暗管改堿技術要點及應用前景分析

李恩輝 山東新匯建設集團有限公司，山東 東營257091

暗管改堿技術要點及應用前景分析

李恩輝 山東新匯建設集團有限公司，山東 東營257091

本文結合墾利縣永安鎮(zhèn)土地綜合整治項目中荒堿地治理及中低產(chǎn)田改造，指出暗管改堿技術的關鍵點，并對該技術的應用前景進行分析。

鹽堿地；暗管改堿；技術要點

1 項目背景

為了落實最嚴格的耕地保護和節(jié)約用地制度，根據(jù)魯政發(fā)[2010]73號文件，山東省人民政府明確從2010年起，重點實施土地綜合整治示范工程。墾利縣永安鎮(zhèn)土地綜合整治項目列入本計劃首批實施范圍。

2 工程概況

項目區(qū)位于東營市墾利縣永安鎮(zhèn)東北部，東經(jīng)118°46′31″～118°52′55″，北緯37°33′53″～37°39′26″；項目區(qū)西起永鎮(zhèn)水庫、西南至三排溝、東南至下鎮(zhèn)分干、北至黃河南順堤，土地總面積3953.05公頃。

項目區(qū)內村莊主要是通過移民形成，村莊數(shù)量少、布局散亂、人口密度?。槐緟^(qū)域土地廣闊，荒草地、鹽堿地等未利用地數(shù)量多，土地利用率很低。該項目規(guī)劃對鹽堿較為嚴重的低洼地片實施暗管改堿技術，并配套相應的田間灌排水利工程，改堿面積共計310公頃。

3 暗管改堿原理

（1）鹽堿化原因

土壤鹽堿化又叫土地鹽漬化，是指土壤層中可溶鹽含量向增高的方向發(fā)展成為鹽漬土的過程。一般將土壤層0.2m厚度內可溶鹽含量大于0.1%的土壤稱為鹽漬土，由于人為影響產(chǎn)生的鹽漬土稱為次生鹽漬土。

項目區(qū)地處黃河入海口屬于半干旱地區(qū)，產(chǎn)生土壤鹽漬化的原因主要有兩個，其一，項目區(qū)多年平均降水量500mm，而蒸發(fā)量超過1800mm，水分蒸騰帶動鹽分上升，導致土壤鹽堿積累；其二，該區(qū)地下水位高，受海水影響，地下水含鹽量更高，水中鹽分在毛細上升作用下，迅速上長到地面，從而造鹽漬化。

（2）暗管改堿原理

鹽漬土的治理離不開水，預防及減小鹽堿災害主要應從控制水著手。要使土壤不致鹽堿化，一方面不讓地下水位高于臨界水位，另一方面是控制地下水通過毛細作用上升到地面蒸發(fā)的過程。暗管改堿工程技術的基本原理就是利用這一水鹽運動規(guī)律，借助水的重力自運動，將土壤的鹽分挾帶到管道中而排出。根據(jù)溶質運移理論，土壤的鹽分運移主要是通過對流和水力彌散作用。土壤中的鹽分，有的形成固體結晶聚集在土壤表層；有的存在于土壤水形成鹽溶液。

在現(xiàn)實的工程中，關鍵是創(chuàng)造條件，通過“鹽隨水來，鹽隨水去”的水分運動規(guī)律，把土壤中的各中狀態(tài)的鹽分轉化為自由溶液中的鹽分，并自土壤中排除。通過鋪設暗管，土壤中水分遵循一定的水力學規(guī)律，向暗管運移，這一過程挾帶的鹽分也隨之流到暗管排出。

（3）改堿輔助措施

在實際的操作過程中，尤其是對于鹽漬化比較嚴重的地區(qū)來說，在暗管系統(tǒng)鋪設完成后，往往首先采取初步淋洗的方法對鹽堿地實施灌溉，淋洗的方式采用向下沖洗，由入滲的沖洗水將鹽分帶到深層，加速洗鹽過程，從而可以在短時間內使一定深度土壤中的含鹽量降低到作物耐鹽限度以內，以便作物能夠正常生長。除此之外，再輔以其他鹽堿地治理措施，如配套灌溉系統(tǒng)和地面明排系統(tǒng)、深松土地、施有機肥料、種植耐堿作物等，增加土地生產(chǎn)力水平。

4 暗管改堿技術要點

暗管改堿工程的實施首先要對鹽堿地進行土壤鉆孔調查和地表勘察，以掌握土層構造、滲透性、地下水位、土壤鹽堿度及礦物質含量；其次，根據(jù)調查和勘察的結果進行管網(wǎng)設計，確定田間吸水管的間距、長度與埋深，確定暗管排水能力，確定集水井的布點位置等。

項目區(qū)農(nóng)級以上灌排渠溝布設較為完善，為加強改堿效果建設優(yōu)質農(nóng)田，對鹽堿化較為嚴重的田間地片鋪設一級吸水管，吸水管末端接農(nóng)級排溝。暗管選用PVC打孔波紋管，根據(jù)出水量確定管徑為110mm，為防止土壤細顆粒進入管道造成淤堵和增加管道周圍土壤的滲水性，暗管外設200mm厚砂石濾料并包裹300g/m2土工布。

（1）管道間距

管道間距是在考慮土壤性狀和排水標準（日排水量、根系區(qū)的深度等）的基礎上綜合確定的。在實際工程中，管道間距常根據(jù)土壤滲透性及規(guī)劃的農(nóng)田水利基礎設施分割地片情況進行確定，一般為60～80m。本項目區(qū)內田間條塊大小為500×150m（長×寬），減去溝渠路占地，每個地塊寬約120m。經(jīng)比較，管道間距設為60m，即，每地塊設兩根排水管。

（2）田間管的長度

田間管的長度取決于地塊的長度。一般來講，田間管不需要鋪設到頭，可以在離地頭間距10～15m處停止。即：

田間管長度=地塊的長度-離地頭距離+暗管伸入排溝的距離。

北方平原地區(qū)地塊的長度為4 0 0～800m，田間管運行需要進行維護、清洗等，而這只能在一定長度上進行。清洗器的清洗能力一般為320m，所以需要在較長的田間管上每隔300 m左右設置檢查井。

（3）田間管的鋪設深度

根據(jù)改堿需求，理想的田間管的深度為地面以下1.8～2.0m，但現(xiàn)有施工機械最大開掘深度為2.0m。鋪設時，田間管按一定比降（一般為5%～7%）布置，管道在地頭的埋深就小一些，從實際改堿效果考慮，1.5m的埋設深度是可以接受的。

（4）設計排水能力

排水管中的水量大體為3mm/d，毎根管道的水量取決于其控制的面積，也就是取決于地塊的長度和管道的間距。

根據(jù)曼寧公式計算田間管的排水能力：

Q=38d2.76×I0.5

其中，Q為排水量，m3/s；d為直徑，m；I為坡度，m/m。

另外，因為在管道中不可避免泥沙淤積，所以對于管道的排水能力要考慮一定的安全系數(shù)。設計中，管道安全系數(shù)為75%，表示25%的可能被泥沙所淤積。如果超過25%的管道斷面被淤積，就需要進行清洗了。

5 應用前景分析

（1）暗管改堿的政策支持

2010 年，科技部正式批復“十一五”國家科技支撐計劃項目——鹽堿地暗管改堿與生態(tài)恢復技術開發(fā)與示范。項目根據(jù)不同地域條件、不同改良利用目標，設置了七部分研究內容，包括暗管改堿裝備開發(fā)與研制、黃河三角洲鹽堿地暗管改堿工程技術提升與示范、天津濱海新區(qū)生態(tài)綠化暗管改堿關鍵技術研究與示范、河北濱海鹽堿區(qū)暗管改堿與生態(tài)工程關鍵技術開發(fā)與示范、松嫩平原蘇打鹽堿地暗管改堿及改土培肥技術開發(fā)與示范、江蘇濱海鹽堿地暗管改堿及生態(tài)建設技術開發(fā)與示范、暗管改堿工程技術規(guī)范與信息管理系統(tǒng)研究等。

（2）暗管改堿技術優(yōu)勢

暗管排堿是相對于明溝排堿而言的，它與明溝排堿相比，優(yōu)勢在于：①暗管可深埋密設，吸鹽快，改堿效果好；②暗管鋪設于種植層以下，不占用耕地；③對農(nóng)業(yè)機械化操作沒有影響；④減少田間排水溝數(shù)量，不需要建設閘涵、橋梁等建筑物；⑤對輕壤土等性狀較差土壤，無邊坡塌陷問題；⑥維護費用低；⑦適于大規(guī)模機械化施工。

（3）暗管改堿效益分析

①節(jié)地效果顯著。 暗管改堿技術由于用深埋于地下的暗管代替明溝，基本不占用耕地面積，土地損失率很少，與明溝相比，可節(jié)約土地10%左右。

②節(jié)水潛力大。 暗管改堿技術能夠實現(xiàn)“旱可灌、澇能排、土壤鹽分可調、地下水位可控”的目標。一方面可以將節(jié)水灌溉技術應用到鹽堿土中來，克服了當前鹽堿土改良中普遍采用的大水漫灌壓鹽的方式。另一方面，通過該技術的應用，可以將傳統(tǒng)以水田改良鹽堿土改為旱作。上述兩方面均可有效實現(xiàn)節(jié)水目標，尤其對我國西北干旱缺水地區(qū)，節(jié)水的前景十分可觀。

③生態(tài)和社會效益顯著。

暗管改堿技術可有效降低土壤含鹽量和控制地下水位，從根本上治理鹽堿地，解決了由于鹽堿使植被退化的問題，有利于改變的物理性狀和本地區(qū)地表面貌，從而形成土壤物質向良性循環(huán)和轉化的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)。

暗管改堿的推廣可以擴大耕地面積，增強土地承載力，從而為更好地發(fā)展農(nóng)業(yè)及其他產(chǎn)業(yè)、促進當?shù)囟喾N經(jīng)營的發(fā)展、推進農(nóng)村體制改革打下物質基礎；通過種植業(yè)帶動畜牧業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展，對于提高農(nóng)民收入、擴大就業(yè)人口都具有重要意義。

我國鹽堿地總面積超過5億畝，具有農(nóng)業(yè)利用潛力的鹽堿荒地和鹽堿障礙耕地面積近2億畝，近期可開展農(nóng)業(yè)利用的鹽堿地面積達1億畝，利用潛力巨大。合理開發(fā)利用鹽堿地資源，對增加耕地面積、保證糧食安全意義重大。

6 結語

暗管改堿技術能有效控制地下水位，促使土壤脫鹽快，地力恢復快，改良過程短，效果顯著。該技術的推廣對于實現(xiàn)我國大面積產(chǎn)糧區(qū)的穩(wěn)定增產(chǎn)和農(nóng)民持續(xù)增收、增強農(nóng)業(yè)發(fā)展后勁，對于改善和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)全社會的生態(tài)安全都將具有重要的戰(zhàn)略意義。

[1]山東省土地開發(fā)整理工程建設標準（試行稿）.GT0 1-200 9.山東省國土資源廳

[2]彭成山，等.黃河三角洲暗管改堿工程技術實驗與研究.黃河水利出版社.2006.2

[3]鄒連敏.土地開發(fā)整理項目規(guī)劃設計實用技術.中國水利水電出版社.2011.1

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.10.098

李恩輝（1 9 8 3—），男，山東東營人，供職于山東新匯建設集團有限公司，研究方向：農(nóng)田水利。