白城地區(qū)暗管改堿關鍵技術(shù)及其前景分析

張明宇 劉峰 王強

摘要：松嫩平原是世界三大蘇打鹽漬土之一，也是目前我國最大面積的蘇打鹽漬土集中分布地。由于松嫩平原的鹽漬土的存在，不僅大大的影響了吉林省白城地區(qū)的當?shù)鼐用裆睿瑫r還嚴重危及了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境及農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此整治及改造松嫩平原蘇打鹽堿土勢在必行。本文就白城地區(qū)荒堿地低產(chǎn)整治，指出暗管改堿的關鍵技術(shù)，并對該技術(shù)的應用前景進行分析。

關鍵詞：白城地區(qū);暗管改堿;關鍵技術(shù);前景分析

中圖分類號：S2文獻標識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190215024

1暗管改堿原理

1.1白城地區(qū)鹽堿地產(chǎn)生的原因

鹽堿地也稱為土地鹽漬化，是指土壤層中可溶性鹽含量逐步增加并發(fā)展成鹽漬土的過程。正常來講2cm深的土壤層中可溶性鹽的含量超過0.1%就稱這樣的土地為鹽堿地，因為人為影響而造成的鹽堿土，稱為次生鹽漬土。造成鹽堿地主要有2個原因：地區(qū)年降雨量低，而年蒸發(fā)量明顯高于降雨量， 水分蒸騰導致鹽堿積累增加; 地下水位高，受海洋影響，地下水鹽度高，水中的可溶性鹽通過毛細上升快速增長到地面，從而使其鹽堿化。

1.2暗管改堿原理

鹽堿地的整治與改造不能與水分離，預防和減少鹽堿地造成的災害應主要是對水的控制。為了使土壤不再鹽堿化，要防止地下水位高于臨界水位;通過對毛細上升作用的控制以減少地下水到地面的蒸發(fā)。暗管改堿工程技術(shù)的基本原理是利用水鹽運動規(guī)律，通過水自身運動的水分重力，使得土壤中的鹽分在水中溶解，然后利用管道排放出去。根據(jù)溶質(zhì)運移理論，土壤鹽分遷移主要是通過對流和水力彌散作用。土壤中的可溶性鹽一般以一些固體晶體的形成聚集在土壤表面，或者以可溶性鹽溶液的形式存在于土壤水中。在暗管改堿的技術(shù)工程中，最重要的一點是創(chuàng)造條件，使土壤中的鹽通過水來，再隨著水而去，這樣將土壤中的各中狀態(tài)的鹽分轉(zhuǎn)化為自由溶液中的鹽分，從而自土壤中排除。通過在一定深度的土壤下面鋪設暗管，由于土壤中的水分是要遵循水力學運動規(guī)律，因此土壤中的水流向鋪設的暗管，這樣土壤水中攜帶的鹽分也通過鋪設的暗管隨水排出。

1.3暗管改堿的一些輔助措施

在實際操作過程中，特別是對于土壤鹽漬化較嚴重的地區(qū)，在鋪設完暗管后，一定要對其土壤進行淋洗，淋洗的方法是對該鹽堿地自上而下進行灌溉，將土壤淺層鹽分送入土壤深層，使土壤中一定深度的鹽含量可以在短時間內(nèi)降低到作物耐鹽性范圍內(nèi)，使作物能正常生長。 另外，配套灌溉系統(tǒng)，地表明排系統(tǒng)，深松土地，配合有機肥施用，種植耐堿作物等其他整治鹽堿地的輔助措施，以便最大程度提高土地生產(chǎn)能力。

2暗管改堿的關鍵技術(shù)點

在進行暗管改堿鋪設暗管施工之前，要對土壤鹽分和礦質(zhì)含量以及土壤結(jié)構(gòu)，滲透性，地下水位等進行勘測;再根據(jù)勘察測量的數(shù)據(jù)進行暗管的管路設計;根據(jù)測量和設計結(jié)果確定田間暗管的鋪設的間距，鋪設的長度和鋪設的深度，確定暗管的管徑，確定各個采集井的位置等。通常來講，為了加強改堿的效果，建設優(yōu)質(zhì)農(nóng)田，多數(shù)采用直徑為110mm的PVC穿孔波紋管作為暗管，在地表面鋪設的一級吸水管的尾端連接農(nóng)級以上灌排溝渠。另外為了避免土壤中的細顆粒進入暗管導致管道的堵塞，一般都是在暗管的管外包裹300g/m2的土工布，再埋上200mm厚的礫石濾料，以便在防淤泥堵塞的同時又增加了管道周圍土壤的滲水性。

2.1管道間距的確定

根據(jù)土壤性狀、每日排水量以及根系區(qū)深度等條件來確定管道間距的。 在實際工程中，管道間距通常基于土壤滲透率和農(nóng)田水利基礎設施規(guī)劃來確定，一般在60～80m范圍內(nèi)，并且每塊地塊設有2個以上排水管。

2.2田間管長度的確定

通常來講要根據(jù)地塊的長度來確定田間管的長度，并且不需要把田間管一直鋪設到地頭處。也就是說，田間管長度 = 地塊的長度+ 暗管伸入排溝的距離- 離地頭距離。在松嫩平原的地塊長度一般在400～800m范圍內(nèi)，但是由于受到清洗機具作為能力的限制，通常鋪設的田間管最長不超過320m，因為超過320m清洗機具就不能夠正常地進行日常維護和清洗工作了。所以需要在田間管每隔300m的地方設立1個檢查井。

2.3田間管鋪設深度的確定

田間管鋪設深度一般要根據(jù)施工機械的開掘深度來確定，從目前來看，我國的現(xiàn)有施工機械的開掘最大深度為2m，而且在田間管鋪設時，存在一定的比降處理，一般為5%～7%，因此在實際施工操作過程中，為了充分地考慮改堿的效果，一般把田間管鋪設深度定位1.5m左右。

2.4設計排水能力

鋪設管路時，每一根管道的水量不僅和地塊區(qū)域的控制面積有關，同時也和地塊的長度和管道的間距有關，一般來講，排水管中的水量為3mm/d。根據(jù)Manning公式田間管排水能力，即Q=38d2.76×I0.5，其中Q為排水量m3 / s; d是管道直徑，m;I是地塊坡度，m/m。此外，由于管道中會存在泥沙的沉積，因此管道的排水能力一定要充分考慮安全系數(shù)，在設計過程中要將管道安全系數(shù)定位75%以上，也就是說當管道中有1/4被泥沙所淤積，那么就需要進行管道清洗了。

3應用前景分析

3.1暗管改堿的主要優(yōu)點

為什么叫暗管改堿，是因為它是對照開溝排堿而言的，所以它的優(yōu)點也是相對于開溝排堿來比較的。具體優(yōu)點如下：可以把管道深埋到地下，吸收鹽的速度快，排堿明顯;將管道放在種植層下邊，不浪費土地的耕作面積;地面上沒有開溝和管道，不影響正常的農(nóng)業(yè)機械操作;降低了野外排水溝的數(shù)量，不用額外增加涵洞和橋梁等;對土壤性質(zhì)較差的土壤，如輕壤土，無坡面坍塌問題;易于維護，成本低;適合利用大型機械化進行施工。

3.2暗管改堿影響分析

土地的影響是顯著的。暗管對堿處理技術(shù)取代了明溝，在地下深埋暗管，基本不占用耕地面積，土地流失率很小。與露天開明溝相比，它可以節(jié)省約10%的土地。

節(jié)水效果明顯。暗管改堿技術(shù)可以達到“干灌，澇排，土壤鹽分可調(diào)，地下水位可控”的目標。節(jié)水灌溉技術(shù)可以應用于鹽堿土壤，克服了目前在鹽堿土改良中淹鹽的方法;應用暗管改堿技術(shù)，可以實現(xiàn)將傳統(tǒng)的稻田改為旱作模式。這2個方面都可以達到有效節(jié)約用水的目的，特別是對于我國東北的白城地區(qū)，節(jié)約用水的前景相當可觀。

3.3暗管改堿生態(tài)和社會效益分析

暗管堿處理技術(shù)對控制地下水位，改善土壤含鹽量效果十分明顯，可以從根本上控制鹽堿地的含鹽量，解決因鹽堿影響而造成的植被退化問題，有利于改變鹽堿地地區(qū)的地表外觀和土壤物理性質(zhì)，從而使該地區(qū)的土壤形狀向良性循環(huán)方面轉(zhuǎn)變。暗管堿處理技術(shù)的有效推廣，可以擴大鹽堿地地區(qū)的土地耕作面積，為農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)更好的發(fā)展奠定物質(zhì)基礎，促進當?shù)囟嘣?jīng)營的發(fā)展，促進農(nóng)村制度改革和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展對提高農(nóng)民收入，擴大就業(yè)人口具有重要意義。中國近期可供農(nóng)業(yè)用途的鹽堿地面積為0.067億hm2，利用潛力巨大，因此合理開發(fā)利用鹽堿地資源，對于增加耕地面積，保障糧食安全具有重要意義。

4結(jié)束語

由于暗管改堿技術(shù)對控制地下水位效果明顯，因此可以使土壤快速脫鹽，恢復地力，改善鹽堿地時間短，效果明顯。 推廣這項技術(shù)對于實現(xiàn)大面積糧食產(chǎn)區(qū)穩(wěn)定增產(chǎn)，農(nóng)民收入不斷增加，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展，具有重要的戰(zhàn)略意義，而且還可以實現(xiàn)改善和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，對我國的生態(tài)安全具有重要意義。

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