楊華YANG Hua

（中石化管道儲運分公司運銷處，徐州 221008）

（Sinopec Pipeline Storage &Transportation（Branch）Company，Xuzhou 221008，China）

0 引言

1 埋地管道附近土壤溫度場影響因素分析

埋地管道投油一段時間后，會與周圍土壤和外界大氣環(huán)境形成一個溫度場。由于熱油管道始終處于非穩(wěn)定運行狀態(tài)，因此管道溫度場形成后亦處于不穩(wěn)定狀態(tài)。同時，管道屬廊道式工程，在長輸管道途經(jīng)的廣闊地域上，管徑、管壁厚度、管道埋深等條件和土質(zhì)、土壤含水率等土壤因素各不相同，使得管道溫度場也處于不確定狀態(tài)。下面分別對幾種主要影響因素進行分析。

1.1 管徑及保溫層對管道溫度場的影響 管徑越粗，管道熱影響半徑越大。管道公司所轄管道管徑在219 至914 毫米不等，所以熱影響半徑差異很大。管道保溫層將明顯減弱土壤溫度場，降低土壤的放熱量，減少管道與土壤的熱交換。管道公司所轄管道除穿越河流等裸露段外，埋地部分一般無保溫層。

1.2 原油溫度對管道溫度場的影響 原油溫度是決定土壤溫度場的最直接原因。原油溫度越高，周圍土壤溫度越高；原油溫度越高，溫度場變化梯度越小。管道公司管道輸送熱油的出站溫度根據(jù)油品種類、大氣溫度等因素的差異一般設(shè)定在27℃至60℃之間。進站溫度一般在17℃到40℃之間。

1.3 管道埋深對管道溫度場的影響 管道埋深越淺，其溫度場受大氣溫度影響越大；埋深越深，受大氣溫度影響越小，溫度場變化梯度也越小。采用開挖管溝施工的管道埋深一般在地下1.5 米左右，而采用穿越方式施工的管道的埋深可達20 至30 米。淺根農(nóng)作物根系遠遠達不到穿越式施工管道的深度。

1.4 土壤條件對管道溫度場的影響 土壤一般有砂土、壤土、粘土等土質(zhì)。不同土質(zhì)土壤的熱物理參數(shù)不同，其形成的溫度場也不盡相同。管道公司所屬管線基本上處于長江中下游、黃河中下游、淮河中下游和海河中下游的廣袤地區(qū)。其中甬滬寧管網(wǎng)、儀長線、魏荊線、鐘荊線、洪荊線、日儀線部分和魯寧線部分處于長江中下游和淮河中下游流域，管道周圍土壤多粘性土壤，其含水率較高，因此這些管道周圍土壤的蓄熱能力較差、導(dǎo)熱系數(shù)較小，管道溫度場的熱半徑較大，但溫度場內(nèi)各區(qū)域溫度較低。而華北管網(wǎng)、臨滄線、臨濮線、中洛線、東黃線、東黃復(fù)線、東臨線、東臨復(fù)線、魯寧線部分處于黃河、海河中下游，土質(zhì)多為砂性土壤，且該地區(qū)降水相對于長江、淮河中下游地區(qū)少，土壤含水率較低，因此這些管道周圍土壤的蓄熱能力較好、導(dǎo)熱系數(shù)較大，管道溫度場的熱半徑較小，但溫度場各區(qū)域溫度較高。

1.5 小結(jié) 通過上述對影響管道溫度場相關(guān)因素的分析，結(jié)合實際情況，得出管道公司所轄管道周圍土壤溫度場情況如下：①甬滬寧管網(wǎng)、儀金線、華北管網(wǎng)除臨滄線和塘燕復(fù)線外的其他管線、東黃線、東臨線、東黃復(fù)線、臨濮線、中洛線、臨濟線、日儀線、湛北線等管道附近土壤溫度場不明顯。②臨滄線、東臨復(fù)線、魯寧線、儀長線、魏荊線、洪荊線、鐘荊線等管道周圍土壤溫度場明顯。塘燕復(fù)線為冷熱油交替輸送管道，其輸送熱油時溫度場明顯。③臨滄線輸送原油溫度較低，如臨滄線德州站1 月份平均出站溫度為25℃，進站溫度為15℃，地溫12.4℃，溫差12℃至2℃。同時，由于其防腐層較厚、輸量低、時常停輸，因此管道向土壤傳遞熱量的強度較低，也就是說該管線溫度場中心溫度較低，熱半徑較小。塘燕復(fù)線為冷熱油交替輸送，該種運行方式可以明顯減弱其溫度場的強度。[1]

2 管道溫度場對農(nóng)作物的影響

管道溫度場對農(nóng)作物的影響主要表現(xiàn)在兩方面：一方面，溫度場提高了農(nóng)作物的根區(qū)溫度，影響了農(nóng)作物根系的生長；另一方面，溫度場影響了土壤水分的遷徙，間接影響了農(nóng)作物的生長。不過，不同作物品種對根區(qū)溫度、水分的要求不同，受管道溫度場的影響也不盡相同。下面分別對幾種主要農(nóng)作物進行分析。

2.1 管道溫度場對小麥的影響[2]

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2.1.1 根區(qū)溫度升高對作物根系的影響 土壤溫度一定范圍內(nèi)升高能促進小麥根系發(fā)展，增加根系生物量和根系長度。冬小麥根區(qū)溫度2 至4℃，根系有微弱的生長。10℃以上根系生長比較活躍。12 至16℃生長最好。超過30至35℃根系生長受到阻礙。當(dāng)然，根系發(fā)展并不一定有助于養(yǎng)分的吸收和地上部分生物量的增加。

2.1.2 土壤水分蒸發(fā)對作物的影響 管道溫度場加速土壤中水分的蒸發(fā)，影響農(nóng)作物養(yǎng)分的吸收。小麥灌漿期（5 月上旬）需要大量水分，該時期缺水對小麥產(chǎn)量影響較大。

2.1.3 溫度場的總體影響 溫度場影響小麥養(yǎng)分的吸收導(dǎo)致麥粒偏?。灰鹦←溤缡?，無法及時被收獲而脫落。常溫輸送對小麥無明顯影響，見圖1；冷熱油交替輸送的塘燕復(fù)線對作物生長也無明顯影響，見圖2。

圖1 日儀線日照站附近外管線上小麥

圖2 塘燕復(fù)線廊坊站附近外管線上小麥

2.1.4 管道途經(jīng)土地上作物生長情況 華北管網(wǎng)、東黃線、東臨線、東黃復(fù)線、東臨復(fù)線、臨濮線、中洛線、魯寧線部分、日儀線等管道附近廣泛種植著冬小麥。該地區(qū)土壤水分本來就較少，受到管道溫度場影響后土壤水分進一步降低。原油加熱一般在冬季，正是冬小麥根系發(fā)展的時期。此外，魏荊線管道溫度場還影響冬小麥的灌漿。

2.2 管道溫度場對水稻的影響[3]

2.2.1 根區(qū)溫度升高對作物根系的影響 水稻屬喜溫作物，對溫度升高不敏感。在一定范圍內(nèi)（40℃以下），溫度越高，根系生長越好，產(chǎn)量越高。水稻生長臨界溫度見表1。

表1 1978年日本農(nóng)學(xué)家吉田總結(jié)的水稻不同生育期的溫度指數(shù)

2.2.2 土壤水分蒸發(fā)對作物的影響 雖然管道溫度場加速土壤水分蒸發(fā)，但是水稻種植區(qū)域土壤含水率較高，蒸發(fā)水分可以通過降水、水分水平運動得到及時彌補。

2.2.3 溫度場的總體影響 除溫度場熱半徑邊緣溫度高于40℃的情形外，管道溫度場對水稻無影響。

2.2.4 管道途經(jīng)土地上作物生長情況 甬滬寧管網(wǎng)、儀長線、洪荊線、魏荊線、鐘荊線、日儀線部分、魯寧線部分管道周圍廣泛種植有水稻。由表1 可以看出，除鐘荊線、魏荊線可能在特定時間點超過水稻適宜溫度外，其他管道產(chǎn)生溫度場對水稻均無影響。

2.3 管道溫度場對玉米的影響[4]

①根區(qū)溫度升高對作物根系的影響。玉米為喜溫作物，根區(qū)溫度升高對其影響不明顯。②土壤水分蒸發(fā)對作物的影響。玉米為耐旱作物，水分蒸發(fā)對其影響較少。③溫度場的總體影響。管道溫度場對玉米無影響。④管道途經(jīng)土地上作物生長情況。華北地區(qū)廣泛種植玉米，且其種植時間為6 月至10 月，期間管道原油為常溫輸送。

2.4 管道溫度場對棉花的影響[5]

①根區(qū)溫度升高對作物根系的影響。低溫不利于棉花生長，20℃至30℃最有利于棉花幼苗生長。②土壤水分蒸發(fā)對作物的影響。水分過多不利于棉花幼苗生長。管道溫度場加速土壤水分蒸發(fā)，有利于棉花幼苗生長。③溫度場的總體影響。管道溫度場有利于棉花的生長。④管道途經(jīng)土地上作物生長情況。黃河流域和長江流域均有棉花種植。棉花一般為3、4 月份播種，9、10 月份收獲，播種期部分管道為加熱運行，正好有利于棉花幼苗生長。

2.5 管道溫度場對蔬菜的影響[6][7]

①根區(qū)溫度升高對作物根系的影響。根區(qū)溫度的提高有利于蔬菜光合速率和根系活力的提高，可以明顯提高蔬菜的產(chǎn)量。②土壤水分蒸發(fā)對作物的影響。北方管道溫度場加速土壤水分蒸發(fā)后，可能導(dǎo)致蔬菜養(yǎng)分吸收受阻。南方雖然管道溫度場加速水分蒸發(fā)，但由于水分水平流動、降水等原因，水分可以得到適時補充。③溫度場的總體影響。北方地區(qū)一方面根系發(fā)展有利于蔬菜生長；另一方面土壤水分蒸發(fā)影響蔬菜生長；綜合影響未知。南方地區(qū)無影響。④管道途經(jīng)土地上作物生長情況。所有埋地管線附近土壤上方均可能種有蔬菜。其中儀長線、鐘荊線、魏荊線附近廣泛種植油菜。

2.6 小結(jié)

由上述分析，可以得出：熱油管道溫度場對小麥產(chǎn)量有消極影響；除魏荊線、鐘荊線部分地區(qū)、部分時段外，管道溫度場對水稻的產(chǎn)量無影響或有積極作用；管道溫度場對玉米無影響；管道溫度場對棉花的生長有積極促進作用；北方地區(qū)熱油管道溫度場對蔬菜的生長的利弊無法確定，南方地區(qū)管道溫度場對蔬菜的生長無影響或有積極作用。

3 結(jié)束語

本文對中國石化管道公司所轄埋地管道附近土壤溫度場影響因素進行分析，并選取了管道沿途小麥、水稻、玉米、棉花、蔬菜等代表性農(nóng)作物進行研究。得出的結(jié)論具有一定的適應(yīng)性和合理性。但不同地區(qū)、不同環(huán)境、不同運行工況的熱油管道對不同農(nóng)作物的影響亦不同，在調(diào)查研究中無法對所有影響溫度場的因素進行分析，也無法判斷各影響因素相互作用下管道溫度場的變化方向。

[1]李新國.埋地換熱器內(nèi)熱源理論與地源熱泵運行特性研究[D].天津：天津大學(xué)，2004：33-34.

[2]劉煒，楊君林，許安民等.不同根區(qū)溫度對冬小麥生長發(fā)育及養(yǎng)分吸收的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2010,28(4):197-201.

[3]李澤周.溫度對水稻生育和產(chǎn)量的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),1983(12):36-39.

[4]張旭，趙明，李連祿等.溫度對玉米生理化特性的影響[J].玉米科學(xué),2002，10(3)：60-62.

[5]許紅霞，楊偉華，王延琴等.溫度對棉花種子活力的影響[J].中國棉花,2004,31(2):15-16.

[6]任志雨，王秀峰.根區(qū)溫度對作物生長和生理代謝的影響綜述[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2003,10(2):32-36.

[7]杜永臣.蔬菜生產(chǎn)中的根區(qū)溫度[J].中國蔬菜,1990(02):49-51.