黄河河口地区暗管排碱施工暗管埋深 计算分析 牛丽霞，蔡 强，薛 菲 （山东乾元Ｚ－程集团有限公司，山东东营２５７０９１） 【摘要】 暗管排碱技术是近年来自荷兰引入的科学改良盐渍土壤的工程技术，具有单次投入、短期脱碱、无人看 护等优点。黄河河口地区由于自身地质、气象等特点，造成了该地区盐渍化问题极为严重，严重制约当地农业发 展，传统的盐渍改良手段效果不明显。本文通过暗管埋深计算公式，结合河口地区现状，核算出适用于研究区的暗 管埋深计算参数，可为今后暗管排碱施工提供技术依据，达到高效改良盐渍化土壤的目的。 【关键词】 黄河河口地区；暗管排碱；埋深计算 中图分类号：ＴＶ５２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５－４７７４（２０１４）１２－００７７－０３ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｐｉｐｅ Ａｌｋａｌｉ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｐｉｐｅ Ｂｕｒｉｅｄ Ｄｅｐｔｈ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｅｓｔｕａｒｙ Ｒｅｇｉｏｎ ＮＩＵ Ｌｉ－ｘｉａ，ＣＡＩ Ｑｉａｎｇ，ＸＵＥ Ｆｅｉ （Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｑｉａｎｙｕａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ，，Ｌｔｄ．，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ ２５７０９１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐｉｐｅ ａｌｋａｌｉ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ ｓａｌｔｅｄ ｓｏｉｌ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．Ｉｔ ｈａｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍ ｄｅ．ａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎ， ｕｎａｔｔｅｎｄｅｄ ｓｔａｔｅ，ｅｔｃ．Ｓａｌｉｎｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ ｅｓｔｕａｒｙ ｒｅｇｉｏｎ ａｒｅ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｓｅｒｉｏｕｓ ｄｕｅ ｔｏ ｏｗｎ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅｒｅｂｙ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｈａｍｐｅｒｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｃａｌ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ａｎｄ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓａｌｔｅｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｅａｎｓ ａｒｅ ｉｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｓｔａｔｕｓ ｑｕｏ ｏｆ ｅｓｔｕａｒｙ ｒｅｇｉｏｎ ｉｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐｉｐｅ ｂｕｒｉｅｄ ｄｅｐｔｈ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｂｙ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐｉｐｅ ｄｅｐｔｈ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ，ｔｈｅｒｅｂｙ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐｉｐｅ ａｌｋａｌｉ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ，ａｎｄ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｓａｌｔｅｄ ｓｏｉｌ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ ｅｓｔｕａｒｙ ｒｅｇｉｏｎ；ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐｉｐｅ ａｌｋａｌｉ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｂｕｒｉｅｄ ｄｅｐｔｈ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ １暗管排碱技术介绍 暗管排碱技术适用于地势低洼、排水不良的区域。 该技术主要推广国家为荷兰，近年来被引入我国，并与 国内几大科研机构共同改进施工工艺及机械，在国内 影响被抬高造成盐渍化加重。所需成本虽较以前的技 术要高，但是暗管排碱施工只需一次，无需重复布设， 前期投，后期基本无投入，且土壤盐渍改良效果 好，根据国内外暗管排碱施工的效果分析，３年左右土 壤可脱碱。见下页图１。 得到了很好的推广。该技术通过暗管排碱技术，能够 很好地将土壤中多余水分排走，避免地下水位受蒸发 ・７７・ 一 图１暗管排碱施工示意图 ２暗管埋深计算 暗管排碱施工中，需要把握好暗管埋深参数，才能 保证暗管排碱施工质量，确保施工初衷。下面通过数 学公式结合现场复核来确定暗管埋深的具体方案。 暗管埋深是暗管排碱系统工程的主要参数之一。 塑料暗管的埋深与研究区气候条件、土壤质地、作物种 类、出水条件等因素有关，根据防渍或防盐的要求确定 暗管埋深。黄河河口地区７、８、９三个月是雨量集中 期，广泛分布的黏砂夹层土壤渗透性差，极易因地下水 位抬高而产生渍害。因此，首先应使地下水位控制在 作物要求的适宜深度，以满足作物需要；同时考虑达到 水盐均衡和逐年脱盐淡化的要求，因为它直接关系到 暗管排水的效果和投资的效益。此次暗管埋深按照最 小暗管埋深控制。 确定暗管最小埋深，应考虑如下几个因素：一是作 物耐渍深度；二是本地冻土层深度，防止管道冻裂；三 是便于农业机械化田间作业；四是土体质地构型及其 水盐运动规律。 在实际工作中，最常采用的计算公式如下： ｈ ：｜ｈ ｅ＋Ｈ ＋ｈ） 式中 ， ——暗管埋设深度，ｍ； 作物要求的地下水埋深，一般为耐渍深 ・７８・ 度或地下水位临界深度，ｍ； 两吸水暗管间排水地块中部地下水位与 吸水暗管中水位之差，常称剩余水头或 滞留水头，ｍ； 。——暗管中水深，一般取吸水暗管管径一半，ｍ。 ＞／ Ｈｅ 、＼ Ｉ１ ＼＜ ＿… … 睾－．Ｌ．－ 图２暗管埋深示意图 由上式和图２可知，排水暗管的埋深主要取决于 保证作物正常生长发育所需要的地下水埋深，同时还 须考虑必要的剩余水头。荷兰、英国均采用Ｈ＝ ０．２ｍ，我国一般取０．２～０．３ｍ。 研究区土壤改良后以种植耐盐碱的棉花为主，而 汛期三个月正值棉花蕾铃期，对渍害的危害比较敏感。 因此埋设的最小深度，应根据雨季棉花适宜的地下水 埋深确定。根据《土地开发整理项目规划设计规范》 （ＴＤ／Ｔ １０１２－－２０００），棉花作物设计排渍深度为１．０～ １．３ｍ，同时也规定了适于使用农业机械化的设计排渍 深度为０．６～０．８ｍ。黄河三角洲地区属季节性冻土地 区，按最大冻土深度考虑，暗管埋深应大于０．８ｍ。 另外，项目区进行的土壤调查结果表明，大多数剖 面表层土为粉砂壤土，临海部分点夹有腐烂贝壳，厚度 一般在１０～２０ｃｍ，少部分为黏壤质，马新河以西部分 为红色的黏砂壤土，渗水性较好。中间多为夹黏型，即 该区土壤黏土主要分布在１５～１００ｃｍ范围内，呈一到 两层出现，深度不一，厚度小于２０ｃｍ的占７５％，１００ｃｍ 下黏土层出现较少；马家水库南边及对岸东部小部分 区域，黏土下或壤砂土层下，出现砂土层或沙层。总体 牛丽霞等／黄河河口地区暗管排碱施工暗管埋深计算分析 上来讲，黏壤土层主要出现在１５～１００ｃｍ范围，既影响 土壤淋洗脱盐速度，导致盐分滞留，也会制约ｌＯＯｃｍ下 地下水上行积盐速度，因此采取深松是加快上层淋盐 的必要措施，同时暗管管沟的埋深活动本身也有利于 打破黏土层，使水分测流下渗。明暗相结合的治理措 埋深参数，施工前后进行对比，发现不仅能够最大程度 地节约成本，而且地表水渗流速度较快、地表水排出田 间效率较高。经测算，仅合理埋深施工，节约成本约 ４７３万元左右。 ４结语 施以及暗管浅密式布设形式，对于这种黏土夹层土壤 的改良也是非常有必要的。 黏土层的出现对水盐运移的影响与均质粉砂壤土 本文结合黄河河口地区具体情况，根据暗管排碱 技术规范中关于暗管埋深的计算公式，提出了研究区 暗管最小埋深的指导参数１．２ｍ。该指导参数经东营 市河口区新户土地二期整理项目全程实践，节约成本 ４７３万元左右。本文成果为今后河口地区运用暗管排 碱技术改良盐渍化土壤提供了强有力的数据支撑，提 高了暗管排碱技术在河口地区推广应用的适用性。 参考文献 ［１］赵兰坡，尚庆昌，李春林．松辽平原苏打盐碱土改良利用 现状及问题［Ｊ］．吉林农业大学学报，２０００（专辑）：７９— ８３．８５． 不同。余世鹏（２０１１）等针对黄淮海冲积平原土壤剖 面中黏土夹层普遍存在的现象进行的水盐运移研究表 明：含黏土夹层土体表土积盐高峰出现在１ｍ左右地 下水埋深处，全剖面粉砂壤土土体的表土积盐高峰则 出现在１．５ｍ左右地下水埋深处，低于该高度，积盐速 度快速下降。郭全恩等（２０１０）在粉砂黏壤土上的试 验也表明，地下水位埋深为１００ ｃｍ以上时最有利于土 壤剖面盐分离子的累积。 ［２］ 王树怀．垦利县董集乡采用暗管排碱改良土壤［Ｊ］．山东 国土资源，２００９（５）：５８． ［３］ 李恩辉．暗管改碱技术要点及应用前景分析［Ｊ］．中国科 综上所述，兼顾排渍和控盐等多因素要求，加上管 道直径０．１ＩＴＩ，研究区暗管最小设计埋深处计算为１．２ｍ。 ３应用情况及效益分析 ２０１２年７月～２０１３年１２月，东营市河口区新户 技信息，２０１１（１Ｏ）：１４２，１５６． ［４］余世鹏，杨劲松，刘广明．易盐渍区黏土夹层对土壤水盐运 动的影响特征［Ｊ］．水科学进展，２０１１（０４）：４９５－５０１． 镇开展了土地整理二期项目，旨在通过现代化的灌溉 体系＋暗管排碱网络，科学高效地改良该地区盐渍化 土地。该工程暗管排碱施工中采用了本文提供的暗管 ．｜ ’１．ｔ ’ ，，．● ，，．●，．●，．・ ！ ’ ｔ厶● ｔ ● ｔ ［５］郭全思，马忠明，王益权，等．地下水埋深对土壤剖面盐分 离子分异的影响［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１０（０６）：６４—６７． ｔ，． ・！ ！“ｔ ！“｜ ・｜，．ｔ ｔ，．● ｔｈｔ ’ｈ！，． ｜，． ！ ｜ ●，．ｔ ● ！ ｔ ！ （上接第７０页）水厂，同时市政五水厂水量被置换出 ４．２万ｍ ／ｄ，仅保留六水厂供给道义配水厂２．０万 ｍ ／ｄ。 下水被农业灌溉开发利用，因此集中开采地区几乎没 有。另外，从大伙房水库输水工程的供水范围看，大伙 房水库输水工程供水仅能解决沈阳市市区的缺水问 ６蒲河新城水源地情况 蒲河现无大型蓄水工程，且其水量、水质均不能够 题，不承担沈阳北部地区的供水任务，所以沈北新区的 近远期缺水问题需要从本地区及邻近区域寻找水源解 决，石佛寺水库为唯一合适水源。 ７结语 满足蒲河新区的近、远期用水的需求；浑河由于临近段 没有工程，并且浑河的开发利用程度已达７０％以上， 所以也不可能作为蒲河新区的供水水源；在蒲河新区 行政范围内，根据区域内现有水源条件，沈北新区的地 表、地下水资源已经充分利用，凡是富水地区的地下水 均被沈阳市政自来水公司开发利用，较富水地区的地 综上所述，石佛寺水库将成为蒲河新城主要的水 源地，供水工程如按计划完全实现，到２０２０年，将超过 协议供水量１７万ｍ ／ｄ，年收取水费超过３０００万元，供 水前景可观。◇ ．７９．
