邢台市农业灌溉咸水利用分析
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【摘 要】通过对邢台市平原区咸水分布情况、典型区咸水的盐度、碱度计算、咸水灌溉条件的实验研究、咸淡水混合灌溉技术分析，提出对矿化度大于3.0的微咸水，将两种矿化度不同的灌溉水混合使用，降低灌溉水的含盐量或改变其盐分组成。充分利用咸水资源，即减少淡水的开采量，而且对改善地下水超采取的生态环境也发挥了重要作用。
【关键词】咸水利用；咸水灌溉条件；改善生态环境；邢台市
1. 邢台市平原区咸水分布情况及特征
1.1 咸水分布情况。
（1）邢台市平原区地下水咸水分布总面积达3869.9Km2，其中矿化度2～3g/L的面积2351.1 Km2；矿化度3～5 g/L的面积889.9Km2，主要分布在黑龙港与滹滏平原。黑龙港平原总面积4934 Km2，有咸水分布面积3285.8 Km2，占总面积的66.6%；滹滏平原总面积748 Km2， 有咸水分布面积487.1Km2，占总面积的65.1%。本文把矿化度2～3g/L和3～5 g/L的水统称为微咸水。
（2）在垂直方向上，微咸水主要赋存于第四系的第一和第二含水层组，咸水底界由西向东逐渐加深，向下为深层淡水，上覆有浅薄层淡水或无淡水覆盖。有咸水分布区，地下水位埋深一般小于 15.0 m，称为浅层咸水。
（3）全市平原区地下咸水多年平均资源量5.34亿m3，其中2～3g/L的微咸水多年平均资源量3.25亿m3， 3～5 g/L 的1.20亿m3，大于5 g/L的咸水0.89亿m3。这些微咸水和咸水主要集中在滏东区的中部、东部和北部。水化学类型较为复杂，以氯化物.硫酸盐——钠镁型水，硫酸盐.氯化物——钠镁型水等为主。
1.2 邢台市平原区咸水分布特征。
（1）咸水水化学的形成是区域水化学形成的一部分。在其形成的历史过程中，由于受地质构造、地层岩性、古气候、古地理环境及地形地貌、水文地质条件等因素的综合影响，经历了不同时期的地球化学作用演化过程，形成了特定的水化学特征，不仅具有明显的水平分带规律，而且也有垂直分带规律，这种规律表现出明显的地域性。
（2）邢台市咸水体的空间自西向东加厚，下伏为深层淡水，上覆有浅层淡水或无淡水覆盖。其顶界面由于受地表水系和古河道淡化的影响，埋藏深浅不等，一般在古河道带为10～30m。咸水体顶界面的形态在河道发育区多呈北东向及南东向槽状或者条带状分布。相应于大于3.0g/L的顶界面埋深的变化趋势与大于2.0g/L的顶界面埋深变化大体相似。
2. 邢台市咸水水体盐碱害计算及对作物影响
邢台市咸水水化学特征分析。
（1）邢台市咸水的分布和含量都比较复杂，有呈零星岛状的咸水区，而且含量变化也较大，对合理开发利用带来一定困难。邢台市典型咸水区主要离子含量监测成果见表1。
（2）不同的盐类和离子对植物的毒害作用是不相同的。在碳酸盐（Na2CO3、NaHCO3、MgCO3、CaCO3）中，碳酸钠（Na2CO3）是最有害的。碳酸氢钠（NaHCO3）比碳酸钠（Na2CO3）的毒害要小，当土壤干燥时，它容易变成碳酸钠而增大其毒性。碳酸钙（CaCO3）是无害盐，在土壤含量超过15%～20%时，植物仍能正常生长。碳酸镁（MgCO3）是难溶性盐，在与硫酸钠和氯化钠混合存在时，可以提高它的溶解度，对植物产生毒害。
（3）硫酸盐（Na2SO4 、MgSO4、CaSO4）中，对植物最有害的是硫酸镁（MgSO4），其次是硫酸钠（Na2SO4）。硫酸钙（CaSO4）对植物是无害的，含硫酸钙的土壤植物生长正常，并能提高植物耐盐力，通常把土壤中硫酸钙含量的多少看作盐良难易的指标。氯化物（NaCl、MgCl2、CaCl2）都是有害盐，氯化物有害的原因是因为它含有氯离子，氯离子影响植物的原生质膜，改变了植物的通透性。由于膜的通透性改变，导致植物细胞的营养失调，抑制生长。
（4）盐害对作物的影响主要表现在以下方面：影响作物对水分的吸收。土壤中的过量可溶性盐使土壤溶液浓度增高，作物吸水困难。当其超过植物体内细胞的浓度时，会使植物体内水分反渗出来，造成植物生理干旱而死亡。土壤盐分过多也影响植物对养分和元素的吸收，使作物营养不良，生长失去平衡，发育不正常而减产。过量盐存在，还会影响微生物活动，使土壤养分不能有效转化，降低作物产量。据测定，当土壤中NaCl或Na2SO4含量达到0.1%时，其氨化作用就会大大降低。硝化细菌的活动使受盐害危害更大（邢台市典型区离子含量与盐度、碱度计算成果见表2）。
3. 咸水灌溉条件实验研究
（1）土体盐分的变化是通过水的活动进行的，是以水为载体而发生的，从而导致水盐与土盐产生相变（水溶盐与固态盐）。水盐与土盐在量上的相关性，对咸水灌溉及治理具有理论性指导意义。邢台市临西县对咸水灌溉小麦时土壤盐分进行试验。
（2）通过试验可知，使用3g/L咸水灌溉小麦，在20～40cm土壤含盐量最大为0.166%，平均含盐量为0.124%；使用5g/L咸水灌溉，土壤含盐量最大为0.255%（5～20cm），土壤平均含盐量为0.171%；使用7g/L咸水灌溉，土壤含盐量最大为0.249%（20～40cm），土壤平均含盐量为0.218%。轻度盐碱土标准为0.2%，使用3g/L咸水灌溉，土壤含盐量的最大值或平均值，均小于0.2%的标准，而使用大于3g/L咸水灌溉，会使土壤积盐，导致土壤发生盐碱化。
（3）临西县水利局农场试验区，在非盐碱地里灌溉5～7g/L咸水，虽然获得了增产效果，但土壤耕层积盐率达到238%。在同样条件下，改灌3g/L咸水，不仅能够增产，土壤积盐率也只有32%，麦收后土壤全盐量为0.09%，邢台市临西县咸水灌溉试验成果见下表3。
（4）以上咸水试验的典型调查，由于地理地质环境不同咸水灌溉试验的结果有所不同，但总的结论一致：咸水灌溉试验与邢台市土体盐分成果一致，通过试验说明，在邢台市对咸水利用，矿化度小于或等于3g/L，对作物和土壤都不会产生危害。
4.1 直接利用咸水灌溉方便、经济，又能取得增产效果，在矿化度小于3.0g/L时，可以直接利用微咸水用于农业灌溉。对于大于3.0g/L的咸水进行农业灌溉，则存在潜在的危害。因此，可根据当地条件，选用咸水间接利用方式，即把较高矿化度的咸水与淡水按一定比例混合后用于灌溉，以降低水的矿化度，减少盐分对作物及土壤的危害。咸淡水的混合比例应根据咸水的矿化度和当地淡水资源条件来决定，原则是混合后的水要能够满足农业灌溉水质要求，或者能减轻盐害。咸淡水混合的配比关系可以按下式计算确定：
M= M1V1+M2V2 V1+V2 （1）
式中：M为混合水的矿化度，g/L；M1、M2为混合前咸、淡水矿化度，g/L；V1、V2为混合前咸、淡水的体积，m3（邢台市咸水资源可利用情况见表4）。
4.2 咸水中加入一定比例的淡水混合后进行灌溉，可以改善水质，降低咸水的矿化度，使其达到可灌溉的要求；淡水中加入咸水增加可利用的水资源量，扩大灌溉效益。咸水与碱性淡水混合能改善水质，由于两种水中各种离子含量不同，可以相互稀释而降低矿化度、盐度和碱度。在平原区，深层地下淡水都呈弱碱性，水中碳酸根离子和碳酸氢根与微咸水中的钙离子和镁结合后，可产生碳酸盐及重碳酸盐类沉淀，从而能克服碱性危害。这样，既可以淡化微咸水，又可以改变水中溶解物的化学性质，减轻对作物的危害。例如，将含有较多Ca2+的碱性水与含有较多Ca2+、Mg2+的咸水混合时，CO32-、HCO3-首先与Ca2+、Mg2+化合形成无害盐类CaCO3，MgCO3，Ca（HCO3）2。而Na+同Cl-、SO42-化合物形成的NaCl、Na2SO4比Na2CO3、NaHCO3的危害低的多，而且它们在进入土壤后，在集中降雨或淡水灌溉时易于淋洗排出土体。通过两种水中的离子相互化合作用而降低盐碱灾害。
5. 结论
在咸水区开展咸淡水混合灌溉，可充分利用咸水资源，增加可利用的水资源。邢台市从2003年开始，增大了咸水利用量，咸淡水按照一定比例混合，使其达到农业灌溉用水要求，咸淡水混合后，改善并降低咸水矿化度含量，达到充分利用咸水资源的目的。根据邢台市平原区土壤性质、耕作措施及气候条件等因素，咸淡水混合后矿化度控制在3g/L以下，对农作物安全、土壤环境影响较小。在保证农业生产增产增收的前提下，充分利用咸水，减少淡水开采量，对改善当地地下水生态环境发挥重要作用。在地下水超采区大力开展咸水利用，对减缓咸水底界面下移、含水层疏干等方面，都发挥积极作用。
参考文献
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