暗管排鹽技術(shù)的研究進(jìn)展

摘 要 暗管排鹽技術(shù)是鹽堿地治理的重要手段，可有效地解決部分地區(qū)的土地鹽堿化問題?；诖耍喴f明暗管排鹽的改堿原理，從管材選擇及暗管埋設(shè)參數(shù)入手，綜述近幾年暗管排鹽技術(shù)的研究進(jìn)展，提出目前暗管排鹽技術(shù)存在的問題，并展望其發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞 暗管排鹽；鹽堿地治理；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：S667.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.35.051

據(jù)中國科學(xué)院統(tǒng)計(jì)[1]，分布在我國東北松嫩平原、黃淮海平原、西北干旱與半干旱地區(qū)及部分東南沿海地區(qū)的鹽堿地總面積約為3.3×107 hm2[2]。鹽堿地的改良有助于保障我國耕地面積、緩解我國糧食危機(jī)，作為一種行之有效的鹽堿地治理技術(shù)，分析總結(jié)暗管排鹽的研究進(jìn)展十分必要。

1 暗管排鹽的改堿原理

由溶質(zhì)運(yùn)移理論[3]可知，土壤鹽分的運(yùn)移主要利用對(duì)流和水力彌散的作用。暗管排鹽技術(shù)的主要依據(jù)是鹽隨水來、鹽隨水去的水鹽運(yùn)動(dòng)原理[4]。當(dāng)灌溉水與雨水淋洗含鹽土層時(shí)，土壤中固結(jié)的鹽分就轉(zhuǎn)化為溶液中的鹽分，鹽分隨水一起運(yùn)動(dòng)下移，經(jīng)過暗管排出土體。暗管的埋設(shè)可以加速脫鹽過程、控制地下水位，滿足鹽堿化改良的要求。

2 暗管排鹽技術(shù)的研究進(jìn)展

2.1 暗管管材的選擇

暗管管材的選擇主要包括暗管本身材料的選擇和外包濾料的選擇。隨著暗管技術(shù)的不斷發(fā)展，無砂水泥管、軟性彈簧管、混凝土管等都曾先后得到應(yīng)用，后漸被塑料管材[5]替代。國內(nèi)外常用的塑料管，按材料分為聚氯乙烯（PVC）塑料管和聚乙烯（PE）塑料管，按管道構(gòu)造分為平滑管和波紋管。目前，我國廣泛采用PVC波紋塑料管。土工合成材料與土工復(fù)合材料的興起豐富了暗管的種類，如塑料盲溝管、軟式透水管等。反濾性好、滲透性強(qiáng)、不易淤堵是暗管外包濾料選擇的主要原則，良好的反濾性可以在保證透水性能的同時(shí)，盡可能地阻止土壤顆粒進(jìn)入暗管，管濾結(jié)合是外包濾料的發(fā)展方向。作為目前國外主要使用的兩種環(huán)狀波紋塑料管，雙螺旋形波紋管和環(huán)狀瓦楞形波紋管均是管濾結(jié)合的代表產(chǎn)物。

2.2 暗管的埋設(shè)

2.2.1 暗管的管徑與坡降

暗管的管徑和坡降存在一定的相關(guān)關(guān)系。在自由流狀態(tài)下，綜合考慮設(shè)計(jì)流量等各種因素，合理確定暗管管徑。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)[6]可知，農(nóng)一級(jí)暗管的管徑應(yīng)為

60～70 mm，管道長度越長，管徑應(yīng)隨之適當(dāng)增加。而管徑與坡降有如下關(guān)系：當(dāng)暗管管徑在100 mm以下時(shí)，一般選擇1/300～1/800作為管道坡降；當(dāng)暗管管徑更大時(shí)，管道坡降數(shù)值應(yīng)相應(yīng)減小。坡降也可以根據(jù)不淤流速[7]來確定，而考慮到對(duì)暗管埋深的處理控制，暗管坡降通常與地表坡降保持一致。

2.2.2 暗管的埋深

暗管的埋深會(huì)影響暗管排鹽改堿的程度及效果。當(dāng)暗管埋深較淺，改良效果有限；暗管埋設(shè)較深，施工過程中的經(jīng)濟(jì)投入不免較大。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)[8]，當(dāng)漬害區(qū)深度在0.8～1.5 m時(shí)，暗管的埋設(shè)深度一般根據(jù)作物的根系深度決定；當(dāng)鹽漬區(qū)深度在1.5～2.5 m時(shí)，則以臨界深度為確定埋深的主要因素。允許深度這一概念在20世紀(jì)70年代左右被提出，將土壤含鹽量不高于0.6%的情況稱為表土輕微積鹽，而不影響作物生長、表土輕微積鹽且在周年內(nèi)鹽分基本穩(wěn)定的地下水埋深即為允許深度。用允許深度來代替臨界水深，是一種更經(jīng)濟(jì)有效且考慮因素更全面的埋深確定方式。

2.2.3 暗管的間距

暗管間距主要有試驗(yàn)法、經(jīng)驗(yàn)法、理論計(jì)算法三種確定方法[9]。在這三種方法中，試驗(yàn)法最為可靠，但通常受時(shí)間、經(jīng)濟(jì)等方面的限制，而經(jīng)驗(yàn)法則需要大量的研究整理與歸納分析。暗管間距的選擇還要考慮土壤透水性及排水標(biāo)準(zhǔn)，在土壤上部存在淺位阻水層時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加密暗管；在黏性土壤等透水性較差的土壤中，暗管間距同樣應(yīng)適當(dāng)減小。僅憑經(jīng)驗(yàn)無法確定暗管的最佳間距，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)水量平衡原理和滲流力學(xué)原理，建立相關(guān)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)模型[10]進(jìn)行分析，這也是暗管間距選擇的發(fā)展方向。

3 暗管排鹽技術(shù)的問題及展望

與明溝相比，暗管的設(shè)置基本不占用耕地層，不會(huì)影響作物的種植，有利于農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)，有著十分明顯的節(jié)水效益[11]。同時(shí)，暗管排鹽技術(shù)也存在一些問題，如施工要求較高、一次性投入較大，且堵塞問題依然存在。以凍土條件下的運(yùn)用為例，暗管排鹽技術(shù)具有一定局限性。

采用明溝與暗管相結(jié)合的模式研究，建立合理的維護(hù)管理體系；適當(dāng)適時(shí)地補(bǔ)肥培肥，防止土壤養(yǎng)分的過度流失；合理布設(shè)暗管系統(tǒng)，將數(shù)學(xué)模型與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)運(yùn)用到暗管系統(tǒng)的布設(shè)中來。同時(shí)，尋找低成本、低耗材、高適應(yīng)性的新型暗管材料，這些均是暗管排水技術(shù)在日后發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)

[1]徐鵬程，冷翔鵬，劉更森，等.鹽堿土改良利用研究進(jìn)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（5）：293-298.

[2]邊榮榮，孫兆軍，李向輝，等.西北鹽堿地改良利用技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].寧夏工程技術(shù)，2016（4）：404-408.

[3]李娟，韓霽昌，張揚(yáng)，等.蓄排水條件下鹽堿地土壤鹽分運(yùn)移特征研究[J].水土保持研究，2015（3）：116-120.

[4]于淑會(huì)，劉金銅，李志祥，等.暗管排水排鹽改良鹽堿地機(jī)理與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)研究進(jìn)展[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012（12）：1664-1672.

[5]孫耀明.農(nóng)田暗管排水工程建設(shè)中管材和濾料的選擇[J].上海水利，1984（1）：36-37，35.

[6]張喜和，國書龍.暗管排水工程技術(shù)[J].東北水利水電，2012（8）：19-20，66.

[7]曹三海，張慶華，毛偉兵，等.黃河下游引黃灌區(qū)管道輸水不淤流速的計(jì)算方法[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2013（1）：106-109.

[8]孫秀娟.淺析農(nóng)田水利中的暗管排水技術(shù)[J].民營科技，2015（3）：225.

[9]牛麗霞，宮曉東.黃河河口地區(qū)排堿施工暗管間距參數(shù)率定研究[J].水利建設(shè)與管理，2014（11）：81-84.

[10]代濤.西北干旱區(qū)水鹽動(dòng)態(tài)模擬及排水優(yōu)化模型研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2004.

[11]李恩輝.暗管改堿技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)用前景分析[J].中國科技信息，2011（10）：142，156.

（責(zé)任編輯：劉昀）