开封市祥符区盐碱地治理方案探析

朱艳霞，丁金星

开封市祥符区盐碱地治理方案探析

朱艳霞1，丁金星2

（1.河南省开封市城区黑岗口引黄管理处，河南开封475000；2.河南省洛阳市洛龙区水利事务综合中心，河南开封475000）

开封市祥符区由于地下水位偏高和地下水排泄不畅，造成大面积的土壤盐碱化，针对盐碱化存在现状进行调查分析。以杜良乡为例，分析杜良盐渍化形成的自然因素和人为因素。从而提出：以水利明沟排水为主，农业改良措施以及生物改良措施为辅的综合治理方案，并对排水系统进行了设计，明确了生物、化学改良的具体措施。可对开封市祥符区的盐碱地治理起到示范带动作用。

开封；盐碱地；排水；治理；方案

1 概况

河南省开封市祥符区总面积1291 km2，人口80万，下辖14个乡镇、1个办事处、343个行政村。开封市祥符区属温带大陆干旱型气候，由于季节气候影响和排水原因，使得盐分积聚土壤表层的数量多于向下淋洗的数量，结果导致土壤进一步盐渍化，并最终形成盐渍土。区内土壤盐渍化按含盐化学成份分为亚硫酸盐土和亚氯盐渍土及硫酸盐土：其中亚硫酸盐土分布最广，约占全县面积的68%。

2 盐碱地成因

土壤盐渍化形成的影响因素很多，主要为自然因素和人为因素。

2.1 自然因素

该区地下水位埋深较浅，在0.45 m～2.98 m之间，水位高程在1046.69 m～1055.70 m之间，地下水容易通过土壤毛管上升至地表，蒸发散失的水量多，留给地表土的盐分就越多。当地下水位埋深大于临界深度时，地下水位低，地下水沿毛管上升不到地表，不积盐，土壤无盐渍化；地下水位高，地下水沿毛管上升至表土层，表层开始积盐；地下水位很高(小于临界深度)，地下水沿毛管大量上升至地表，表层强烈积盐。尤其是当地下水矿化度大时，土壤积盐更为严重。开封市祥符区盐渍化化学类型与潜水水化学类型基本一致。潜水水化学组成中，阴离子以SO42--CL-和HCO3--SO42-为主，阳离子除以Mg2+为主外，Na+的含量多于Ca2+，盐渍土中主要以亚硫酸盐渍土为主，反映了干旱气候条件下的化学特征；而区内盐渍土所具有的表聚性和结壳性等特点，也体现了气候因素的强烈作用。

2.2 人为因素

目前该区主要用渠水灌溉，均采用大水漫灌方式，灌溉水量大，区内斗渠和农渠均为土渠，渗漏严重，因此大量的渠系田间水渗入补给浅层潜水，渠水及田间入渗转化的地下水一部分排泄于排渠之中，排渠坍塌、淤积严重，排水不畅，其余以蒸发作用形式排泄，水中的矿物质滞留于表层土中，致使土壤盐渍化程度加重。

3 盐碱地治理措施

3.1 规划范围及原则

开封市祥符区盐碱地改良规划范围为祥符区全区。规划现状年为2015年，治理盐碱地面积达到开封市祥符区盐碱地面积的60%；远期规划水平年为2020年，使开封市祥符区耕地彻底摆脱盐碱化威胁。

3.2 盐碱地改良方法

根据区域实际，结合以前治理经验，盐碱地程度较轻的地区采用疏通排渠、田间节水灌溉、植物改良的方式，盐碱地程度较重的地区采用疏通排渠、渠道防渗、田间节水灌溉、土地平整、植物改良及农业、化学改良等措施相结合的方式综合治理。根据地质勘察情况，开封市祥符区盐碱地程度不同的地区是相互夹杂的，为了便于实施，本次规划以乡为单位划分工程内容。

3.3 水盐平衡计算

盐碱地形成的条件，无外乎排水系统不完善及地下水位过高两个因素。排水系统的方案选择主要包括水盐平衡的分析论证、排水方式的选择及排水出路等几方面。为了解决灌区的盐碱化问题，需要进行灌区的水盐平衡分析。用灌区灌溉用水所带入灌区的总盐量Si与排出总盐量S0的差值为正值还是负值来判别灌区处于积盐或脱盐。

其计算式为：

式中：Vi引入灌区的总灌溉水量；Ci为灌溉水的平均浓度，g/L或kg/m3；Vd为灌区排出的总水量；Cd为排水的平均浓度；Ac，An为耕地和非耕地面积，hm2；Sp为植物的吸收的盐量；Sd为排水系统排出的盐量；Sc，Sn为单位面积耕地和非耕地的植物吸盐量，kg/hm2。

由于植物吸盐量很少，一般可忽略不计。在这种情况下盐平衡方程式可写成：

为了保持灌区控制范围内不积盐，至少应保证ΔS= 0，则排出的水量与引入灌溉水量的比值应满足水盐平衡方程：

灌区现状引入灌溉水的矿化度为0.269 g/L，而现状地下水矿化度平均值为4.69 g/L，应用以上水盐平衡方程可计算得，为保证项目区不积盐，项目区灌溉水量对应的排引比及排水量，经过计算可知。现状条件下，要保证灌区不积盐，则至少应保证排引比大于0.06，排水量大于753.69万m3；要保证灌区能排出过多盐分，冲洗压盐达到预期效果，至少应保证排引比大于0.15，排水量大于1884.23万m3。需要说明的是，单纯的以控制区范围内总盐均衡评价灌区是否积盐是不合理的。如应用水盐平衡方程计算中，若灌区灌溉水矿化度与地下水矿化度非常接近，直至相等时，要达到灌区范围内不积盐，需要的排水水量与灌溉水量的比值为接近于1，这显然是不合理的，也是不可能做到的。因而，在对灌区做水盐平衡分析中，应对灌区控制范围盐分加以区分，结合适宜的排引比，确定排水量。

4 盐碱地治理典型设计

4.1 典型区选择

本次盐碱地治理典型区选在开封市祥符区杜良乡，灌溉面积为0.8万亩，其作物组成多样，且在开封市祥符区的土壤盐碱化问题上具备一定的典型性和代表性。

4.2 典型区基本情况

典型区位于开封市祥符区杜良乡西南部，总面积75 km2。地下水位在0.5 m～2 m，地下水矿化度高，普遍存在土壤积盐较重现象。从盐碱化分区图上看，土壤盐渍化程度从北到南呈盐土～重度盐化～中度盐化～重度盐化～盐土变化趋势。在农业灌溉与排水沟作用下，地表盐份含量在0.33%～1.55%之间，农田作物受到轻度抑制，产量不稳定，成为中产田，形成中盐碱土。在排沟淤塞、地下水径流不畅的情况下，地表盐份含量在1.49%～4.77%之间，农田作物受到严重抑制，产量很低，成为低产田或无人耕作的荒地，形成重盐碱化土～盐土。典型区现有土地总面积1.12万亩，其中灌溉面积0.8万亩。农业生产条件较差，农田灌溉仍采用落后的串灌、漫灌的灌水方式，灌溉定额大，土地盐碱化危害重，作物单产较低。

4.3 典型区设计

根据典型设计区土壤盐碱化的成因，以排灌先行，排先于灌，平肥跟上，林、种、管逐步提高为原则，提出典型区盐碱地的治理方案，即以水利改良措施（明沟排水）为主，农业改良措施以及生物改良措施为辅，对典型区盐碱地进行综合治理。

4.3.1 排水系统设计

（1）根据《农田排水工程技术规范》SL/T4-1999，排水模数采用下式计算：

式中:q为排水模数，m/d；μ为地下水位降深范围内的平均给水度，取0.03；Ω为地下水位形状修正系数，明沟取0.7～0.8；ht为设计地下水埋深，可用临界深度代之，m；h0为起始地下水埋深，0.5 m；t为防止返盐的排水时间，9 d；εh为排水过程中的地下水平均蒸发强度，m/d；ε0为水面蒸发强度，m/d，若根据当地具体条件可以不考虑蒸发影响时，则取ε0=0。

根据计算，排水模数为：0.031m3/s·km2。

（2）现状充分灌溉情况下农排需达到的排水流量，按下述公式进行计算：

式中：Qn为设计排水流量（m3/s）；q为排渍模数（m3/s·km2）；A为排水面积（km2）。

根据典型区实际状况，结合排水量计算公式，农排控制条田面积取较大值800 m×200 m=0.16 km2，可计算得，农排排水流量为Qn=0.031×0.16=0.005 m3/s。考虑到农田退水等因素，根据当地实际情况，确定农排设计流量为0.005～0.01 m3/s。

按《灌溉与排水工程设计规范》，根据沟槽材料、地质条件施工质量、管理维修情况等，新挖排水沟糙率可取0.02～0.025；有杂草的排水沟可取0.025～0.03。因此，项目区排水沟糙率取0.025。农排排水沟沟深为2 m。

（3）排水沟间距根据公式：

式中，B为末级固定排水沟间距；k为排水地段含水层平均渗透系数，m/d；H0为地下水位降落起始时刻，排水地段中部地下水位高于沟内水面的作用水头，m；Ht为地下水位降落到t时刻，排水地段中部地下水位高于沟内水面的作用水头，m；t为设计要求地下水位由H0降到Ht的历时，9 d；D为沟内水面到水平不透水层表面的垂直距离，12 m；μ为地下水位降深范围内的平均给水度；取0.03。

α为修正系数；即：

式中：χ为排水沟梯形过水断面的湿周,χ＝b+2(1+m2)0.5h;b为沟底宽度,m;h为沟内水深,m;m为边坡系数，m;

表1 斗排水力要素计算结果汇总表

由以上迭代公式计算得农排排水沟间距为100 m～120 m。（4）斗排设计

根据当地实际，一条斗排以控制5条农排计。农排渠深2 m，考虑排水沟逐级向下可自流为原则，下级排水沟水位宜低于上级排水沟0.1～0.2 m，则斗排排水沟深度为：H斗=1.8+ 0.2=2.2 m。按《灌溉与排水工程设计规范》规定排水沟最小稳定边坡系数取1∶2，排水沟糙率取0.025。纵坡的选择必须使设计流速满足不冲不淤流速；最小流速不宜小于0.3 m/s，设计最大流速应小于当地排水沟不冲流速0.6 m/s。各水力要素计算按梯型断面明渠均匀流公式计算。即Q=AC(Ri)1/2、V=(1/n)R2/3i1/2。经计算，斗排水力要素见表1。

4.3.2 生物、化学改良措施设计

（1）生物改良措施。主要是植树造林，建立林网；在农田两侧种植林带，以降低地下水位。沿渠道、道路两侧布置农田防护林。主林带为南北走向，宽8 m；副林带为东西走向，宽6 m。本次典型区拟营造防护林600亩，种植防护林树种为青杨。

（2）化学改良措施。结合典型区的具体情况，对典型区内土壤盐渍化中度以上区域增施腐植酸钾镁肥以及盐碱土壤改良剂，其中腐植酸钾镁肥具有改良土壤、提高作物抗逆性、提高作物单产等多种功效，且施用腐植酸钾镁肥后，在追肥时，只需追氮、磷肥，钾、钙、硅、镁和微量元素肥可不再另行追施，而施用盐碱土壤改良剂可激活盐化土壤中被固化的养分，提高其它化肥的利用率，减少化肥被固化对土壤结构产生的不良影响，疏松板结的土壤，增加土壤团粒结构，增强土壤保水、保肥能力，且一次使用，多年受益。

5 结语

盐碱地对农作物生长危害巨大。文章以水盐平衡方法对提出了开封市祥符区盐碱地改良措施，并以开封市祥符区杜良乡为典型设计，通过排水系统设计和生物、化学改良措施设计，提出当地盐碱地改良方案，供全县实施进行借鉴，以实现土地资源高效利用，最终达到农业增产增收、农民致富及生态环境改良的目标。

Analysis on Saline-alkali Treatment Scheme in Xiangfu District of Kaifeng City

Zhu Yanxia,Ding Jinxing
（Yellow River Management Office of Heigang Gate in Kaifeng Area，Kaifeng 475002,Henan；Water Affairs Comprehensive Center at LuolongDistrict in Luoyangcity，Kaifeng475002,Henan）

Xiangfu district in Kaifeng is located in the high groundwater level and poor drainage of groundwater,results in a large area of soil salinization.The presence of salinization status is investiged and analyzed.Taking Du Liangxiang as an example,the natural factors and human factors of salinization of Du Liang were analyzed.This paper puts forward the comprehensive management plan of water conservancy ditch drainage,agricultural improvement measures and biological improvement measures,and designs the drainage system,and clarifies the specific measures of biological and chemical improvement.Can be KaifengCity Xiangfu District ofsalt and alkali control play a leadingrole in the demonstration.

Kaifeng；Saline-alkali place；todischarge；totreatment and scheme

S156.4

B

1673-9000（2017）02-0039-03

2016-12-11

朱艳霞（1975-），女，河南开封人，工程师，主要从事水利施工管理工作。