土地开发整理项目中土地平整工程量的计算研究

第35卷第3期 2010年6月 昆明理工大学学报(理工版) htt p ://www. kustjour na. l co m /Jour nal ofK un m i ngU n i versity of Sci ence a nd Technology (Sci ence and Technolo gy) V o. l 35 N o 13 Jun . 2010do:i 10. 3969/.j issn . 1007-855x . 2010. 03. 003

土地开发整理项目中土地平整工程量的计算研究

彭琼芬

(昆明理工大学国土资源工程学院, 云南昆明650051)

摘要:土地平整工程是土地开发整理项目工程建设的核心内容. 土地平整工程量计算是土地整

理项目规划设计预算和项目审查的重要内容之一, 土方量的大小与土地开发整理项目的投资直

接相关. 本文在分析各种计算方法的基础上, 分析了各种方法的适用性, 并提出了适宜于不同情

况下土地平整工程量的计算方法.

关键词:土地开发整理; 土地平整; 工程量计算

中图分类号:TU 198文献标识码:A 文章编号:1007-855X (2010) 03-0012-04

Research on Calculati on of Quantities of Land L eveli ng

i n Land D evel op m ent and Consoli dati on Projects

PENG Q i o ng -f en

(F acu lty of Land R esource Eng i neering , Kun m i ng U n i versity o f Sc i ence and T echnology , K un m i ng 650093, China)

Abst ract :La nd leveli n g eng i n eeri n g is the central part of the constructi o n i n la nd developm ent and conso li d ation pro jects . The ca lc u lation of quantities of land l e ve li n g is one o f t h e most i m portant tasks i n budget and exa m ina -ti o n , wh ich is directly related to the i n vest m en. t On the basis o f introducing severa l co m pu tationa lm ethods , the applicability o f d ifferentm ethods are ana l y zed and opti m um m ethods are selected for different cases in th is paper . K ey w ords :land developm ent and conso li d ation ; land leveling ; ca lculati o n of quantiti e s

0引言

我国从20世纪90年代末开始大力实施以增加有效耕地面积、提高耕地质量、实现耕地总量动态平衡, 改善农业生产条件和农业生态环境为主要目的的土地开发整理项目, 并取得显著成效, 成为坚守18亿亩耕地红线和确保13亿人口粮食安全的一项重要措施. 土地开发整理项目一般包含土地平整工程、农田水利工程、田间道路工程、农田防护与生态环境工程四大工程. 土地平整工程是农田水利、田间道路和其他工程的实施基础, 是实现农田水利化、农业机械化和提高新增耕地率的重要保障. 土地平整工程量的计算有很多种方法, 但不同的方法有它具体的适用范围, 如设计时采用的计算方法不当, 计算所得的工程量与正确值相差较大. 近年来, 土地开发整理工作逐步走向规范化的轨道, 土地开发整理的力度也越来越大, 而设计工作中, 土方量计算普遍简单粗糙, 对预算编制管理工作造成较大影响. 因此准确快速地计算工程量对开展规划设计、控制总投资及分配资金具有重要意义. 本文从土地平整工程量计算的方法入手, 分析各种方法的适用性, 最后提出适用于不同条件的土地平整工程量计算方法, 以期为今后的土地开发整理工作提供参考.

1土地平整工程量计算的常用方法

111方格网法

该方法将原地貌按填挖平衡的原则, 改造成平面. 计算公式如下:

挖、填工程量:V 填=S 方格[1]h 角填+2h 边填+3h 拐填+4h 中填4(1) 收稿日期:2010-03-24. 基金项目:国家自然科学基金(40661012). 作者简介:(1966-女, 本科, . . E -m ai:l qq . com

第3期 彭琼芬:土地开发整理项目中土地平整工程量的计算研究13

V 挖=S 方格

式中:S 方格为每个方格的面积, h E h 角挖+2h 边挖+3h 拐挖+4h 中挖4(2) 角填、E h 边填、E h 拐填、E h 中填、E h 角挖、E h 边挖、E h 拐挖、E h 中挖分别为各角点、边点、拐点、中点填、挖高度的总和.

[2]112散点法

在平整成同一高程的范围内, 选取若干个高程点, 设选择的各点的高程分别为H 1, H 2, , , H n , 计算公式如下:

平均高程:

挖方区平均挖深:

填方区平均填深:

挖方面积:

填方面积:

挖方量:H 0=1(H 1+H 2+, +H n ) n H c -H 0h c =l H f h f =H 0-m A a h f A c =h c +h f A a h c A f =h c +h f V c =A c #h c (3) (4) (5) (6) (7) (8) 填方量:V f =A f #h f (9) 式中:H c 为测点高程大于H 0的高程值; H f 为测点高程小于H 0的高程值; l 为测点高程大于H 0的测点数; m 为测点高程小于H 0的测点数, 且m +l =n; A a 为平整单元总面积.

113截面法

1) 当地形复杂起伏变化较大, 采用以下步骤计算平整工程量.

(1) 划分横截面:根据地形图或现场划分横截面.

(2) 绘横截面图及计算横截面面积:由地形图或实测的横截面数据绘制自然地面和设计轮廓线, 利用计算机计算面积的功能求出横断面的面积.

(A1+A 2) (10) 2

式中:V 为相邻截面间的土方量; A 1、A 2为相邻两截面挖方或填方的截面积; D 为相邻两截面的间距. (3) 计算平整工程量:V =D

2) 若原有土地利用类型为坡地, 则可使用断面法粗略计算亩均土方量, 进而推算整个平整区域的土

[3](@@L ) ==@66617=8313H (11) 地平整土方量, 公式如为: V =28822

式中:V 为亩均挖(填) 土方量, m ; L 为亩均梯田长度, m ; H 为田坎高度, m ; B 为田面净宽, m .

[4]114格田归并计算法

设需要归并的格田的面积分别为S 1, S 2, , , S n , 各格田的田面的高程为H 1, H 2, , , H n , 平整后的田面高程为H 0.

S 1H 1+S 2H 2+, +S n H n

S 1+S 2+, +S n

每块格田的挖方或填方量为:V i =S i |H i -H 0|

总挖方或填方量为各田块挖方或填方量之和. 则:H 0=(12) (13) 3[2]

2土地平整工程量计算的常用方法分析

211方格网法

为了用公式(1) 、(2) 计算挖、填工程量, 则需计算出方格各角点的挖、填高度. 为此还需进行如下计算:

14 昆明理工大学学报(理工版) h ttp ://www. ku stjourna. l co m / 第35卷

2) 计算平整土地的设计高程:若每个方格的平均高程为H 1, H 2, , , H n

则设计高程 H 0=

=

式中:n 为方格总数, H 1+H 2+###+H n n (14) (15) H E H 角+2H 边+3H 拐+4H 中4n E H 角, E H 边, 拐, E H 中为方格各角点、边点、拐点、中点高程的总和.

3) 计算挖、填高度:挖、填高度=顶点高程-设计高程

从以上可看出:该法的第一步为划分格网, 即在拟平整成一个平面的范围内绘制方格网, 而每个方格网的大小取决于地形的复杂程度, 地形图比例尺的大小以及土方量计算精度的要求. 为了达到计算精度要求, 如地形复杂, 方格网的划分应小, 测图比例尺也应小, 对应的测图(如不用地形图, 而是实地划分格网, 则需测定划分好后各方格角点的高程) 以及计算土方量的工作量就大; 反之, 方格网的划分应大, 测图以及计算的方量的工作量就小. 以目前常测的1B 500至1B 2000的比例尺地形图来看, 它们的高程点间距在10~50m 间, 适宜划分的网格大小在10m @10m 至50m @50m 的范围内, 由于一个平整的范围内包含一个或多个方格网, 这就要求用此方法计算工程量的对象需平整为一个面的区域面积较大. 而在土地开发整理工程中, 为节省平整工程量, 满足田间灌排水要求, 土地平整成一个面的区域较小. 一般以格田为单元, 平整后一块格田的宽在3~100m, 每个项目中有成千上万块这样的格田. 在数量众多的格田内来分别划分方格网, 且每个格田的方格大小一样, 而格田间的又不一样, 甚至有的格田的方格大小仅有数米, 在较大区域内平整为一个面是不现实的. 因此, 该法主要适用于地形简单且平整成一个面的范围较大的工业场地. 一般不适于土地开发整理中土地平整工程量的计算.

212散点法

A a l 将公式(4) 和公式(5) 代入公式(6) 可推得: A C =n

A a m 同样将公式(4) 和公式(5) 代入公式(7) 可推得: A f =n (16) (17)

从公式(16) 和公式(17) 可知, 挖方面积和填方面积与测点高程大于H 0的测点数l 和测点高程小于H 0的测点数m 有关. 用此方法计算土方工程量, 如选择高程点时选择点的位置不合理, 随意选择一定数量的高程点, 将得到不同的挖方面积和填方面积. 其实, 用公式(3) 和公式(14) 比较可知, 公式(2) 中一个测点的高程H i 相当于公式(14) 中方格的平均高程H i , 那么可以推论散点法中的每一个高程应象方格网法中的每一个高程代表一个方格范围内的平均高程, 因此, 用散点法计算土地平整的工程量时, 点位的选取应均匀, 也就是在地形图上要能找到足够多的且分布均匀的高程点. 而不是像很多人认为的平整区域坡度小时用散点法, 或有的文章和书上讲的选用该法计算工程量的优点是点的位置不受限制. 在目前常用的1B 2000的比例尺地形图和土地开发整理的平整单元中很难找到足够多的且分布均匀的满足散点法计算要求的高程点, 因此, 该法一般也不适于土地开发整理中的土地平整工程量计算.

213截面法

21311当地形复杂起伏变化较大时的截面法

当地形复杂, 起伏变化较大时, 要用地形图或实测的横截面数据绘制自然地面和设计轮廓线, 两线间的面积即为挖方或填方的截面积, 就要求得到的横截面数据要能较准确地反映自然地面, 一般在1B 2000的地形图上图解点的高程较难准确地反映自然地面, 需实测横截面. 并且截面尽可能垂直等高线方向, 间距视地形情况及计算精度而定, 地形越复杂, 截面间距的选择应越小.

21312若原有土地利用类型为坡地的截面法

计算公式(11) 的使用前提是平整前为坡地, 平整时依山就势严格地按挖填平衡、不重复挖填, 且平整后的田坎宽度为零的原则进行. 土地平整时, 多为土坎, 都存在一定的田坎外坡, 因此公式(14) 计算得的填(挖) 方量在不重复挖填时将比实际工程量大, 但平整时为了格田的形状相对规整, 势必发生一定量的重复挖填, 公式(14) 计算得的填(挖) 方量在田坎宽为零时将比实际工程量小, 因此用公式(14) 计算所得.

第3期 彭琼芬:土地开发整理项目中土地平整工程量的计算研究15平整后的坎高有关, 当坡度小于10b 时, 不失为一种计算土方量的实用方法. 而当地面坡度大于10b 时, 应

2[5]将公式改为:V =l(cot A -cot B ) (l 为格田长, A 为地面坡度, B 为田坎外坡), 并加重复挖填修正. 8

214格田归并计算法

由公式(13) 知, 用该法计算需知道归并前每块格田的高程, 这就要求有足够的高程点, 且每个高程点能代替每块格田的平均高程. 在一块水田中, 田面的高程相差较小, 因此该法最适宜于归并前为水田的平整方量计算. 但要求测绘地形图时, 必须测出每块格田的高程.

3土地平整工程量计算方法的选用

在土地开发整理项目的设计中, 土地平整的方式主要包括将坡地改为梯地即坡改梯; 旱地改为水田即旱改水; 小格田改为大格田即小改大而进行土地平整的设计. 根据以上土地平整工程量计算方法的适用性分析, 结合土地平整工程的方式, 在设计中计算土地平整工程量时可这样选用计算方法:

1) 坡改梯:当平整前为坡地, 平整后为水平或为坡式梯田时, 采用21312所述的截面法.

2) 旱改水:若平整前为坡地, 平整后为水平梯田, 采用21312所述的截面法; 若平整前为不规则的梯田且格田面不水平, 平整后为水平梯田, 采用21311所述的截面法; 若平整前为不规则的梯田且格田面水平, 平整后为水平梯田, 采用113所述的格田归并法.

3) 小改大:若平整前为不规则的梯田且格田面不水平, 平整后为水平梯田, 采用11311所述的截面法; 若平整前为不规则的梯田且格田面水平, 平整后为水平梯田, 采用1. 3所述的格田归并法.

4结束语

总之, 方格网法、散点法、截面法、格田归并法在土地开发整理项目土地平整工程量计算中均有自身的适用条件和要求. 方格网法、散点法、地形复杂起伏变化较大的截面法、格田归并法均要求有足够的高程点作为基础, 才能达到较高的计算精度. 方格网法只有在高程点足够时才能较准确求出各角点的高程; 散点法要求选取的高程点有代表性且密度均匀; 地形复杂起伏变化较大的截面法在高程点足够时才能较准确反映地面线; 格田归并法要求已知每个格田的田面高程. 可见, 除地形起伏变化不大的单面坡地改梯地, 受测绘精度影响较小, 适用截面法外, 其他方法受地形图测量精度的影响, 适用性均较差. 根据GB 50026-935工程测量规范6中对一般地区地形测图的技术要求, 1B 2000地形图的地形点间距在50m 左右, 1B 500地形图的地形点间距在15m 左右; 1B 2000地形图当两梯田坎间距在地形图上小于5mm , 1B 500比例尺地图上小于10mm , 田坎可适当取舍, 即1B 2000地形图对于实地两田坎距离小于10m 的, 1B 500比例尺地形图在5m 以内的可以省略. 显然, 目前的土地开发整理项目规划设计以比例尺为1B 2000的地形图作为底图, 在很多地形条件下满足不了土地平整土方量计算的需要, 而1B 500比例尺地形图可基本满足. 但是, 土地开发整理项目测绘和项目勘察的费用不超过工程施工费的1165%, 按现行的土地开发整理投资标准, 项目测绘和勘察费每平方千米在215万元左右, 远远低于测绘1B 500地形图的收费标准. 因此, 建议通过选取若干能够代表项目区地形的地块作为典型田块, 对典型田块进行1B 500地形图测量(采用格田归并计算法的应当测出每个格田的田面高程) 或截面测量, 就可以较为精确地计算出典型田块的土地平整土方量, 进而推算整个项目区的土地平整土方量. 这样, 既可控制测绘成本, 又能满足较准确计算土方量的要求. 另外, 上述计算的土地平整工程量仅为平整底土的工程量, 如要保留表土, 还应用平整面积乘以剥离深度求出剥离(回填) 工程量.

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