黄河河口地区暗管排碱施工暗管埋深计算分析

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(山东乾元工程集团有限公司， 山东 东营 257091)

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

(山东乾元工程集团有限公司， 山东 东营 257091)

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。

黄河河口地区； 暗管排碱； 埋深计算

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，前期投入大，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。

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：

hq=he+He+h0

式中hq——暗管埋设深度，m；

he——作物要求的地下水埋深，一般为耐渍深度或地下水位临界深度，m；

He——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；

h0——暗管中水深，一般取吸水暗管管径一半，m。

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He=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100cm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。

综上所述，兼顾排渍和控盐等多因素要求，加上管道直径0.1m，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

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。

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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)

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.

Yellow River estuary region; underground pipe alkali discharge; buried depth calculation

TV52

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1005-4774(2014)12-0077-03