暗管改碱技术要点及应用前景分析

2011-02-17李恩辉山东新汇建设集团有限公司山东东营257091

中国科技信息 2011年10期

关键词：暗管盐碱地盐分

李恩辉山东新汇建设集团有限公司，山东东营257091

暗管改碱技术要点及应用前景分析

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本文结合垦利县永安镇土地综合整治项目中荒碱地治理及中低产田改造，指出暗管改碱技术的关键点，并对该技术的应用前景进行分析。

盐碱地；暗管改碱；技术要点

1 项目背景

为了落实最严格的耕地保护和节约用地制度，根据鲁政发[2010]73号文件，山东省人民政府明确从2010年起，重点实施土地综合整治示范工程。垦利县永安镇土地综合整治项目列入本计划首批实施范围。

2 工程概况

项目区位于东营市垦利县永安镇东北部，东经118°46′31″～118°52′55″，北纬37°33′53″～37°39′26″；项目区西起永镇水库、西南至三排沟、东南至下镇分干、北至黄河南顺堤，土地总面积3953.05公顷。

项目区内村庄主要是通过移民形成，村庄数量少、布局散乱、人口密度小；本区域土地广阔，荒草地、盐碱地等未利用地数量多，土地利用率很低。该项目规划对盐碱较为严重的低洼地片实施暗管改碱技术，并配套相应的田间灌排水利工程，改碱面积共计310公顷。

3 暗管改碱原理

（1）盐碱化原因

土壤盐碱化又叫土地盐渍化，是指土壤层中可溶盐含量向增高的方向发展成为盐渍土的过程。一般将土壤层0.2m厚度内可溶盐含量大于0.1%的土壤称为盐渍土，由于人为影响产生的盐渍土称为次生盐渍土。

项目区地处黄河入海口属于半干旱地区，产生土壤盐渍化的原因主要有两个，其一，项目区多年平均降水量500mm，而蒸发量超过1800mm，水分蒸腾带动盐分上升，导致土壤盐碱积累；其二，该区地下水位高，受海水影响，地下水含盐量更高，水中盐分在毛细上升作用下，迅速上长到地面，从而造盐渍化。

（2）暗管改碱原理

盐渍土的治理离不开水，预防及减小盐碱灾害主要应从控制水着手。要使土壤不致盐碱化，一方面不让地下水位高于临界水位，另一方面是控制地下水通过毛细作用上升到地面蒸发的过程。暗管改碱工程技术的基本原理就是利用这一水盐运动规律，借助水的重力自运动，将土壤的盐分挟带到管道中而排出。根据溶质运移理论，土壤的盐分运移主要是通过对流和水力弥散作用。土壤中的盐分，有的形成固体结晶聚集在土壤表层；有的存在于土壤水形成盐溶液。

在现实的工程中，关键是创造条件，通过“盐随水来，盐随水去”的水分运动规律，把土壤中的各中状态的盐分转化为自由溶液中的盐分，并自土壤中排除。通过铺设暗管，土壤中水分遵循一定的水力学规律，向暗管运移，这一过程挟带的盐分也随之流到暗管排出。

（3）改碱辅助措施

在实际的操作过程中，尤其是对于盐渍化比较严重的地区来说，在暗管系统铺设完成后，往往首先采取初步淋洗的方法对盐碱地实施灌溉，淋洗的方式采用向下冲洗，由入渗的冲洗水将盐分带到深层，加速洗盐过程，从而可以在短时间内使一定深度土壤中的含盐量降低到作物耐盐限度以内，以便作物能够正常生长。除此之外，再辅以其他盐碱地治理措施，如配套灌溉系统和地面明排系统、深松土地、施有机肥料、种植耐碱作物等，增加土地生产力水平。

4 暗管改碱技术要点

暗管改碱工程的实施首先要对盐碱地进行土壤钻孔调查和地表勘察，以掌握土层构造、渗透性、地下水位、土壤盐碱度及矿物质含量；其次，根据调查和勘察的结果进行管网设计，确定田间吸水管的间距、长度与埋深，确定暗管排水能力，确定集水井的布点位置等。

项目区农级以上灌排渠沟布设较为完善，为加强改碱效果建设优质农田，对盐碱化较为严重的田间地片铺设一级吸水管，吸水管末端接农级排沟。暗管选用PVC打孔波纹管，根据出水量确定管径为110mm，为防止土壤细颗粒进入管道造成淤堵和增加管道周围土壤的渗水性，暗管外设200mm厚砂石滤料并包裹300g/m2土工布。

（1）管道间距

管道间距是在考虑土壤性状和排水标准（日排水量、根系区的深度等）的基础上综合确定的。在实际工程中，管道间距常根据土壤渗透性及规划的农田水利基础设施分割地片情况进行确定，一般为60～80m。本项目区内田间条块大小为500×150m（长×宽），减去沟渠路占地，每个地块宽约120m。经比较，管道间距设为60m，即，每地块设两根排水管。

（2）田间管的长度

田间管的长度取决于地块的长度。一般来讲，田间管不需要铺设到头，可以在离地头间距10～15m处停止。即：

田间管长度=地块的长度-离地头距离+暗管伸入排沟的距离。

北方平原地区地块的长度为4 0 0～800m，田间管运行需要进行维护、清洗等，而这只能在一定长度上进行。清洗器的清洗能力一般为320m，所以需要在较长的田间管上每隔300 m左右设置检查井。

（3）田间管的铺设深度

根据改碱需求，理想的田间管的深度为地面以下1.8～2.0m，但现有施工机械最大开掘深度为2.0m。铺设时，田间管按一定比降（一般为5%～7%）布置，管道在地头的埋深就小一些，从实际改碱效果考虑，1.5m的埋设深度是可以接受的。

（4）设计排水能力

排水管中的水量大体为3mm/d，毎根管道的水量取决于其控制的面积，也就是取决于地块的长度和管道的间距。

根据曼宁公式计算田间管的排水能力：

Q=38d2.76×I0.5

其中，Q为排水量，m3/s；d为直径，m；I为坡度，m/m。

另外，因为在管道中不可避免泥沙淤积，所以对于管道的排水能力要考虑一定的安全系数。设计中，管道安全系数为75%，表示25%的可能被泥沙所淤积。如果超过25%的管道断面被淤积，就需要进行清洗了。

5 应用前景分析

（1）暗管改碱的政策支持

2010 年，科技部正式批复“十一五”国家科技支撑计划项目——盐碱地暗管改碱与生态恢复技术开发与示范。项目根据不同地域条件、不同改良利用目标，设置了七部分研究内容，包括暗管改碱装备开发与研制、黄河三角洲盐碱地暗管改碱工程技术提升与示范、天津滨海新区生态绿化暗管改碱关键技术研究与示范、河北滨海盐碱区暗管改碱与生态工程关键技术开发与示范、松嫩平原苏打盐碱地暗管改碱及改土培肥技术开发与示范、江苏滨海盐碱地暗管改碱及生态建设技术开发与示范、暗管改碱工程技术规范与信息管理系统研究等。

（2）暗管改碱技术优势

暗管排碱是相对于明沟排碱而言的，它与明沟排碱相比，优势在于：①暗管可深埋密设，吸盐快，改碱效果好；②暗管铺设于种植层以下，不占用耕地；③对农业机械化操作没有影响；④减少田间排水沟数量，不需要建设闸涵、桥梁等建筑物；⑤对轻壤土等性状较差土壤，无边坡塌陷问题；⑥维护费用低；⑦适于大规模机械化施工。

（3）暗管改碱效益分析

①节地效果显著。暗管改碱技术由于用深埋于地下的暗管代替明沟，基本不占用耕地面积，土地损失率很少，与明沟相比，可节约土地10%左右。

②节水潜力大。暗管改碱技术能够实现“旱可灌、涝能排、土壤盐分可调、地下水位可控”的目标。一方面可以将节水灌溉技术应用到盐碱土中来，克服了当前盐碱土改良中普遍采用的大水漫灌压盐的方式。另一方面，通过该技术的应用，可以将传统以水田改良盐碱土改为旱作。上述两方面均可有效实现节水目标，尤其对我国西北干旱缺水地区，节水的前景十分可观。

③生态和社会效益显著。

暗管改碱技术可有效降低土壤含盐量和控制地下水位，从根本上治理盐碱地，解决了由于盐碱使植被退化的问题，有利于改变的物理性状和本地区地表面貌，从而形成土壤物质向良性循环和转化的区域生态系统。

暗管改碱的推广可以扩大耕地面积，增强土地承载力，从而为更好地发展农业及其他产业、促进当地多种经营的发展、推进农村体制改革打下物质基础；通过种植业带动畜牧业及农产品加工业的发展，对于提高农民收入、扩大就业人口都具有重要意义。

我国盐碱地总面积超过5亿亩，具有农业利用潜力的盐碱荒地和盐碱障碍耕地面积近2亿亩，近期可开展农业利用的盐碱地面积达1亿亩，利用潜力巨大。合理开发利用盐碱地资源，对增加耕地面积、保证粮食安全意义重大。