关键技术研究与示范
项目立项建议书
利津县国土资源局 杨奠基
二○一二年五月三日
基于盐碱地浅层水控制的竖井排水关键技术研究与示范
项目立项建议书
利津县国土资源局 杨奠基
一、项目研究的背景
黄河三角洲因为成陆时间短，地下水矿化度高，不适当的开发极易导致土壤盐渍化，从而发生草甸植被的逆向演替，甚至退化成寸草不生的光板地。黄河三角洲地区的土壤类型主要是 潮土和盐土两大类。从内陆向近海，土壤逐渐由潮土向盐土递变，多数土地后备资源土壤呈现高盐性，且地势低洼，地下水位很浅。
盐渍土的形成离不开水，盐随水来，盐随水去。潜水埋深小于潜水临界埋深的细土平原，土壤及包气带蒸发失水，可通过毛细管源源不断地得到潜水水量和盐分补给，持续的蒸发可使土壤不断积盐。若降水或地表水下渗量较小，难以在土壤层中形成有效的脱盐过程，土壤中的盐分含量就会越来越高，最终发育成盐渍土。预防盐碱灾害主要应从控制地下水位着手。要使土壤不致盐碱化，一方面不让地下水位高于临界水位，另一方面是减少地下水通过毛细作用升到地面蒸发。根据溶质运移理论，土壤的盐分运移主要是通过对流和水力弥散作用。土壤中的盐分，有的形成固体结晶聚集在土壤表层；有的存在于土壤水形成盐溶液。在现实的工程中，关键是创造条件，通过水分运动把土壤中的各种状态的盐分转化为自由溶液中的盐分，并自土壤中排除。目前，为了开发利用这些土地资源，发展农业，当地政府和人民创造了许多盐碱地的改良模式，如上农下渔、深沟排碱、蓄淡压碱等，为农业的发展做出了积极的探索。 上农下渔是一种生态模式，但由于坑塘中的水主要来自高矿化度地下水，无法循环流动，
渔业养殖效益不明显，现已逐渐演化为单纯挖沟筑台田。主要问题一是台田面积小，最大10亩左右，很难被规模化、现代化的大农业所应用；二是条田沟内的水无排泄渠道，长期囤积且含盐量高，无法灌溉应用，使得台面耕地只能作为等雨浇灌的旱田，产量低而不稳；三是台田开发成本较高，每开发出一亩耕地，仅投入机械费人工费大约需4500元，若再加上桥涵配套，每亩耕地开发成本约为6000元；四是开发出的耕地面积不到开发总面积的40%，后备资源利用率低。
深沟排碱是多年来一直沿用的开发模式，此措施以挖深沟淋盐为主,配以淡水压碱洗盐。挖排碱沟可以降低地下水位,减少土壤盐分含量,但排碱沟每年要清淤1次,否则排碱沟容易淤积堵塞,洗盐排碱效果降低,布线槽导致土壤的次生盐渍化。淡水洗盐,虽然降低了土壤的含盐量,但随着盐分的淋溶,大量土壤养分也随之流失。同时由于当地土质疏松，排沟坡比较大，占地较多。在实际应用中除干支级排沟能够达到地下水临界深度，斗农级排沟往往因倒比降引起排水沟积水及排水沟塌坡等问题peepm,当年就淤塌到地下水临界深度以上，起不到调控地下水的作用。在雨季及灌溉时节，更会因沟内存水，导致地下水位迅速升高。得出的结论是，利用深沟排水，“沟大、桥大、占地大、效果不大”。
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种稻改碱是当年投入当年见效的改碱措施。在有足够水源的低洼盐碱地,通过改种水稻时泡田和长期淹灌,可以减少土体盐分并抑制盐分上升,旋转式清堵机通过连续几年种植水稻,土壤可得到良好的脱盐改良,东营市种稻改良盐碱地2.7多万公顷。引黄种稻还能使稻田不断积累粘质土,改良土壤质地,但应注意稻田要集中布置,不能水旱插花,稻区外围要有深2.5-3.0 m的渗沟,否则会造成盐碱“搬家”,旱地盐化。对土质粘重,地势低洼,种稻后排水不畅,土体下部积盐的稻田,不宜种植其他旱作物,否则会迅速返盐。
淤灌改碱：由于蒸发强烈,地下水补给盐分的土壤通过引黄淤灌沉积0.2-0.5 m厚的黄河泥沙,可形成新的淡土层,填高了地面并淋洗盐分,射线灯但沉淤土壤厚度应在30 cm以上。淤灌后应及时加强管理,完善排灌工程,降低地下水位,防止土壤再度盐渍化。大引、大蓄、大灌会使区域水盐平衡失调,土壤盐渍化迅速发展。
暗管排碱是利用人工或机械将排碱管埋入1.6-2.0 m深的地下。2000年9月东营市从荷兰引进了技术,开始了暗管改碱工程,面积达1万hm2。暗管排碱技术实施一次性投入较大。暗管埋深、间距、管径要按土壤含盐量、地下水埋深、矿化度、渗透系数、土层厚度及地形来设计,不能一个标准,否则达不到预期的效果。现有的施工机械埋深只能达到1.8米左右，很
难使地下水位降至临界深度以下，不能从根本上平衡项目区内的水盐动力,排碱效果不理想。应用系统集成
二、项目研究目的与意义
“竖井排水”在排降地下水位、淡化地下水质、加速土壤脱盐以及防治作物渍害等方面效果比较显著，一直作为一项快速改良滨海盐土的优良技术。但黄河三角洲地区曾经试验过的竖井排水改良技术，井深过大（30-40米）、井距过远（220米以上）、井径细小（一般为Φ40cm），由于井中汇集过多的咸度很高的深层水（表层潜水矿化度一般为5一10克/升，深度愈大矿化度愈高，30米深度可达40克/升以上），若地面排水或处理不当，可能增加区域总盐量，存在一定风险。另外，黄河三角洲地区土层中于地面以下10一20米间经常出现厚度较大的粘土（重壤土）层，透水性极差，隔断了上下层的水力联系，竖井抽水过程中抽排了大量的高矿化水，但多来自深层而且由于粘土隔层的存在，下层地下水的排除并未促使上层矿化潜水的下降，因而由于灌溉和降雨入渗所形成的临时淡水层，在毛管蒸发的作用下迅速消耗，故不能促使潜水淡水层的形成。另外在建井方面，我国95%左右的管井为直径40cm左右无砂混凝土滤水管管井，尽管设计滤水管的孔隙率达到20%左右，但由于井径较细,井壁过滤面积有限,井的渗透能力受到制约。
降水井和取水井不同，它追求的不只是井的出水量，而是降低地下水的深度。区别于管式深井型式，本研究采用大口径浅竖井井型进行土壤改良试验研究，深度确保在本区不透水层之上，立足于排出表层潜水，降低上层土壤的地下水位和进行脱盐，在水力坡度较小的情况下，通过增加竖井渗水面积扩大渗水量。地表排水系统采用灌排一体设计，并探讨应用风能、太阳能提水可能，排水通过地表衬砌防渗农渠排水至斗沟，解决了咸水输送途径，防止了排出咸水通过渗透污染农田的风险；根据土壤水淡化进程，进行井灌应用潜力分析，从而探索黄河三角洲土地高效开发新途径、新技术。
同时，在本研究中提出通过在雨季前大幅度降低地下水位，腾空地下库容，加快雨水的入渗速度，减少地表径流浪费，强化雨水对土壤的淋洗能力，使本区域紧缺的淡水资源得到更加充分的利用。
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