明溝與暗管排鹽改良鹽堿地技術模式比較分析

陳　鑫

（山東省土地綜合整治服務中心，濟南 250014）

明溝與暗管排鹽改良鹽堿地技術模式比較分析

陳鑫

（山東省土地綜合整治服務中心，濟南 250014）

文章以山東省東營市暗管排鹽示范區為依托，以利津縣某項目區為案例，對傳統明溝排鹽與暗管排鹽改良鹽堿地的技術模式，開展技術方法﹑投資費用﹑后期管護等方面的比較分析發現，暗管排鹽模式雖然較傳統明溝排鹽方式建設成本有所增加，增加部分主要集中于排水管網建設和土地整平部分，但其改良鹽堿地更加快速﹑高效，且具有更長的使用周期，后期維護簡單易行，費用較低。

明溝暗管排鹽比較

1　引言

我國約有宜農鹽堿土地0.13億hm2，根據保守估算，鹽堿化耕地面積達0.07億hm2以上。鹽堿地作為我國重要的后備耕地戰略資源，利用潛力巨大[1]。

文章以山東東營暗管排鹽示范區為依托，選擇利津縣某土地整治項目為案例，對明溝排鹽和暗管排鹽2種模式，分別從土地平整工程﹑灌溉排水工程﹑田間道路工程等方面，對其設計﹑施工特點及投資費用﹑后期管護等進行比較分析，以期為實現工程化﹑規模化和智能化的大面積鹽堿地高效與持續性改良，提供技術支撐和決策依據。

2　明溝排鹽技術和暗管排鹽技術原理

2.1明溝排鹽技術概念

明溝排鹽是根據“鹽隨水來，鹽隨水去”的水鹽運移原理（圖1），挖掘深度低于地下水位的明溝，引用灌溉水洗鹽，利用農田土層的側滲力，使土壤中的溶鹽水滲入溝渠排出農田。可依干溝﹑支溝﹑斗溝﹑農溝順序設置固定溝道，根據排鹽區的形狀和面積大小及負擔的任務，溝道的級數也可適當增減。溝距的大小既應滿足排鹽﹑排澇除漬的要求，又應考慮溝道占地和機耕作業的要求，應經過綜合分析確定。

圖1　明溝排鹽技術原理示意圖

2.2暗管排鹽技術概念

暗管排鹽技術其工作原理（圖2）也是遵循“鹽隨水來﹑鹽隨水去”的土壤水鹽運動機理，將充分溶解了的土壤鹽分，滲入地下水體，通過管道排走，從而達到有效降低土壤含鹽量的目的[2-4]。

圖2　暗管排鹽技術原理示意圖

暗管排鹽是相對于明溝排鹽而言的，是利用專業大型成套機械設備，在一定土壤深度埋設具有濾水微孔管道。開溝﹑放管﹑敷料﹑合溝等施工過程一次完成。利用自然降雨和引水工程進行灌溉洗鹽，土壤中的溶鹽水及多余水分，在農田土層的垂直入滲或側滲力作用下，從暗管管壁濾水微孔滲入管內快速排走，從而起到控制農田地下水位﹑實現土壤快速脫鹽﹑改善土壤理化性狀的作用。

3　明溝與暗管排鹽技術模式比較

3.1項目建設成本

該文主要從土地整平工程﹑排灌設施建設﹑配套構筑物和道路等方面，對2種工程模式進行建設成本對比分析。

3.1.1傳統溝渠模式建設成本分析

以東營地區典型的鹽漬化耕地（中低產田）為例，在利津縣某項目區（項目區建設規模為0.07萬hm2），按照傳統溝渠排灌模式工程建設標準進行設計，以末級排溝間距80m，田塊長度500m計算，項目區實施傳統溝渠排灌模式0.07萬hm2的建設成本為3017萬元，詳見表1。

3.1.2管道排灌模式建設成本分析

在同一地區，按照管道排灌模式工程建設標準進行設計，0.07萬hm2投資為3947萬元（表2）。新模式下，原來大量的斗農級溝渠由管道替代，減少了溝渠對田塊的切割，田間路長度大幅降低，大大減少了農級﹑斗級橋﹑涵﹑閘等構筑物的建設需求量。因此，可集中有限資金，提升灌溉排水工程標準，提高鹽漬化耕地的改良效果。

表1　溝渠排灌模式建設成本表

表2　管道排灌模式建設成本表

表3　2種模式建設成本對比表 　　萬元

圖3　2種模式建設成本對比圖

3.1.32種模式建設成本比較

由圖3和表3可知，管道排灌模式相比，溝渠排灌模式建設成本增加30%左右，增加部分主要集中于排水管網和土地整平部分。

3.2使用周期與維護管理

暗管排鹽模式比明溝排鹽模式具有更長的使用周期。明溝排鹽模式下，溝渠容易坍塌淤積，構筑物容易損壞，使用壽命10年左右，每10年需進行全面整修。暗管排鹽模式管線埋于地下，材質為塑料波紋管，使用壽命可達30年以上。

3.2.1維護方法比較

明溝內不得設障堵水，應根據淤積阻水情況定期清理。對不穩定溝段，應采取切實有效的防塌固坡措施，加強維修養護。明溝排鹽模式每1～3年需進行清淤維護。清淤維護方法主要利用挖掘機清淤，先清邊坡，后清溝底，將清除淤泥按照指定地點堆放或者外運。

與明溝的維護相比，暗管的后期維護簡單易行。應用沖洗暗管內壁及孔隙的自動推進噴咀，可自動以高壓水流沖開被堵塞的管壁滲孔，如圖4和圖5所示。暗管工程在運行初期應沿管線經常巡視，發現凹坑應及時填平；每年定期檢修1次。暗管排鹽模式的暗管經過8～10年的使用，應進行清淤維護。通過觀察井進行觀察分析，出流量明顯減少或砂含量明顯增多的管道，可用暗管清洗機的高壓水流對整條暗管進行清洗，將管內或觀察井內積砂沖出，保證其正常排水功能。在清洗中，盡量減少清洗軟管插入暗管的次數，以保護管道周圍濾料[5]。

3.2.2維護管理費用比較

根據排灌溝渠﹑管道清淤維護標準，結合實際應用情況，對明溝排鹽模式的渠道清淤按照每1次/2年﹑整修按照每1次/10年計算，每0.07萬hm2渠道的清淤費用為95萬元﹑整修費用為520萬元，則每10年的渠道維護管理費用為995萬元。暗管排鹽模式地下管線清淤﹑整修按照每10年1次計算，每0.07萬hm2的清淤費用為352萬元﹑整修費用為135萬元，則每10年的地下管線維護管理費用為487萬元。管道排灌模式每10年維護費用節省51.05%，減少了每年大量的維修養護費用，數據詳見表4。

表4　2種模式后期維護管理費用 　　（萬元/0.07萬hm2）

表5　2種模式折合30年總成本對比 　　（萬元/0.07萬hm2）

通過分析，管道排灌模式建設成本3947.5萬元/0.07萬hm2，高于溝渠排灌模式的建設成本3017.03萬元/0.07萬hm2，但后期30年的維護費用（1461萬元/0.07萬hm2）僅有溝渠排灌模式（2985萬元/0.07萬hm2）的1/2。按照工程壽命30年計算，管道排灌模式總成本為5408.5萬元/0.07萬hm2，溝渠排灌模式總成本為6002.03萬元/0.07萬hm2，管道排灌模式的總成本比溝渠排灌模式低10%，數據詳見表5。因此，與傳統渠系模式相比，采用管道排灌模式可一次投資，多年連續受益。

圖4　自動推進噴咀沖洗暗管示意圖

圖5　沖洗暗管作業示意圖

3.3技術特點比較

3.3.1明溝排鹽技術特點

明溝排鹽工程技術開挖技術簡單，易于操作，維護技術簡單，使這一有效的工程措施在引黃灌區及更大地域范圍內得到了推廣普及。但這一模式亦有不足[6]。

（1）每條排溝所控制的土壤側滲區寬度有限，靠近溝渠的地方排鹽效果比較好，條田中部遠離排溝的區域效果比較差，排鹽具有很大的局限性；為加強排鹽效果，必須加密排渠建設，造成渠系設施占地較多，占地面積大，浪費土地資源，土地開發的出地率僅為65%左右，排灌設施占壓土地仍高達35%以上，這在目前土地資源日益寶貴的背景下不符合“高效利用”的原則。

（2）因排溝較深，土質結構疏松，在水流沖蝕下，溝壁易塌陷并造成嚴重淤積，排溝難以保持足夠深度，加重了水土流失，提高了維護成本。

（3）無法有效地控制地下水位﹑防止土壤返鹽﹑持續改良鹽堿地，土地次生鹽堿化比較嚴重；在土壤側滲力達不到的區域，仍有可能造成耕層積鹽；另如排溝長時間存有積水，亦向土壤滲透返鹽。

（4）需要配套大量的排灌溝渠﹑橋涵等，成本較高。（5）不利于大型農業機械的應用。（6）改良效果慢，維護費用高。

3.3.2暗管排鹽技術特點

從實際應用看，暗管排鹽技術在節地﹑節水，提高耕地質量，促進土地集約化利用方面成效明顯。

（1）節地。因暗管深埋于地下，自身不占用耕地，并可節約大量的排堿溝占地。東營市黃河三角洲鹽堿地上，原有排堿溝非常密集，占地量大，部分地區占地甚至達到了40%左右。利用暗管技術將原來部分農級和斗級排水溝用暗管替代，僅此一項可節地15%以上，遠高于一般土地整理的出地率。

（2）節水。相對于傳統渠系排灌模式，在暗管排鹽技術基礎上，結合管道灌溉技術，能夠讓農田排﹑灌水在管道中流動，實現了與農田管道灌溉等節水技術無縫銜接，形成了管網化的排﹑灌控制系統，可進行定量化灌溉洗鹽，有效克服了傳統大水漫灌洗鹽的局面。

（3）防澇。在小到中型降雨及排水灌溉條件下，形成的地表徑流中的大部分，可滲入地下暗管排走。

（4）改良效果顯著，有效提高耕地質量。鋪設暗管后，能夠有效地控制地下水位，實現自動化控排，防止土壤反堿反鹽，使土地得到持續改良。依據東營示范區其它項目的已有經驗，實施暗管技術后，重鹽堿地可在1～2年內迅速脫鹽，實現土地快速改良。

4　結論與建議

該文以山東東營暗管排鹽示范區為依托，通過對傳統明溝排鹽與暗管排鹽技術開展技術方法﹑投資費用﹑后期管護等方面的比較分析認為，暗管排鹽技術比傳統明溝排鹽模式具有突出優勢，應用暗管排鹽技術治理鹽堿地，更符合現代農業發展的要求。

[1]鄖文聚，楊勁松，鞠正山．以科技創新對接國家戰略—聚焦“一帶一路”沿線鹽堿地治理．國土資源，2015，（9）：44～46

[2]彭成山，楊玉珍，鄭存虎，等．黃河三角洲暗管改堿工程技術實驗與研究．鄭州：黃河水利出版社，2006：1～5

[3]楊玉珍．黃河三角洲暗管改堿試驗．中國土地，2008，（07）：18～19

[4]于淑會，劉金銅，李志祥．暗管排水排鹽改良鹽堿地機理與農田生態系統響應研究進展．中國生態農業學報，2012，20（12）：1664～1672

[5]規劃設計與施工．暗管改良鹽堿地技術規程，2013，（2）：1043

[6]張志鵬．黃河三角洲未利用地開發模式和創新管理研究．泰安：山東農業大學，2014