土地平整計算的原理與方法

2022-05-14 16:15:09 字數 4284 閱讀 4272

1.土地平整與其他土地整理工程的協調問題

土地平整工程作為整個土地整理專案的乙個環節,它的規劃和實旌應當與土地整理的其他各項工程協調進行。

要把耕地、道路、防護林、排灌渠道、機井、抽水站、輸電線路和村莊等結合起來考慮,全面規劃,合理安排。要以村鎮定路,以地形定渠,渠路搭架,劃塊定方。以乾、支路與幹、支、鬥渠分大方,生產路與分、引渠分小方,大方套小方,各個方田形成網格。

要先修渠、路,搭好骨架,然後平整土地,進行方內建設。

2.實施土地乎整工程應遵循的技術標準

平整後的田塊應有利於作物的生長發育,有利於田間機械化作業,有利於水土保持,滿足灌溉排水要求和防風要求,便於經營管理。

2.1田塊大小

耕作田塊大小的確定應綜合考慮地形起伏情況、田間工程難易程度、是否便於耕作和排灌等方面的情況,方田的大小和形狀受田間渠系和道路的走向控制。在平原地區方田長度一般為500~800公尺,寬度一般為200~300公尺,方向為南北向。

2.2田麵坡降

耕作田塊的設計必須保證排灌暢通,灌排調控方便,必須保持一定的田麵坡降。縱向(灌水方向)坡降應小於1/500,橫向以水平為宜。

2.3田塊土壤

為保證耕作田塊的土壤質量及當年增產,土地平整時應盡量保留耕層熟土,保蓄底墒,打碎土塊,深耕細作。要重施有機肥,巧施速效肥,挖方部位的施肥量至少應為填方部位的2倍。要選種耐瘠作物,加強田間管理。

2.4挖、填土方量

土地平整挖、填土方量要基本相等。填方地段和挖方合槽地段均需留有一定虛高,一般虛高應為回填厚度的20~25%。

3土地平整的基本方法

土地平整工程通常採用「倒行子法」、「抽槽法」和「全鏟法」等三種方法,每種方法都有各自的優缺點,採用何種土地平整方法,應根據地塊的地形地貌狀況、土地平整方式等具體情況確定。

3.1倒行子法

倒行子法是一種機械與人工結合的平整土地的方法。具體操作分兩步進行:

首先根據測量設計,確定開挖線。

然後進行划行取土。沿開挖線,以l公尺寬度分別向上向下划行,確定取土帶和填土帶。平整時先挖第一取土帶,直至標準地面以下7寸,將土填入第一填土帶,將第二取土帶厚約7寸耕層肥土,填入第一取土帶槽底。

再開挖第二取土帶生土,填入第二填土帶,同時將第三填土帶表土反捲在第二填土帶上,如此抽生留熟,依次平整。

採用此方法平整土地有兩大優點:可保留表土,保持地力均勻;平地加深翻,可達到改良土壤的目的。但此方法操作較為精細,影響施工進度。

3.2抽槽法

抽槽法也是一種機械與人工結合的平整土地的方法。具體操作分三步進行:

首先根據測量設計,確定開挖線。

然後開槽平整。根據設計畫行,開槽取土。熟土放至槽梁,生土墊至低處。

最後搜根平樑,進行合槽。

採用抽槽法平整土地的最大好處是,可同時開多槽,進度快,工效高。缺點是,合槽時,梁上表土不易儲存,造成地力不勻。

3.3全鏟法

全鏟法是一種主要依靠機械進行土地平整的方法,在具體操作時,把設計地面線以上的土一次挖去,起高墊低。

這種方法適於機械平整,工效高。但出現生土多,地力不易恢復。人工平地不宜採用此種方法。

4土地平整土方量的計算

土地平整挖填土方量的計算方法有多種。傳統計算方法有方格網法、梯形法(斷面法)、辛卜生法(拋物線法)、等高線法等。近年來隨著計算機技術的發展,一些軟體被廣泛地應用到土方量計算中。

常用的有mapgis製圖計算軟體、tft土方計算繪圖軟體、數字高程模型(digital elevation model,dem)等(4)。採用相關軟體計算土方量,精度高,速度快,效率高。但其運算原理,與傳統計算方法並無實質性差異,而且必須以精度較高的地形圖作為基礎圖件。

而平原地區的大多數土地整理專案區,總體地形平坦,微地貌複雜,地面高差常常在1公尺以內,專案區地形圖中甚至沒有一條等高線。這樣的地形圖當然不能作為土方量計算的基礎圖件。必須先按照一定規律採集專案區各離散點的地面標高,然後才能進行土方量的計算。

方格網法正是按照這樣的步驟進行土方量計算的,有必要在此對這一傳統計算方法的基本原理加以說明。

方格網法計算土地平整挖填土方量的基本原理是:把要平整的土地分成若干方格,測出各方格點的高程,計算出它們的平均高程,根據平均高程和設計坡度,求出填挖邊界和各方格點的填挖數,最後計算挖填土方量。以下以河北省阜城縣土地整理專案區中的乙個典型地塊(400×400公尺)為例,介紹方格網法計算挖填土方量的簡要過程。

4.1測設方格網

先在要平整的地塊內測設方格網,方格的大小根據地形繁簡程度和施工方法而定,一般人工施工多用20×20公尺方格,地而起伏較大時用10×10公尺;機械施工多用40×40公尺或100×100公尺。因專案區地形起伏不大,且以機械施工為主,方格的大小擬採用100×100公尺,各方格點按所在的橫縱行列編號(如2.1等),測設完畢繪製一張略圖。

4.2測量各方格點處的地面高程

用水準儀實地測量各方格點的水平讀數(精確到公釐),為以後運算方便需將該水平讀數換算成海拔高度。各點的高程值應按點號記錄在設計圖中各方格點的右上角。

4.3計算方格網的平均高程

由於各方格點所控制的面積不相同,四角點和周圍邊點控制的面積較中問各點所控制的面積小,採用算術平均法計算平均高程會產生一定的誤差。一般採用加權平均法來計算,以乙個方格的四分之一作為乙個單位面積,定其權為1,那麼各點的權分別是:角點為l(a角=1),邊點為2(a邊:

2),中心點為4(q中=4)。加權平均法就是把各方格點的高程分別乘上各點的權,求得總和後,再除以各點權數總和,此加權平均值即為專案區的設計高程(h)。照此方法計算,此典型地塊的加權平均高程(h)為12.

584公尺。

h=[a角(h角1+h角2+h角3+h角4)+a邊(h邊1+h邊2+…+h邊12)+a中(h中i+h中2+…+h中9)]/(4 a角+12 a邊+9 a中)

=[1×(12.810+12.466+12.

488+12.618)+2×(12.818+12.

615+12.680+12.302+12.

374+12.460+12.545+12.

502+12.601+12.854+12.

811+12.730)+4×(12.684+12.

614+12.594+12.612+12.

481+12.488+12.400+12.

481+12.534)]/(4×1+12×2+9×4)

=12.570(公尺)

4.4計算斜平面上各方格點的設計高程和填挖數

為排水需要,每塊方田都平整為南高北低的斜平面,縱向坡降1/5000,橫向水平。因方田形狀規則,故其重心點必然在「土方工程設計圖」中縱座標為2的那條近東西向直線(0-2)上,因平整後東西向水平,此線上各點的高程均為12.570公尺。

南北向兩方格點間的設計高差為0.02公尺(100×1/5000),以設計高程12.570公尺線為基準,各方格點的設計高程是向南遞增0.

02公尺,向北遞減0.02公尺。各點設計高程的推算,均直接在略圖上進行,設計讀數寫在各方格點的右下角。

當各方格點的設計高程計算校核無誤後,可按下式計算各點填挖數:

填挖數=地面高程。設計高程

式中:填挖數為「+」時,表示挖方;

填挖數為「-」時,表示填方。

各點的填挖數在略圖上直接算出,寫在各點設計高程下面。

4.5計算零點位置,畫出填挖邊界

在方格的挖方點與填方點之間,必定有乙個不挖不填的點,即填挖邊界點(零點),把所有相臨的零點連線起來,就是填挖邊界線(零線)。零點和零線是計算土方量和施工的重要依據。

計算零點位置的方法所依據的是相似三角形的比例關係(圖1)。

圖1零點位置計算示意圖

因為xl/h1=l/(hl+h2),所以xl=

式中:l——方格邊長;

h1、h2——方格兩端的填挖數的絕對值;

x1——零點①距填挖數為h1的方格點的距離。

如在「土方工程設計圖」中,0-3點與0-4點填挖數的絕對值分別為hl(0.130)和h2(0.084),方格邊長為z(100),0-3點至零點①的距離為x1,則:

xl=100×0.130/(0.130+0.084)=60.75公尺

同理,求出各零點②,③,④,……⑦的位置,然後在圖上連出零線,並在實地根據方格點找出相應的零點位置,用白灰撒出零線,作為施工時的填挖邊界(圖2)。

圖2填挖零線設計圖

4.6計算填挖土方量

根據零線位置和各方格點處的填挖數,即可分別算出各方格中的填方量和挖方量。這樣演算法雖準確,但計算工作量大,本設計採用近似演算法。在乙個方格中不分別計算零線兩側的填方量和挖方量,而是把方格四個格點填挖數的代數和乘以四分之一方格面積,作為該方格中應運進的填方量或要運出的挖方量。

通過計算本方田的總填方量為5975.00立方公尺,總挖方量為5920.00立方公尺(圖3)。

總填方量和總挖方量在理論上應相等,但因為存在測量和計算誤差,兩者總有些出入。為了求得填、挖土方量相等或相近,需要多次調整設計高程,計算填、挖土方量。反覆調整工作可使用相關計算軟體來完成。

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