黄河三角洲土地整理模式规划与设计

黄河三角洲土地整理新模式规划与设计杨奠基 利津县国土资源局利津县处于渤海凹陷中心的南部，境内古为渤海水域，二千余年来处于一面由河流泥沙淤淀，一面为海水浸渍的发育成土过程，底部土壤均不同程度的受到过海水的浸渍，所以底部均为原生重盐土，含盐量极高。但由于成土年代差异甚大（中南部近二千年，中北部为近百年或近几十年），并且，受地形、水文、海潮侵袭、植被和人为活动等条件的影响，其上、中、下层自然脱盐程度有很大差异，因而造成境内潜水埋深与矿化度变化十分复杂。我县由于地势低洼，比降平缓，地貌复杂，地下潜水南北各受河、海水所压，所以潜水位高，而出流微弱。又因土地构型粘砂不等，地势岗洼各异，用排水状况的不同，所以各乡镇潜水深度有很大差异。据省、地水利部门物探勘测浅层地下水位全咸区，550米以内无淡水，个别地片有少量淡水，但水量微弱，不能用于大量开采灌溉。所以我县地下水没有发展井灌的条件，唯一灌溉水源是黄河水。黄河是本区域的主要灌溉水源，不但水量丰富、水质优良、而河身处地较高，发展引黄灌溉可按自然比降控制境内全部面积。经化验资料分析：黄河水氢离子浓度PH值再88.3之间，弱碱性水；总硬度在36之间，属弱硬水；矿化度1克/升，一般作物均宜于生长；灌溉系数ka均大于18，说明是属于良好的水质。通过水质分析，说明黄河水是很好的灌溉水源。但是，随着黄灌的发展，由于用水管水的不当，如大型河道、灌渠两侧无截渗措施，稻、旱地块插花排列，有灌无排、以排代灌、灌排混用，或排沟太浅，沟距太远，不能速排。大水漫灌，以沟代库或农业措施不良等原因，促使潜水位迅速升高，土壤大面积次生盐渍化，撂荒面积不断增加。总之，因为用水的失误，是促使土壤由潮土逐渐向盐土发育过渡的主要条件。也是造成我县粮棉产量长期低而不稳的重要原因。一、当前各种开发模式分析近年来，各级政府和当地人民高度重视土地的开发整理，创造了许多改良盐碱地的模式，如上农下渔、深沟排碱、蓄淡压碱、暗管排碱等，为农业的发展做出了积极的探索。上农下渔是一种生态模式，但由于坑塘中的水主要来自高矿化度地下水，无法循环流动，渔业养殖效益不明显，现已逐渐演化为单纯挖沟筑台田。主要问题一是台田面积小，最大10亩左右，很难被规模化、现代化的大农业所应用；二是条田沟内的水无排泄渠道，长期囤积且含盐量高，无法灌溉应用，使得台面耕地只能作为等雨浇灌的旱田，产量低而不稳；三是台田开发成本较高，每开发出一亩耕地，仅投入机械费人工费大约需4500元，若再加上桥涵配套，每亩耕地开发成本约为6000元；四是开发出的耕地面积不到开发总面积的40%，后备资源利用率低。深沟排碱是多年来一直沿用的开发模式，此措施以挖深沟淋盐为主,配以淡水压碱洗盐。挖排碱沟可以降低地下水位,减少土壤盐分含量,但排碱沟每年要清淤1次,否则排碱沟容易淤积堵塞,洗盐排碱效果降低,导致土壤的次生盐渍化。淡水洗盐,虽然降低了土壤的含盐量,但随着盐分的淋溶,大量土壤养分也随之流失。同时由于当地土质疏松，排沟坡比较大，占地较多。在实际应用中除干支级排沟能够达到地下水临界深度，斗农级排沟的深度往往当年就淤塌到地下水临界深度以上，起不到调控地下水的作用。在雨季及灌溉时节，更会因沟内存水，导致地下水位迅速升高。种稻改碱是当年投入当年见效的改碱措施。在有足够水源的低洼盐碱地,通过改种水稻时泡田和长期淹灌,可以减少土体盐分并抑制盐分上升,通过连续几年种植水稻,土壤可得到良好的脱盐改良,东营市种稻改良盐碱地2.7多万公顷。引黄种稻还能使稻田不断积累粘质土,改良土壤质地,但应注意稻田要集中布置,不能水旱插花,稻区外围要有深2.5-3.0 m的渗沟,否则会造成盐碱“搬家”,旱地盐化。对土质粘重,地势低洼,种稻后排水不畅,土体下部积盐的稻田,不宜种植其他旱作物,否则会迅速返盐。淤灌改碱：由于蒸发强烈,地下水补给盐分的土壤通过引黄淤灌沉积0.2-0.5 m厚的黄河泥沙,可形成新的淡土层,填高了地面并淋洗盐分,但沉淤土壤厚度应在30 cm以上。淤灌后应及时加强管理,完善排灌工程,降低地下水位,防止土壤再度盐渍化。大引、大蓄、大灌会使区域水盐平衡失调,土壤盐渍化迅速发展。暗管排碱是利用人工或机械将排碱管埋入1.6-2.0 m深的地下。2000年9月东营市从荷兰引进了技术,开始了暗管改碱工程,面积达1万hm2。暗管排碱技术实施一次性投入较大。暗管埋深、间距、管径要按土壤含盐量、地下水埋深、矿化度、渗透系数、土层厚度及地形来设计,不能一个标准,否则达不到预期的效果。现有的施工机械埋深只能达到1.8米左右，很难使地下水位降至临界深度以下，排碱效果不理想。2、 土地整理新模式的规划设计（一）总体设想通过对当前土地整理模式的研究分析，地下水排泄不畅、有灌无排导致地下水位上升，因地下水矿化度高、蒸发量过大而使耕地表层积盐是影响耕地质量的主要因素，同时由于在实际应用中斗农级排沟很难达到设计效果却占用了大量土地（一般占土地开发整理项目区的15-18%），在设计思路中第一能够快速排除在雨季和暴雨后的地面积水。即保证在一定降雨强度下，迅速排除地面积水，不致发生直接淹没庄稼的洪涝灾害。一日暴雨（降雨150mm）2-3日排除；第二是地下水位控制，在秋冬在秋冬降水少蒸发量大的季节和雨季，将地下水位降至能切断毛管水上升地表的聚盐临界深度；第三通过取消排碱沟、有效利用田间道路上空等方式提高有效耕地率，使整理项目的有效耕地率可达到93%以上。（二）模式设计方式通过采用浅而密的大口井群强排高矿化度地下水，可以使项目区内地下水位在短时期内迅速降低：在雨季到来时可及时腾空地下库容，使地表积水快速入渗并淋洗土体中的盐分，减少地表径流量、减轻表层养分流失，减少渍害；在秋冬降水少蒸发量大的季节，将地下水位降到临界深度以下，避免地下高矿化度潜水通过毛细作用向表层汇集盐分，从根本上避免次生盐渍化的发生；通过一段时期对土地水盐平衡的控制，地下5米以内的潜水逐渐淡化，在干旱时期可用来灌溉农田，从单纯渠灌逐步过渡到井渠结合的灌溉方式，降低外来灌溉用水中盐分的沉积。在井型设计上采用深5-10米、底部直径1.5-5米、上口直径0.5-1.5米的截头圆锥形完整井，井壁地下5米以上用可渗透材料制作。通过扩大井径增加5米以上部分渗透面积，提高夹粘夹沙土质中潜水的汇集速度；同时增加井体容积、减少上部占地面积，延长抽水系统的连续工作时间。5米以下部分和井底封闭，避免深层高矿化度潜水的过度入渗，避免过度浪费抽水能源。设计首端与斗级渠道连接、尾端与斗级排沟连接的硬化农渠，渠道与斗级排沟连接处加设节制闸。灌溉时关闭节制闸，农渠中的水溢流灌溉；日常开启节制闸，由大口井中抽提的高矿化度潜水经农渠斗级沟支级沟干级沟排入大海；雨季不能及时渗入地下的降水也汇入农渠中，经同样路径排泄。由于斗级沟、渠之间的高差较大，农渠的比降可提高到1000：1-300：1，大大提高了渠道的雨季排水能力。本模式中取消了通常应用的农级以下淋碱沟，在项目范围达到一定规模时可取消斗级淋碱沟，可节约占地13-17%。本模式将种植攀援植物的棚架组合到生产路上空，使生产路占地范围得到有效利用，可增加有效耕地2-3%。3、 竖井排水相关理论（一）降低地下水位，防止返盐由于水井自地下含水层中抽取了一定的水量，在水井附近和水井排水地区地下水位将随水量的排出而降低。地下水位的降低值一般包括两部分：一部分是由于水井长期抽水，地下水补给不及，消耗一部分地下水储量，在抽水区内外产生一个地下水位降落漏斗而形成的，如图17中实线所示，称为静水位降。另一部分是由于地下水位向水井汇集过程中发生水头损失而产生的。据水井愈近，其数值愈大，在水井附近达到最大值，此值一般在3-6m以上。由于水井的排水作用，增加了地下水的人工排泄，地下水位显著降低，有效的加大了地下水埋深，减少了地下水的蒸发，因而可以起到防止土壤返盐的作用。（二）腾空地下库容用以除涝防渍干旱季节，结合井灌提取地下水，不仅可以防止土壤返盐，同时由于开发利用地下水，使灌水前或湿润区汛前地下水位达到年内最低值，这样就可以腾空地下含水层中的土壤容积，供灌溉或降雨季节存蓄灌溉或降雨入渗水量之用。地下水位的降低可以增加土壤的蓄水能力和增加灌水或降雨的入渗，防止田面形成积水造成土壤过湿，同时，还可以增加地下水提供的灌溉水量。（三）促进土壤脱盐和地下水的淡化竖井排水在水井影响范围内形成较深的地下水位下降漏斗。地下水位的下降可以增加田面的入渗速度，因而为土壤脱盐创造有利条件。在有灌溉水源的条件下，利用淡水压盐可以起到良好的效果。例如，根据青海省德令哈农场尕海分场冲洗排水试验资料，在竖井影响范围内，硫酸盐氯化物经冲洗后，0-30cm土层脱盐率为81.5%-84.4%,0-100cm土层脱盐率为66.3%-77,5%,而无井排地区冲洗后0-30cm脱盐率仅为36.3%-40.9%,0-100cm脱盐率为25%-30%。在地下咸水地区，如有地面淡水垂直补给或沟渠侧渗补给，则随着含盐地下水的不断排除和淡水的补充，地下水将逐步淡化。试验表明，在抽排的咸水量较大，能够保证地下水位下降一定深度，并有淡水及时补给的情况下，一般都可以取得较好的淡化效果。例如，河北省水利专科学校在校办农场（面积85亩）进行抽咸换淡试验，在1974和1975两年中，利用水井平均每亩抽排咸水1368m3，利用灌溉和雨水补充淡水每亩1244m3。由于抽咸和补淡的水量均较大，地下水质发生了显著变化，咸水改造前表层2m地下水的矿化度为3.8g/l-9.9g/l,1975年已降至0.48g/l-1.04g/l。竖井排水除可形成较大降深，有效控制地下水位外，还具有减少田间排水系统和土地平整土方量、占地少和便于机耕等优点。参考文献：1、 戴同霞 李锡录 张兰亭等山东省打渔张引黄灌区竖井排水改良盐土效果的试验研究J.土壤学报，17卷，第三期，255-266.2、 史立本 尹幼奇 宋维春地下水更新技术与黄河三角洲区域治理M.山东：山东大学出版社，2000.3、 高青县黑里寨公社中店管区竖井排水是引黄灌区改造旱涝碱的有效途径J4、 张蔚榛.盐渍化土壤的冲洗改良与排水D.武汉:武汉水利电力学院,1999.5、 沈荣开,张瑜芳,杨金忠.内蒙古河套灌区节水改造中推行井渠结合的几个问题J.中国农村水利水电,2002,(2):14