李恩輝 山東新匯建設(shè)集團有限公司，山東 東營257091

暗管改堿技術(shù)要點及應(yīng)用前景分析

李恩輝 山東新匯建設(shè)集團有限公司，山東 東營257091

本文結(jié)合墾利縣永安鎮(zhèn)土地綜合整治項目中荒堿地治理及中低產(chǎn)田改造，指出暗管改堿技術(shù)的關(guān)鍵點，并對該技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行分析。

鹽堿地；暗管改堿；技術(shù)要點

1 項目背景

為了落實最嚴(yán)格的耕地保護(hù)和節(jié)約用地制度，根據(jù)魯政發(fā)[2010]73號文件，山東省人民政府明確從2010年起，重點實施土地綜合整治示范工程。墾利縣永安鎮(zhèn)土地綜合整治項目列入本計劃首批實施范圍。

2 工程概況

項目區(qū)位于東營市墾利縣永安鎮(zhèn)東北部，東經(jīng)118°46′31″～118°52′55″，北緯37°33′53″～37°39′26″；項目區(qū)西起永鎮(zhèn)水庫、西南至三排溝、東南至下鎮(zhèn)分干、北至黃河南順堤，土地總面積3953.05公頃。

項目區(qū)內(nèi)村莊主要是通過移民形成，村莊數(shù)量少、布局散亂、人口密度?。槐緟^(qū)域土地廣闊，荒草地、鹽堿地等未利用地數(shù)量多，土地利用率很低。該項目規(guī)劃對鹽堿較為嚴(yán)重的低洼地片實施暗管改堿技術(shù)，并配套相應(yīng)的田間灌排水利工程，改堿面積共計310公頃。

3 暗管改堿原理

（1）鹽堿化原因

土壤鹽堿化又叫土地鹽漬化，是指土壤層中可溶鹽含量向增高的方向發(fā)展成為鹽漬土的過程。一般將土壤層0.2m厚度內(nèi)可溶鹽含量大于0.1%的土壤稱為鹽漬土，由于人為影響產(chǎn)生的鹽漬土稱為次生鹽漬土。

項目區(qū)地處黃河入?？趯儆诎敫珊档貐^(qū)，產(chǎn)生土壤鹽漬化的原因主要有兩個，其一，項目區(qū)多年平均降水量500mm，而蒸發(fā)量超過1800mm，水分蒸騰帶動鹽分上升，導(dǎo)致土壤鹽堿積累；其二，該區(qū)地下水位高，受海水影響，地下水含鹽量更高，水中鹽分在毛細(xì)上升作用下，迅速上長到地面，從而造鹽漬化。

（2）暗管改堿原理

鹽漬土的治理離不開水，預(yù)防及減小鹽堿災(zāi)害主要應(yīng)從控制水著手。要使土壤不致鹽堿化，一方面不讓地下水位高于臨界水位，另一方面是控制地下水通過毛細(xì)作用上升到地面蒸發(fā)的過程。暗管改堿工程技術(shù)的基本原理就是利用這一水鹽運動規(guī)律，借助水的重力自運動，將土壤的鹽分挾帶到管道中而排出。根據(jù)溶質(zhì)運移理論，土壤的鹽分運移主要是通過對流和水力彌散作用。土壤中的鹽分，有的形成固體結(jié)晶聚集在土壤表層；有的存在于土壤水形成鹽溶液。

在現(xiàn)實的工程中，關(guān)鍵是創(chuàng)造條件，通過“鹽隨水來，鹽隨水去”的水分運動規(guī)律，把土壤中的各中狀態(tài)的鹽分轉(zhuǎn)化為自由溶液中的鹽分，并自土壤中排除。通過鋪設(shè)暗管，土壤中水分遵循一定的水力學(xué)規(guī)律，向暗管運移，這一過程挾帶的鹽分也隨之流到暗管排出。

（3）改堿輔助措施

在實際的操作過程中，尤其是對于鹽漬化比較嚴(yán)重的地區(qū)來說，在暗管系統(tǒng)鋪設(shè)完成后，往往首先采取初步淋洗的方法對鹽堿地實施灌溉，淋洗的方式采用向下沖洗，由入滲的沖洗水將鹽分帶到深層，加速洗鹽過程，從而可以在短時間內(nèi)使一定深度土壤中的含鹽量降低到作物耐鹽限度以內(nèi)，以便作物能夠正常生長。除此之外，再輔以其他鹽堿地治理措施，如配套灌溉系統(tǒng)和地面明排系統(tǒng)、深松土地、施有機肥料、種植耐堿作物等，增加土地生產(chǎn)力水平。

4 暗管改堿技術(shù)要點

暗管改堿工程的實施首先要對鹽堿地進(jìn)行土壤鉆孔調(diào)查和地表勘察，以掌握土層構(gòu)造、滲透性、地下水位、土壤鹽堿度及礦物質(zhì)含量；其次，根據(jù)調(diào)查和勘察的結(jié)果進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計，確定田間吸水管的間距、長度與埋深，確定暗管排水能力，確定集水井的布點位置等。

項目區(qū)農(nóng)級以上灌排渠溝布設(shè)較為完善，為加強改堿效果建設(shè)優(yōu)質(zhì)農(nóng)田，對鹽堿化較為嚴(yán)重的田間地片鋪設(shè)一級吸水管，吸水管末端接農(nóng)級排溝。暗管選用PVC打孔波紋管，根據(jù)出水量確定管徑為110mm，為防止土壤細(xì)顆粒進(jìn)入管道造成淤堵和增加管道周圍土壤的滲水性，暗管外設(shè)200mm厚砂石濾料并包裹300g/m2土工布。

（1）管道間距

管道間距是在考慮土壤性狀和排水標(biāo)準(zhǔn)（日排水量、根系區(qū)的深度等）的基礎(chǔ)上綜合確定的。在實際工程中，管道間距常根據(jù)土壤滲透性及規(guī)劃的農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施分割地片情況進(jìn)行確定，一般為60～80m。本項目區(qū)內(nèi)田間條塊大小為500×150m（長×寬），減去溝渠路占地，每個地塊寬約120m。經(jīng)比較，管道間距設(shè)為60m，即，每地塊設(shè)兩根排水管。

（2）田間管的長度

田間管的長度取決于地塊的長度。一般來講，田間管不需要鋪設(shè)到頭，可以在離地頭間距10～15m處停止。即：

田間管長度=地塊的長度-離地頭距離+暗管伸入排溝的距離。

北方平原地區(qū)地塊的長度為4 0 0～800m，田間管運行需要進(jìn)行維護(hù)、清洗等，而這只能在一定長度上進(jìn)行。清洗器的清洗能力一般為320m，所以需要在較長的田間管上每隔300 m左右設(shè)置檢查井。

（3）田間管的鋪設(shè)深度

根據(jù)改堿需求，理想的田間管的深度為地面以下1.8～2.0m，但現(xiàn)有施工機械最大開掘深度為2.0m。鋪設(shè)時，田間管按一定比降（一般為5%～7%）布置，管道在地頭的埋深就小一些，從實際改堿效果考慮，1.5m的埋設(shè)深度是可以接受的。

（4）設(shè)計排水能力

排水管中的水量大體為3mm/d，毎根管道的水量取決于其控制的面積，也就是取決于地塊的長度和管道的間距。

根據(jù)曼寧公式計算田間管的排水能力：

Q=38d2.76×I0.5

其中，Q為排水量，m3/s；d為直徑，m；I為坡度，m/m。

另外，因為在管道中不可避免泥沙淤積，所以對于管道的排水能力要考慮一定的安全系數(shù)。設(shè)計中，管道安全系數(shù)為75%，表示25%的可能被泥沙所淤積。如果超過25%的管道斷面被淤積，就需要進(jìn)行清洗了。

5 應(yīng)用前景分析

（1）暗管改堿的政策支持

2010 年，科技部正式批復(fù)“十一五”國家科技支撐計劃項目——鹽堿地暗管改堿與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)開發(fā)與示范。項目根據(jù)不同地域條件、不同改良利用目標(biāo)，設(shè)置了七部分研究內(nèi)容，包括暗管改堿裝備開發(fā)與研制、黃河三角洲鹽堿地暗管改堿工程技術(shù)提升與示范、天津濱海新區(qū)生態(tài)綠化暗管改堿關(guān)鍵技術(shù)研究與示范、河北濱海鹽堿區(qū)暗管改堿與生態(tài)工程關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與示范、松嫩平原蘇打鹽堿地暗管改堿及改土培肥技術(shù)開發(fā)與示范、江蘇濱海鹽堿地暗管改堿及生態(tài)建設(shè)技術(shù)開發(fā)與示范、暗管改堿工程技術(shù)規(guī)范與信息管理系統(tǒng)研究等。

（2）暗管改堿技術(shù)優(yōu)勢

暗管排堿是相對于明溝排堿而言的，它與明溝排堿相比，優(yōu)勢在于：①暗管可深埋密設(shè)，吸鹽快，改堿效果好；②暗管鋪設(shè)于種植層以下，不占用耕地；③對農(nóng)業(yè)機械化操作沒有影響；④減少田間排水溝數(shù)量，不需要建設(shè)閘涵、橋梁等建筑物；⑤對輕壤土等性狀較差土壤，無邊坡塌陷問題；⑥維護(hù)費用低；⑦適于大規(guī)模機械化施工。

（3）暗管改堿效益分析

①節(jié)地效果顯著。 暗管改堿技術(shù)由于用深埋于地下的暗管代替明溝，基本不占用耕地面積，土地?fù)p失率很少，與明溝相比，可節(jié)約土地10%左右。

②節(jié)水潛力大。 暗管改堿技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)“旱可灌、澇能排、土壤鹽分可調(diào)、地下水位可控”的目標(biāo)。一方面可以將節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用到鹽堿土中來，克服了當(dāng)前鹽堿土改良中普遍采用的大水漫灌壓鹽的方式。另一方面，通過該技術(shù)的應(yīng)用，可以將傳統(tǒng)以水田改良鹽堿土改為旱作。上述兩方面均可有效實現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)，尤其對我國西北干旱缺水地區(qū)，節(jié)水的前景十分可觀。

③生態(tài)和社會效益顯著。

暗管改堿技術(shù)可有效降低土壤含鹽量和控制地下水位，從根本上治理鹽堿地，解決了由于鹽堿使植被退化的問題，有利于改變的物理性狀和本地區(qū)地表面貌，從而形成土壤物質(zhì)向良性循環(huán)和轉(zhuǎn)化的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)。

暗管改堿的推廣可以擴大耕地面積，增強土地承載力，從而為更好地發(fā)展農(nóng)業(yè)及其他產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)當(dāng)?shù)囟喾N經(jīng)營的發(fā)展、推進(jìn)農(nóng)村體制改革打下物質(zhì)基礎(chǔ)；通過種植業(yè)帶動畜牧業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展，對于提高農(nóng)民收入、擴大就業(yè)人口都具有重要意義。

我國鹽堿地總面積超過5億畝，具有農(nóng)業(yè)利用潛力的鹽堿荒地和鹽堿障礙耕地面積近2億畝，近期可開展農(nóng)業(yè)利用的鹽堿地面積達(dá)1億畝，利用潛力巨大。合理開發(fā)利用鹽堿地資源，對增加耕地面積、保證糧食安全意義重大。

6 結(jié)語

暗管改堿技術(shù)能有效控制地下水位，促使土壤脫鹽快，地力恢復(fù)快，改良過程短，效果顯著。該技術(shù)的推廣對于實現(xiàn)我國大面積產(chǎn)糧區(qū)的穩(wěn)定增產(chǎn)和農(nóng)民持續(xù)增收、增強農(nóng)業(yè)發(fā)展后勁，對于改善和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)全社會的生態(tài)安全都將具有重要的戰(zhàn)略意義。

[1]山東省土地開發(fā)整理工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（試行稿）.GT0 1-200 9.山東省國土資源廳

[2]彭成山，等.黃河三角洲暗管改堿工程技術(shù)實驗與研究.黃河水利出版社.2006.2

[3]鄒連敏.土地開發(fā)整理項目規(guī)劃設(shè)計實用技術(shù).中國水利水電出版社.2011.1

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.10.098

李恩輝（1 9 8 3—），男，山東東營人，供職于山東新匯建設(shè)集團有限公司，研究方向：農(nóng)田水利。