外包土工布暗管排盐条件下水盐运移规律

陈名媛，黄介生，曾文治，敖 畅，刘 丹，刘 义

外包土工布暗管排盐条件下水盐运移规律

陈名媛，黄介生※，曾文治，敖 畅，刘 丹，刘 义

（武汉大学水利水电学院，武汉 430072）

为揭示外包土工布暗管埋设在非饱和带时淋洗后水分和盐分的运移规律，该文设计了模拟暗管排水的室内试验，研究2种土壤初始状态下（非饱和状态和田持状态），排水初期暗管与地下水位的相对位置及其排水排盐情况，从开始淋洗至暗管停止排水全过程中地下水埋深及含盐量变化规律、暗管的排水排盐效果及土壤剖面的水盐动态运移规律。结果表明：在暗管周围包裹土工布的情况下，土壤初始状态无论是非饱和还是田持，当暗管开始排水时地下水均已完全淹没暗管，此时的排盐量最大，流量呈先增大后减小的变化趋势，且地下水位先升高后降低，地下水含盐量随着淋洗水量的增加由累积转变为脱盐。对比淋洗非饱和土壤（试验1）和淋洗田持土壤（试验2）的试验结果，试验2中暗管的排水、排盐效果优于试验1，在试验1中淋洗非饱和土壤时，土壤脱盐率在垂直方向上随土壤深度的增加逐渐降低，0～20 cm土层的脱盐率（> 85%）最大，降至无盐水平，暗管周围土壤脱盐率相对较小（< 60%），仍处于中度盐渍化水平；水平方向上，0～20 cm土层的脱盐率差异不大，20～40 cm土层中距暗管越远其脱盐率越小。试验2在试验1基础上进行，淋洗田持土壤时，0～20 cm土层盐分不再变化，30～40 cm土层的脱盐率增大（> 60%）。此外，试验1中淋洗脱盐效果大于暗管排盐效果，暗管主要排出暗管以上土壤盐分；试验2中暗管排盐效果增强，暗管不仅排出暗管周围土壤盐分，而且排出暗管以下土层及地下水中盐分，随着淋洗水量的增加，土壤由脱盐型转变为排盐型。研究结果表明外包土工布暗管的应用效果受地下水与暗管相对位置的影响，合理提高淋洗水量可以增强暗管排水排盐效果及土壤脱盐效果，有效改善土壤盐渍化。研究结果可为西北内陆干旱地区不同地下水埋深条件下暗管排盐技术的推广和应用提供理论支撑和科学指导。

暗管排水；盐分；脱盐率；排水率；排盐率；地下水埋深

0 引 言

土壤盐渍化是限制农业发展的重要环境问题[1-2]，中国盐渍化土壤面积约为3.6×107hm2，占全国可利用土地面积的4.88%，其中69.03%的盐渍土分布在西北干旱地区。因此，开展盐渍土的改良和治理方面的研究对于中国农业可持续发展、粮食安全和社会经济发展都具有重要的现实意义[1,3-4]。

土壤盐渍化改良主要有工程（暗管、明沟和竖井排水）、农艺（耕作和施肥）、化学（各类改良剂）、生物（培育耐盐作物）等方法[5]，其中淡水淋洗结合暗管排盐是改良土壤盐渍化较为有效、快捷且应用广泛的方法之一[6-8]。暗管排盐遵循“盐随水来、盐随水去”的水盐运移规律，土壤盐分充分溶于淋洗水中，渗入到地下水并通过管道排走，从而降低土壤含盐量，控制地下水位和改善土壤理化性质[9-10]。南方湿润地区地下水埋深浅，降水充沛，暗管一般埋深在地下水位以下，排盐效果较好，并且能有效控制地下水位，防止土壤次生盐渍化[11-13]。而西北内陆干旱地区蒸发量大，降水量小，地下水埋深往往较大，暗管一般埋设在土壤非饱和带，排水排盐效果相对较差[6,14]。但在灌溉淋洗期间，地下水埋深波动较大，这不仅影响暗管排盐的效果，也与土壤盐分的动态运移及土壤次生盐渍化风险密切相关[15-16]。以新疆一些地区为例，由于地势相对较低，灌水季节有大量地势高的漫灌农田出现跑水和深层渗漏现象，造成地下水埋深年季和年内变化较大，土壤盐渍化严重[17]。然而，已有的研究大多单一考虑暗管对排水排盐和土壤水盐分布的影响，如衡通等[18]研究了滴灌条件下不同管径和不同埋深的暗管对土壤含盐量分布及脱盐淋洗效果的影响；王振华等[19]研究得到暗管埋设间距越小，排水排盐效果越好；以及双层暗管排水系统比单层暗管排水系统更有效地排水[20]。鲜有关注新疆地区暗管排盐条件下地下水的动态变化与土壤水盐运移交互影响规律。此外，前人在设计试验时大多在暗管周围布设砂砾石滤料[6,18-21]，其具有保土性、透水性和防堵性的特点，但也存在工序复杂、投资大的缺点[22]。目前，大量工程开始采用更易于机械化施工的合成材料，如土工布[23]，其具有良好的过滤、排水和防护功能，在砂石材料紧缺地区，选择合成材料作为外包滤料可以大大降低工程费用[24-25]，而已有研究中对该条件下暗管的排水排盐情况及土壤水盐运移规律尚不明确。因此，本文通过精心设计的暗管排水排盐试验，揭示外包土工布暗管埋设在非饱和带时暗管排水与地下水位的关系及土壤全剖面的水盐运移规律，旨在为西北内陆干旱地区不同地下水埋深条件下暗管排盐技术的推广和应用提供理论支撑和科学指导。

1 土样采集与分析

取土点位于新疆南部阿克苏农一师二团耕作地，地处40°34′N、79°52′E，气候特征为温带大陆性干旱气候，年均气温11.7 ℃，年均降水量43 mm，年蒸发量1 800～2 500 mm，非灌溉期地下水埋深大于2 m，灌溉期的地下水位埋深小于1.5 m。在取土点分层选取0～15，15～35、35～55和55～75 cm共4层土样，对所取土样烘干后测量含水率，并将相应土样称取15 g，经风干过筛后放入三角瓶中，加入75 mL蒸馏水，振荡10 min，并静置15 min后过滤，得到土水质量比为1:5的浸提液，使用DDSJ-305F型电导率仪测量浸提液电导率（EC1:5）[23]，采用干燥残渣法标定出含盐量与电导率之间的关系：

式中TDS为土壤含盐量，g/kg；EC1:5为土壤1:5浸提液的电导率，mS/cm。土壤饱和浸提液电导率（ECe）与含盐量（TDS）之间的关系为TDS=0.749ECe-0.167。此外，原状土壤容重采用环刀法测定；土壤粒径分布采用LSI3320激光粒度分析仪测定；土壤饱和渗透系数采用变水头渗透装置测定。

由于取土点已进行了5 a的暗管排盐治理，土壤含盐量较小（电导率<4 mS/cm），为了在室内还原高盐下暗管排水排盐规律，采用人工加入氯化钠（NaCl）来提高土壤盐分。称取4.286 kg的NaCl，将其溶于11.84 kg的水中（NaCl溶解度：25 ℃下每100 g水可溶解约36.2 g），再将NaCl溶液稀释，分层拌入风干、过筛的土样中。拌盐后，将土样按照原容重分层填入淋洗槽中，土壤体积含水率为18.9%～21.8%，含盐量为6.85～8.01 g/kg，属于重度盐渍土[26]。装槽后，土壤类型及其理化特性如表1所示。

表1 采样点土壤类型及物理参数

注：表中含水率均为体积含水率，下同。

Note: The water content in the table are volume water content, same below.

2 试验设计与数据处理

2.1 试验设计

本文利用改造的钢化水槽进行暗管淋洗排水试验。水槽尺寸为1.5 m×0.5 m×0.95 m（长×宽×高），钢化板高0.8 m，有机玻璃板高0.15 m，距玻璃板顶部10 cm处设置溢流孔，避免淋洗水位过高，并在槽壁上设置探头孔和抽水孔。在槽内底部布设5 cm反滤层，易于排出暗管以下的水分；在槽外底部设置U型管联通器，便于观测地下水位。淋洗槽尺寸参考前人室内试验装置[27-29]，易于观测水分和盐分的迁移运动。

试验的土壤总体积为1.5 m×0.5 m×0.8 m（长×宽×高），暗管埋设深度距土壤表面0.5 m，长度0.5 m，设计坡度小于2%。暗管采用外径为5 cm的PVC波纹管，凹槽开缝长3 mm、宽2 mm，开孔率约为3.44%。暗管周围采用土工布包裹，作为过滤层避免暗管孔隙堵塞。在试验期间，室内门窗关闭，忽略蒸发损失。

此外，设置2次淋洗试验，均采用淹灌的淋洗方式，水源来自市政自来水（EC=0.35 mS/cm）。2018年11月4日早8:00开始第一次淋洗试验（试验1），土壤处于非饱和状态，土壤剖面的总盐量为4.03 kg（各个土层的含盐量积分求和），淋洗水量为192 mm（144 kg），土壤剖面初始含水率和含盐量见表1；第二次淋洗试验（试验2）基于第一次试验进行，土壤已淋洗至田持状态，通过打土钻测量得到土壤剖面平均含盐量分别为：0～15 cm土层为0.31 g/kg，15～35 cm为1.91 g/kg，35～55 cm为7.33 g/kg，55～75 cm为8.01 g/kg，土壤剖面的总盐量为2.79 kg。共分两次灌水，11月13日早8:00灌水92 mm（试验2-1），11月16日早7:30灌水110 mm（试验2-2），第二次试验的淋洗总量为202 mm（132 kg）。试验中排水装置仅设置暗管。

2.2 数据测量与处理

土壤剖面体积含水率和饱和电导率的测定采用5TE探头（美国METER公司），数据传感器采用EM50，每个传感器连接5个探头，设置每10 min计数1次。探头共埋设15个，横向间距20 cm，垂向间距10 cm，均布设在淋洗槽左侧，左1～3列布设4个探头，探头埋深为10、20、30、40 cm；暗管正上方布置3个探头，探头埋深为10、20、40 cm，暗管与探头的水平间距为0、20、40和60 cm。试验假设淋洗过后左右两侧的土壤水盐对称分布。暗管排水量和排水流量采用翻斗式流量计测量，设定每200 ml计数1次；地下水埋深的观测采用U型管联通器，并在埋深60和70 cm抽水孔处采用注射器抽取地下水水样，监测地下水含盐量变化，具体布设示意图见图1。试验期间，所有监测于am 8:00-pm 22:00每2 h取1次水样，am 0:00-am 8:00每4 h取1次水样，并测量其电导率。待暗管停止排水时试验结束，打钻测量土壤垂直剖面上的实际含水率和电导率，校核探头位置和测量数据。

图1 暗管排水室内试验平面图（单位：cm）

本研究中涉及的计算指标包括暗管排水速率、地下水上升速率、土壤淋洗脱盐率、暗管排水率、暗管排盐率和暗管排脱比。其中，暗管排水率、暗管排盐率和暗管排脱比是评价暗管排水排盐效果的指标。

暗管排水速率（cm/h）=某一时长内的暗管排水量（cm3）/排水时长（h）/淋洗槽横截面积（cm2）

地下水位变化速率（cm/h）=（饱和体积含水率—田间体积持水率）×地下水位变化高度（cm）/变化时长（h）

土壤淋洗脱盐率[30]（%）=（土壤盐分初始值（g/kg）－土壤盐分终值（g/kg））/土壤盐分初始值（g/kg）×100%

暗管排水率（%）=暗管排水总量（kg）/淋洗水总量（kg）×100%

暗管排盐率（%）=暗管排盐总量（kg）/（暗管上层土壤初始总盐量（kg）+淋洗水含盐量（kg））×100%

暗管排脱比=暗管排盐率（%）/土壤脱盐率（%）≈暗管排盐总量（kg）/（暗管上层土壤初始总盐量（kg）-暗管上层土壤最终总盐量（kg））

其中，试验1中暗管上层土壤初始总盐量为2.54 kg（各个土层含盐量积分求和），试验2中暗管上层土壤初始总盐量为1.32 kg。淋洗水含盐量较少，可忽略不计。

3 结果与分析

3.1 暗管排水与地下水的关系

试验1的初始排水时间为2018年11月4日早11:57，试验2-1的初始排水时间为11月13日早9:38，试验2-2为11月16日早8:00，第二次淋洗试验的开始排水时刻比第一次淋洗试验早。2次淋洗试验过程中，暗管开始排水时（图2a，“0”时刻指的是暗管开始出水的时间），地下水均已完全没过暗管，此时试验1、试验2-1和试验2-2的地下水埋深分别为45、41 和34.6 cm。而地下水没过暗管后，水位仍继续上升，并在开始排水后0～5 h内达到最高水位附近，最小地下水埋深分别为37.5、34.3和23.4 cm，随后地下水位逐渐下降，至暗管底部位置停止排水。在第一次淋洗试验中，地下水含盐量在短时间内迅速增大（图2b），并随时间呈波动变化，最终地下水含盐量从中度盐渍化水平（4.02 g/kg）上升至重度盐渍化水平（11.86 g/kg）。而第二次淋洗试验中（包含两次灌水），地下水含盐量随时间逐渐下降，试验结束后从重度盐渍化水平（10.44 g/kg）降至无盐水平（2 g/kg）。

图2 地下水埋深和含盐量的动态变化特征

根据暗管排水速率和地下水埋深变化速率的计算结果（图3），试验1的暗管排水速率呈逐渐减小的趋势，试验2-1和2-2的排水速率均在短时间内迅速增大，然后逐渐减小。2次淋洗试验在排水前期时暗管的排水速率均小于地下水位的上升速率，随着地下水上升速率的减小，2种速率变化曲线存在交叉点，即为暗管排水速率等于地下水上升速率；5 h后，暗管的排水速率大于地下水的下降速率。

图3 暗管排水速率和地下水埋深变化速率

3.2 暗管排水、排盐效果及规律

2次淋洗试验的暗管排水排盐效果存在差异。其中试验1的暗管排水总历时为76 h，排水总量为68 kg，排盐总量1.21 kg；试验2的暗管排水总历时118 h（包括试验2-1和2-2），排水总量134.9 kg，排盐总量0.81 kg。根据暗管排水率、排盐率和排脱比3种指标的计算结果（表2），试验1的暗管排水率为47.2%，排盐率为47.6%，排脱比为0.74%/%；试验2的排水率为89%，排盐率为61.4%，排脱比为0.85%/%。对比2次淋洗试验结果，试验2的暗管排水、排盐效果均优于试验1。

表2 暗管排水排盐效果

通过对暗管整个排水过程的观测发现，淋洗试验1中暗管排水流量呈逐渐减小的变化趋势，而淋洗试验2（包括2-1和2-2）中排水流量在短时间内快速增大，随后逐渐减小，暗管的最大排水速率为试验1＞试验2-1＞试验2-2（图4a）。此外，2次淋洗试验中暗管排盐量随排水量逐渐减小（图4b），开始排水时的排盐量最大，并且暗管排盐变化量呈试验1>试验2-1>大于试验2-2，最终暗管排盐量降至3.2 g/kg，接近于最终地下水含盐量（2 g/kg）。

3.3 暗管排水条件下的土壤水分动态变化规律

图5为2次淋洗试验暗管排水全过程中0～40 cm土壤剖面水分动态分布状况（探头实测值）。第一次淋洗试验前，土壤剖面的初始含水率未达到田间持水率。开始淋洗工作后，垂直方向上土壤剖面自上而下逐渐饱和，0～20 cm土层含水率较快稳定至田间持水率（30.1 m3/m3）；20～40 cm土层至饱和状态持续时间较长，较慢稳定于田间持水率（33.1 m3/m3）；且同一土层含水率在水平方向上无明显差异。第二次淋洗试验中土壤剖面的初始含水率为田间持水率，开始淋洗至暗管排水的整个过程中土壤剖面含水率变化较小，30～40 cm土层的含水率大于0～30 cm土层。另外，图中最大体积含水率达1.011 m3/m3，可能是探头与水直接接触而造成仪器测量误差。

图4 暗管排水流量与排盐量的动态变化

图5 0～40 cm 土层的水分动态变化特征（探头实测值）

3.4 暗管排水条件下土壤盐分动态变化规律

土壤盐分受淋洗水分运移的影响在空间分布上有所差异（表3和图6）。在第一次淋洗试验中，10和20 cm土壤脱盐率较大，平均脱盐率达85%以上，其平均含盐量从重度盐渍化水平脱至无盐水平，实际剩余平均含盐量为0.4 g/kg；30 cm土壤脱盐率在65%～80%之间，含盐量降至轻度盐渍化水平（2.02 g/kg）；40 cm土壤脱盐率小于60%，含盐量降至中度盐渍化水平（4.3 g/kg）。在垂直方向上，随着土壤埋深的增大，土壤脱盐率逐渐减小，且0～30 cm土层脱盐率显著大于40 cm土层（<0.05）。而在水平方向上，土壤埋深在10 和20 cm剖面处水平方向的脱盐效果差别不大；当埋深大于20 cm时，距暗管越远，土壤脱盐率越小。在第二次淋洗试验中，0～20 cm土层稳定在无盐水平，含盐量变化较小，土壤脱盐现象明显发生在30～40 cm土层中，脱盐率大于60%，且从轻盐和中盐水平降至无盐水平（<1.5 g/kg）。同时，土壤脱盐状况在不同排水时间间隔内存在差异，在淋洗作用下土壤盐分向下移动。由图6所示，淋洗试验1中10和20 cm土层较快完成脱盐，后期土壤盐分变化量较小；30 和40 cm土层在结束排水时土壤含盐量仍较大，脱盐率小于上层土壤。而淋洗试验2中20 cm以上土层盐分不再变化，30～40 cm土层短时间内脱盐效果明显，后期稳定在无盐水平。

表3 不同水平距离的垂直方向土壤脱盐率和最终含盐量

注：**表示在0.01水平上差异显著；*表示在0.05水平上差异显著。

Note: ** means significant difference at 0.01 level, * means significant difference at 0.05 level.

图6 土壤盐分空间动态变化

4 讨 论

2次淋洗试验结果表明了无论土壤处于非饱和状态还是田持状态，地下水需完全淹没暗管后才发生排水，这一研究结果与前人研究存在差异。李显微等[31-34]观察到暗管发生排水时地下水位位于暗管以下，整个排水过程中地下水未淹没暗管，并指出暗管排盐效果与淋洗水量、砂砾石滤料的布设形式等因素有关。这种差异的主要原因可能在于前人的试验中在暗管周围布设了砂砾石滤料，合理布设砂砾石滤料可以有效增加暗管集水面积，淋洗水进入砂砾石滤层将其充满，水分即刻向暗管中入渗[27,33]。而本试验中采用土工布代替砂砾石，暗管排水只能依靠土壤水的重力作用和压力势，待暗管周围土壤全部至饱和时土壤水才能流入暗管中[31]。同时，地下水位在淹没暗管后呈先升高后下降的变化趋势，这与暗管排水速率和地下水位变化速率密切相关，当地下水位变化速率大于暗管排水速率时，地下水位上升；当暗管排水速率大于地下水位变化速率时，地下水位下降。暗管的排水速率受多种因素的影响，如开孔大小、外包材料透水性和暗管周围土壤密实度等[35-37]，地下水埋深的变化速率主要受土壤质地的影响，包括土壤饱和含水率和田间持水率，由于2次淋洗试验中土壤逐渐密实，试验2较试验1的最大地下水埋深小，试验1较试验2的最大暗管排水速率大。综上所述，采用土工布包裹的暗管排水排盐效果受到地下水和暗管相对位置的影响，但在不同土壤质地下确定暗管与地下水相对位置还有待进一步研究。试验结果显示，暗管排水初期试验2的暗管排水流量均呈先增大后减小的变化趋势，而试验1的暗管排水流量不断减小，依据已有研究结果[32]，暗管排水流量应是先增大后减小，试验1可能由于暗管排水流量增大过程速度较快，人为测量出现误差，未能观测到前期的增大过程。同时，2次淋洗试验中排水初期的暗管排盐量均为最大值，后期随排水量的增大排盐量逐渐减小，这符合溶质质量守恒的规律。此外，由结果分析可知，当淋洗水量一定时（试验1），暗管排淋比小于1（0.74），0～30 cm土壤脱盐效果较明显，淋洗脱盐效果大于暗管排盐效果，暗管主要排出暗管以上土壤中的盐分；而当淋洗水量不断增大时（试验2-1和2-2），暗管排盐效果也增大，其排淋比大于试验1（0.85），0～30 cm土壤盐分变化量较小，暗管周围及地下水脱盐效果增强，则暗管不仅排出暗管周围土壤中的盐分，而且排出暗管以下土壤及地下水中盐分。因此，随着淋洗水量的增大，土壤从脱盐型转变为排盐型，王海江等人[17]研究表明土壤含盐量与灌水量之间呈极显著负相关；于淑会等[11,38]指出降雨量对土壤淋洗脱盐效果具有显著影响；刘玉国等[7]也表明随着灌溉次数的增大导致土壤盐分剖面由表聚型向脱盐型变化，鲜有研究定量分析淋洗水量对土壤脱盐和暗管排盐效果的作用。此外，土壤初始含水率的大小影响土壤脱盐和暗管排盐效果，初始含水率越小，淋洗水利用率越小，因此在土壤含水率较小地区，应适当增加淋洗水量以满足土壤剖面的脱盐要求；初始含水率越大，淋洗水利用率越大，相同淋洗水量下脱盐和排盐效果更佳，胡望斌等[39-40]也证实了此结论（“四水”转化）。但在不同土壤初始含水率下，不同暗管排盐和土壤脱盐需求的最小淋洗定额量还需更多试验和模拟研究确定。在土壤剖面水分和盐分的动态变化方面，淋洗非饱和土壤且淋洗水量一定时，暗管周围土壤含水率至饱和状态持续时间较长，同一土层在水平方向上含水率差异不大，土壤脱盐率自上而下逐渐减小，距暗管越远的土壤脱盐率越小，这与前人研究结果一致[6,21]。当继续淋洗田持状态的土壤时，土壤含水率稳定在田间持水率左右，暗管周围土壤脱盐率增大，且暗管以下土壤和地下水含盐量明显减小，这一研究结果验证了淋洗水量的增加对土壤剖面脱盐效果的影响。

因此，外包土工布暗管的适用条件，暗管与地下水的相对位置对排水排盐效果的具体影响，以及不同土壤初始含水率下确定合理淋洗水量都是值得进一步研究的问题。

5 结 论

1）外包土工布暗管埋设在土壤非饱和带时，在2种不同初始含水率条件下，均在地下水完全没过暗管时，暗管才开始排水，而且地下水位呈先升高后降低的变化趋势，至暗管最底部位置时停止排水。试验中的最小地下水埋深与暗管的排水速率和地下水位的变化速率密切相关。同时，地下水含盐量随着淋洗水量的增大由累积转变为脱盐，最后降至2.02 g/kg。

2）暗管排水初期，暗管排盐量最大，其排水流量呈先增大后减小的变化趋势。在淋洗非饱和土壤时，大部分淋洗水补给土壤水，暗管排水率（47.2%）、排盐率（47.6%）和排脱比（0.74%/%）偏小；在淋洗田持土壤时，暗管排水率（89%）、排盐率（61.4%）和排脱比均增大（0.85%/%），因此，随着淋洗水量的增加，暗管排水排盐效果增强。此外，2次淋洗试验中排水含盐量随着暗管排水量的增加而逐渐减小。

3）淋洗非饱和土壤时，土壤自上而下逐渐增大至饱和，暗管周围土壤饱和状态时间较长，同一土层含水率水平方向上差异不大。继续淋洗田持土壤时，土壤剖面含水率基本无变化。

4）淋洗非饱和土壤时，垂直方向上随着土壤深度的增大，平均脱盐率逐渐降低（94.5%～46.4%），0～20 cm的土壤脱盐率最大；水平方向上，0～20 cm土层脱盐率差异较小，20～40 cm土层距暗管越近，土壤脱盐率越大。当淋洗田持土壤时，土壤脱盐现象明显发生在30～40 cm土层中（脱盐率>60%），0～20 cm土层盐分变化不大。此外，从排水时间上看，0～20 cm土层在短时间内脱盐效果明显，后期稳定；30～40 cm土层脱盐效果在排水前期较小，但随着淋洗水量的增大，后期排水过程中脱盐量增大。

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Characteristics of water and salt transport in subsurface pipes with geotextiles under salt dischargeconditions

Chen Mingyuan, Huang Jiesheng※, Zeng Wenzhi, Ao Chang, Liu Dan, Liu Yi

（,,430072）

Soil salinization is an important environmental problem restricting agricultural development. Fresh water leaching combined with subsurface drainage is one of the most effective, fast and widely used methods for salt removal. However, some existing researches only considered the influence of subsurface pipes on drainage, salt discharge and water-salt distribution, there were few studies about the dynamic change of groundwater and the transport of soil water-salt under subsurface pipes drainage in Xinjiang. Moreover, many existing studies adopted sand gravels as filtering layer of subsurface pipes, there was obviously insufficient research on subsurface pipe technology using geotextile envelope as filter layer. This study designed an indoor drainage experiment of subsurface pipe with geotextile envelope, studied the relative position of subsurface pipe depth and groundwater depth at initial stage of drainage and the condition of water-salt discharge, the water-salt discharge effect of subsurface pipe and the dynamic transport law of water and salt in the soil profile during the whole process from the beginning of leaching to the end of drainage. The results showed that whether the initial state of soil is unsaturated or field-holding, the subsurface pipe would not begin to drain until the groundwater completely submerge subsurface pipe, at this time, the salt discharge was the largest, after that the drainage flow increased first and then decreased, the groundwater level also rose first and declined then, and the salt content of groundwater changed from accumulation to desalination with the increase of leaching water. Meanwhile, comparing the results of two leaching tests, the water-salt discharge effects of subsurface pipes in test 2 were better than those in test 1. When unsaturated soil was leached, the soil desalination rate gradually decreased with the increase of soil depth, the desalination rate of 0-20 cm soil (> 85%) was the largest, and decreased to the non-saline level. the soil desalination rate around subsurface pipe was relatively small (< 60%), and still at moderate saline level. In the horizontal direction, the soil desalinization rate the around subsurface pipe was relatively large, and the desalinization rate of 0-20 cm soil layer had little difference. The further away the 20-40 cm soil layer was from subsurface pipe, the smaller the soil desalinization rate was. Test 2 was carried out on the basis of test 1, the salinity change of 0-20 cm soil was small, and the desalinization rate of 20-40 cm soil layer increased (> 60%). In addition, the desalinization effect of test 1 was greater than that of salt drainage by subsurface pipe, which mainly discharged soil salt above subsurface pipe. For test 2, the salt discharge effect of the subsurface pipe was increased, not only removed salt from soil around subsurface pipe, but also removed salt from the soil and groundwater below subsurface pipe. With the increase of leaching water, the soil changed from desalting type to salt discharging type. Finally, this study showed that the application of subsurface pipe with geotextile envelope is affected by the relative position of groundwater depth and subsurface pipe depth, and affected by initial soil water content. Reasonable increase of leaching water volume can increase the water-salt discharge effect and soil desalination effect, effectively improve soil salinization. In addition, the specific applicable conditions of subsurface pipe with geotextile envelope, the influence of the relative position of subsurface pipe and groundwater on water-salt discharge effect, and the determination of reasonable leaching water amount under different initial soil water contents are all issues worthy of further research. This research results can provide theoretical support and scientific guidance for the popularization and application of subsurface pipe salt discharge technology under different groundwater depths in arid areas of northwest China.

subsurface drainage; salts; desalination rate; water drainage rate; salt discharge rate; groundwater depth

陈名媛，黄介生，曾文治，敖 畅，刘 丹，刘 义. 外包土工布暗管排盐条件下水盐运移规律[J]. 农业工程学报，2020，36(2)：130－139.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.016 http://www.tcsae.org

Chen Mingyuan, Huang Jiesheng, Zeng Wenzhi, Ao Chang, Liu Dan, Liu Yi. Characteristics of water and salt transport in subsurface pipes with geotextiles under salt dischargeconditions[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(2): 130－139. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.016 http://www.tcsae.org

2019-04-13

2019-12-15

国家自然科学基金（51790533）

陈名媛，研究方向：新疆盐渍土地区暗管排盐技术研究。Email：mingyuan1995@whu.edu.cn

黄介生，教授，博士生导师，主要从事水土资源高效利用研究。Email：sdjshuang@whu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.016

S273.4

A

1002-6819(2020)-02-0130-10