新疆南疆沙质盐碱土暗管+竖井排水控盐技术模式

石 磊，何 帅，高志建，尹飞虎

（1.新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所，新疆 石河子 832000；2.农业部作物高效用水石河子科学观测实验站）

新疆地处欧亚大陆腹地，属典型的大陆性干旱气候，年均降雨量不足200 mm，年均蒸发量在2 000 mm左右，生态环境十分脆弱。新疆南疆地区分布着大面积的沙质土壤，且次生盐碱化问题严重。一方面受新疆土壤母质含盐量高影响，另一方面是由于灌溉水含盐量高（含量普遍在2～6 g/L），加上各灌区灌排系统不健全，有灌无排，使得土壤中盐分不断累积，同时过度灌溉使得地下水位也不断上升[1]，强烈的蒸发加速深层盐分表聚，从而导致土壤次生盐渍化问题日益严重。传统盐碱地治理主要采取大水压盐、明渠排盐等技术措施，但该技术存在耗水多，排渠占地面积大、修整成本高等问题。

暗管排水控盐技术，其原理是根据“盐随水来，盐随水去”的水盐运移规律，在灌溉时盐分随水下移至埋设于土壤一定深度、一定坡度的暗管处，再由集水井、集水管汇入明渠内，从而排出土体以达到淋洗盐分的效果；另外，通过暗管可将地下水位控制在临界深度，以抑制高矿化度地下水上移，从而达到改良土壤盐碱化的效果[2]。新疆南疆地区地下水位高，通过采用竖井排水降低地下水位，进而调控种植区土壤水盐分布平衡，该技术应用对新疆盐渍土改良起到一定效果[3]。暗管+竖井模式的主要作用原理是采用“暗管”来调节土壤耕层盐分，利用“竖井”来控制地下水位，实现土壤总体盐分降低。

项目组以兵团第二师三十八团、第十四师二二四团为研究区，根据南疆沙质土特性及水文特征，采用暗管+竖井模式对沙质盐渍化土进行排水控盐技术研究，结合管道水利、暗管布设间距、脱盐效果等技术，明确了适应不同区域暗管+竖井排水控盐的技术规范与模式。本文对该模式的系统组成与功能、模式设计、施工、运行管理与维护等进行介绍，为新疆灌溉农田盐碱化合理防治提供技术依据，也为环境相似区域盐渍化土壤改良提供有益借鉴。

1 暗管+竖井排水控盐模式的系统组成与功能

1.1 系统组成

暗管排水控盐系统一般由吸水管、竖井、集水管、集水井、检查井、自动水泵系统、供电系统、水盐监测系统和监控泵房等组成。吸水管一般采用管壁上有进水孔的PVC 或PE 单壁（或双壁）波纹管，竖井一般采用管壁上有进水孔的水泥管或钢管，使土壤中多余水分及其溶解其中的盐分通过暗管和竖井汇集至集水管或排水渠（沟），再排入下一级排水渠（沟）。

1.2 系统功能

排水排盐：通过深耕和灌溉淋洗，使土壤中的盐分随灌溉水渗入地下的水体通过暗管和竖井排走，达到土壤洗盐和排盐的目的。

控制地下水位：将地下水位控制到设计深度以下，控制地下水位上升，防止土壤次生盐渍化。

提升耕地质量：通过灌排措施，降低土壤含盐量，改善耕地质量，促进土壤环境的可持续发展。

2 暗管+竖井排水控盐模式设计

2.1 吸水管规格与铺设设计

（1）吸水管管径为50～110 mm；（2）吸水管铺设坡度最小不低于0.5‰；（3）吸水管全段最小埋深不小于70 cm；（4）每条吸水管最低处均高于集水管15 cm以上；（5）吸水管间距一般在6～10 m。

2.2 竖井设计要求

（1）竖井井径60～120 cm；（2）竖井深度15～20 m；（3）竖井间距离80～150 m。

2.3 集水管规格与铺设要求

（1）主集水管：PE 材质螺纹管、Ф200 mm，坡度至少2‰；（2）竖井集水管：160 mmPVC 管，坡度至少2.5‰。

2.4 检查井设计要求

检查井直径不小于0.8 m，井内吸水管位置应高于集水管顶0.15 m，井底应留有0.3～0.5 m 深的沉沙段，明式检查井应加盖保护，暗式检查井的覆土厚度应大于0.5 m。

2.5 集水井设计要求

配置规格：钢或水泥材质管、池，内径1.2～1.8 m，深10～15 m，承接所有排水，设在监测泵房中。

2.6 自动水泵系统设计

水泵配置：集水井水泵（4 kW、25 m、25 m3/h），竖井水泵（1.5 kW、20 m、10 m3/h）；采用浮子开关，水位自动控制形式。

2.7 供电系统配置

主要仪器设备：变压器（20 kW）、电缆、配电箱、电表等。

2.8 水盐监测系统配置

主要仪器设备：土壤温度、湿度、盐分及pH 传感器（分别埋深20 cm、40 cm、60 cm），水体pH 及电导率传感器，数据存储、传输及显示器等。

2.9 监控泵房设计

泵房面积不小于30 m2，内置配电箱、水泵、照明及水盐监测服务器等。

竖井与竖井集水管相连，吸水管、竖井集水管与主集水管相连，竖井集水管与主集水管连通处设置观测井，主集水管输出端连接监测泵房的总集水井中，通过水泵排出。流进吸水管的盐水汇集于主集水管和观察井中，再流入监测泵房中的总集水井中，通过水泵排到总排水渠中。

2.10 设计注意事项

（1）系统设计必须先在地形图上进行管网的总体布局，包括出口位置、水流方向、吸水管和竖井间距及位置安排；（2）同一区域单级系统吸水管应平行布置，吸水管埋深和间距应一致；（3）多级系统吸水管和竖井可以布置在集水管一侧或两侧，同侧应平行布置，同一区域埋深和间距应一致；（4）吸水管、竖井和集水管交接处、转角和比降突变处，以及穿越沟、渠、路的两侧或下游一侧等地方，一般应设置检查井；（5）应根据汇流水量和扬程选择水泵，按运用灵活和管理方便等要求设计汇流集水井；（6）暗管排水控盐系统出水口处应采取防老化、防冲刷、防坍塌等防护措施；（7）为了保证整个排水系统保持较低水位，保证各排水控盐系统的正常运行，需在建设区下游设置强排泵站。

3 暗管+竖井排水控盐系统的施工

（1）施工前必须做好料物备制和定线放样等准备工作，施工现场三通一平（路通、电通、水通、平整场地）。工期宜选在非汛期的农闲和地下水位较低的季节。（2）施工时土壤持水量在80%以下。（3）暗管的铺设宜采用专业的开沟埋管机械。（4）管沟开挖应自下游往上游，从集水管到吸水管、竖井进行。（5）如发生断管，必须重新对接，并重新填实滤料层。（6）管材的连接需要将连接的一端用剪刀裁出5～10 cm 切口，将另一端顺水流方向插入，再将事先剖开的管（15～30 cm）罩在切口处，用铁丝捆扎牢固。（7）管铺设完成后，吸水管末端的管口需密封方可埋入地下。（8）管沟回填宜采用专用合沟机进行回填，回填土应保持干燥，严禁用淤泥回填，原耕作土回填在表层，回填土应高于地面15～20 cm。（9）观测井的位置和埋设深度必须严格按照设计要求，在同一根管线上，2 个观测井之间、2 个集水井之间的距离不应超过300 m。（10）检查井底部基础是否夯实，防止沉降；观测井和集水井安装时应保证井身垂直，两端管道衔接平顺，不能有弯折、起伏；管道与井身孔口的连接部位应做密封处理，防止泥沙进入。

4 暗管+竖井排水控盐系统的运行管理与维护

4.1 运行管理

（1）系统建成后必须确定相应的管理机构，制定切实可行的管理规章和工程维修养护制度，并对技术人员进行技术培训和岗位考核。（2）系统的管理包括经常性维护、季节性修整、临时性抢修、排盐效果监测和必要的试验工作。（3）使用、管理单位应根据当地自然条件和不同作物各生育期的耐涝、渍和耐盐碱能力，制定正常的运行管理方案。并随时掌握雨情、水情、旱情、涝情和土壤水分、盐分情况，及时协调各项工程的排水调控作用。（4）灌水淋洗指标和时间可根据当地水情及耕作条件确定。每次淋洗水量不少于200 m3/667 m2，有条件的地方每年可进行1次以上淋洗。

4.2 检测与维修

（1）建立维修和养护制度，定期检查系统运行状况，确保排水通畅和设施完好、运行正常；（2）运行初期应沿管线经常巡视，对于流量明显减少或砂含量明显增多的管道，应查找原因，及时处理；（3）定期检查观测井中排水管的出水情况，并清除井底的淤泥；（4）工程建成运行后，应做好监测记录，每年需对系统运行状况和排盐效果进行测试。

新疆大面积实施节水灌溉技术以后，水循环机制变化对农田生态环境产生较大的影响。因此，只有探明不同灌区水盐动态及其调控机制，才能为不同类型农地和不同灌排措施条件下土壤盐碱化防治提供技术依据。项目组后续会对灌水定额、灌溉频次、排水量等因素对该项技术脱盐效果的影响进行深入研究，另外，淋洗过程中排出的盐水处理问题也是下一步研究重点。