景電灌區草窩灘片區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設計研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引言

甘肅景電灌區草窩灘片區位于草窩灘盆地，范圍涵蓋草窩灘鎮全鎮以及上沙沃鎮的梁槽村、大橋村等[1]，盆地內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給[2]，片區因排泄不暢造成地下水儲量不斷增加、水位逐年上升，加之甘肅景泰地區屬荒漠灰鈣土，土壤鹽分隨著長期灌溉不斷溶濾補給地下水，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濟條件制約，未考慮排水系統配套設施，景電二期的主干渠多于一期干渠，因此，隨著灌溉面積擴大，進一步加劇了盆地內次生鹽漬化范圍和程度，造成部分土地喪失農業生產功能，農作物無法耕種，萬余畝土地因鹽堿被迫撂荒，尤以梁槽、蘭煉農場及白墩子盆地為主要受災區。

針對灌區內耕地鹽堿化問題，在20 世紀90 年代開始實施排堿治堿工程，對灌區內排水溝進行清淤疏浚，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，片區治堿排水工程未能全面實施。因此，本文除采取生物措施外，在片區構建較為完善的工程排水系統，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6.101 萬畝農田的土壤鹽漬化問題，恢復景電灌區有效灌溉面積，保護群眾有限的土地資源，達到土地增產增效、農民增收脫貧的目的。

2 土壤鹽漬化形成因素

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

（1）氣候因素

景電灌區屬大陸性溫帶干旱氣候區，光熱資源豐富，一年內干旱少雨，多風沙，直接影響著土壤的水熱變化過程，同時干旱多風進一步加劇了土壤水分的蒸發，致使土壤中的鹽分聚集，導致土壤鹽漬化[3]。

（2）地下水因素

草窩灘盆地四周低山丘陵環繞，為一南北向狹長閉塞盆地，盆地地下水由四周向中央匯集，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；地下水通過反復且復雜的地球化學過程，可溶性鹽含量普遍偏高，地下水攜帶大量鹽分向盆地中央匯集，并通過土壤毛管作用運移至地表積聚，導致土壤鹽漬化。

（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、泥巖中風化剝蝕，使得礦物鹽分運移至盆地土壤中；隨著土壤水分的不斷蒸發，土壤中深層和淺層的可溶性鹽分經毛管作用，向表層聚集，在盆地中央部位地表析出，多見形成較厚的結晶鹽殼，地表光禿植被稀少。根據對盆地土壤分層取樣室內試驗成果可知：潛水埋深0.5 m～1.0 m 時，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。故土壤因素也是導致土壤鹽漬化的主要原因之一。

（4）人為因素

灌區內不合理的灌溉制度、灌溉水質差、灌溉渠道防滲不健全、排水系統不完善等因素都會引起灌區土壤和地下水鹽動態的變化，修建大唐鐵路阻隔或減弱已有排堿溝運行功能，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

針對灌區內耕地鹽堿化，農民失地嚴重的現實，20 世紀90 年代最初在草窩灘片區開始實施排堿治堿工程，并結合景電一期灌區的灌水通道，修建了南排及北排排水溝兩個獨立的排水系統，但由于當時工程條件、資金條件等方面的限制，制減排水措施不到位，目前片區現仍存在許多問題，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低洼的區域沒有形成排水系統，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劃，灌區排水工程建設不系統、不到位。

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

（4）已建的排水工程質量不高，無專人管理，沒有維護、維修資金來源，工程出現問題后帶病運行，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進一步擴大，不利于該區域社會經濟的發展。

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制堿，化學制堿是通過在鹽堿化程度較低的土地上噴施化學改良劑或者撒石膏粉等方法來恢復耕地的生產能力，對重度鹽堿化的土地改良效果不明顯，化學制堿方法花費成本較大，考慮到景電灌區鹽堿地面積較大，重度鹽堿地所占比例較多，故不考慮在灌區通過化學制堿來改良耕地鹽堿化問題。生物制堿主要是通過在灌區內種植經濟作物枸杞，與小麥等農作物相比，枸杞具有強大的根系，可以穿過鈣積層到達土壤深處，從而更好地適應灌區鹽堿地，同時帶來較好的經濟效益[4]，草窩灘盆地內4.24 萬畝良田已出現鹽堿化現象，經過多年治理經驗，草窩灘鎮逐漸以大面積栽植枸杞實施生物治堿為主，走出了一條打造特色林果產業、保護生態環境、促進農民增收的發展之路。

4.2 工程措施

景泰縣草窩灘片區治堿排水工程的主要建設任務是通過疏通、改造及延長排水干溝，新建灌區排水支溝，來構建灌區較為完善的工程排水系統。

結合鹽堿化區域、地形條件、地層巖性、施工開挖情況等因素，對排水工程進行總體布置，本次排水系統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，北排系統主要由三條排水干溝組成，北排一分干起點為景電二期七泵站調蓄水池東側約410 m，總體由北向南布置，終點為北排總干排起始點，總長11.196 km (新建8.901 km，改建2.295 km)。北排二分干起點為原總干排南側原有排水溝，總體由南向北布置，終點為北排總干排起始點，總長為2.842 km，均為原有溝道改建。北排總干排起點為北排一分干和二分支末端交點，終點為原總干排樁號0＋260 處，總長1.079 km，為原有溝道改建。南排系統起點位于定武高速公路南側楊莊村，總體由北向南布置，途徑陳槽村、蘭煉農場，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。本次改建南排起點為原南排起點保持不變，終點為大唐鐵路下游，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狀均為平底梯形斷面，為了減少漸變調整段，溝道水流的平順銜接，排水溝采用倒平底梯形斷面型式，襯砌方式經過干砌石、C25 抗酸細粒砼砌石、C30 抗酸砼和生態格賓襯砌綜合對比后，結合工程實際情況，采用生態格賓的襯砌方式，由于排水溝地處水下水位變動區域和高堿性區域，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，以滿足設計功能要求。綜合對比表見表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 結論及建議

景泰縣草窩灘片區治堿排水工程是景電灌區排水系統的一部分，對整個灌區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，通過工程措構建景電灌區完善的排水系統，保證景電工程效益發揮的需要，下一步景泰縣治理鹽堿地的指導思想是堅持“全面規劃，統籌兼顧，標本兼治，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踐探索，走出一條適合景電灌區鹽堿地治理與防治的新路。