黃河河口地區(qū)暗管排堿施工暗管埋深計(jì)算分析

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(山東乾元工程集團(tuán)有限公司， 山東 東營 257091)

黃河河口地區(qū)暗管排堿施工暗管埋深計(jì)算分析

牛麗霞，蔡強(qiáng)，薛菲

(山東乾元工程集團(tuán)有限公司， 山東 東營 257091)

暗管排堿技術(shù)是近年來自荷蘭引入的科學(xué)改良鹽漬土壤的工程技術(shù)，具有單次投入、短期脫堿、無人看護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。黃河河口地區(qū)由于自身地質(zhì)、氣象等特點(diǎn)，造成了該地區(qū)鹽漬化問題極為嚴(yán)重，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展，傳統(tǒng)的鹽漬改良手段效果不明顯。本文通過暗管埋深計(jì)算公式，結(jié)合河口地區(qū)現(xiàn)狀，核算出適用于研究區(qū)的暗管埋深計(jì)算參數(shù)，可為今后暗管排堿施工提供技術(shù)依據(jù)，達(dá)到高效改良鹽漬化土壤的目的。

黃河河口地區(qū)； 暗管排堿； 埋深計(jì)算

1 暗管排堿技術(shù)介紹

暗管排堿技術(shù)適用于地勢低洼、排水不良的區(qū)域。該技術(shù)主要推廣國家為荷蘭，近年來被引入我國，并與國內(nèi)幾大科研機(jī)構(gòu)共同改進(jìn)施工工藝及機(jī)械，在國內(nèi)得到了很好的推廣。該技術(shù)通過暗管排堿技術(shù)，能夠很好地將土壤中多余水分排走，避免地下水位受蒸發(fā)影響被抬高造成鹽漬化加重。所需成本雖較以前的技術(shù)要高，但是暗管排堿施工只需一次，無需重復(fù)布設(shè)，前期投入大，后期基本無投入，且土壤鹽漬改良效果好，根據(jù)國內(nèi)外暗管排堿施工的效果分析，3年左右土壤可脫堿。見下頁圖1。

圖1 暗管排堿施工示意圖

2 暗管埋深計(jì)算

暗管排堿施工中，需要把握好暗管埋深參數(shù)，才能保證暗管排堿施工質(zhì)量，確保施工初衷。下面通過數(shù)學(xué)公式結(jié)合現(xiàn)場復(fù)核來確定暗管埋深的具體方案。

暗管埋深是暗管排堿系統(tǒng)工程的主要參數(shù)之一。塑料暗管的埋深與研究區(qū)氣候條件、土壤質(zhì)地、作物種類、出水條件等因素有關(guān)，根據(jù)防漬或防鹽的要求確定暗管埋深。黃河河口地區(qū)7、8、9三個(gè)月是雨量集中期，廣泛分布的黏砂夾層土壤滲透性差，極易因地下水位抬高而產(chǎn)生漬害。因此，首先應(yīng)使地下水位控制在作物要求的適宜深度，以滿足作物需要；同時(shí)考慮達(dá)到水鹽均衡和逐年脫鹽淡化的要求，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到暗管排水的效果和投資的效益。此次暗管埋深按照最小暗管埋深控制。

確定暗管最小埋深，應(yīng)考慮如下幾個(gè)因素：一是作物耐漬深度；二是本地凍土層深度，防止管道凍裂；三是便于農(nóng)業(yè)機(jī)械化田間作業(yè)；四是土體質(zhì)地構(gòu)型及其水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

在實(shí)際工作中，最常采用的計(jì)算公式如下：

hq=he+He+h0

式中hq——暗管埋設(shè)深度，m；

he——作物要求的地下水埋深，一般為耐漬深度或地下水位臨界深度，m；

He——兩吸水暗管間排水地塊中部地下水位與吸水暗管中水位之差，常稱剩余水頭或滯留水頭，m；

h0——暗管中水深，一般取吸水暗管管徑一半，m。

圖2 暗管埋深示意圖

由上式和圖2可知，排水暗管的埋深主要取決于保證作物正常生長發(fā)育所需要的地下水埋深，同時(shí)還須考慮必要的剩余水頭。荷蘭、英國均采用He=0.2m，我國一般取0.2～0.3m。

研究區(qū)土壤改良后以種植耐鹽堿的棉花為主，而汛期三個(gè)月正值棉花蕾鈴期，對漬害的危害比較敏感。因此埋設(shè)的最小深度，應(yīng)根據(jù)雨季棉花適宜的地下水埋深確定。根據(jù)《土地開發(fā)整理項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》(TD/T 1012—2000)，棉花作物設(shè)計(jì)排漬深度為1.0～1.3m，同時(shí)也規(guī)定了適于使用農(nóng)業(yè)機(jī)械化的設(shè)計(jì)排漬深度為0.6～0.8m。黃河三角洲地區(qū)屬季節(jié)性凍土地區(qū)，按最大凍土深度考慮，暗管埋深應(yīng)大于0.8m。

另外，項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行的土壤調(diào)查結(jié)果表明，大多數(shù)剖面表層土為粉砂壤土，臨海部分點(diǎn)夾有腐爛貝殼，厚度一般在10～20cm，少部分為黏壤質(zhì)，馬新河以西部分為紅色的黏砂壤土，滲水性較好。中間多為夾黏型，即該區(qū)土壤黏土主要分布在15～100cm范圍內(nèi)，呈一到兩層出現(xiàn)，深度不一，厚度小于20cm的占75%，100cm下黏土層出現(xiàn)較少；馬家水庫南邊及對岸東部小部分區(qū)域，黏土下或壤砂土層下，出現(xiàn)砂土層或沙層?？傮w上來講，黏壤土層主要出現(xiàn)在15～100cm范圍，既影響土壤淋洗脫鹽速度，導(dǎo)致鹽分滯留，也會(huì)制約100cm下地下水上行積鹽速度，因此采取深松是加快上層淋鹽的必要措施，同時(shí)暗管管溝的埋深活動(dòng)本身也有利于打破黏土層，使水分測流下滲。明暗相結(jié)合的治理措施以及暗管淺密式布設(shè)形式，對于這種黏土夾層土壤的改良也是非常有必要的。

黏土層的出現(xiàn)對水鹽運(yùn)移的影響與均質(zhì)粉砂壤土不同。余世鵬(2011)等針對黃淮海沖積平原土壤剖面中黏土夾層普遍存在的現(xiàn)象進(jìn)行的水鹽運(yùn)移研究表明：含黏土夾層土體表土積鹽高峰出現(xiàn)在1m左右地下水埋深處，全剖面粉砂壤土土體的表土積鹽高峰則出現(xiàn)在1.5m左右地下水埋深處，低于該高度，積鹽速度快速下降。郭全恩等(2010)在粉砂黏壤土上的試驗(yàn)也表明，地下水位埋深為100 cm以上時(shí)最有利于土壤剖面鹽分離子的累積。

綜上所述，兼顧排漬和控鹽等多因素要求，加上管道直徑0.1m，研究區(qū)暗管最小設(shè)計(jì)埋深處計(jì)算為1.2m。

3 應(yīng)用情況及效益分析

2012年7月～2013年12月，東營市河口區(qū)新戶鎮(zhèn)開展了土地整理二期項(xiàng)目，旨在通過現(xiàn)代化的灌溉體系+暗管排堿網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)高效地改良該地區(qū)鹽漬化土地。該工程暗管排堿施工中采用了本文提供的暗管埋深參數(shù)，施工前后進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)不僅能夠最大程度地節(jié)約成本，而且地表水滲流速度較快、地表水排出田間效率較高。經(jīng)測算，僅合理埋深施工，節(jié)約成本約473萬元左右。

4 結(jié) 語

本文結(jié)合黃河河口地區(qū)具體情況，根據(jù)暗管排堿技術(shù)規(guī)范中關(guān)于暗管埋深的計(jì)算公式，提出了研究區(qū)暗管最小埋深的指導(dǎo)參數(shù)1.2m。該指導(dǎo)參數(shù)經(jīng)東營市河口區(qū)新戶土地二期整理項(xiàng)目全程實(shí)踐，節(jié)約成本473萬元左右。本文成果為今后河口地區(qū)運(yùn)用暗管排堿技術(shù)改良鹽漬化土壤提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，提高了暗管排堿技術(shù)在河口地區(qū)推廣應(yīng)用的適用性。

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Underground Pipe Alkali Discharge Construction Underground Pipe Buried Depth Calculation Analysis in Yellow River Estuary Region

NIU Li-xia, CAI Qiang, XUE Fei

(Shandong Qianyuan Engineering Group Co., Ltd., Dongying 257091, China)

Underground pipe alkali discharge technology belongs to salted soil scientific improvement engineering technology introduced from Netherlands in recent years. It has advantages of single investment, short-term de-alkalization, unattended state, etc. Salinity problems in Yellow River estuary region are extremely serious due to own geological and meteorological characteristics, thereby seriously hampering development of local agriculture, and traditional salted improvement means are ineffective. In the paper, status quo of estuary region is combined for calculating underground pipe buried depth calculation parameters by underground pipe depth calculation formula, thereby providing technical basis for underground pipe alkali discharge construction in the future, and reaching the purpose of effectively improving salted soil.

Yellow River estuary region; underground pipe alkali discharge; buried depth calculation

TV52

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1005-4774(2014)12-0077-03