朱艷霞，丁金星

開封市祥符區(qū)鹽堿地治理方案探析

朱艷霞1，丁金星2

（1.河南省開封市城區(qū)黑崗口引黃管理處，河南開封475000；2.河南省洛陽市洛龍區(qū)水利事務(wù)綜合中心，河南開封475000）

開封市祥符區(qū)由于地下水位偏高和地下水排泄不暢，造成大面積的土壤鹽堿化，針對鹽堿化存在現(xiàn)狀進行調(diào)查分析。以杜良鄉(xiāng)為例，分析杜良鹽漬化形成的自然因素和人為因素。從而提出：以水利明溝排水為主，農(nóng)業(yè)改良措施以及生物改良措施為輔的綜合治理方案，并對排水系統(tǒng)進行了設(shè)計，明確了生物、化學(xué)改良的具體措施。可對開封市祥符區(qū)的鹽堿地治理起到示范帶動作用。

開封；鹽堿地；排水；治理；方案

1 概況

河南省開封市祥符區(qū)總面積1291 km2，人口80萬，下轄14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1個辦事處、343個行政村。開封市祥符區(qū)屬溫帶大陸干旱型氣候，由于季節(jié)氣候影響和排水原因，使得鹽分積聚土壤表層的數(shù)量多于向下淋洗的數(shù)量，結(jié)果導(dǎo)致土壤進一步鹽漬化，并最終形成鹽漬土。區(qū)內(nèi)土壤鹽漬化按含鹽化學(xué)成份分為亞硫酸鹽土和亞氯鹽漬土及硫酸鹽土：其中亞硫酸鹽土分布最廣，約占全縣面積的68%。

2 鹽堿地成因

土壤鹽漬化形成的影響因素很多，主要為自然因素和人為因素。

2.1 自然因素

該區(qū)地下水位埋深較淺，在0.45 m～2.98 m之間，水位高程在1046.69 m～1055.70 m之間，地下水容易通過土壤毛管上升至地表，蒸發(fā)散失的水量多，留給地表土的鹽分就越多。當(dāng)?shù)叵滤宦裆畲笥谂R界深度時，地下水位低，地下水沿毛管上升不到地表，不積鹽，土壤無鹽漬化；地下水位高，地下水沿毛管上升至表土層，表層開始積鹽；地下水位很高(小于臨界深度)，地下水沿毛管大量上升至地表，表層強烈積鹽。尤其是當(dāng)?shù)叵滤V化度大時，土壤積鹽更為嚴重。開封市祥符區(qū)鹽漬化化學(xué)類型與潛水水化學(xué)類型基本一致。潛水水化學(xué)組成中，陰離子以SO42--CL-和HCO3--SO42-為主，陽離子除以Mg2+為主外，Na+的含量多于Ca2+，鹽漬土中主要以亞硫酸鹽漬土為主，反映了干旱氣候條件下的化學(xué)特征；而區(qū)內(nèi)鹽漬土所具有的表聚性和結(jié)殼性等特點，也體現(xiàn)了氣候因素的強烈作用。

2.2 人為因素

目前該區(qū)主要用渠水灌溉，均采用大水漫灌方式，灌溉水量大，區(qū)內(nèi)斗渠和農(nóng)渠均為土渠，滲漏嚴重，因此大量的渠系田間水滲入補給淺層潛水，渠水及田間入滲轉(zhuǎn)化的地下水一部分排泄于排渠之中，排渠坍塌、淤積嚴重，排水不暢，其余以蒸發(fā)作用形式排泄，水中的礦物質(zhì)滯留于表層土中，致使土壤鹽漬化程度加重。

3 鹽堿地治理措施

3.1 規(guī)劃范圍及原則

開封市祥符區(qū)鹽堿地改良規(guī)劃范圍為祥符區(qū)全區(qū)。規(guī)劃現(xiàn)狀年為2015年，治理鹽堿地面積達到開封市祥符區(qū)鹽堿地面積的60%；遠期規(guī)劃水平年為2020年，使開封市祥符區(qū)耕地徹底擺脫鹽堿化威脅。

3.2 鹽堿地改良方法

根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H，結(jié)合以前治理經(jīng)驗，鹽堿地程度較輕的地區(qū)采用疏通排渠、田間節(jié)水灌溉、植物改良的方式，鹽堿地程度較重的地區(qū)采用疏通排渠、渠道防滲、田間節(jié)水灌溉、土地平整、植物改良及農(nóng)業(yè)、化學(xué)改良等措施相結(jié)合的方式綜合治理。根據(jù)地質(zhì)勘察情況，開封市祥符區(qū)鹽堿地程度不同的地區(qū)是相互夾雜的，為了便于實施，本次規(guī)劃以鄉(xiāng)為單位劃分工程內(nèi)容。

3.3 水鹽平衡計算

鹽堿地形成的條件，無外乎排水系統(tǒng)不完善及地下水位過高兩個因素。排水系統(tǒng)的方案選擇主要包括水鹽平衡的分析論證、排水方式的選擇及排水出路等幾方面。為了解決灌區(qū)的鹽堿化問題，需要進行灌區(qū)的水鹽平衡分析。用灌區(qū)灌溉用水所帶入灌區(qū)的總鹽量Si與排出總鹽量S0的差值為正值還是負值來判別灌區(qū)處于積鹽或脫鹽。

其計算式為：

式中：Vi引入灌區(qū)的總灌溉水量；Ci為灌溉水的平均濃度，g/L或kg/m3；Vd為灌區(qū)排出的總水量；Cd為排水的平均濃度；Ac，An為耕地和非耕地面積，hm2；Sp為植物的吸收的鹽量；Sd為排水系統(tǒng)排出的鹽量；Sc，Sn為單位面積耕地和非耕地的植物吸鹽量，kg/hm2。

由于植物吸鹽量很少，一般可忽略不計。在這種情況下鹽平衡方程式可寫成：

為了保持灌區(qū)控制范圍內(nèi)不積鹽，至少應(yīng)保證ΔS= 0，則排出的水量與引入灌溉水量的比值應(yīng)滿足水鹽平衡方程：

灌區(qū)現(xiàn)狀引入灌溉水的礦化度為0.269 g/L，而現(xiàn)狀地下水礦化度平均值為4.69 g/L，應(yīng)用以上水鹽平衡方程可計算得，為保證項目區(qū)不積鹽，項目區(qū)灌溉水量對應(yīng)的排引比及排水量，經(jīng)過計算可知?，F(xiàn)狀條件下，要保證灌區(qū)不積鹽，則至少應(yīng)保證排引比大于0.06，排水量大于753.69萬m3；要保證灌區(qū)能排出過多鹽分，沖洗壓鹽達到預(yù)期效果，至少應(yīng)保證排引比大于0.15，排水量大于1884.23萬m3。需要說明的是，單純的以控制區(qū)范圍內(nèi)總鹽均衡評價灌區(qū)是否積鹽是不合理的。如應(yīng)用水鹽平衡方程計算中，若灌區(qū)灌溉水礦化度與地下水礦化度非常接近，直至相等時，要達到灌區(qū)范圍內(nèi)不積鹽，需要的排水水量與灌溉水量的比值為接近于1，這顯然是不合理的，也是不可能做到的。因而，在對灌區(qū)做水鹽平衡分析中，應(yīng)對灌區(qū)控制范圍鹽分加以區(qū)分，結(jié)合適宜的排引比，確定排水量。

4 鹽堿地治理典型設(shè)計

4.1 典型區(qū)選擇

本次鹽堿地治理典型區(qū)選在開封市祥符區(qū)杜良鄉(xiāng)，灌溉面積為0.8萬畝，其作物組成多樣，且在開封市祥符區(qū)的土壤鹽堿化問題上具備一定的典型性和代表性。

4.2 典型區(qū)基本情況

典型區(qū)位于開封市祥符區(qū)杜良鄉(xiāng)西南部，總面積75 km2。地下水位在0.5 m～2 m，地下水礦化度高，普遍存在土壤積鹽較重現(xiàn)象。從鹽堿化分區(qū)圖上看，土壤鹽漬化程度從北到南呈鹽土～重度鹽化～中度鹽化～重度鹽化～鹽土變化趨勢。在農(nóng)業(yè)灌溉與排水溝作用下，地表鹽份含量在0.33%～1.55%之間，農(nóng)田作物受到輕度抑制，產(chǎn)量不穩(wěn)定，成為中產(chǎn)田，形成中鹽堿土。在排溝淤塞、地下水徑流不暢的情況下，地表鹽份含量在1.49%～4.77%之間，農(nóng)田作物受到嚴重抑制，產(chǎn)量很低，成為低產(chǎn)田或無人耕作的荒地，形成重鹽堿化土～鹽土。典型區(qū)現(xiàn)有土地總面積1.12萬畝，其中灌溉面積0.8萬畝。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較差，農(nóng)田灌溉仍采用落后的串灌、漫灌的灌水方式，灌溉定額大，土地鹽堿化危害重，作物單產(chǎn)較低。

4.3 典型區(qū)設(shè)計

根據(jù)典型設(shè)計區(qū)土壤鹽堿化的成因，以排灌先行，排先于灌，平肥跟上，林、種、管逐步提高為原則，提出典型區(qū)鹽堿地的治理方案，即以水利改良措施（明溝排水）為主，農(nóng)業(yè)改良措施以及生物改良措施為輔，對典型區(qū)鹽堿地進行綜合治理。

4.3.1 排水系統(tǒng)設(shè)計

（1）根據(jù)《農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范》SL/T4-1999，排水模數(shù)采用下式計算：

式中:q為排水模數(shù)，m/d；μ為地下水位降深范圍內(nèi)的平均給水度，取0.03；Ω為地下水位形狀修正系數(shù)，明溝取0.7～0.8；ht為設(shè)計地下水埋深，可用臨界深度代之，m；h0為起始地下水埋深，0.5 m；t為防止返鹽的排水時間，9 d；εh為排水過程中的地下水平均蒸發(fā)強度，m/d；ε0為水面蒸發(fā)強度，m/d，若根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w條件可以不考慮蒸發(fā)影響時，則取ε0=0。

根據(jù)計算，排水模數(shù)為：0.031m3/s·km2。

（2）現(xiàn)狀充分灌溉情況下農(nóng)排需達到的排水流量，按下述公式進行計算：

式中：Qn為設(shè)計排水流量（m3/s）；q為排漬模數(shù)（m3/s·km2）；A為排水面積（km2）。

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=0.16 km2，可計算得，農(nóng)排排水流量為Qn=0.031×0.16=0.005 m3/s?？紤]到農(nóng)田退水等因素，根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，確定農(nóng)排設(shè)計流量為0.005～0.01 m3/s。

按《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》，根據(jù)溝槽材料、地質(zhì)條件施工質(zhì)量、管理維修情況等，新挖排水溝糙率可取0.02～0.025；有雜草的排水溝可取0.025～0.03。因此，項目區(qū)排水溝糙率取0.025。農(nóng)排排水溝溝深為2 m。

（3）排水溝間距根據(jù)公式：

式中，B為末級固定排水溝間距；k為排水地段含水層平均滲透系數(shù)，m/d；H0為地下水位降落起始時刻，排水地段中部地下水位高于溝內(nèi)水面的作用水頭，m；Ht為地下水位降落到t時刻，排水地段中部地下水位高于溝內(nèi)水面的作用水頭，m；t為設(shè)計要求地下水位由H0降到Ht的歷時，9 d；D為溝內(nèi)水面到水平不透水層表面的垂直距離，12 m；μ為地下水位降深范圍內(nèi)的平均給水度；取0.03。

α為修正系數(shù)；即：

式中：χ為排水溝梯形過水?dāng)嗝娴臐裰?χ＝b+2(1+m2)0.5h;b為溝底寬度,m;h為溝內(nèi)水深,m;m為邊坡系數(shù)，m;

表1 斗排水力要素計算結(jié)果匯總表

由以上迭代公式計算得農(nóng)排排水溝間距為100 m～120 m。（4）斗排設(shè)計

根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H，一條斗排以控制5條農(nóng)排計。農(nóng)排渠深2 m，考慮排水溝逐級向下可自流為原則，下級排水溝水位宜低于上級排水溝0.1～0.2 m，則斗排排水溝深度為：H斗=1.8+ 0.2=2.2 m。按《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定排水溝最小穩(wěn)定邊坡系數(shù)取1∶2，排水溝糙率取0.025?？v坡的選擇必須使設(shè)計流速滿足不沖不淤流速；最小流速不宜小于0.3 m/s，設(shè)計最大流速應(yīng)小于當(dāng)?shù)嘏潘疁喜粵_流速0.6 m/s。各水力要素計算按梯型斷面明渠均勻流公式計算。即Q=AC(Ri)1/2、V=(1/n)R2/3i1/2。經(jīng)計算，斗排水力要素見表1。

4.3.2 生物、化學(xué)改良措施設(shè)計

（1）生物改良措施。主要是植樹造林，建立林網(wǎng)；在農(nóng)田兩側(cè)種植林帶，以降低地下水位。沿渠道、道路兩側(cè)布置農(nóng)田防護林。主林帶為南北走向，寬8 m；副林帶為東西走向，寬6 m。本次典型區(qū)擬營造防護林600畝，種植防護林樹種為青楊。

（2）化學(xué)改良措施。結(jié)合典型區(qū)的具體情況，對典型區(qū)內(nèi)土壤鹽漬化中度以上區(qū)域增施腐植酸鉀鎂肥以及鹽堿土壤改良劑，其中腐植酸鉀鎂肥具有改良土壤、提高作物抗逆性、提高作物單產(chǎn)等多種功效，且施用腐植酸鉀鎂肥后，在追肥時，只需追氮、磷肥，鉀、鈣、硅、鎂和微量元素肥可不再另行追施，而施用鹽堿土壤改良劑可激活鹽化土壤中被固化的養(yǎng)分，提高其它化肥的利用率，減少化肥被固化對土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不良影響，疏松板結(jié)的土壤，增加土壤團粒結(jié)構(gòu)，增強土壤保水、保肥能力，且一次使用，多年受益。

5 結(jié)語

鹽堿地對農(nóng)作物生長危害巨大。文章以水鹽平衡方法對提出了開封市祥符區(qū)鹽堿地改良措施，并以開封市祥符區(qū)杜良鄉(xiāng)為典型設(shè)計，通過排水系統(tǒng)設(shè)計和生物、化學(xué)改良措施設(shè)計，提出當(dāng)?shù)佧}堿地改良方案，供全縣實施進行借鑒，以實現(xiàn)土地資源高效利用，最終達到農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收、農(nóng)民致富及生態(tài)環(huán)境改良的目標(biāo)。

Analysis on Saline-alkali Treatment Scheme in Xiangfu District of Kaifeng City

Zhu Yanxia,Ding Jinxing
（Yellow River Management Office of Heigang Gate in Kaifeng Area，Kaifeng 475002,Henan；Water Affairs Comprehensive Center at LuolongDistrict in Luoyangcity，Kaifeng475002,Henan）

Xiangfu district in Kaifeng is located in the high groundwater level and poor drainage of groundwater,results in a large area of soil salinization.The presence of salinization status is investiged and analyzed.Taking Du Liangxiang as an example,the natural factors and human factors of salinization of Du Liang were analyzed.This paper puts forward the comprehensive management plan of water conservancy ditch drainage,agricultural improvement measures and biological improvement measures,and designs the drainage system,and clarifies the specific measures of biological and chemical improvement.Can be KaifengCity Xiangfu District ofsalt and alkali control play a leadingrole in the demonstration.

Kaifeng；Saline-alkali place；todischarge；totreatment and scheme

S156.4

B

1673-9000（2017）02-0039-03

2016-12-11

朱艷霞（1975-），女，河南開封人，工程師，主要從事水利施工管理工作。