

将与鱼类生长关系较密切的饵料生物作为划分的主要指标,可将水库划分成贫营养型、一般营养型和富营养型三种。

水库的营养类型对水库的放养密度有很大影响,水体能达到的最高负载力,必须与饵料生物的供应量相适应。

(3) 库湾养鱼

库湾养鱼是利用消落区内能够在高水位时蓄水的库湾,修建堤坝,把它与水库主体部隔开来,进行养鱼。库湾养鱼可充分利用消落区,不占良田,而实行精养,提高水库的鱼产量。同时,可以利用库湾培育鱼种,投放水库,就近解决水库放养的需要,减少运输,成活率也高。

选择库湾作为养鱼基地,应考虑养殖和工程基建两方面的要求:

① 出口要小,内部宽,湾底平,这样工程小而建成后可利用的面积大;

② 运取石材料方便,便于施工;

③ 基础好,土质没有渗漏现象;

④ 土坝高度,略高于水库历年最高水位;

⑤ 库湾四周山头低、光照充足,或背北向南的位置,光照良好;

⑥ 水质好,不含有害物质,周围没有工矿污水排入;

⑦ 集水面积小,来水量不大,有利于培育水质和建筑拦鱼坝;

⑧ 库湾的面积因饲养不同规格的鱼种,而选择不同的面积,一般培育长度为1寸(1寸=0.0 m)左右的鱼种, 库湾面积以1~5 hm2为宜,培育大鱼种的库湾以6~14 hm2为宜。

稻田养鱼在我国有悠久的历史,稻田养鱼不仅可以提供大量食用鱼,还可提供大量鱼种,供水库、山塘的放养。实践证明,养鱼的稻田比不养鱼的稻田增产,可以做到稻鱼双丰收,因为鱼类排出的粪便,即可肥田,鱼吃掉稻田中的多种害虫,大大减轻了虫害,鱼吃掉田中的草芽、草籽及一些水生植物,有助于稻田的发育。所以鱼对水稻的生长发育有利无害。

稻田养鱼还可以改善环境卫生,减少农村疾病,如草鱼一天能吞食幼蚊370只以上,鲤也在300只以上。

适于养鱼的稻田应具备以下条件和设施:

(1) 水源充足,进出水方便,蓄水力强,涨水不受淹没,山洪暴发不受冲刷,天旱不易干涸的地方;

(2) 田埂要高而坚实,埂高1尺(1尺=0. m),宽约6~8寸,防止鱼类越埂逃掉;

(3) 养鱼的稻田要有充分的阳光照射,水温暖和;

(4) 稻田水质越肥越好;

(5) 养鱼的稻田要开挖鱼沟,鱼沟一般沿田埂周边开挖,深2~3寸,鱼沟是在田的低处开一个2~3尺长、1尺深的水坑,这样,在夏季水温高或农田放水时,鱼可以进入水沟;

(6) 开好注、排水口及设置拦鱼设备,在稻田相对两角的田埂上开好注、排水口,并用拦鱼设备拦于注、排水口上,稻田养鱼一般以鲤鱼为主,其次是鲫鱼,有的地方以草鱼为主,搭配链、鳙鱼。

评价水面利用合理与否,不仅要对养殖水面利用的不同方案进行评价,还应对水面及其环境的综合利用进行评价。其评价指标主要有:可用水面与已利用水面的比例;已利用水面的单产与产值;养殖场的总产量和产值;单位水面积成本及总成本;单位产品的成本;单位面积纯收入和全场总纯收入;每个劳力平均纯收入。

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