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水利工程论文-南水北调受水区土壤盐碱化防治措施概述.doc

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水利工程论文-南水北调受水区土壤盐碱化防治措施概述.doc

水利工程论文南水北调受水区土壤盐碱化防治措施概述摘要分析了土壤发生盐碱化的机理,介绍了一些减渗、排水以及控制地下水位的方法,提出了防治土壤盐碱化的工程措施和管理对策。关键词南水北调土壤盐碱化防治措施1引言南水北调是为缓解黄淮海平原地区严重缺水状况而实施的大型跨流域调水工程。受水区域包括江苏北部、河南、山东、河北、北京、天津的广大平原地区。这一区域的地貌和地质特征是地势平缓,地面高程低,域内洼淀众多,组成土质的颗粒细密,地下浅层水位埋深浅,含盐量较高,有很多盐碱地。南水北调实施后要兴建大量的输、蓄水工程,这些工程的运行水位普遍高出其周边土地的临界水位,如不采取措施进行控制,在渗压作用下,工程内部向外的渗水会抬高工程外周边地下的浅层水位高于临界水位,从而造成土地盐碱化。因此,防治土壤盐碱化是南水北调工程成败的一个非常关键的技术问题。2土壤盐碱化的形成原因黄淮海平原主要是河流冲击沉积平原,在平原形成的过程中,河流水体中有大量的盐分存留在了平原成土母质和地下水的水体中,加之成土母质颗粒细密,造成地下水排水不畅且埋深浅,在蒸发作用下,地下浅层水经毛细管输送到地表被蒸发掉,毛细管向地表输水的过程中,也把水中的盐分带到地表,水被蒸发后,盐分就留在了地表及地面浅层土壤中,这样积累的盐分多了,又没有足够的淡水稀释并将其排走,就形成了土壤盐碱化。毛细管向地表输水是有一定高度能力的,超过了这个高度,它就无力将地下水输送到地表,地下水就不会被蒸发,地面土壤就不会积盐,也就不会产生土壤盐碱化。当毛细管向地表输水量是零时,地下水在地表的蒸发量也为零。人们把这个零蒸发的地下水埋藏深度叫做临界水深,相应的水位叫做临界水位。3防治土壤盐碱化的措施为了防治土壤盐碱化,主要措施就是控制浅层地下水位处于临界水位以下。根据黑龙港地区盐碱地改良的试验成果和成功经验,采取了一些措施。3.1钢筋混凝土暗式箱涵输水渠这是典型的无渗漏防盐碱化措施。钢筋混凝土箱涵埋置地下,在输水过程中,水的渗漏接近于零,因此,避免因渗水而抬高输水渠边沿线地下水位,进而防治土壤盐碱化发生。引滦济津输水渠州河段就是采用的这种结构。3.2堤、坝迎水面衬砌加土工膜减渗这种结构主要在输水明渠和水库减渗工程中采用,其中输水明渠可以是全断面衬砌。衬砌的材料可以是现浇混凝土,也可以是预制混凝土板(块)或块石。衬砌的作用是稳定坝坡和保护土工膜不被破坏以防止老化,下面的土工膜起减渗作用。3.3水泥土加土工膜减渗这种减渗结构是在渠道或水库坝坡表层做50~80cm厚的水泥土,水泥土下面铺设土工膜。水泥土起稳定堤坡和保护土工膜的作用。有资料表明110的水泥土,其强度(d360)可达到15MPa,固坡作用很好。土工膜由于在土下避光,老化缓慢,其寿命可达到50年以上。因此,这种结构是一种材料易取,施工简单,价格低廉的减渗措施。3.4垂直铺塑减渗垂直铺塑是近几年国内研制成功并在水利工程中采用的减渗技术。它是利用泥浆固壁原理,由垂直开槽机随开槽随将0.35~1mm厚的土工膜垂直埋设于槽内,利用泥浆浓缩固结,将土工膜固定在基础槽内,形成一道不透水墙。这一技术垂直铺塑深度可达到10m。目前已在很多河道堤防、平原水库等软基防渗工程中采用。这一技术施工简单,比起其他防渗方式价格低,减渗效果好。沧州市大浪淀水库大坝基础采用此项技术防渗,减渗率达到72%。衡水电厂90万m3储灰池周围500m以内农田严重次生盐碱化,部分地方已成沼泽,采用垂直铺塑后,当年就恢复了耕种。3.5减渗与截渗排水结合,控制地下浅层水位低于临界水位在平原水利工程中,减渗和截渗排水联合运用的工程措施,对控制地下浅层水位保持在临界水位以下,防治土壤盐碱化的效果比单独减渗措施的效果更好,因此,这种措施在工程中采用较多。这种措施的结构布置是在堤、坝的迎水面做防渗体,最大限度地减少工程内的水向外渗出在堤、坝外一定范围内做截渗排水沟,将工程内渗出的水拦截在截渗排水沟内排走在工程运用过程中,保持截渗沟内水位始终低于地下临界水位,有效降低工程向周边地下的渗水压力。截渗排水沟至堤、坝的距离,应根据工程情况而定。沟的底宽、深度应根据地质资料以最大限度地拦截工程向外的渗水并保持沟内水位长期在临界水位以下而定。截渗排水沟与排水河道相通,在入排水河道前应建控制性建筑物(水闸或扬水站),以控制沟内水位。截渗排水沟与周边农田灌溉渠道相通,旱季可利用沟内水灌溉农田,雨季可利用截渗排水沟排除农田沥水。沧州市大浪淀水库采用这种结构型式进行减渗和截渗排水,水库蓄水运用6年来,平均减渗率达到72%,平均截渗率达到70%,周边2km范围内地下浅层水位始终保持在临界水位以下,其土壤含盐量有明显的降低,原有盐碱地的盐碱程度明显减轻。3.6灌溉与排水相结合措施渠水灌溉大部分渗入地下浅层土壤中,如果管理不当,会使地下浅层水位升高,超过临界水位,造成土壤盐碱化。因此,在灌溉的同时,要采取措施降低地下浅层水位。具体措施是农田灌溉的斗(或农)渠,即是灌溉用水渠道,又是排水渠道。旱季由渠道输水灌溉,雨季经渠道排沥。据海河流域平原灌区的经验,斗(或农)渠的纵、横间距在700~1000m为宜,使农田形成方田化。渠底高程要低于临界水位1m以下。渠与排水河道相通,并由控制性工程(水闸、扬水站)控制其水位。在农田集中灌溉的短时间内可使渠中水位略高于临界水位,其他长时间中必须控制渠中水位低于临界水位。如果水质允许的话,可以利用地下渗入渠中的水循环灌溉农田。河北省吴桥县杨家寺灌区,自20世纪70年代初采用灌排结合的模式,灌区内原有近50%的盐碱地,到80年代中期,盐碱地基本消失,至今已30多年,始终无返盐碱现象发生。3.7渠灌与井灌相结合措施。在由渠道输水灌溉农田后,适时利用井水灌溉,可防止由于渠灌引起的地下浅层水位升高,是防治农田盐碱化的有效措施。井的密度以每眼井控制面积4~6.67hm2为宜。要以取浅层地下水为主,尽量避免抽取深层地下水。井灌的时间和取水量要根据地下水位情况和渠道配水制度来确定,以控制地下浅层水位不升高,尽量少抽取深层地下水为原则。宁夏引黄灌区正在采取这种措施,一方面降低地下浅层水位,一方面解决供水资源不足问题。4结语黄淮海平原面积大,各水文地质条件复杂,土壤盐碱化的程度不同,防治土壤盐碱化的措施很多,本文介绍的只是适合于平原地区一些工程的成功做法。各地应根据自己的特点,旱、涝、碱综合治理,减渗与排水结合、渠井结合、工程措施与管理措施结合,多项措施联合运用,才能更有效的防治土壤盐碱化。只有这样,才能在南水北调通水后,在解决了缺水的同时,又防治土壤盐碱化的发生。参考文献1M.北京海潮出版社,2001.2沧州市水利科学研究所黑龙港地区盐碱地改良南皮试区试验报告R.1984.3沧州市水利科学研究所大浪淀水库周边地区环境地质监测报告R.SoilSalinizationandControlsintheWaterTransferredRegionsAbstractInthisreportthemechanismofsoilsalinizationwasanalyzed,somemethodsforseepagereductionanddrainage,aswellasgroundwaterlevelcontrolwerementionedandthemanagementmeasurestofreesoilfromsalinizingwereproposed.Keywordssouthtonorthwatertransfersoilsalinizationcontrolmeasures

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