明沟与暗管排盐改良盐碱地技术模式比较分析

2016-11-28陈鑫

中国农业信息 2016年13期

关键词：暗管沟渠清淤

陈　鑫

（山东省土地综合整治服务中心，济南 250014）

明沟与暗管排盐改良盐碱地技术模式比较分析

陈鑫

（山东省土地综合整治服务中心，济南 250014）

文章以山东省东营市暗管排盐示范区为依托，以利津县某项目区为案例，对传统明沟排盐与暗管排盐改良盐碱地的技术模式，开展技术方法﹑投资费用﹑后期管护等方面的比较分析发现，暗管排盐模式虽然较传统明沟排盐方式建设成本有所增加，增加部分主要集中于排水管网建设和土地整平部分，但其改良盐碱地更加快速﹑高效，且具有更长的使用周期，后期维护简单易行，费用较低。

明沟暗管排盐比较

1　引言

我国约有宜农盐碱土地0.13亿hm2，根据保守估算，盐碱化耕地面积达0.07亿hm2以上。盐碱地作为我国重要的后备耕地战略资源，利用潜力巨大[1]。

文章以山东东营暗管排盐示范区为依托，选择利津县某土地整治项目为案例，对明沟排盐和暗管排盐2种模式，分别从土地平整工程﹑灌溉排水工程﹑田间道路工程等方面，对其设计﹑施工特点及投资费用﹑后期管护等进行比较分析，以期为实现工程化﹑规模化和智能化的大面积盐碱地高效与持续性改良，提供技术支撑和决策依据。

2　明沟排盐技术和暗管排盐技术原理

2.1明沟排盐技术概念

明沟排盐是根据“盐随水来，盐随水去”的水盐运移原理（图1），挖掘深度低于地下水位的明沟，引用灌溉水洗盐，利用农田土层的侧渗力，使土壤中的溶盐水渗入沟渠排出农田。可依干沟﹑支沟﹑斗沟﹑农沟顺序设置固定沟道，根据排盐区的形状和面积大小及负担的任务，沟道的级数也可适当增减。沟距的大小既应满足排盐﹑排涝除渍的要求，又应考虑沟道占地和机耕作业的要求，应经过综合分析确定。

图1　明沟排盐技术原理示意图

2.2暗管排盐技术概念

暗管排盐技术其工作原理（图2）也是遵循“盐随水来﹑盐随水去”的土壤水盐运动机理，将充分溶解了的土壤盐分，渗入地下水体，通过管道排走，从而达到有效降低土壤含盐量的目的[2-4]。

图2　暗管排盐技术原理示意图

暗管排盐是相对于明沟排盐而言的，是利用专业大型成套机械设备，在一定土壤深度埋设具有滤水微孔管道。开沟﹑放管﹑敷料﹑合沟等施工过程一次完成。利用自然降雨和引水工程进行灌溉洗盐，土壤中的溶盐水及多余水分，在农田土层的垂直入渗或侧渗力作用下，从暗管管壁滤水微孔渗入管内快速排走，从而起到控制农田地下水位﹑实现土壤快速脱盐﹑改善土壤理化性状的作用。

3　明沟与暗管排盐技术模式比较

3.1项目建设成本

该文主要从土地整平工程﹑排灌设施建设﹑配套构筑物和道路等方面，对2种工程模式进行建设成本对比分析。

3.1.1传统沟渠模式建设成本分析

以东营地区典型的盐渍化耕地（中低产田）为例，在利津县某项目区（项目区建设规模为0.07万hm2），按照传统沟渠排灌模式工程建设标准进行设计，以末级排沟间距80m，田块长度500m计算，项目区实施传统沟渠排灌模式0.07万hm2的建设成本为3017万元，详见表1。

3.1.2管道排灌模式建设成本分析

在同一地区，按照管道排灌模式工程建设标准进行设计，0.07万hm2投资为3947万元（表2）。新模式下，原来大量的斗农级沟渠由管道替代，减少了沟渠对田块的切割，田间路长度大幅降低，大大减少了农级﹑斗级桥﹑涵﹑闸等构筑物的建设需求量。因此，可集中有限资金，提升灌溉排水工程标准，提高盐渍化耕地的改良效果。

表1　沟渠排灌模式建设成本表

表2　管道排灌模式建设成本表

表3　2种模式建设成本对比表　　万元

图3　2种模式建设成本对比图

3.1.32种模式建设成本比较

由图3和表3可知，管道排灌模式相比，沟渠排灌模式建设成本增加30%左右，增加部分主要集中于排水管网和土地整平部分。

3.2使用周期与维护管理

暗管排盐模式比明沟排盐模式具有更长的使用周期。明沟排盐模式下，沟渠容易坍塌淤积，构筑物容易损坏，使用寿命10年左右，每10年需进行全面整修。暗管排盐模式管线埋于地下，材质为塑料波纹管，使用寿命可达30年以上。

3.2.1维护方法比较

明沟内不得设障堵水，应根据淤积阻水情况定期清理。对不稳定沟段，应采取切实有效的防塌固坡措施，加强维修养护。明沟排盐模式每1～3年需进行清淤维护。清淤维护方法主要利用挖掘机清淤，先清边坡，后清沟底，将清除淤泥按照指定地点堆放或者外运。

与明沟的维护相比，暗管的后期维护简单易行。应用冲洗暗管内壁及孔隙的自动推进喷咀，可自动以高压水流冲开被堵塞的管壁渗孔，如图4和图5所示。暗管工程在运行初期应沿管线经常巡视，发现凹坑应及时填平；每年定期检修1次。暗管排盐模式的暗管经过8～10年的使用，应进行清淤维护。通过观察井进行观察分析，出流量明显减少或砂含量明显增多的管道，可用暗管清洗机的高压水流对整条暗管进行清洗，将管内或观察井内积砂冲出，保证其正常排水功能。在清洗中，尽量减少清洗软管插入暗管的次数，以保护管道周围滤料[5]。

3.2.2维护管理费用比较

根据排灌沟渠﹑管道清淤维护标准，结合实际应用情况，对明沟排盐模式的渠道清淤按照每1次/2年﹑整修按照每1次/10年计算，每0.07万hm2渠道的清淤费用为95万元﹑整修费用为520万元，则每10年的渠道维护管理费用为995万元。暗管排盐模式地下管线清淤﹑整修按照每10年1次计算，每0.07万hm2的清淤费用为352万元﹑整修费用为135万元，则每10年的地下管线维护管理费用为487万元。管道排灌模式每10年维护费用节省51.05%，减少了每年大量的维修养护费用，数据详见表4。

表4　2种模式后期维护管理费用　　（万元/0.07万hm2）

表5　2种模式折合30年总成本对比　　（万元/0.07万hm2）

通过分析，管道排灌模式建设成本3947.5万元/0.07万hm2，高于沟渠排灌模式的建设成本3017.03万元/0.07万hm2，但后期30年的维护费用（1461万元/0.07万hm2）仅有沟渠排灌模式（2985万元/0.07万hm2）的1/2。按照工程寿命30年计算，管道排灌模式总成本为5408.5万元/0.07万hm2，沟渠排灌模式总成本为6002.03万元/0.07万hm2，管道排灌模式的总成本比沟渠排灌模式低10%，数据详见表5。因此，与传统渠系模式相比，采用管道排灌模式可一次投资，多年连续受益。

图4　自动推进喷咀冲洗暗管示意图

图5　冲洗暗管作业示意图

3.3技术特点比较

3.3.1明沟排盐技术特点

明沟排盐工程技术开挖技术简单，易于操作，维护技术简单，使这一有效的工程措施在引黄灌区及更大地域范围内得到了推广普及。但这一模式亦有不足[6]。

（1）每条排沟所控制的土壤侧渗区宽度有限，靠近沟渠的地方排盐效果比较好，条田中部远离排沟的区域效果比较差，排盐具有很大的局限性；为加强排盐效果，必须加密排渠建设，造成渠系设施占地较多，占地面积大，浪费土地资源，土地开发的出地率仅为65%左右，排灌设施占压土地仍高达35%以上，这在目前土地资源日益宝贵的背景下不符合“高效利用”的原则。

（2）因排沟较深，土质结构疏松，在水流冲蚀下，沟壁易塌陷并造成严重淤积，排沟难以保持足够深度，加重了水土流失，提高了维护成本。

（3）无法有效地控制地下水位﹑防止土壤返盐﹑持续改良盐碱地，土地次生盐碱化比较严重；在土壤侧渗力达不到的区域，仍有可能造成耕层积盐；另如排沟长时间存有积水，亦向土壤渗透返盐。

（4）需要配套大量的排灌沟渠﹑桥涵等，成本较高。（5）不利于大型农业机械的应用。（6）改良效果慢，维护费用高。

3.3.2暗管排盐技术特点

从实际应用看，暗管排盐技术在节地﹑节水，提高耕地质量，促进土地集约化利用方面成效明显。

（1）节地。因暗管深埋于地下，自身不占用耕地，并可节约大量的排碱沟占地。东营市黄河三角洲盐碱地上，原有排碱沟非常密集，占地量大，部分地区占地甚至达到了40%左右。利用暗管技术将原来部分农级和斗级排水沟用暗管替代，仅此一项可节地15%以上，远高于一般土地整理的出地率。

（2）节水。相对于传统渠系排灌模式，在暗管排盐技术基础上，结合管道灌溉技术，能够让农田排﹑灌水在管道中流动，实现了与农田管道灌溉等节水技术无缝衔接，形成了管网化的排﹑灌控制系统，可进行定量化灌溉洗盐，有效克服了传统大水漫灌洗盐的局面。

（3）防涝。在小到中型降雨及排水灌溉条件下，形成的地表径流中的大部分，可渗入地下暗管排走。

（4）改良效果显著，有效提高耕地质量。铺设暗管后，能够有效地控制地下水位，实现自动化控排，防止土壤反碱反盐，使土地得到持续改良。依据东营示范区其它项目的已有经验，实施暗管技术后，重盐碱地可在1～2年内迅速脱盐，实现土地快速改良。