橫山區(qū)趙石畔鎮(zhèn)農(nóng)田水利項目技術方案探析

劉錦翠，汪艷利

(1.榆林市橫山區(qū)水土保持工作站，陜西榆林719100；2.榆林市橫山區(qū)水產(chǎn)工作站，陜西榆林719100)

受地下水影響，榆林市橫山區(qū)部分土地受到污染，成為鹽堿地無法耕種利用。同時，這些地區(qū)又缺乏水利灌溉設施，遇旱便寸草不生。為了改善土地質(zhì)量，促使其變成高效農(nóng)田，擴大耕地面積，現(xiàn)通過農(nóng)田水利的方式，對趙石畔鎮(zhèn)師家畔村鹽堿地的改造技術方案進行探析。

1 概況

橫山區(qū)趙石畔鎮(zhèn)農(nóng)田水利建設項目總規(guī)模8.67 hm2，人口1280人。項目區(qū)位于蘆河以東，屬丘陵溝壑地貌，總地勢為東南高西北低。項目區(qū)屬北溫帶干旱半干旱帶大陸性季風氣候，多年平均降水量397.8 mm。項目區(qū)土壤類型主要以輕沙壤土、壤土為主，自然植被以喬木為主，有油松、柳樹、棗樹、果樹，沙蒿、雜草等，農(nóng)業(yè)種植以玉米、馬鈴薯和雜糧為主。項目區(qū)現(xiàn)狀為未利用土地。土壤質(zhì)地疏松，容易被水流侵蝕，保水保肥能力相對較差，鹽堿化嚴重，且易受干旱威脅，急待開發(fā)利用提高。

2 土地利用現(xiàn)狀

2.1 土地利用結(jié)構

項目區(qū)土地面積1950 hm2，其中耕地面積273.3 hm2(其中壩地33.3 hm2、梯田40 hm2、坡旱地200 hm2)。林地220 hm2、草地133.3 hm2、建設用地206.6 hm2、道路23.3 hm2、其他用地173.5 hm2、未利用地920 hm2。項目區(qū)自然災害頻繁，主要災害有干旱、洪澇、霜凍、大風等。項目區(qū)主要種植玉米和豆類，由于土地鹽堿化和耕地質(zhì)量低，無法耕作，部分耕種的田地產(chǎn)量低而不穩(wěn)。

2.2 耕地質(zhì)量

項目區(qū)土壤質(zhì)地疏松，中部地勢低凹，地下水礦化度高，滲透系數(shù)小，遇雨地下水位迅速上升鹽堿溢于地表，出現(xiàn)次生鹽堿災害，根據(jù)土壤檢測，范圍內(nèi)平均含鹽量為0.62%～0.95%，均值為8.45%。從土壤化學成份及含鹽量在土中垂直分布情況看，根據(jù)試驗資料：地表0～0.2 m的含鹽量為1.55%；0.2 m～0.6 m的含鹽量為0.33%。通過分析可知，在0～0.6 m范圍內(nèi)，含鹽量隨土層深度增加而減少較慢，土壤化學剖面各離子含量隨深度減少較慢，反映了土壤鹽份逐漸積累的過程，屬輕度鹽化土壤帶。且易受干旱威脅，急待改良提高。

3 農(nóng)田水利項目技術設計方案

橫山區(qū)趙石畔鎮(zhèn)師家畔農(nóng)田水利項目建設內(nèi)容包括三項：鹽堿低洼地改良平整，面積8.67 hm2；固定式低壓管道節(jié)水灌溉；排水暗管建設。

3.1 鹽堿地改造設計

趙石畔鎮(zhèn)師家畔項目區(qū)原為未利用土地，土壤改良采用外運土壤進行抬高整平，平均墊土厚1 m。同時深翻曬壟，增加孔隙度，促進微生物活動，加快生物殘體腐化分解，形成大量的有機質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤、水、肥、氣、熱狀況，促進土壤熟化；中耕松土，可切斷毛管；秋春耙耱，減少蒸發(fā)，抗旱保墑；輪作倒茬，均衡養(yǎng)分消耗。增施農(nóng)家肥等有機肥料和化肥，種植綠肥，大力加強培肥力度，促進土壤熟化。有機肥能增加土壤的腐殖質(zhì)，有利于團粒結(jié)構的形成，改良鹽堿地的通氣、透水和養(yǎng)分狀況，有機質(zhì)分解后產(chǎn)生的有機酸還能中和土壤的堿性。

為了便于灌溉耕種，將地塊分成三份，分別為2 hm2、3.1 hm2、3.53 hm2，土地平整應滿足灌溉順水坡度1/800～1/600。

3.2 固定式低壓管道節(jié)水灌溉設計

趙石畔鎮(zhèn)新平整土地雖然地下水淺，但抗旱能力較差。為了提高生產(chǎn)效益，促使其成為高效農(nóng)田，旱澇保收，需進行配套節(jié)水灌溉設施建設。由于趙石畔鎮(zhèn)師位于高石畔骨干壩下游，根據(jù)《榆林市橫山縣前高石畔壩設計報告》以及現(xiàn)場勘探，可供水量96.5萬m3。灌區(qū)主要重要作物為玉米。根據(jù)《陜西省行業(yè)用水定額》(試行)，項目區(qū)典型干旱年玉米灌溉定額取0.336 m3/hm2。本次項目區(qū)規(guī)劃新增灌溉面積8.7 hm2，加上下游原有灌溉面積33.3 hm2，計算得到凈需水量為：W凈=灌溉面積×灌溉定額，即(8.7+33.3)×0.336=14.112萬m3，灌溉水源完全有保障，滿足發(fā)展需求。

根據(jù)實地調(diào)查，項目區(qū)主要種植作物為高桿玉米，如采用噴灌方案，節(jié)水、節(jié)地效果好。經(jīng)過調(diào)查比對，采用低壓管道灌溉，單位面積投資小，便于項目區(qū)大規(guī)模推廣，故本次項目采用低壓管道灌溉輸水方式比較合理。田間工程包括地埋管：地埋管采用PVC-U管，壓力等級為0.4 MPa；管道埋深應使管頂位于凍土層以下，管道設計埋深為1.5 m，管道縱坡大致與地面坡降相同，保持均勻挖深，邊坡比為1∶0.25。低壓管網(wǎng)根據(jù)地形按干管、支管布設，干管和支管二級地埋固定式布設。干管垂直等高線布置，支管平行等高線布置，支管間距為81 m。給水栓間距45 m。

輸水管網(wǎng)布置形式：為π型。輸水管為固定管道，沿田塊最高一側(cè)布置，單組管道輸水單口輪灌。根據(jù)實際地形，兩管間距81 m，每45 m設置一個出水口，安裝給水栓，然后垂直輸水管布置田間毛渠，設計毛渠間距45 m，毛渠長81 m，最后垂直毛渠布置畦塊，畦塊長45 m，畦塊寬4 m，單寬流量2.78 L/s滿足規(guī)范要求。輸水管與出水豎管用三通連接，出地豎管均安裝末端控制閥控制水量。

3.3 排水暗管設計

為確保改造后的土地質(zhì)量，消除鹽堿化，必須進行排水建設。排水明溝易生雜草、坍塌不好管理，而暗管排水在確保施工質(zhì)量和嚴格管護下，可長期保持其原有排水深度，節(jié)約土地，便于耕種，可以減少灌溉水和降雨徑流的流失。所以從長遠考慮，采用暗管排水。

對于地層滲透系數(shù)在7 m/晝夜以上的地區(qū)，地層透水性良好，單井出水量大，地下水礦化度在3 g/L以內(nèi)，可按間距1000 m，溝深2.8 m左右布設排水暗管，并采取斗渠與暗管溝相間的布設方式。只設干、支溝，分毛溝為排水暗管，省去毛溝；對于地層滲透系數(shù)在2 m/晝夜～7 m/晝夜的地區(qū)，透水性中等，地下水礦化度在5 g/L以上，是鹽堿地集中分布區(qū)，可按間距400 m，溝深為2.85 m～3.00 m布設排水暗管。設置干、支、分、毛四級齊全的排水溝網(wǎng)，毛溝為排水暗管；為了確保暗管排水暢通，暗管比降盡可能與地面坡降相一致，一般為1/1500～1//2000，但必須滿足設計排水深度的要求。

根據(jù)《農(nóng)田排水工程技術規(guī)范》(SL/T 4-1999)，排水模數(shù)采用下式計算：

(1)

(2)

根據(jù)計算，排水模數(shù)為：0.03×0.8×(1.3+0.5)/9=0.0048 m/d=0.031 m3/(s·km2)。

農(nóng)排排水流量確定：根據(jù)典型區(qū)實際狀況，結(jié)合排水量計算公式，農(nóng)排控制條田面積取較大值800 m×200 m=0.16km2，可計算得，農(nóng)排排水流量為Qn=0.031×8.67=0.269 m3/s。考慮到農(nóng)田退水等因素，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，確定農(nóng)排設計流量為0.1 m3/s～0.5 m3/s。

對于地層滲透系數(shù)大于7 m/晝夜，長度大于2 km時，排水暗管溝的下游段選用300 mm的管子比較適宜，對于地層滲透系數(shù)小于7 m/晝夜和溝長在2 km以內(nèi)的情況下均可采用內(nèi)經(jīng)為160 mm的管子。

管外的裹料和濾料有砂石料、棕皮、人造纖維布和稻殼、麥秸等。在排水暗管周圍設置過濾料的目的：一是導水作用，改善暗管周圍的水流條件，促進水流進入排水暗管；二是過濾作用，防止周圍土壤細粒隨水進入排水暗管。考慮就地取材，降低工程造價和反濾效果好等原則，可選用當?shù)貋碓摧^廣的麥秸作為濾料比較合適。

3.4 生物改良利用技術

對鹽堿地的生物改良利用措施，主要是在田地周圍和排水區(qū)進行植樹造林，建立林網(wǎng)；擋風蔽蔭，改善田間小氣候；吸水蒸騰，降低地下水位，減少返鹽，改善土壤物理性狀，并起到防風固沙護坡護岸的作用。樹木和林帶的耗水量遠大于一般作物，在農(nóng)田兩側(cè)種植林帶和樹木可以降低地下水位，起到生物排水的作用。本次鹽堿地治理應保證林帶面積達到12%，計劃在田間路兩旁和排水渠旁，各栽植兩行楊樹，株距4 m，計劃栽植合作楊樹666株。

此外，通過種植耐鹽作物，也是鹽堿地生物改良的方式。不同植物的耐鹽性不同，種植耐鹽作物一方面可以利用高礦化度地下水進行灌溉，另一方面，作物也可以吸收和消耗土壤和灌溉水中的鹽分，有利于保持灌區(qū)鹽分的平衡。種植綠肥牧草，如紫花苜蓿等對改良鹽堿地和利用咸水和微咸水，也可以起到良好的效果。綠肥牧草種植，具有培肥改土的作用，尤其是它們都有茂密的莖葉覆蓋地面，可減弱地面水分蒸發(fā)，抑制土壤返鹽。據(jù)臨近地區(qū)測定，種植紫花苜蓿三年，地下水位下降0.9 m，土壤脫鹽率也大大提高。

3.5 田間生產(chǎn)道路設計

根據(jù)村民要求，田間生產(chǎn)路結(jié)合實際情況及設計標準布設。計劃對原生產(chǎn)路進行取直，硬化。共計長850 m，路面寬3.0 m, 墊土硬化30 cm,總土方量為765 m3，砂礫石硬化20 cm，總砂礫石方量為510 m3。路面高出田面0.5 m，壓實系數(shù)0.94。田間道路工程施工順序為：放樣、清表、原地面碾壓、取料、運料、上料、攤鋪、灑水、找平和碾壓。

4 結(jié)語

橫山區(qū)趙石畔鎮(zhèn)土地為鹽堿地，通過農(nóng)田水利建設，進行土地改良，完善節(jié)水灌溉配套設施，加強地下水排澇，使田、林、路、灌溉設施完善配套，耕地質(zhì)量大大提高，可新增良田7.63 hm2，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件極大改善，土地生產(chǎn)力顯著提高，可新增糧食產(chǎn)能68.7 t，為黃土高原區(qū)土地改良提供了技術借鑒。