蘇打鹽堿土灌區退水排放模式研究

王軍海

（吉林省水利水電勘測設計研究院 吉林長春 130021）

1 項目概況

松原灌區位于吉林省西部松嫩平原，是哈達山水利樞紐的主要配套工程，也是列入《吉林省增產百億斤商品糧能力建設總體規劃》的重要商品糧基地之一。該區域地勢平坦，土層深厚，光熱條件較好，適宜進行規模農業開發。由于當地降雨少而不均，地表水資源嚴重短缺，且現有水利基礎設施薄弱，調蓄能力較低，農業生產缺乏可靠的水資源保障，基本處于靠天收獲狀態，糧食產量極不穩定，制約了當地農業經濟的發展。該區域內還有大片中低產田和未開墾的鹽堿荒地，在進行土地改良、科學種植與灌溉的情況下，具有良好的農業開發和糧食生產潛力。

灌區范圍為南以前郭縣的套海及乾安縣的大情字井連線為界，西到乾安縣大布蘇鎮和大安市的大崗子鎮，北到霍林河北股及查干湖一線；地理位置為東經 123°30′51"～124°59′59"，北緯44°45′12"～45°22′22"。灌區控制范圍包括松原市的前郭縣、乾安縣、寧江區和白城市的大安市部分土地?？偼恋孛娣e511.66萬畝，設計灌溉面積為285萬畝，其中：水田131.02萬畝，旱田123.93萬畝，天然草場灌溉30.05萬畝。

松原灌區改造鹽堿荒地面積 80.55萬畝，新增水田面積67.44萬畝，每年灌溉退水1.68億m3補給灌區內的泡沼，可增加濕地面積 11711hm2，對改善區域小氣候，提高濕地生物多樣性，改善現有鹽堿泡沼的水質，遏制區域土地“堿化、退化”進一步擴展有著積極的作用。建設松原灌區，可充分發揮哈達山水利樞紐工程的綜合利用效益，改造鹽堿化土地，增加耕地面積，改善灌區農業生產條件，提高糧食產量和農民收入，對保障國家糧食安全、促進地區經濟社會可持續發展和改善區域生態環境等具有重要作用。

2 灌區排水去向

工程規劃區是世界三大鹽堿地之一，灌區地勢為南高北低、西高東低，西南至東北地面坡度為1/3000左右，最高點為西南方向的大布蘇湖一帶，最低點為東北部的查干湖，自然排水去向是灌區內的閉流泡沼和查干湖一帶。查干湖為國家級自然保護區，考慮灌區新開發水田基本均為鹽堿地，為避免灌區開發初期的高鹽分退水對查干湖國家級自然保護區的保護對象及功能造成不利影響。通過構建及選擇合適的排水承泄區，在保護天然濕地的基礎上，同步建設人工濕地系統，確保滿足洗鹽廢水處理及承泄區水質保護相關要求。采取有效措施處理農田退水，減輕農藥化肥殘留物對濕地及周邊水體水質的不良影響。

3 排水承泄區的構建

3.1 承泄區總體情況

考慮到本項目新開發的水田，土壤鹽漬化程度均較高，在水田開發初期，退水中可溶鹽分離子濃度必然將會很高，若含高鹽分的退水直接排放到查干湖中，對查干湖水質將會產生一定的不利影響。為了減輕對查干湖的影響，同時考慮區內的湖泡的水面恢復，設計選擇區內 13個泡沼（水域總面積達 9206hm2）及在霍林河河口處構筑1處濕地（面積5665hm2），恢復天然濕地和構筑人工濕地，作為水田退水的承泄區形成蘆葦濕地處理系統的天然屏障，承泄、凈化退水，同時，仍將第二松花江及新廟泡作為前郭灌區的退水出路，退水水量及承泄區情況見表1。

表1 灌區水田退水水量及承泄區情況表

3.2 葦田承泄區設計情況

3.2.1 霍林河河口葦田承泄區

葦田承泄區位于灌區西北側，查干湖西側，結合霍林河河口地形條件，在河口處構筑葦田承泄區，形成蘆葦濕地處理系統的天然屏障，承泄區面積5665hm2，灌區的排水通過各級排水溝道，自流進入灌區下游的葦田承泄區。該承泄區的作用是為防止灌溉可能含有有害物質的退水直接排入查干湖，給查干湖帶來環境污染。

為防止霍林河發生洪水時，沖毀承泄區，將承泄區內鹽堿帶入查干湖。沿霍林河河道左右兩岸各布置一條圍堤。按霍林河河道行洪寬度500m，洪水標準 50年一遇，設計堤頂寬 2.0m，設計內外邊坡均為1﹕1.5，填筑高程為1.5m。在霍林河南北股匯水口后設一道溢流堰，長度為500m，高程131.9m，溢流堰前設置一道退水閘，在非行洪期將退水排入承泄區。修建圍堤后，霍林河將葦田承泄區分成南北兩個區域。

（1）北部區域

北部區域工程主要由承泄區北側沿岸圍堤、霍林河北岸圍堤、南側有二級臺地及三道葦田溢流堰組成，形成蘆葦濕地處理系統。區域面積4238 hm2，承泄大安龍海灌片的退水。

承泄區北側沿岸圍堤起點為于家洼子村南側，終點為萬家圍子村，長度為11.4km，平均地面高程為 131.3m，最大水深 0.6m，風浪爬高0.3m，安全超高0.5m，設計圍堤頂高程為132.7m，設計堤頂寬2.0m，設計內外邊坡均為1﹕1.5。

（2）南部區域

南部區域由霍林河南岸圍堤及南部臺地組成。面積1483 hm2，承泄水字子灌片退水。

3.2.2 其他葦田承泄區

在大口字泡恢復和構筑蘆葦濕地，水域面積達1092hm2，平均水深0.6m，蘆葦面積437hm2。設置長約1013m堤壩，堤高1.5米，堤頂寬2米，邊坡1﹕2。

在云字泡附近，恢復和構筑面積為 420hm2的濕地（含云字泡），平均水深1.4m，蘆葦面積168 hm2。設置兩處圍堤，一處長1000m，一處長2100m，堤高1.6m，堤頂寬2m，邊坡1﹕2。

同時張家泡、洪字泡、夜字泡和收字泡蘆葦面積分別為 675 hm2、562 hm2、324 hm2和 53 hm2。

在各排水干渠道內種植蘆葦，進一步凈化退水。為保證蘆葦正常生長，要控制濕地內的水深，在蘆葦生長萌發期，水深應控制在0.5m以下，正常生長期要控制在1.0m以下。

4 承泄區承泄能力分析

4.1 水質達標排放情況分析

新開墾片區初期排水中，鹽分離子濃度均較高，達標排放年份基本都在第7年至第9年，而前郭灌區由于新開墾的水田較少，開墾當年，鹽分離子即可達標排放。由此可見，經多年灌溉洗鹽后，退水水質會明顯改善，根據相鄰的灌區有關試驗及本灌區退水水質的預測結果，開發在10年以上的水田退水已經完全可以滿足排放標準。詳見表2。

4.2 承泄能力分析

根據承泄區的容積，同時考慮承泄區的降雨、蒸發及滲漏等因素。當承泄區泡沼蒸發滲漏量大于退水量時，承泄區可完全接納水田退水，可不向外環境排放退水。各承泄區的承泄能力分析見表 3。

大安龍海灌片共設置7處泡沼及1處濕地承泄退水，其中后大榆樹、菜字泡、姜科泡、張家泡在2-10年以上有退水外排，除了姜科泡外，其余三個泡子外排水年限均在10年以上。這4個泡子外排退水也排入霍林河濕地，由于霍林河濕地蒸發量較大，因此排入退水經濕地滯蓄蒸發利用，可不外排。

乾安灌片選擇霍林河濕地、洪字泡、夜字泡、收字井泡、云字泡及大口子濕地作為承泄區，經計算，除了收字井泡及洪字泡外，其余泡塘及濕地均可容納退水，不外排。洪字泡及收字井泡外排退水年限均大于10年，甚至達到40年之后，外排放的退水量也很小，每年僅為56萬 m3及6萬m3，屆時排入查干湖的水質已經完全可以滿足相關排放標準的要求，特別是可溶鹽分離子濃度已經大大的降低，可以減輕對查干湖的影響。而對于大布蘇子灌片產生的水田退水，通過渠道排入誠裕豐化工有限公司的鹽田，供該企業進行硝堿生產過程中利用。

前郭灌區屬于改擴建灌區，除了戎字子灌片部分退水進入大口子濕地外，其余退水去向有兩個，一是進入第二松花江，二是進入新廟泡（再流入查干湖）。本項目實施后，4715萬 m3的退水通過豐泉泄干、五泄干、七門吐泄干和二馬泡泄干進入第二松花江，其余4810萬m3的退水通過引松干渠等進入新廟泡。

表3 灌區水田退水水量及承泄區情況分析表

由以上分析可知，經多年灌溉洗鹽后，退水水質會明顯改善，根據相鄰的灌區有關試驗及本項目退水水質的預測結果，開發在10年以上的水田退水已經完全可以滿足排放標準。各承泄區承泄能力均在10年以上，即在不發生洪水的正常情況下，本工程設置的承泄區可保證初期超標的高鹽分廢水均可在承泄區內蓄存，不會排放到查干湖內，可以有效的保護查干湖水質。

5 承泄區設置合理性分析

根據灌區的地形條件、水田面積分布情況及泡沼位置，進行總體布置，充分利用灌區內現有的13個泡沼的滯蓄能力，使灌區部分水田退水進入泡沼，既解決了灌區退水問題，又為泡沼補水創造了條件。

蘆葦濕地是介于陸地生態系統和水生生態系統之間的過渡類型，是一種半水生、半陸生的過渡性植物。蘆葦濕地可滯留沉積物、有害有毒物質和富營養物質，有效降解環境的污染，以有機質的形式存貯碳元素，進而減少溫室效應。蘆葦濕地也是眾多動物、植物生育的理想場所。

遼寧省蘆葦研究所多年對蘆葦處理污水的研究成果，普通品種的蘆葦可吸收水中30%以上的鹽份，可吸收土壤中90%左右的鹽份。蘆葦在Cl-濃度7000mg/l以下的水中都可以生長良好，如選用耐鹽品種蘆葦，還可適應更高濃度(Cl-)的廢水。根據已通過環保部審查的《吉林省增產百億斤商品糧能力建設總體規劃環境影響報告書》，蘆葦吸收Na+離子的能力為62.1g/m2；Cl-去除率按水中含量的30%計，全鹽量的去除率按30%計。蘆葦濕地對磷的吸收能力為 120 kg/hm2·a，對氮的吸收能力為800 kg/hm2·a。

在退水大量注入承泄泡沼后，將保證蘆葦生長具有充足的水分，可使泡沼內葦田根部孿生迅速，生長良好，蘆葦的生物量也會逐年增加，而通過蘆葦收割可帶出的更多的鹽分和氮磷污染物。為使退水得到充分凈化，蘆葦濕地處理系統分三級，按梯級模式進行建設，第一級和第二級面積可以稍少，均按總面積的1/4考慮，第三級面積最大，可按總面積的1/2考慮。為充分發揮蘆葦濕地的凈化作用，須對蘆葦進行定期收割，以使N、P等營養物質及鹽分徹底脫離水體。

在水田開發的初始階段，由于承泄泡沼內形成的蘆葦濕地對鹽分離子的吸收能力小于退水帶入的鹽分量，會造成泡沼內鹽分的累增。隨著退水帶入的鹽分離子的量逐年減少，當帶入的鹽分量小于蘆葦濕地的凈化能力時，承泄泡沼內累積的鹽分離子的量會逐年減少。各承泄泡沼對N、P均具有較強的吸收能力，均大于每年向泡沼內排放的退水所帶來的N、P總量。

綜上，承泄區可完全接納水田退水，而不向外環境排放退水，且蘆葦濕地對鹽分離子和氮磷污染物吸收能力較高，因此蘆葦濕地規?？梢詽M足灌區退水處理要求。

6 結論

松原灌區水田灌溉面積為131.02萬畝，年退水量為1.68億m3，改造鹽堿荒地面積80.55萬畝，土壤鹽漬化程度均較高，在開發初期，退水中可溶鹽分離子濃度必然將會很高，設計選擇區內13個泡沼及在霍林河河口處構筑1處濕地，作為水田退水的承泄區形成蘆葦濕地處理系統的天然屏障，滯蓄和凈化退水，避免含高鹽分的退水直接排放到查干湖，對其水質產生不利影響。

通過構建合理的承泄區，為開發松原灌區工程，改造大面積鹽堿荒地，改善中低產田，以及對草原實施灌溉奠定了堅實的基礎。必將對改善項目區內農業、牧業生產條件，調整農牧業經濟結構，提高抗御自然災害的能力，推動農牧業的發展，以及保障國家糧食安全作出重要貢獻。

1 李秀軍. 《松嫩平原西部鹽堿地特點及合理利用研究》.農業現代化研究, 2002.

2 孫廣友. 《松嫩平原古河道農業工程》.吉林科技出版社,2007.