内蒙古河套灌区干排水有效性及可持续性研究.PDF

內蒙古河套灌區幹排水有效性及可持續性研究 武漢大學水利水電學院 黃介生 伍靖偉 一、前言 大陸地區鹽漬化防治實踐經驗表明，其防治是一項長期而艱巨的工作，必須根據環境變化 調整鹽鹼化防治的策略和措施。目前大陸地區各地進行的以節水為中心的灌區改造，將不同程 度地改變農業用水環境和農田水分迴圈過程，從而對土壤鹽分運動和土壤鹽漬化演變產生影響。 以河套灌區為例，近年來經濟作物種植面積大幅提高，引水量和畝均用水量減少，加之大 規模的節水改造，地下水位持續下降，鹽鹼化面積減少，但與此同時，根區鹽分淋洗不足，許 多田間排水溝系排水功能喪失，區域排水排鹽量急劇減少，積鹽加速，潛在鹽鹼化威脅仍然存 在。在這種情況下，單純依靠修建排水系統、增加淋洗既不經濟，也未必能達到理想控鹽效果。 已有研究表明，北方不少灌區，其內部存在的鹽荒地對灌區的鹽分均衡和耕地鹽漬化控制 起到了重要作用。鹽荒地通過地下水的運動接納灌溉耕地的多餘水分和鹽分，然後在強烈蒸發 作用下水分被排泄掉，鹽分則儲存在閒置土地（荒地）內，從而達到維持耕地水鹽平衡的目的。 這種排鹽機制稱為 “幹排水”。相比人工排水控鹽系統，不需要高昂的建設成本和維護費用， 也不會對灌區外的地表水體造成污染和生態影響，因此近年來得到了相關研究者的關注。但是， 由於研究時間較短，對幹排水條件下水鹽動態、調控效果、長期有效性、計算方法以及環境影 響等諸多問題都缺乏比較清晰的認識，迫切需要開展系統而深入的試驗和理論研究。 本文以具備天然幹排水條件的內蒙古河套灌區為背景，從區域尺度研究幹排水條件下的水 鹽運動規律、鹽分長期累積和土壤鹽鹼化演變規律以及氣候、耕荒比、地下水埋深等因素影響 水鹽運動的規律，並在此基礎上研究幹排水的有效性和可持續性。 二、研究區域及方法 本研究採用野外試驗研究、數值模擬和遙感分析相結合的方法。野外試驗通過對區域水鹽 動態觀測獲取幹排條件下水鹽動態的第一手資料，據此分析水鹽運動規律和幹排水有效性，並 為區域地下水土壤水鹽運動的數值模擬提供檢驗。使用遙感主要目的在於獲取土壤鹽鹼化、土 地利用、種植結構的大區域時空演變資訊，從幹排控制耕地鹽鹼化角度定性分析幹排水的有效 性和可持續性，並為數值類比提供基本資訊。 幹排水試驗研究在河套灌區義長灌域永聯試驗區進行。該試 驗區東西寬約2.5km, 南北長約 13km ，總面積2751 公頃（41265 畝），見圖 1 。試驗區東西北為三條排水溝，南為灌溉管道，地表 水文條件相對封閉，邊界條件清楚，比較容易監測排水、灌溉情 況。土地利用狀況為農田、村莊、道路、旱荒地、海子等，具有一 定的代表性。其中農田約占65％，鹽荒地約占9% ，村莊約占5% ， 裸露地面（包括溝渠路面）約占21% ，其中2％左右的耕地受到鹽 漬影響。為監測幹排水條件下水鹽動態，在試驗區的進出口部整 理了測流斷面、安裝水質水量測量設備，在各排水幹溝上設置了 耕耕耕耕地地地地 6 個水位/流量/水質監測斷面，並在區內佈置了地下水鹽觀測井 盐盐盐盐荒荒荒荒地地地地 水水水水体体体体 村村村村庄庄庄庄