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引言
土壤盐渍化是一个世界性的难题,目前全球盐渍土总面积约为(1.10 ×10^{9} hm^{2}),其中我国盐渍土面积约为(3.69 ×10^{7} hm^{2}),占全国可利用土地面积的 [1],集中分布于西北、华北、东北及沿海地区。盐渍化土壤的肥力质量和生产力水平低,资源利用的限制因素多、治理难度大 [2]。盐碱地作为重要的后备耕地资源,盐碱地的改良利用对保障国家粮食安全具有重要战略意义。盐渍土改良的方法主要包括物理改良 (耕作和农艺等)、化学改良 (各类改良剂)、生物改良 (耐盐作物) 和灌排管理等措施 [3],运用淡水淋洗配合暗管排水排盐是最直接、最快捷的改良方式之一 [4]。暗管排水排盐是将管壁上分布有小孔或者窄缝的管道埋入地下,在农田地下水与管道内水面间的水头差作用下,使携带盐分的水通过孔缝排入暗管,然后排出农田的一项土壤盐渍化防治措施。暗管排水排盐能够有效调节土壤水分和盐分,改善灌区农田土壤生态环境,为作物生长创造更加有利的条件。
近代的暗管排水技术最早由英国发明,随后在美国、前苏联、日本、荷兰等国家得到广泛应用。欧洲多个国家近 70% 农业用地已成功实施运用暗管排水技术,在改善土壤盐渍化等方面取得显著成效 [5]。我国自 20 世纪 60 年代开始暗管排水治渍害研究,开启了我国近代暗管科技研究的序幕。随后,我国暗管排水技术发展经历初步探索期和渐进发展期后,进入到现阶段的蓬勃发展阶段 [6]。近年来,我国制定和出台了多部与暗管排水技术相关的标准和规范,涵盖规划、设计和施工等方面。
然而,目前国内对暗管技术的研究停留在暗管材料遴选、工程布置和养分流失控制等,针对暗管管材及外包料的结构优化、暗管 - 明沟等组合工程布置参数、新能源排水排盐系统的综合性研究较少,难以进一步支撑暗管排水排盐技术的高质量发展。本文旨在系统总结我国暗管排水排盐技术的应用现状及其在暗管材料、组合排盐系统布置参数、太阳能等新能源利用领域的研究进展,同时分析暗管排水排盐系统运行中存在的问题,并提出未来优化方向,为盐碱地治理和农业高质量发展提供科学支持和技术参考。
1 暗管排水排盐技术
1.1 暗管
在国内的应用分布状况暗管排水排盐技术在我国的应用呈现出明显的区域性特征,根据各地的土壤条件、气候环境和水文特点,对暗管的布置参数和外包料选择进行了差异化设计。在新疆、宁夏和内蒙古等西北地区由于蒸发强烈,盐渍化问题普遍严重,设计上倾向于采用较大的埋深和间距,以有效降低地下水位,抑制盐分通过毛细作用上升,从而实现深层排盐和广域水盐动态调控的目标。西北地区外包料通常选用砂砾石、无纺布等材料,不仅能显著提升排水系统的防堵性能,还能延长管道的使用寿命;部分区域采用粗化纤维或双层玻璃纤维布组合,进一步优化透水性和排盐效率。在天津、上海、江苏和山东等滨海地区,由于地下水位高且土壤盐分集中于土壤表层,一般暗管设计埋深较浅 (0.4~1.2 m),间距较为紧凑 (3~20 m),以实现高效排除浅层盐渍水分的目的。
暗管外包料多选用纤维丝和土工布,这些材料不仅具有较好的透水性和防堵性能,还因成本较低而广泛应用于滨海地区的湿润环境。这样的设计能够快速减少浅层土壤盐分积累,显著改善土壤的水盐条件,为作物生长提供更加适宜的生态环境,同时兼顾了经济性和可持续性。在黑龙江和吉林等东北地区,由于地下水位较高,暗管设计多以较浅埋深 (0.45~1.2 m) 和较宽间距 (5~40 m) 为主,部分地区配备大管径 (如 250 mm) 的管道,以增强排水能力。外包料选用砂滤料、滤纱网、稻壳或稻草等,以满足低温环境下对防堵和透水性能的双重要求。这些设计能够有效降低稻田过饱和风险,同时改善土壤水分条件,为农作物生长提供可靠的保障。可见,我国暗管排水排盐技术主要应用于西北内陆、滨海以及东北地区,不同地区的土壤、气候与水文特性等均会影响暗管工程的设计。因此,为有效地提升我国排水排盐技术的长效性,需要充分考虑工程的应用环境,确定适宜的暗管排水排盐技术参数。
1.2 暗管材料及结构
暗管是铺设于地下的带孔隙的管道,土体中的盐分通过降雨或灌溉水渗入管道中排出 [10]。暗管排水排盐系统一般由暗管、集水管、集水井、检查井、水盐监测系统和监控泵房等组成 [26]。随着生产技术和科技水平的提升,暗管材料不断更新升级,由陶土管、砖块、瓷砖、黏土、混凝土逐渐发展为沥青纤维穿孔管、硬质塑料穿孔管、波纹墙金属导管、穿孔光滑塑料管或波纹塑料管。早在公元前 2000 年左右,在印度河下游河谷已使用了排水管 [27]。同期中国采用有孔的竹管作为地下排水管 [28]。17 世纪前后,由砖块、瓷砖、黏土、混凝土等制成的地下排水管道,以其耐久性和适用性在英国、美国、荷兰等灌溉区得到了广泛应用 [29]。我国自 20 世纪开始引进国外的暗管排水技术,随着生产技术和科技水平的提升,暗管材料也不断更新升级。
20 世纪 50 年代我国大部分地区通过就地取材,使用陶土管、黏土管、楠竹、芦苇等材料作为排水通道,这类材料在土壤中会慢慢腐解还田从而增加土壤肥力。随着聚乙烯、聚丙烯等管材原料日渐增多和对暗管材料的不断研究试验,聚乙烯和强度高、耐热性能好、模量高的聚丙烯共混改性生产的波纹暗管开始批量上市,不仅降低了产品生产成本,而且排水排盐性能得到大幅提升,更能适应机械化作业和埋深 [30]。1978 年初,中国科学院率先将塑料管应用到地下排水中,并在上海各县开展试验,发现塑料暗管的埋设有助于作物根系的深扎,根系活力明显得到增强 [15]。1985 年,南疆农二师 29 团首次进行波纹塑料管替代陶土管的排水试验,不仅明显改良土壤、增加产量,而且延长了水旱轮作周期,改变了作物结构,说明塑料暗管排水在干旱区应用从技术上是可行的 [31]。
波纹塑料管相较于天然管材具有强度高、重量轻、成本低、不易腐蚀和纵向柔性较好等优点,应用规模逐渐扩大,促进了我国暗管产品的进一步发展 [32]。波纹结构能够提高产品的外压强度,使得管道能够在受到外部压力时发生弯曲而不会破裂,避免影响排水效果,同时有效地提高管道的使用寿命。利用波纹管排水能稳定控制地下水位,从而防止土壤次生盐渍化,增加产量,还能减少对耕地的占用,大大减少农田基建投资,有利于田间农事的机械化耕作 [6]。“十二五” 期间,国家科技支撑计划项目加快了我国暗管铺设设备和管材的研发,降低了暗管技术的应用成本,促使暗管由单纯排水向排水排盐和水盐调控研究转变 [6]。
合理的波纹管几何结构是提高暗管排水性能的重要基础,许多研究者在该领域进行了大量研究。目前广泛应用的波纹塑料管主要分为单壁波纹管和双壁波纹管两类,波纹型材包括正弦波纹管、螺旋波纹管和平行波纹管。Wesström 等 [33] 通过多年的野外试验发现,合理的暗管开孔结构将使作物产量提高 3%~20%。波纹管管孔的打孔方式也由原来的钻孔、扎孔等方式改进成现有的勾刀开槽为长条形孔,较大程度地避免了平面圆孔产品易出现堵塞的问题,针对特定的排水要求,管孔大小和开孔分布能够实现精准调控,大大提高了暗管进水面积,提高排水排盐效率。Wu 等 [34] 通过 CFD 模拟暗管排水过程,发现影响其排水能力的因素由大到小分别为管道直径、波纹谷宽和波纹高度;Oyarce 等 [35] 通过砂罐试验研究了暗管开孔率、管道直径和外包料对暗管入口阻力、“有效半径” 和排水性能的影响,发现较小的管径、较高的开孔率和包络结构可以提高排水排盐的性能;Yang 等 [36] 通过室内试验得到了适用于无纺布外包料波纹暗管阻力因数的理论公式及暗管等效半径计算公式,发现小流量时的等效半径接近真实半径,此时开孔面积不需要很大便可满足排水要求。
此外,不同的断面结构也会影响暗管的排水排盐过程,其中三角形断面的暗管能够有效抑制土壤水分的绕流,当暗管增加底翼后,其抑制绕流现象的效果可进一步增强,从而提升暗管的排水和排盐能力 [37]。可见,波纹管的几何结构、管孔设计和材质选择对暗管的排水排盐过程均有重要影响,同时,暗管开孔与波纹结构会影响暗管环刚度、环柔度等力学性能。因此,寻求暗管管材及结构优化设计以提高暗管的力学性能和排水性能是未来需要重点关注的内容。
1.3 暗管外包料
暗管外包料是一种高透水性材料,用于包裹暗管起到反滤作用,其能够稳定暗管周围的土壤,防止土壤颗粒堵塞暗管排水孔或通过管道导致土壤流失。暗管外包料较多使用天然无机材料和合成外包料 [38],暗管排水技术发展早期部分地区采用天然有机材料,例如锯末、棕皮、稻壳、椰子纤维、稻草和麦秆等作为外包料,其在暗管排水初期透水和防堵效果较好,但易老化,使用寿命不长。例如麦秆属于不耐腐材料,其使用寿命一般为 4~5 年,稻壳在嫌气条件下耐腐较强,最大使用寿命可达 10 年 [39]。Turtola 等 [40] 发现以表土或木屑作为回填物可明显增加暗管的排水排盐量,以表土作为滤料可减少颗粒态磷和溶解态正磷酸盐磷的流失,而以木屑作为滤料则不会减少颗粒态磷的流失。砂砾作为主要的天然无机外包材料,具有与土壤一样的耐久性且反滤效果较好,但这种材料并不是所有地区都能就地取材,限制了其大面积推广应用。
王苏胜等 [41] 分析了不同外包料 (包括麦秸、锯末、陶瓷、沸石和纤维球) 对氮的去除效果,结果表明无机材料在去除铵态氮方面表现更好,而有机材料则在去除硝态氮方面有更好的效果。此外还发现当外包料的厚度增加 10 cm 时,麦秸和锯末、陶瓷和沸石以及纤维球的氮去除效率分别提高了 6%~8%、6%~28% 和 10%~20%[41]。合成外包料相比于天然有机外包料和天然无机外包料,具有产品系列多、性能稳定、运输施工方便等优点,逐渐被广泛应用 [42]。根据制作工艺的不同,合成外包料可分为有纺和无纺两大类。有纺布通常由相互正交的经丝和纬丝编织而成,或通过将两组纤维丝置于热辊之间压制黏合而制成。
无纺布则是通过定向或随机排列的纤维,经过热粘、化粘、针刺等物理过程缠结而成,形成一种在织物厚度方向上不断堆叠的三维立体结构,具有各向同性的特点 [43]。由于生产效率高、价格便宜等特点,无纺土工织物已被广泛用作外包材料。但是随着暗管运行年限的增加,合成外包料的淤堵会导致暗管排水效率的降低 [44–46]。当土壤颗粒的等效粒径小于土工布的等效孔径时,其会进入土工布内部淤堵或穿透土工布进入暗管内部;当土壤颗粒粒径大于等效孔径时,土壤颗粒会在外包料表面形成滤饼,导致透水性降低 [47]。因此不少学者着手研究防堵型外包料,以防淤堵增流为目的,针对保土性、透水性以及防淤堵三个方面来制定合成包料选择标准。张迎奥等 [48] 研究了不同土质条件下四种无纺布的反滤效果,发现砂粉土土质适合采用单位面积质量为 68g・m-2 的土工布,而粉土土质更适合使用单位面积质量为 90g・m-2 的土工布;胡玲玲等 [49] 研究适合于河套灌区下游的排水暗管外包料时,考虑了单一土工布和土工布与不同粒径砂滤料组合外包料的渗透性、保土性及防淤堵性,发现选用 68g・m-2 土工布加设 1 mm 粒径砂滤料的处理能兼顾透水及防堵性能。Guo 等 [50] 基于建立的外包料化学淤堵模型,预测了合成外包料表面改性降低表面结晶速率,进而减缓暗管外包料化学堵塞的趋势。
可见,选择合适的外包料不仅能够提高排水性能,更重要的是防止外包料淤堵,但目前关于外包料淤堵的研究尚处于现象观察和规律总结阶段,对于防淤堵型高效排水排盐外包料的研发是未来必须重视的方向。
1.4 暗管工程关键设计参数
暗管设计时主要考虑埋深、间距、坡度、排水模数等技术参数,其影响着土壤脱盐效率、土壤盐分的空间分布以及养分含量。暗管埋设深度取决于当地土壤类型、地下水位和作物等因素。张洁等 [51] 对南京次生盐渍化番茄蔬菜大棚分别设置埋深 40 cm、间距 6 m 和埋深 70 cm、间距 8 m 的两种暗管布置方式进行了研究,结果表明较大的埋深和间距有助于排盐。李彦鑫等 [52] 以河北省沧州市南大港产业园区近滨海暗管排水排盐试验地为模拟研究对象,发现增加地下水位与暗管的垂直距离可以有效增大水盐运移速率,防止土壤返盐。与湿润地区和滨海地区不同,干旱地区降水较少、蒸发强烈、地下水位较深,滨海和湿润地区的暗管布局参数在干旱区的适用性需要验证。以《暗管改良盐碱地技术规程》为例,现有关于暗管埋深的布置多以地下水临界埋深作为控制依据,避免地下水位过高而出现的次生盐渍化问题 [53]。但如今我国西北旱区已经大范围采用节水滴灌,现有的暗管埋深布置公式不尽符合滴灌条件下的盐分防控要求。
王振华等 [7] 针对滴灌条件下暗管排水对土壤剖面盐分分布及脱盐淋洗效果的影响开展研究,结果表明在滴灌条件下,当暗管间距设为 15 m 时,土壤的脱盐淋洗效果最佳且节水潜力最大,因此初步建议将 15 m 作为新疆盐渍土暗管排水系统的推荐间距;衡通等 [54] 通过田间灌溉排水试验,研究了不同管径和暗管埋深对滴灌条件下土层盐分分布和脱盐效果的影响,认为当暗管埋深为 0.6 m、管径为 90 mm 时,暗管排水排盐效率较高,是北疆盐渍土的最佳暗管布置埋深和管径参数。但上述田间试验研究大多基于当地自然条件得出,对于自然条件存在差异的其他地区,已有的结论不一定具有适用性。理论计算和数值模拟也是探究暗管布置参数的重要工具,研究者们已经提出了诸如努美诺夫公式 [55]、考斯加可夫公式 [56]、阿维里扬诺夫公式 [57]、胡格浩特公式 [58]、瞿兴业 - 阿维里扬诺夫公式等 [59] 理论公式。其中胡格浩特公式基于 Dupuit 假设,假定地下水运动为一元流动;瞿兴业 - 阿维里扬诺夫公式则适用于有入渗补给
且不透水层位于无限深处的情形。不同的公式都有其不同的假设条件和适应情况,即使在相同的水文地质条件下,使用不同方法也会使结果差异很大。无论地下水是何种流态,都存在计算繁琐的问题。将排水理论公式编写成计算机程序,通过程序进行计算是寻找不同情况下暗管最优布置参数的有效途径 [60]。基于以上暗管排水公式开发的数值模型,如 HYDRUS、DRAINMOD 等被广泛应用于干旱区的暗管布局。例如,Qian 等 [61] 利用新疆蓄水淋洗、暗管排水排盐试验数据,建立并验证了 HYDRUS-2D 数学模型,提出了兼顾脱盐率、排盐效率和施工成本的经验公式;Guo 等 [62] 考虑新疆盐渍农田中普遍存在的弱透水夹层现象,根据建立的 HYDRUS 数值模型,提出了弱透水夹层影响下的最优暗管埋深、间距布置方案和农田脱盐率的经验公式;张展羽等 [63] 利用典型滨海盐碱地区实测土壤、气象、作物等资料,用 DRAINMOD 对不同排水暗管布置方案的地下水埋深进行了长序列模拟,提出了适宜滨海盐碱地的农田暗管布置参数。除理论计算和数值模拟外,也有研究者采用统计分析的方法探究暗管的最优布置参数。例如,闫玉民等 [64] 采用投影寻踪分类模型得到暗管埋深 0.6 m、间距 6 m 可作为农田最优的暗管布局方案。
设计良好的排水系统布局对于加强盐分淋滤、减少养分流失、节约水资源至关重要。目前,随着暗管排水技术在我国的推广应用,暗管、明沟与竖井的各种工程组合形式不断出现,但关于不同盐渍地区暗管 - 明沟等组合工程布置参数的研究尚不充分,需要在理论和实验研究的基础上探索适合我国不同盐渍地区不同工程布置形式的暗管工程布置参数。
1.5 新能源排水排盐
对于无法满足暗管自流条件的农田,高成本的电力强排方式不利于大面积推广,近年来太阳能、风能等可再生能源被选用作为暗管排水泵站的供电来源 [11]。水利部牧区水利科学研究所开发研制出了与风力机配套的低扬程、大流量、低速水泵,同时结合 “948” 农业技术创新综合研究示范区引进暗管集水项目,每套 型风力排水系统可以对 33hm² 农田实现排水量控制,试验证明每亩 (1 亩 = 667m²) 每年可增产达到 100~400 kg,同时节约发电成本将近 1.5 万元,具有极好的经济效益和社会效益 [65]。周斌 [66] 在宁夏北部暗管排水区利用风能机械转化成电力强排,认为研究区每年的风力条件能够满足集水井抽水的有效利用要求,即在风力最少年份也能够实现 0.253 万 m³ 的排水要求。等 [67] 讨论了太阳能抽水系统应用于泰国东北部暗管排水的可行性,认为其能有效缓解由地下水位上升所导致的土壤盐渍化。光伏发电系统的运行成本要远低于使用传统电力的成本,可节省超 33 万元,但可能存在排水能力不足的问题 [12]。鉴于此,王少丽等 [14] 以宁夏银北灌区为例,提出夜间采用虹吸管辅助排水可达到白天太阳能光伏水泵相当的抽水量,此外增设集水井与邻近排水沟之间的水平连通管,能够实现夜间的自流排水,有助于太阳能光伏暗管排水系统的推广应用。
目前关于新能源排水排盐技术的研究多关注可再生能源的选配使用来满足排水要求,对于新能源排水排盐系统的稳定性及不同能源互补系统的研究较少。气象变化条件下,不仅要考虑排水排盐的经济性,更要考虑排水排盐系统的适应性,因此需要在现有新能源排水排盐系统的基础上进一步探究未来新能源排水排盐系统的新型架构及运管方式,提升已建和新建暗管排水排盐系统的效率。
2 暗管排水排盐技术存在问题
综上,我国的暗管排水排盐技术从国外引进后发展迅速,形成了从理论、模型、材料、工程应用和技术规范的应用体系,但在暗管管材及结构优化设计、暗管 - 明沟等组合排盐工程布置参数及新能源排水排盐系统架构与运管等领域仍然存在亟需解决的突出问题。
2.1 对暗管堵塞问题重视不够
世界粮食及农业组织 (FAO) 指出堵塞是导致暗管排水排盐效率降低的最主要因素,严重的堵塞会将外包料孔隙通道胶结 [68],致使暗管的透水性大幅度降低,严重影响排水排盐效率。暗管外包料的材料性质和三维结构直接影响堵塞的发生发展过程,外包料内堵塞物质的主要化学成分是 SiO₂和 CaCO₃,且化学堵塞的敏感性随着地下排水管的运行时间而增加 [69]。研究者们发现通过合理的物理选材和化学改性能够较好地防止淤堵,例如合成外包料等效孔径与土壤特征粒径 (O₉₀/d₉₀≥1.0) 可防止物理淤堵 [27];柠檬酸溶解过后的土工布渗透性不仅恢复较快,而且与铁离子络合能力强,络合物酸碱稳定性高,可有效降低化学淤堵的发生风险 [70]。但是这些研究还没有得到充分的工程实践检验,对堵塞的发生发展过程和防控机制认识不清,在实际工程中也尚未得到应用。
2.2 缺乏灌排协同下的暗管组合排盐参数研究
为实现高效灌排的目标,常将暗管与灌溉措施组成的灌排系统看作一个整体来研究与应用。但目前的暗管技术参数设计目标单一,以暗管埋深为例,常见的布置规范以地下水临界埋深为控制依据,适用于过去地下水埋深高导致的积盐情况。而现在我国西北旱区大范围采用节水滴灌,面对淋洗不足而导致的积盐问题,传统的暗管布置形式不完全适用于现有的盐分防控要求。节水灌溉措施既能够以作物的需水规律来进行配水,还可以使作物根区的土壤盐分得到有效淡化,而暗管排水在很大程度上缓解了长期以来 “有灌无排” 所造成的次生盐渍化加剧、地下水位上升等农业生态环境问题,并且在盐碱地的开发利用中形成了新的水盐平衡关系 [71-72]。同时研究者们发现暗管明沟组合排水系统相较于单独的明沟排水能使盐渍农田的脱盐效果增加 170%[73],同时组合排盐系统影响下农田水盐运移规律与单一排水系统不一致。为解决这个问题,Yang 等 [74] 开发了暗管排水边界计算模型,并将其与多尺度地下水三维动力学 MODFLOWLGR-MT3DMS 耦合,构建了能计算组合排盐工程影响下的区域水盐运动数值模型,为组合排盐系统的工程布局与参数优化提供了技术工具。但目前考虑根区水盐的不同区域暗管 - 明沟 - 竖井多种组合排盐工程布置参数的适应性研究缺乏,尚未形成完善的工程范式。
2.3 缺乏对暗管工程的运管维护
暗管排水排盐技术的长期运行缺乏科学的理论和技术指导,重建设轻维护的现象比较严重,已成为限制暗管治理盐碱地的重要瓶颈之一 [75]。目前暗管系统的配套清淤设施仍然不够完善,导致管道内积淤现象严重,且清淤工程量巨大,人工成本高昂。这直接导致各暗管排水工程项目区普遍未能按要求定期实施暗管清淤工作,进一步影响了系统的排水排盐能力 [76]。此外,暗管入沟的排水沟由于杂草丛生和出口被埋,普遍存在着排水不畅的问题,缺乏防控淤堵的规范。在沟道砌护和清淤过程中,在沟道边坡上的暗管出水口处受到比较严重的破坏 [13]。同时,缺乏针对暗管工程运行管理的技术性文件,难以充分发挥暗管排水排盐工程的效益。
3 发展趋势及思考
(1) 技术创新与集成:随着材料科学和工程技术的进步,新型暗管材料和设计方法不断涌现,将进一步提高系统的耐久性和效率。未来,暗管技术将更加注重与其他土壤改良技术的集成应用,如与生物修复、化学改良等方法结合,形成综合盐碱地治理方案。
(2) 智能化与自动化:现代信息技术,特别是物联网 (IoT)、大数据和人工智能 (AI) 的应用,将使暗管排盐技术更加智能化和自动化。通过实时监测土壤盐分和水分状况,智能控制系统能够自动调节排盐过程,优化水资源和能源的使用。
(3) 区域适应性:不同地区的土壤、气候和农业生产条件差异较大,未来的暗管排盐技术将更加注重区域适应性,根据不同地区的具体情况定制化设计和实施,提高技术的适用性和有效性。
(4) 技术经济性:加快排盐产品的研发,通过降低产品及施工设备成本,提高易用性。在推广暗管排盐技术时,需要综合考虑其经济性,包括初期投资、运营成本和长期效益,以确保技术的可行性和农民的接受度。
(5) 理论与技术深化:现有暗管排盐技术在灌排协同设计、运行机制优化及防堵塞技术方面仍存挑战。未来还应加强暗管布置对土壤水盐调控的动态影响、新型包料材料的研发及抗堵塞性能提升、盐分淋洗过程中的水 - 盐 - 养分协同调控理论等方面的研究。
4 结论
我国农田暗管排水排盐技术经历了从传统陶土管到现代波纹塑料管的快速发展过程。近年来,基于暗管材料的升级和可再生能源的应用,暗管排水排盐的效能和适用性得到了显著提升。目前,暗管排水排盐在盐碱地综合治理中具有重要作用,其关键技术进展包括:
(1) 暗管材料与外包料升级:从传统材料逐步发展为高强度、耐腐蚀的波纹塑料管,并结合高效防堵型外包料以提高系统的透水性和耐久性。
(2) 设计与布置优化:通过理论模型和数值模拟优化暗管埋深、间距等布置参数,提升灌排协同效果,尤其是滴灌条件下的盐分调控。
(3) 新能源与智能化应用:通过引入太阳能、风能等可再生能源,降低了排水系统运行成本的同时,将物联网、人工智能与暗管排水系统结合,显著提升了盐分监控和水盐动态调控的精度。
然而,暗管排水技术在防堵性能优化、长期运行维护及适应不同区域自然条件的能力方面仍需深入研究。未来,应进一步开展智能化协同调控、低成本耐用型材料研发及区域适配性技术集成研究,为我国盐碱地的高效利用和生态环境改善提供理论依据和技术支撑。
郭宸耀;伍靖伟;陈林;郑国玉;马英杰;程莲;丁峰,武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室;中新建农牧投集团;新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所;新疆农业大学水利与土木工程学院;新疆天业节水灌溉股份有限公司;新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所,202406