石嘴山市五分溝治理措施及存在問題

段克明　王國善

摘 要：五分溝排域所處的銀北地區(qū)屬于青銅峽灌區(qū)下游，地勢低洼，地下水埋深淺，大部分農(nóng)田排水困難，加之灌排設(shè)施老化，農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，致使部分區(qū)域土壤鹽漬化程度較為嚴(yán)重，鹽堿地改良與綜合治理已成為提高耕地質(zhì)量、建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田、增加農(nóng)民收入等最關(guān)鍵、最核心的問題。通過土壤鹽漬化治理，改造了中低產(chǎn)田，提高灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，保障糧食安全和增加農(nóng)民收入，從而縮小了城鄉(xiāng)差距，讓農(nóng)民實實在在地得到了實惠，同時也為打造一個生態(tài)良好、景觀優(yōu)美、清新舒適、人與自然和諧發(fā)展的綠水城鄉(xiāng)打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：土壤鹽漬化；砌護(hù)方案；排水流量；治理措施；存在問題

中圖分類號：S157 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132197

石嘴山市是銀北地區(qū)鹽漬化程度最為嚴(yán)重的地區(qū)，惠農(nóng)區(qū)及大武口區(qū)輕、中、重鹽漬區(qū)面積占全區(qū)耕地面積的24.21%。全市7.67萬hm2耕地中鹽漬化耕地就有2.61萬hm2，占耕地總數(shù)的34.00%，這部分耕地土壤含鹽量高，目前多為低產(chǎn)田。五分溝位于石嘴山市隆湖經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，由于隆湖地勢低洼，農(nóng)田排水不暢。

1 項目區(qū)現(xiàn)狀

1.1 五分溝現(xiàn)狀

1.1.1 排水系統(tǒng)

五分溝西起第二農(nóng)場渠（以泄洪溢流堰為起點），向東南方向延伸，穿新區(qū)水系，匯入三二支溝，由三二支溝排入第三排水溝，最終匯入黃河，溝道總長8.5km。五分溝控制排水面積0.12萬hm2，同時擔(dān)負(fù)排泄洪水，泄洪流量10m3/s。

1.1.2 溝道現(xiàn)狀

0+000～4+450段，該段溝道右岸為國營前進(jìn)農(nóng)場土地，左岸為隆湖二站村土地，每當(dāng)發(fā)生較大洪水時，潰堤時有發(fā)生，造成洪水肆虐農(nóng)田、村莊。近幾年每年汛期來臨之前，溝道兩側(cè)村名都會自發(fā)組織對溝道清淤筑堤，由于筑堤土方均取自溝內(nèi)，土質(zhì)為粉土和砂土為主，無法抵御較大洪水。

4+450～7+715段，該段五分溝淤積嚴(yán)重，水生植物茂盛，溝道邊坡基本穩(wěn)定，局部發(fā)生滑塌，溝道岸坡及溝道內(nèi)的雜草、蘆葦茂密，兩岸邊坡主要為人工填土、粉質(zhì)黏土及壤土。

4+450～7+715段，該段溝道不直接承泄農(nóng)田排水和山洪水，農(nóng)田排水和山洪水經(jīng)過新區(qū)水系調(diào)蓄后達(dá)到排泄水位后，才經(jīng)新區(qū)水系溢流堰、五分溝排入三二支溝。由于溝道排水功能減退，造成溝道逐漸被農(nóng)田侵占。

1.2 五分溝排域鹽堿地現(xiàn)狀

1.2.1 鹽堿地現(xiàn)狀

根據(jù)《石嘴山市鹽堿地開發(fā)利用規(guī)劃》，項目區(qū)總面積0.12萬hm2，耕地面積0.04萬hm2，鹽堿地面積0.08萬hm2，其中鹽堿地占項目區(qū)土地總面積64.7%。輕鹽漬區(qū)占耕地面積的17.3%，主要分布在地勢較低平，排水條件稍差的區(qū)域，分布常介于非鹽漬區(qū)與中重鹽漬區(qū)之間；中鹽漬區(qū)面積占耕地面積的36.9%，主要分布在地形較低、排水不暢的區(qū)域，以湖泊、洼地邊緣多見；重鹽漬區(qū)面積占灌區(qū)耕地面積的10.5%，多分布在排水困難上農(nóng)下漁的新墾地。

1.2.2 土壤鹽堿化的主要原因

1.2.2.1 地形低洼，地下水位高

項目區(qū)地形低平，排水困難，地下水位高，黃河汛期，還對溝水形成頂托，使地下水更難排出，這是形成該地區(qū)土壤鹽化重的最主要的原因。

1.2.2.2 排水不暢

項目區(qū)雖然干、支、斗、農(nóng)溝系形成網(wǎng)絡(luò)，但由于溝道淤塞，形成排水不暢，排水溝挖深不夠，不起排除地下水降低地下水位的作用。已建有的豎井及短溝小站，現(xiàn)已基本報廢，不起排水作用，這是造成大部分地區(qū)排水不暢，地下水位高，土壤鹽化重的原因。

1.2.2.3 渠道滲漏

渠道滲漏是地下水的主要補(bǔ)給來源。據(jù)調(diào)查，渠道兩側(cè)350～500m范圍內(nèi)為渠道滲漏影響區(qū)，300m范圍內(nèi)為嚴(yán)重浸漬區(qū)，土壤鹽化重，局部低洼地，形成為沼澤地帶 。

2 項目區(qū)概況

2.1 項目區(qū)地理位置及范圍

項目區(qū)涉及石嘴山市隆湖扶貧經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)二戰(zhàn)村、西軸村，N38°53′18″～38°55′59″，E106°16′57″～106°20′44″。五分溝排水范圍東到三二支溝、南到五分溝，西到第二農(nóng)場渠，北到十四斗渠，控制排水面積0.12萬hm2。

2.2 社會經(jīng)濟(jì)條件

石嘴山市隆湖扶貧經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，總面積140km2，其中耕地面積0.15萬hm2；共轄8個村、3個社區(qū)，總?cè)丝?.5萬人，其中常住人口3.6萬人。2014年，實現(xiàn)稅收收入8900萬元，完成規(guī)模以上企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值5.1億元，農(nóng)民人均純收入達(dá)4700元，完成地方財政一般預(yù)算收入4767萬元，分別比1992年增長了18倍和17倍。

3 工程總體布置

3.1 總平面布置

本次對項目區(qū)排水系統(tǒng)整治采用“布局維持現(xiàn)狀，對溝道清淤疏浚、岸坡治理為主”的方案。排水系統(tǒng)及溝道線路均維持現(xiàn)狀，對五分溝進(jìn)行清淤整治，解決五分溝排水不暢的問題，規(guī)劃治理溝道8.5km。

3.2 治理方案

3.2.1 格賓石籠+干砌石護(hù)坡

格賓基礎(chǔ)由防腐處理的合金鋼絲編織成六邊形雙絞合鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為60～80mm六邊形，填充石料粒徑60～200mm，基礎(chǔ)寬度0.8 m，深0.6m，邊坡1：2；護(hù)坡采用干砌石護(hù)坡厚度為0.3m。優(yōu)點是耐久性好、抗沖刷能力強(qiáng)、適應(yīng)地基變形的能力強(qiáng)；透水性好，抗凍脹性能好；對石材的要求較寬松，可因地制宜充分利用當(dāng)?shù)夭牧?；由于施工方法為干砌，施工時不用水、不用電，施工方便；具有良好的生態(tài)效應(yīng)。缺點是工程造價比傳統(tǒng)護(hù)坡高，網(wǎng)片內(nèi)石塊的擺放位置有較高要求，且整體性和穩(wěn)定性較少。

3.2.2 格柵石籠+干砌石護(hù)坡

采用干砌石和格柵石籠結(jié)合的護(hù)坡型式，護(hù)坡干砌石厚度為0.3m，壓頂及坡腳齒墻采用格柵石籠，壓頂格柵石籠為0.5m×0.3m，基礎(chǔ)格柵石籠為0.8m×0.8m，邊坡1：2。優(yōu)點是采用材料均為傳統(tǒng)材料，施工工藝簡單、成熟；抗沖刷能力強(qiáng)；干砌石為透水性材料，抗凍脹性能較好。缺點是適應(yīng)變形能力較差，格柵的耐久性差。

3.2.3 漿砌石護(hù)坡

漿砌石護(hù)坡厚0.3m，基礎(chǔ)寬度0.8m，深0.8m，邊坡1：2。

優(yōu)點是漿砌石具有較好的整體性、密實性、強(qiáng)度高等特性，故其抗沖能力強(qiáng)，不易變形，耐久性好等特點；缺點是承載力低，抗拉抗剪強(qiáng)度不高。綜合考慮：使用時間長，抗凍性能好，適應(yīng)變形，采用方案1作為本次工程的治理措施。

4 工程設(shè)計

4.1 排域分析及排水流量計算

4.1.1 排域分析

溝道治理后排域維持現(xiàn)狀不變，五分溝排水面積0.12萬hm2，其中耕地面積0.04萬hm2，鹽堿地面積0.08萬hm2，通過疏通溝道來降低溝道水位，對該區(qū)域鹽堿地改良有著非常重要的意義。

4.1.2 排水流量計算

溝道的主要功能是排漬排澇，除此之外，要考慮泄洪流量。其中五分溝泄洪流量為10m3/s，第二農(nóng)場渠渠道退水流量4m3/s，設(shè)計排漬模數(shù)為0.11m3/s.0.07萬hm2，設(shè)計排水模數(shù)0.33m3/s.0.07萬hm2。根據(jù)溝道運(yùn)行要求，主要有4種工況。日常排水，即排漬流量；排澇，即設(shè)計排水流量；排洪，排澇流量+泄洪流量；渠道退水，具體計算見表1。

通過上述分析計算，五分溝排漬流量0.13～0.186m3/s；排澇流量0.386～0.558m3/s；最大排水流量（工況三）10.386～10.558m3/s。

4.2 溝道開挖設(shè)計

4.2.1 溝道比降確定

五分溝沿線控制性建筑物主要有泄洪涵洞、石銀高速涵洞、大沙路涵洞、新區(qū)水系、沙湖大道、三二支溝等。根據(jù)實測資料，五分溝溝頭至新區(qū)水系段比降約為1/3500～1/4500，新區(qū)水系至三二支溝段比降基本為1/2000，由溢流堰進(jìn)行控制。最終確定五分溝溝道K0+000～K0+532段設(shè)計縱比降為1/500，K0+532～K5+736段設(shè)計縱比降為1/2000，K5+736～K7+715段設(shè)計縱比降為1/4000，K7+715～K7+780段為新區(qū)水系，該段不做工程措施。K7+780～K8+500段設(shè)計縱比降為1/2000。

4.2.2 溝道橫斷面設(shè)計

根據(jù)明渠均勻流公式計算溝道橫斷面：，式中：Q-渠道設(shè)計流量（m3/s）；n-溝道糙率； A-過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；R-水力半徑（m）；b，h-分別為渠道底寬和水深（m）；i-溝道比降。

4.2.2.1 橫斷面

現(xiàn)狀溝道斷面為梯形斷面，根據(jù)工程環(huán)境、工程地質(zhì)條件、施工條件要求等因素，設(shè)計考慮采用梯形斷面。

4.2.2.2 溝道邊坡

溝道邊坡主要根據(jù)溝深、土質(zhì)、挖方情況和邊坡穩(wěn)定要求等因素確定。溝道溝床巖性多為粘性土及壤土，根據(jù)現(xiàn)狀溝道斷面形式，現(xiàn)狀邊坡為1：1.75～1：2。

4.2.2.3 溝床糙率

溝道邊坡主要為干砌石砌護(hù)及土邊坡2種型式。根據(jù)《農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范》，砌護(hù)溝道砌護(hù)部分糙率值取0.025，土質(zhì)邊坡糙率取0.029。

4.2.2.4 溝道水力計算

溝道按照最不利水力條件計算、即按照最大排水流量計算。水力要素計算成果見表2。

4.3 溝道治理型式

根據(jù)溝道工程地質(zhì)條件進(jìn)行分段治理。溝道存在的主要問題是淤積，塌坡情況，故本次設(shè)計對溝道邊坡進(jìn)行砌護(hù)，結(jié)合溝道現(xiàn)狀，對五分溝K0+330～K7+715段進(jìn)行砌護(hù)，溝道總砌護(hù)長度為7.385km。

溝道砌護(hù)采用干砌石護(hù)坡，格賓石籠護(hù)腳的形式。砌護(hù)高按設(shè)計水位+0.3進(jìn)行確定，五分溝砌護(hù)高度最終確定K0+330～K0+532 砌護(hù)高1.0m，K0+532～K5+736 砌護(hù)高1.5m，K5+736～K7+715 砌護(hù)高1.9m。

護(hù)坡采用300mm厚干砌石的形式。護(hù)腳采用800mm×800mm的金屬石籠。砌護(hù)前邊坡鋪設(shè)土工布，起反濾作用。砌護(hù)如圖1所示。

5 鹽堿地治理存在問題及對策

溝道治理是解決農(nóng)田排水的一項重要措施，但對于鹽堿地治理，不僅要有工程措施，而且要有生物措施相結(jié)合的辦法，實行綜合治理。如果只有工程措施，即便不旱不澇，土壤能夠脫鹽，但解決不了貧瘠的問題，還是達(dá)不到持續(xù)增產(chǎn)的目的。發(fā)展植樹造林，種植綠肥、牧草，采取生物措施，用地養(yǎng)地，才能不斷提高土壤的肥力，從根本上改良鹽堿地，達(dá)到增產(chǎn)、增收的目標(biāo)。