本文运用土地整理基本理论，借鉴国内外土地整理实践经验，结合我国南方平坦地区实际，主要采用数学方法研究农地整理规划设计理论与应用，并以湖南省投资土地整理重点项目—浏阳沙市镇土地整理项目为例进行案例研究。主要取得了以下研究成果： (1)深入探讨农地整理内涵，运用农地整理基本理论特别是区域可持续发展理论指导农地整理实践，可以提高农地整理的科学性和可行性，有利于全面实现农地整理目标和促进区域可持续发展。 (2)运用整数规划模型研究田块规模最优化设计，通过设定相关参数和约束条件，计算田块最优规模，参照此标准改进田块设计，有利于更科学地节约用地和提高有效耕地系数。 (3)节地经济断面设计是灌排渠道规划设计发展的优先方向，通过简化节地经济断面设计公式和灌排渠道规划设计过程，可以克服以往该设计公式运算繁琐的缺点，大大提高规划设计工作效率。 (4)在对浏阳沙市镇土地整理项目进行可行性研究的基础上，运用土地整理规划设计基本理论与方法，结合当地实际，因地制宜，确定该项目区的主干设施总体规划采用第三种方案，即分区规划方案，该项目同前被评为长沙市土地整理示范项目，其规划方案得到高度评价。 (5)运用田块规模最优化设计模型，结合案例实际，确定该项目区田块最优规模约为40m×90m，参照这种标准进行该项目区田块设计，可以避免以往田块设计的随意性，促进集约用地和合理用地。 (6)运用节地经济断面设计简化公式和方法，对项目区灌排渠道进行最优化设计。通过对渠道过水断面设计的不同方案进行比较研究，可以得出，在对田间渠道进行设计时，梯形断面和矩形断面虽同为水力最优断面，但采用矩形断面(m=0)设计方案更能节约用地。