景電灌區(qū)草窩灘片區(qū)耕地鹽堿地形成及治理措施分析

劉正明

（甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引言

甘肅景電灌區(qū)草窩灘片區(qū)位于草窩灘盆地，范圍涵蓋草窩灘鎮(zhèn)全鎮(zhèn)以及上沙沃鎮(zhèn)的梁槽村、大橋村等[1]，盆地內(nèi)的土層大部分含有較高的鹽分，特別是盆地周圍的坡地較嚴(yán)重。景電一、二期工程上水后，灌溉水大量滲入地下，成為地下水新的來源補(bǔ)給[2]，片區(qū)因排泄不暢造成地下水儲(chǔ)量不斷增加、水位逐年上升，加之甘肅景泰地區(qū)屬荒漠灰鈣土，土壤鹽分隨著長期灌溉不斷溶濾補(bǔ)給地下水，地下水礦化度增加，造成低洼地帶土壤次生鹽漬化，局部形成沼澤。景電一期因限于歷史經(jīng)濟(jì)條件制約，未考慮排水系統(tǒng)配套設(shè)施，景電二期的主干渠多于一期干渠，因此，隨著灌溉面積擴(kuò)大，進(jìn)一步加劇了盆地內(nèi)次生鹽漬化范圍和程度，造成部分土地喪失農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，農(nóng)作物無法耕種，萬余畝土地因鹽堿被迫撂荒，尤以梁槽、蘭煉農(nóng)場及白墩子盆地為主要受災(zāi)區(qū)。

針對(duì)灌區(qū)內(nèi)耕地鹽堿化問題，在20 世紀(jì)90 年代開始實(shí)施排堿治堿工程，對(duì)灌區(qū)內(nèi)排水溝進(jìn)行清淤疏浚，但由于各種原因限制未能從根本上解決排水通道不暢的問題，加上工程資金難以落實(shí)，片區(qū)治堿排水工程未能全面實(shí)施。因此，本文除采取生物措施外，在片區(qū)構(gòu)建較為完善的工程排水系統(tǒng)，排除灌溉回歸水，使地下水位降低，從根本上解決草窩灘片區(qū)6.101 萬畝農(nóng)田的土壤鹽漬化問題，恢復(fù)景電灌區(qū)有效灌溉面積，保護(hù)群眾有限的土地資源，達(dá)到土地增產(chǎn)增效、農(nóng)民增收脫貧的目的。

2 土壤鹽漬化形成因素

土壤鹽漬化土的產(chǎn)生與灌區(qū)氣候、土壤物質(zhì)組成、水文地質(zhì)條件等自然因素密切相關(guān)，灌溉制度不合理、灌溉水質(zhì)差、灌溉渠道防滲不健全等因素都會(huì)引起灌區(qū)土壤和地下水鹽動(dòng)態(tài)的變化，修建大唐鐵路阻隔或減弱已有排堿溝運(yùn)行功能，也是造成土壤鹽漬化的重要原因。造成草窩灘片區(qū)土壤鹽漬化原因分為以下幾個(gè)方面：

（1）氣候因素

景電灌區(qū)屬大陸性溫帶干旱氣候區(qū)，光熱資源豐富，一年內(nèi)干旱少雨，多風(fēng)沙，直接影響著土壤的水熱變化過程，同時(shí)干旱多風(fēng)進(jìn)一步加劇了土壤水分的蒸發(fā)，致使土壤中的鹽分聚集，導(dǎo)致土壤鹽漬化[3]。

（2）地下水因素

草窩灘盆地四周低山丘陵環(huán)繞，為一南北向狹長閉塞盆地，盆地地下水由四周向中央?yún)R集，無排水出路，地下水埋深由四周向中心逐漸變淺，中央一般埋深0.5 m～1.5 m，局部地形低洼處溢出地表，形成沼澤；地下水通過反復(fù)且復(fù)雜的地球化學(xué)過程，可溶性鹽含量普遍偏高，地下水?dāng)y帶大量鹽分向盆地中央?yún)R集，并通過土壤毛管作用運(yùn)移至地表積聚，導(dǎo)致土壤鹽漬化。

（3）土壤因素

盆地土壤類型以荒漠灰鈣土為主，即洪積黃土狀土夾細(xì)砂層，普遍可溶性鹽含量較高；再者草窩灘盆地周邊新近系紅色砂巖、泥巖中風(fēng)化剝蝕，使得礦物鹽分運(yùn)移至盆地土壤中；隨著土壤水分的不斷蒸發(fā)，土壤中深層和淺層的可溶性鹽分經(jīng)毛管作用，向表層聚集，在盆地中央部位地表析出，多見形成較厚的結(jié)晶鹽殼，地表光禿植被稀少。根據(jù)對(duì)盆地土壤分層取樣室內(nèi)試驗(yàn)成果可知：潛水埋深0.5 m～1.0 m 時(shí)，土壤在表層0～0.4 m間含鹽量最大，0.4 m～0.8 m 土壤含鹽量逐漸下降，0.8 m 以下急劇減小。故土壤因素也是導(dǎo)致土壤鹽漬化的主要原因之一。

（4）人為因素

灌區(qū)內(nèi)不合理的灌溉制度、灌溉水質(zhì)差、灌溉渠道防滲不健全、排水系統(tǒng)不完善等因素都會(huì)引起灌區(qū)土壤和地下水鹽動(dòng)態(tài)的變化，修建大唐鐵路阻隔或減弱已有排堿溝運(yùn)行功能，也是造成土壤鹽漬化的重要原因。

3 鹽堿化治理存在的主要問題

針對(duì)灌區(qū)內(nèi)耕地鹽堿化，農(nóng)民失地嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)，20 世紀(jì)90 年代最初在草窩灘片區(qū)開始實(shí)施排堿治堿工程，并結(jié)合景電一期灌區(qū)的灌水通道，修建了南排及北排排水溝兩個(gè)獨(dú)立的排水系統(tǒng)，但由于當(dāng)時(shí)工程條件、資金條件等方面的限制，制減排水措施不到位，目前片區(qū)現(xiàn)仍存在許多問題，分析如下：

（1）自景電工程建成上水以來，長期灌溉過程中在地勢(shì)低洼的區(qū)域沒有形成排水系統(tǒng)，灌溉回歸水大量入滲，全縣形成次生鹽漬地面積大，治理難度大。

（2）缺乏治理鹽堿地的整體規(guī)劃，灌區(qū)排水工程建設(shè)不系統(tǒng)、不到位。

（3）鹽堿地治理工程建設(shè)資金嚴(yán)重短缺，加之群眾投工的勞動(dòng)力有限，造成“有了資金建一些、沒了資金停一下”的局面，滿足不了工程建設(shè)的需要。

（4）已建的排水工程質(zhì)量不高，無專人管理，沒有維護(hù)、維修資金來源，工程出現(xiàn)問題后帶病運(yùn)行，加速工程老化破損，縮短工程使用年限，致使鹽堿地蔓延趨勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大，不利于該區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

4 鹽堿地治理措施

4.1 非工程措施

非工程措施主要為生物制堿和化學(xué)制堿，化學(xué)制堿是通過在鹽堿化程度較低的土地上噴施化學(xué)改良劑或者撒石膏粉等方法來恢復(fù)耕地的生產(chǎn)能力，對(duì)重度鹽堿化的土地改良效果不明顯，化學(xué)制堿方法花費(fèi)成本較大，考慮到景電灌區(qū)鹽堿地面積較大，重度鹽堿地所占比例較多，故不考慮在灌區(qū)通過化學(xué)制堿來改良耕地鹽堿化問題。生物制堿主要是通過在灌區(qū)內(nèi)種植經(jīng)濟(jì)作物枸杞，與小麥等農(nóng)作物相比，枸杞具有強(qiáng)大的根系，可以穿過鈣積層到達(dá)土壤深處，從而更好地適應(yīng)灌區(qū)鹽堿地，同時(shí)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益[4]，草窩灘盆地內(nèi)4.24 萬畝良田已出現(xiàn)鹽堿化現(xiàn)象，經(jīng)過多年治理經(jīng)驗(yàn)，草窩灘鎮(zhèn)逐漸以大面積栽植枸杞實(shí)施生物治堿為主，走出了一條打造特色林果產(chǎn)業(yè)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)民增收的發(fā)展之路。

4.2 工程措施

景泰縣草窩灘片區(qū)治堿排水工程的主要建設(shè)任務(wù)是通過疏通、改造及延長排水干溝，新建灌區(qū)排水支溝，來構(gòu)建灌區(qū)較為完善的工程排水系統(tǒng)。

結(jié)合鹽堿化區(qū)域、地形條件、地層巖性、施工開挖情況等因素，對(duì)排水工程進(jìn)行總體布置，本次排水系統(tǒng)以定武高速公路為界，分為北排和南排：北排通過北排一分干和二分干將灌溉回歸水匯入北排總干排，然后通過原排水隧洞將回歸水排向下游大沙溝。南排通過南排干排，穿越大唐鐵路和景電一期總干渠，將灌溉回歸水排入下游響水溝。工程共修建排水溝總長27.291 km，其中，北排系統(tǒng)主要由三條排水干溝組成，北排一分干起點(diǎn)為景電二期七泵站調(diào)蓄水池東側(cè)約410 m，總體由北向南布置，終點(diǎn)為北排總干排起始點(diǎn)，總長11.196 km (新建8.901 km，改建2.295 km)。北排二分干起點(diǎn)為原總干排南側(cè)原有排水溝，總體由南向北布置，終點(diǎn)為北排總干排起始點(diǎn)，總長為2.842 km，均為原有溝道改建。北排總干排起點(diǎn)為北排一分干和二分支末端交點(diǎn)，終點(diǎn)為原總干排樁號(hào)0＋260 處，總長1.079 km，為原有溝道改建。南排系統(tǒng)起點(diǎn)位于定武高速公路南側(cè)楊莊村，總體由北向南布置，途徑陳槽村、蘭煉農(nóng)場，穿越大唐鐵路專線、省道308 線及景電一期總干渠，最終排泄于娃娃水響水溝，全長7.373 km。本次改建南排起點(diǎn)為原南排起點(diǎn)保持不變，終點(diǎn)為大唐鐵路下游，改建段全長3.397 km，均為原有溝道改建。景電灌區(qū)工程措施平面布置圖見圖1。

圖1 工程措施平面布置圖

排水干溝：斷面形式考慮到原溝道現(xiàn)狀均為平底梯形斷面，為了減少漸變調(diào)整段，溝道水流的平順銜接，排水溝采用倒平底梯形斷面型式，襯砌方式經(jīng)過干砌石、C25 抗酸細(xì)粒砼砌石、C30 抗酸砼和生態(tài)格賓襯砌綜合對(duì)比后，結(jié)合工程實(shí)際情況，采用生態(tài)格賓的襯砌方式，由于排水溝地處水下水位變動(dòng)區(qū)域和高堿性區(qū)域，宜使用包覆PVC 的鋁鋅混合稀土合金鍍層低碳鋼絲的格賓石籠，以滿足設(shè)計(jì)功能要求。綜合對(duì)比表見表1，斷面型式見圖2。

圖2 排水干溝典型斷面型式

排水支渠：考慮泄流能力及滿足最小施工斷面取為：底寬1.0 m，排日常流量水深，北排一分干及北排二分干為0.2 m，開挖邊坡為1∶3，斷面不襯砌；南排是常流量為水深0.1 m，邊坡在底部1.5 m 以下為1∶2，以上為1∶1.5，斷面不襯砌。典型橫剖面見圖3。

表1 襯砌材料綜合比較表

圖3 排水支渠典型斷面圖

5 結(jié)論及建議

景泰縣草窩灘片區(qū)治堿排水工程是景電灌區(qū)排水系統(tǒng)的一部分，對(duì)整個(gè)灌區(qū)全面治理鹽堿化問題將起到非常重要的作用，除種植枸杞的生物措施以外，通過工程措構(gòu)建景電灌區(qū)完善的排水系統(tǒng)，保證景電工程效益發(fā)揮的需要，下一步景泰縣治理鹽堿地的指導(dǎo)思想是堅(jiān)持“全面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，標(biāo)本兼治，綜合治理”的16 字方針，采用工程與非工程的綜合措施積極實(shí)踐探索，走出一條適合景電灌區(qū)鹽堿地治理與防治的新路。