张洪宇
(海兴县农业农村局 河北 海兴061200)
在滨海地区,盐碱地是最主要的中低产田土壤类型,合理开发改良这些盐碱地,对提高耕地资源利用率,保护和改善生态环境意义重大。传统的盐碱地改良技术,主要有大水压碱、明沟排碱、灌水洗盐、种稻改良等。在淡水资源日益紧张的今天,传统技术受到了很大的制约。暗管改良盐碱技术,其基本原理是遵循“盐随水来,盐随水去”的水盐运行规律,将土壤中含盐分的水体,通过埋于土壤中的管道排走,从而达到有效降低土壤含盐量的目的。
主要包括暗管埋深、铺设间距、暗管直径、滤料设计、出水口处理等内容。
1.1 暗管埋深的确定。根据不同的土壤、作物类型,按照暗管排盐埋深计算公式(ht=h+△H+r)确定暗管埋深范围。如以土壤含盐量3‰作为植物生长含盐临界点,暗管埋深范围为1.2~1.5 m。如黏土层较浅,渗透性差,以临界水深值作为埋管深度设计是不合适的,需依据作物生长耐盐阈值、正常生长根系主要分布土层深度及土壤渗透状况确定暗管的埋设深度。
1.2 暗管间距的确定。暗管间距是在土壤状况和排水标准的基础上确定的。依照《农田排水工程技术规范》,并参照经验值来设计,当暗管埋深1.5~2.0 m时,且土壤为黏土、重壤土,暗管间距经验参考值为20~40 m;暗管埋深在1.0~1.5 m时,且土壤为黏土、重壤土,暗管间距经验参考值为10~20 m;暗管埋深为0.8~1.0 m,则暗管铺设间距可按10 m考虑。
1.3 暗管直径的确定。管道的直径决定了其排水能力,它是由水量、坡度(比降)和糙率因素决定的。在“曼宁公式”的基础上计算出暗管的排水能力后,确定农田排水用塑料单壁波纹管的直径尺寸。因为在管道中往往不可避免泥沙沉积,所以对管道直径必须考虑一定的安全系数,一般取75%左右。结合施工经验及耕地实际情况,通常选用DN110PE单壁打孔波纹管较为合适,其排水能力超过一般要求的4 mm/d或者20 m3/(hm2·d)。
1.4 滤料设计确定。暗管外包滤料是包裹在暗管周围的材料,是地下排水系统能够正常工作的关键。外包滤料有2种功能:一是起过滤作用,防止细小土粒流进管中堵塞管道,二是减少流向管内渗流的阻力,增加渗透性。目前应用的外包滤料主要有3种:有机材料外包料、人工合成外包料和砂砾或碎石外包料。以秸秆、稻草、锯末等作为有机材料外包滤料,易腐败,使用年限短,且易造成排水孔堵塞,从而影响排水效果。人工合成外包料优点是外包料预先包在管材外面,施工工艺简单,其成本低于砂砾外包料。但目前人工合成外包料应用研究不成熟,尚处于试验阶段,其淤堵性问题没得到有效解决。从已竣工项目来看,砂砾外包料的功效是比较好的,选用时,根据埋管土层的土壤粒径分布特征及粘粒含量比例,结合砂砾滤料的粒径级配范围,确定采用合适的外包砂砾滤料。
1.5 出水口防护设计。由于雨水冲刷及农田灌溉很容易引起农田排水沟沟坡坍塌,造成暗管出口淤堵被埋,致使排水不畅以及无法排水,应确保出水口底部高度高出排水沟50 cm以上,并在每条暗管出口末端加装混凝土套管进行防护,套管长度一般为2 m。
以条田为单位铺设田间渗水管用于淋洗改良土壤。依据农沟方向确定暗管铺设方向及间距,暗管末端要与条田农沟相联结。暗管采用DN110PE单壁打孔波纹暗管为最佳,外包7~8 mm厚滤料。用激光制导控制铺设坡度0.5‰~1‰,开沟、铺管、裹砂、坡度控制多道工序一次完成,每300 m设置1个检查井,出口采用混凝土套管防护措施。
在滨海地区,由于受传统耕作方式的影响,在土壤耕作层与心土层之间形成了一层紧硬的、封闭的犁底层,阻碍了耕作层与心土层之间水、肥、气、热梯度的连通性,耕地日趋板结。用大功率拖拉机拖带深松机具或深耕犁,将30 cm以上的土层深松1遍,增加土壤透气和透水性,加快土壤的淋洗脱盐速度,促进盐碱地改良,进而增强土壤蓄水保墒和抗旱防涝能力。
排盐暗管铺设完成后,暗管以上土壤的盐分在降水和灌溉水作用下持续向下迁移,由暗管排出。暗管以下土层的盐水也会被暗管吸走,阻断了土壤返盐途径。经过10年左右使用,暗管中会有粉砂沉积,如出现流水不畅,可使用高压清洗设备,以高压水流冲洗暗管,保持其正常排水功能。