苏打盐碱土灌区退水排放模式研究

王军海

（吉林省水利水电勘测设计研究院 吉林长春 130021）

1 项目概况

松原灌区位于吉林省西部松嫩平原，是哈达山水利枢纽的主要配套工程，也是列入《吉林省增产百亿斤商品粮能力建设总体规划》的重要商品粮基地之一。该区域地势平坦，土层深厚，光热条件较好，适宜进行规模农业开发。由于当地降雨少而不均，地表水资源严重短缺，且现有水利基础设施薄弱，调蓄能力较低，农业生产缺乏可靠的水资源保障，基本处于靠天收获状态，粮食产量极不稳定，制约了当地农业经济的发展。该区域内还有大片中低产田和未开垦的盐碱荒地，在进行土地改良、科学种植与灌溉的情况下，具有良好的农业开发和粮食生产潜力。

灌区范围为南以前郭县的套海及乾安县的大情字井连线为界，西到乾安县大布苏镇和大安市的大岗子镇，北到霍林河北股及查干湖一线；地理位置为东经 123°30′51"～124°59′59"，北纬44°45′12"～45°22′22"。灌区控制范围包括松原市的前郭县、乾安县、宁江区和白城市的大安市部分土地。总土地面积511.66万亩，设计灌溉面积为285万亩，其中：水田131.02万亩，旱田123.93万亩，天然草场灌溉30.05万亩。

松原灌区改造盐碱荒地面积 80.55万亩，新增水田面积67.44万亩，每年灌溉退水1.68亿m3补给灌区内的泡沼，可增加湿地面积 11711hm2，对改善区域小气候，提高湿地生物多样性，改善现有盐碱泡沼的水质，遏制区域土地“碱化、退化”进一步扩展有着积极的作用。建设松原灌区，可充分发挥哈达山水利枢纽工程的综合利用效益，改造盐碱化土地，增加耕地面积，改善灌区农业生产条件，提高粮食产量和农民收入，对保障国家粮食安全、促进地区经济社会可持续发展和改善区域生态环境等具有重要作用。

2 灌区排水去向

工程规划区是世界三大盐碱地之一，灌区地势为南高北低、西高东低，西南至东北地面坡度为1/3000左右，最高点为西南方向的大布苏湖一带，最低点为东北部的查干湖，自然排水去向是灌区内的闭流泡沼和查干湖一带。查干湖为国家级自然保护区，考虑灌区新开发水田基本均为盐碱地，为避免灌区开发初期的高盐分退水对查干湖国家级自然保护区的保护对象及功能造成不利影响。通过构建及选择合适的排水承泄区，在保护天然湿地的基础上，同步建设人工湿地系统，确保满足洗盐废水处理及承泄区水质保护相关要求。采取有效措施处理农田退水，减轻农药化肥残留物对湿地及周边水体水质的不良影响。

3 排水承泄区的构建

3.1 承泄区总体情况

考虑到本项目新开发的水田，土壤盐渍化程度均较高，在水田开发初期，退水中可溶盐分离子浓度必然将会很高，若含高盐分的退水直接排放到查干湖中，对查干湖水质将会产生一定的不利影响。为了减轻对查干湖的影响，同时考虑区内的湖泡的水面恢复，设计选择区内 13个泡沼（水域总面积达 9206hm2）及在霍林河河口处构筑1处湿地（面积5665hm2），恢复天然湿地和构筑人工湿地，作为水田退水的承泄区形成芦苇湿地处理系统的天然屏障，承泄、净化退水，同时，仍将第二松花江及新庙泡作为前郭灌区的退水出路，退水水量及承泄区情况见表1。

表1 灌区水田退水水量及承泄区情况表

3.2 苇田承泄区设计情况

3.2.1 霍林河河口苇田承泄区

苇田承泄区位于灌区西北侧，查干湖西侧，结合霍林河河口地形条件，在河口处构筑苇田承泄区，形成芦苇湿地处理系统的天然屏障，承泄区面积5665hm2，灌区的排水通过各级排水沟道，自流进入灌区下游的苇田承泄区。该承泄区的作用是为防止灌溉可能含有有害物质的退水直接排入查干湖，给查干湖带来环境污染。

为防止霍林河发生洪水时，冲毁承泄区，将承泄区内盐碱带入查干湖。沿霍林河河道左右两岸各布置一条围堤。按霍林河河道行洪宽度500m，洪水标准 50年一遇，设计堤顶宽 2.0m，设计内外边坡均为1﹕1.5，填筑高程为1.5m。在霍林河南北股汇水口后设一道溢流堰，长度为500m，高程131.9m，溢流堰前设置一道退水闸，在非行洪期将退水排入承泄区。修建围堤后，霍林河将苇田承泄区分成南北两个区域。

（1）北部区域

北部区域工程主要由承泄区北侧沿岸围堤、霍林河北岸围堤、南侧有二级台地及三道苇田溢流堰组成，形成芦苇湿地处理系统。区域面积4238 hm2，承泄大安龙海灌片的退水。

承泄区北侧沿岸围堤起点为于家洼子村南侧，终点为万家围子村，长度为11.4km，平均地面高程为 131.3m，最大水深 0.6m，风浪爬高0.3m，安全超高0.5m，设计围堤顶高程为132.7m，设计堤顶宽2.0m，设计内外边坡均为1﹕1.5。

（2）南部区域

南部区域由霍林河南岸围堤及南部台地组成。面积1483 hm2，承泄水字子灌片退水。

3.2.2 其他苇田承泄区

在大口字泡恢复和构筑芦苇湿地，水域面积达1092hm2，平均水深0.6m，芦苇面积437hm2。设置长约1013m堤坝，堤高1.5米，堤顶宽2米，边坡1﹕2。

在云字泡附近，恢复和构筑面积为 420hm2的湿地（含云字泡），平均水深1.4m，芦苇面积168 hm2。设置两处围堤，一处长1000m，一处长2100m，堤高1.6m，堤顶宽2m，边坡1﹕2。

同时张家泡、洪字泡、夜字泡和收字泡芦苇面积分别为 675 hm2、562 hm2、324 hm2和 53 hm2。

在各排水干渠道内种植芦苇，进一步净化退水。为保证芦苇正常生长，要控制湿地内的水深，在芦苇生长萌发期，水深应控制在0.5m以下，正常生长期要控制在1.0m以下。

4 承泄区承泄能力分析

4.1 水质达标排放情况分析

新开垦片区初期排水中，盐分离子浓度均较高，达标排放年份基本都在第7年至第9年，而前郭灌区由于新开垦的水田较少，开垦当年，盐分离子即可达标排放。由此可见，经多年灌溉洗盐后，退水水质会明显改善，根据相邻的灌区有关试验及本灌区退水水质的预测结果，开发在10年以上的水田退水已经完全可以满足排放标准。详见表2。

4.2 承泄能力分析

根据承泄区的容积，同时考虑承泄区的降雨、蒸发及渗漏等因素。当承泄区泡沼蒸发渗漏量大于退水量时，承泄区可完全接纳水田退水，可不向外环境排放退水。各承泄区的承泄能力分析见表 3。

大安龙海灌片共设置7处泡沼及1处湿地承泄退水，其中后大榆树、菜字泡、姜科泡、张家泡在2-10年以上有退水外排，除了姜科泡外，其余三个泡子外排水年限均在10年以上。这4个泡子外排退水也排入霍林河湿地，由于霍林河湿地蒸发量较大，因此排入退水经湿地滞蓄蒸发利用，可不外排。

乾安灌片选择霍林河湿地、洪字泡、夜字泡、收字井泡、云字泡及大口子湿地作为承泄区，经计算，除了收字井泡及洪字泡外，其余泡塘及湿地均可容纳退水，不外排。洪字泡及收字井泡外排退水年限均大于10年，甚至达到40年之后，外排放的退水量也很小，每年仅为56万 m3及6万m3，届时排入查干湖的水质已经完全可以满足相关排放标准的要求，特别是可溶盐分离子浓度已经大大的降低，可以减轻对查干湖的影响。而对于大布苏子灌片产生的水田退水，通过渠道排入诚裕丰化工有限公司的盐田，供该企业进行硝碱生产过程中利用。

前郭灌区属于改扩建灌区，除了戎字子灌片部分退水进入大口子湿地外，其余退水去向有两个，一是进入第二松花江，二是进入新庙泡（再流入查干湖）。本项目实施后，4715万 m3的退水通过丰泉泄干、五泄干、七门吐泄干和二马泡泄干进入第二松花江，其余4810万m3的退水通过引松干渠等进入新庙泡。

表3 灌区水田退水水量及承泄区情况分析表

由以上分析可知，经多年灌溉洗盐后，退水水质会明显改善，根据相邻的灌区有关试验及本项目退水水质的预测结果，开发在10年以上的水田退水已经完全可以满足排放标准。各承泄区承泄能力均在10年以上，即在不发生洪水的正常情况下，本工程设置的承泄区可保证初期超标的高盐分废水均可在承泄区内蓄存，不会排放到查干湖内，可以有效的保护查干湖水质。

5 承泄区设置合理性分析

根据灌区的地形条件、水田面积分布情况及泡沼位置，进行总体布置，充分利用灌区内现有的13个泡沼的滞蓄能力，使灌区部分水田退水进入泡沼，既解决了灌区退水问题，又为泡沼补水创造了条件。

芦苇湿地是介于陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡类型，是一种半水生、半陆生的过渡性植物。芦苇湿地可滞留沉积物、有害有毒物质和富营养物质，有效降解环境的污染，以有机质的形式存贮碳元素，进而减少温室效应。芦苇湿地也是众多动物、植物生育的理想场所。

辽宁省芦苇研究所多年对芦苇处理污水的研究成果，普通品种的芦苇可吸收水中30%以上的盐份，可吸收土壤中90%左右的盐份。芦苇在Cl-浓度7000mg/l以下的水中都可以生长良好，如选用耐盐品种芦苇，还可适应更高浓度(Cl-)的废水。根据已通过环保部审查的《吉林省增产百亿斤商品粮能力建设总体规划环境影响报告书》，芦苇吸收Na+离子的能力为62.1g/m2；Cl-去除率按水中含量的30%计，全盐量的去除率按30%计。芦苇湿地对磷的吸收能力为 120 kg/hm2·a，对氮的吸收能力为800 kg/hm2·a。

在退水大量注入承泄泡沼后，将保证芦苇生长具有充足的水分，可使泡沼内苇田根部孪生迅速，生长良好，芦苇的生物量也会逐年增加，而通过芦苇收割可带出的更多的盐分和氮磷污染物。为使退水得到充分净化，芦苇湿地处理系统分三级，按梯级模式进行建设，第一级和第二级面积可以稍少，均按总面积的1/4考虑，第三级面积最大，可按总面积的1/2考虑。为充分发挥芦苇湿地的净化作用，须对芦苇进行定期收割，以使N、P等营养物质及盐分彻底脱离水体。

在水田开发的初始阶段，由于承泄泡沼内形成的芦苇湿地对盐分离子的吸收能力小于退水带入的盐分量，会造成泡沼内盐分的累增。随着退水带入的盐分离子的量逐年减少，当带入的盐分量小于芦苇湿地的净化能力时，承泄泡沼内累积的盐分离子的量会逐年减少。各承泄泡沼对N、P均具有较强的吸收能力，均大于每年向泡沼内排放的退水所带来的N、P总量。

综上，承泄区可完全接纳水田退水，而不向外环境排放退水，且芦苇湿地对盐分离子和氮磷污染物吸收能力较高，因此芦苇湿地规模可以满足灌区退水处理要求。

6 结论

松原灌区水田灌溉面积为131.02万亩，年退水量为1.68亿m3，改造盐碱荒地面积80.55万亩，土壤盐渍化程度均较高，在开发初期，退水中可溶盐分离子浓度必然将会很高，设计选择区内13个泡沼及在霍林河河口处构筑1处湿地，作为水田退水的承泄区形成芦苇湿地处理系统的天然屏障，滞蓄和净化退水，避免含高盐分的退水直接排放到查干湖，对其水质产生不利影响。

通过构建合理的承泄区，为开发松原灌区工程，改造大面积盐碱荒地，改善中低产田，以及对草原实施灌溉奠定了坚实的基础。必将对改善项目区内农业、牧业生产条件，调整农牧业经济结构，提高抗御自然灾害的能力，推动农牧业的发展，以及保障国家粮食安全作出重要贡献。

1 李秀军. 《松嫩平原西部盐碱地特点及合理利用研究》.农业现代化研究, 2002.

2 孙广友. 《松嫩平原古河道农业工程》.吉林科技出版社,2007.