暗管排盐技术在新疆阿克陶县灌区的应用研究

马千雅

(新疆维吾尔自治区灌溉排水发展中心，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 灌区概况

位于昆仑山与天山交接的帕米尔高原东麓的新疆阿克陶县，西、南、北三面环山，土壤中普遍存在可溶性盐分，常常随河流和灌溉逐渐运移，最后积滞在平原灌区。灌区年均降水量77.5mm，年均蒸发量1500mm，干旱指数18.5，地下水埋深在1.5～4.0m，排水工程建设落后，灌区降水稀少、蒸发强烈，气候干旱，地下水埋深浅，所以积盐过程强烈而广泛，导致平原灌区出现不同程度的次生盐碱化。根据成因不同，灌区土壤盐渍化可以分为人为积盐和自然积盐两种。平原灌区土层多为结构性含水层和相对隔水层互层，其结构性含水层主要是砂卵砾石，自上游至下游砂卵砾石颗粒逐渐变细，相对隔水层则为亚黏土和亚砂土。土层岩性导致平原灌区地下水流速较缓，水位持续壅高，在潜水的蒸发作用下盐分析出土壤而沉积，形成土壤盐渍化。此外，灌区普遍存在重灌轻排现象，田间渗漏严重，导致地下水位不断上升，超过临界深度，加重土壤次生盐渍化。

灌区范围内的盐碱性土地普遍表现出土壤盐分高、地下水埋深浅等系列问题，采用暗管排盐技术，以暗管排盐工程增强土壤脱盐排盐、淡化土壤为首要目标。

2 暗管排盐技术的应用

2.1 技术概况

暗管排盐技术遵循“盐随水来、盐随水去”的水盐运动规律及相关原理[1]，待土壤中的盐分充分溶解后，将其与渗入地下的含盐水体统统经由管道排除，实现土壤含盐量降低的作用。

暗管排盐技术优势特征：ⓐ通过管道排盐以及降水、灌溉淋洗，使土壤中的盐分通过暗管排走，从而达到土壤洗盐排盐的目的；ⓑ达到控制地下水位作用，通过暗管的埋设将地下水位降低至设计埋深以下，控制地下水位上升，防止土壤次生盐渍化；ⓒ有助于现代化工程装备的应用，通过开沟铺管机等成套设备，实现开沟、铺管、埋土一体化，为盐碱地治理提供一套现代化的国产工程装备及技术指标体系，打破了国外技术垄断的局面。

2.2 暗管排盐的必要性与紧迫性

新疆阿克陶县灌区主要位于大陆性干旱气候带，降水少，蒸发强，地表所累积的盐皮层较厚，土壤盐渍化现象在地下水埋深小、矿化度高的地区比较严重。形成这种现象的原因主要是地下水位不断升高，亚黏土和亚砂土土壤质地在较为严重的蒸发蒸腾作用下，盐分不断累积，土壤本身所具有的生草过程及浅育过程相对弱化[2-3]。土壤盐渍化问题不仅大大减少土地数量，而且严重降低土地质量，极大限制了当地农业经济的发展。灌区总面积 73.696hm2，内含1～7号7块条田，条田间由防护林和农排间隔。灌区内地下水位埋深在1.5～4.0m范围，平均埋深水位1.68m，地下水位较高。

表1 盐碱地综合整治示范灌区现状含盐量

从表1可以看出，区域内土壤含盐量在0.99～2.46g/kg范围内，土壤盐碱化程度较高。灌区土壤质地轻，砂性重，主要为亚黏土和亚砂土，通透性能好，供肥力强，养分积累少，土壤肥力低。

2.3 暗管排盐技术的实施

2.3.1 暗管埋设方式

灌区暗管排盐技术应用过程中，主管主要采用φ120～160型PVC双壁波纹管，并采用无纺布使之与支管接口紧密缠接，而后用耐盐酸黏结剂再次黏结；支管采用φ60～100PVC双螺纹渗管，支管周围按照10cm的间隔钻凿直径1cm圆孔，并在支管外包裹双层无纺布。为防止泥沙等异物进入和堵塞管道，用UPVC管封堵主管和支管起始端口，并确保主管与支管弯曲半径不小于60cm。

暗管埋设方式对灌区地下水位及运行方向存在一定影响，暗管埋设前地下水运行环境表现为沿自然坡降长距离水平运行，而埋设后为由埋设管道分割而成的150m短距离定向排水环境[4]。新疆阿克陶县灌区暗管排盐工程采用潜密式“吸水管+集水管”埋设模式，通过在田间布置间距30m、长3m、直径2.5m东西走向的吸水管，将过高的地下水排至灌区一条南北走向的集水管中。集水管中部布设一个潜污泵，将集水管内的水排至与集水管并行的西侧干排涵管内。为防止吸水管与集水管内发生淤积，在周围安装砂砾石过滤器，并保证过滤器中砾石层厚15～25cm。冲洗方式以畦田为单位，将根部分层土壤中过量的盐去除，并通过排水洗涤时通过土壤层的水溶解盐并汇入地下暗管内，达到排盐的目的(见图1和图2)。灌区在集水管中部潜污泵处建设一座管理房，集自动化检测设备和暗管排盐泵坑为一体。

图1 暗管布设示意图

1—暗管；2—填砾石；3—土工织物；4—土壤；5—砂图2 暗管横断面示意图

2.3.2 反滤措施

根据灌区实际情况，选用就地取材、价格低廉、抗酸碱腐蚀、绿色环保无污染的秸秆和稻草类透水性材料，此类滤料在应用之初能有效阻止颗粒土壤进入暗管，使用2～3年后材料彻底霉变腐烂，在暗管四周形成较为稳定的滤水层，发挥过滤颗粒土壤的作用。

3 暗管排盐技术应用效果分析

灌区暗管排盐技术实施一年后，在耕地质量提升、作物产量增加、节水方面取得了显著效果。

3.1 土壤含盐量、pH值及地下水位显著降低

在灌区实施暗管排盐技术一年后，对灌区7块条田进行勘测，对比分析土壤含盐量、pH值、地下水位的变化情况(见表2～表3、图3)。

表2 暗管排盐技术实施前后土壤含盐量变化情况对比

表3 暗管排盐技术实施前后土壤pH值变化情况对比

图3 暗管排盐技术实施前后地下水位变化情况对比

由表2～表3和图3可知，暗管排盐技术实施前与实施一年后相比，灌区内7块条田土壤平均含盐量从 1.58g/kg下降至1.17g/kg及以下，脱盐率达到25%以上，pH值平均降低7.2%，地下水位最高下降55cm。

3.2 作物产量大幅增加

灌区内的耕地主要种植小麦、玉米等农作物，灌区降水稀少，蒸发强烈，属于暖温带内陆干旱荒漠气候，春夏多风沙和浮尘等灾害天气；风沙危害严重，自然条件恶劣，区内耕地均为基本农田，土地盐碱化严重，耕地质量差，农作物产量低而不稳。区内地下水位较高，部分地区土地盐碱化严重，耕地潜力得不到充分发挥，土地产出率较低，严重影响农民收入及经济效益的提高(见表4)。

表4 项目实施前后同类作物产量变动情况对比

由表4可知，新疆阿克陶县灌区在实施暗管排盐技术一年后，同类作物每公顷产量均有大幅度提高，种植各类作物平均每公顷增产32.5%。其中，小麦每公顷增产57.78%(最高)、甜菜每公顷增产18.26%、番茄每公顷增产33.05%、辣椒每公顷增产20.91%。暗管排盐技术具有明显的作物增产作用。

3.3 节水效果显著

在新疆阿克陶县灌区实施暗管排盐技术后，作物年灌溉量由实施前的725 mm降低到实施后的600mm，节水率达到17.24%。暗管改良盐碱地所布设的管道系统实现了让农田灌排水在管道中流动[5]，实现了与农田管道灌溉等节水技术无缝衔接，形成了管网化的输、排控制系统，可进行定量化灌溉洗盐，改变了传统大水漫灌洗盐的局面。同时，通过管道排出的水在水质满足灌溉水质标准的情况下还可回收利用，这对缺水地区水资源利用效率的提升具有重大意义。

4 结 论

暗管排盐技术在新疆阿克陶县灌区实施后，产生了显著的节地节水、耕地质量提升、土地集约利用、农田生态环境改善等成效，产生了良好的经济、社会与生态效益。灌区内排水、除盐等基础设施得以配套完善，排水顺畅，土地盐碱化得以有效控制。经过持续改善，使得现有中低产田耕地质量等别提升一个等级以上，增产潜力较大，同时，改善和保护了生态环境。