暗管排鹽技術的研究進展

摘 要 暗管排鹽技術是鹽堿地治理的重要手段，可有效地解決部分地區(qū)的土地鹽堿化問題。基于此，簡要說明暗管排鹽的改堿原理，從管材選擇及暗管埋設參數(shù)入手，綜述近幾年暗管排鹽技術的研究進展，提出目前暗管排鹽技術存在的問題，并展望其發(fā)展方向。

關鍵詞 暗管排鹽；鹽堿地治理；研究進展

中圖分類號：S667.9 文獻標識碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.35.051

據(jù)中國科學院統(tǒng)計[1]，分布在我國東北松嫩平原、黃淮海平原、西北干旱與半干旱地區(qū)及部分東南沿海地區(qū)的鹽堿地總面積約為3.3×107 hm2[2]。鹽堿地的改良有助于保障我國耕地面積、緩解我國糧食危機，作為一種行之有效的鹽堿地治理技術，分析總結暗管排鹽的研究進展十分必要。

1 暗管排鹽的改堿原理

由溶質(zhì)運移理論[3]可知，土壤鹽分的運移主要利用對流和水力彌散的作用。暗管排鹽技術的主要依據(jù)是鹽隨水來、鹽隨水去的水鹽運動原理[4]。當灌溉水與雨水淋洗含鹽土層時，土壤中固結的鹽分就轉化為溶液中的鹽分，鹽分隨水一起運動下移，經(jīng)過暗管排出土體。暗管的埋設可以加速脫鹽過程、控制地下水位，滿足鹽堿化改良的要求。

2 暗管排鹽技術的研究進展

2.1 暗管管材的選擇

暗管管材的選擇主要包括暗管本身材料的選擇和外包濾料的選擇。隨著暗管技術的不斷發(fā)展，無砂水泥管、軟性彈簧管、混凝土管等都曾先后得到應用，后漸被塑料管材[5]替代。國內(nèi)外常用的塑料管，按材料分為聚氯乙烯（PVC）塑料管和聚乙烯（PE）塑料管，按管道構造分為平滑管和波紋管。目前，我國廣泛采用PVC波紋塑料管。土工合成材料與土工復合材料的興起豐富了暗管的種類，如塑料盲溝管、軟式透水管等。反濾性好、滲透性強、不易淤堵是暗管外包濾料選擇的主要原則，良好的反濾性可以在保證透水性能的同時，盡可能地阻止土壤顆粒進入暗管，管濾結合是外包濾料的發(fā)展方向。作為目前國外主要使用的兩種環(huán)狀波紋塑料管，雙螺旋形波紋管和環(huán)狀瓦楞形波紋管均是管濾結合的代表產(chǎn)物。

2.2 暗管的埋設

2.2.1 暗管的管徑與坡降

暗管的管徑和坡降存在一定的相關關系。在自由流狀態(tài)下，綜合考慮設計流量等各種因素，合理確定暗管管徑。根據(jù)經(jīng)驗[6]可知，農(nóng)一級暗管的管徑應為

60～70 mm，管道長度越長，管徑應隨之適當增加。而管徑與坡降有如下關系：當暗管管徑在100 mm以下時，一般選擇1/300～1/800作為管道坡降；當暗管管徑更大時，管道坡降數(shù)值應相應減小。坡降也可以根據(jù)不淤流速[7]來確定，而考慮到對暗管埋深的處理控制，暗管坡降通常與地表坡降保持一致。

2.2.2 暗管的埋深

暗管的埋深會影響暗管排鹽改堿的程度及效果。當暗管埋深較淺，改良效果有限；暗管埋設較深，施工過程中的經(jīng)濟投入不免較大。依據(jù)經(jīng)驗[8]，當漬害區(qū)深度在0.8～1.5 m時，暗管的埋設深度一般根據(jù)作物的根系深度決定；當鹽漬區(qū)深度在1.5～2.5 m時，則以臨界深度為確定埋深的主要因素。允許深度這一概念在20世紀70年代左右被提出，將土壤含鹽量不高于0.6%的情況稱為表土輕微積鹽，而不影響作物生長、表土輕微積鹽且在周年內(nèi)鹽分基本穩(wěn)定的地下水埋深即為允許深度。用允許深度來代替臨界水深，是一種更經(jīng)濟有效且考慮因素更全面的埋深確定方式。

2.2.3 暗管的間距

暗管間距主要有試驗法、經(jīng)驗法、理論計算法三種確定方法[9]。在這三種方法中，試驗法最為可靠，但通常受時間、經(jīng)濟等方面的限制，而經(jīng)驗法則需要大量的研究整理與歸納分析。暗管間距的選擇還要考慮土壤透水性及排水標準，在土壤上部存在淺位阻水層時，應適當加密暗管；在黏性土壤等透水性較差的土壤中，暗管間距同樣應適當減小。僅憑經(jīng)驗無法確定暗管的最佳間距，應結合實際情況，根據(jù)水量平衡原理和滲流力學原理，建立相關數(shù)學與計算機模型[10]進行分析，這也是暗管間距選擇的發(fā)展方向。

3 暗管排鹽技術的問題及展望

與明溝相比，暗管的設置基本不占用耕地層，不會影響作物的種植，有利于農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)，有著十分明顯的節(jié)水效益[11]。同時，暗管排鹽技術也存在一些問題，如施工要求較高、一次性投入較大，且堵塞問題依然存在。以凍土條件下的運用為例，暗管排鹽技術具有一定局限性。

采用明溝與暗管相結合的模式研究，建立合理的維護管理體系；適當適時地補肥培肥，防止土壤養(yǎng)分的過度流失；合理布設暗管系統(tǒng)，將數(shù)學模型與計算機模擬技術運用到暗管系統(tǒng)的布設中來。同時，尋找低成本、低耗材、高適應性的新型暗管材料，這些均是暗管排水技術在日后發(fā)展的方向。

參考文獻

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（責任編輯：劉昀）