对灌区水盐平衡和控制土壤盐渍化的认识
作者：张蔚榛张瑜芳来源：www.66wen.com更新时间：2006年11月10日
一、灌区水盐平衡问题
１．灌区控制范围的水盐平衡
（１）灌区总盐量的平衡分析
以灌区灌溉用水所带入灌区的总盐量Ｓｉ与排出总盐量Ｓｏ的差值为正值还是负值来判别灌区处于积盐或脱盐。其计算式为：
ΔＳ＝Ｓｉ－Ｓｏ
式中：
Ｓｉ＝ＶｉＣｉ
Ｓｏ＝Ｓｄ＋Ｓｐ＝ＶｄＣｄ＋ＡｃＳｃ＋ＡｎＳｎ
Ｖｉ为引入灌区的总灌溉水量；Ｃｉ为灌溉水的平均浓度，单位为ｇ／Ｌ或ｋｇ／ｍ３；Ｖｄ为灌区排出的总水量；Ｃｄ为排水的平均浓度；Ａｃ，Ａｎ为耕地和非耕地面积；Ｓｐ为植物吸收的盐量；Ｓｄ为排水系统排出的盐量；Ｓｃ，Ｓｎ为单位面积耕地和非耕地的植物吸盐量，单位为ｋｇ／亩。
由于植物吸盐量很少，一般可以忽略不计。在这种情况下盐平衡方程式可以写成：
ΔＳ＝ＶｉＣｉ－ＶｄＣｄ
为了保持灌区控制范围内不积盐，ΔＳ＝０，则要排出的水量与引入灌溉水量的比值应满足：
Ｖｄ／Ｖｉ＝Ｃｉ／Ｃｄ
单纯以控制区范围内总体盐均衡评价灌区是否积盐是不合理的。这种不合理性可以从地下水为淡水的新灌区水盐均衡中明显看出。在河水的矿化度和地下水的矿化度均为０．５ｇ／Ｌ时，达到灌区范围内不积盐，需要的排水量和引入灌水量的比值应为１∶１，这显然是不合理的，也是不可能做到的。
内蒙古河套灌区灌溉水矿化度约为０．５０ｇ／Ｌ，地下水排水的矿化度为２．７６３ｇ／Ｌ，保持灌区盐分平衡要求的排引比为０．５／２．７６３＝０．１８。在年引水５０亿ｍ３时，为了保持灌区控制面积不积盐，年排水量应为９亿ｍ３。
（２）灌区控制范围有害盐量的平衡
灌溉水和排水中的盐分并不全是有害的，因此在水盐平衡中应对灌区控制面积和灌溉面积的有害盐分进行平衡分析。现以内蒙古河套灌区为例，根据《河套农业综合开发规划》资料，石嘴山水文站１９６０～１９７１年测定黄河水含盐量为０．３４ｇ／Ｌ，盐分组成如表２。
从表２可以看出黄河水中无害盐分Ｃａ（ＨＣＯ３）２占总盐量的５０％，有害盐分仅占５０％。根据“内蒙古巴彦淖尔盟河套平原土壤盐渍化水文地质条件及其改良途径研究”（１９８２年９月）资料，地下水的矿化度小于１ｇ／Ｌ时，离子成分以ＨＣＯ３、ＳＯ４－Ｎ（Ｎａ，Ｍｇ）或ＨＣＯ３、Ｃｌ－Ｎ（Ｎａ，Ｍｇ）为主；矿化度为１～２ｇ／Ｌ时，以Ｃｌ、ＳＯ４或Ｃｌ、ＨＣＯ３－Ｎａ为主；矿化度大于２ｇ／Ｌ时，以Ｃｌ－Ｎａ（Ｍｇ）或Ｃｌ、ＳＯ４－Ｎａ（Ｍｇ）为主，ＨＣＯ３－Ｃａ含量很低。ＨＣＯ３含量在１０ｍｇｅｑ／Ｌ，Ｃａ含量在５ｍｇｅｑ／Ｌ时基本饱和，不随矿化度的增大而增加，而Ｎａ、Ｃｌ等离子则随矿化度的增高而直线上升，因此高矿化度的地下水均以Ｃｌ－Ｎａ为主。在地下水的矿化度为３～４ｇ／Ｌ甚至更高时，含Ｃｌ－Ｎａ的有害盐分占离子总量的９０％以上。在水盐平衡计算中应区分有害和无害盐分，并对有害盐分进行平衡分析。
如前所述，引进的灌溉河水中的有害盐分仅占总矿化度的５０％，即０．２５Ｇ／Ｌ，而在高矿化度的地下排水中有害盐分则占９０％，即２．４８７Ｇ／Ｌ，因此为了保持灌区控制面积有害盐分总体上不积累，灌区的排引比应为０．１０左右。在年引水５０亿Ｍ３时，为排除有害盐分时仅需排出５亿Ｍ３，较维持总盐量平衡可以少排４亿Ｍ３。
宁夏银北灌区的情况也大致如此。计算结果表明，在引水２８．９亿Ｍ３的情况下，为保持灌区有害盐量平衡要求的排引比为０．１６，要求的排水量为４．６亿Ｍ３，较维持总盐量平衡可以少排７．１亿Ｍ３。adpZQhfxM$G,iGglh1AjD/h($2Vx}g3u#www.６６ｗｅn5wix5y@ hH|=]q)ialn
２．灌区内不同地区的水盐平衡分析
灌区内各地区地形、水文地质和地下水的矿化度、渠道衬砌情况、田间灌水和天然排水条件均有很大差别，全灌区盐分在地区上的分布是不同的，总体上不积盐并不能说明各分区不积盐，为了判别各个灌域或地区是否积盐，还需要对各灌域和各地区分别进行水盐平衡分析，并根据各区盐分平衡情况确定所需的排盐量和应采取的排水措施。例如，新疆叶尔羌河灌区分为上游、中游和下游３个分区，根据１９９６年盐量平衡分析，全灌区积盐量为１０５万Ｔ，但如从各分区盐分均衡情况则有很大差别。上游脱盐１０万Ｔ，中游区积盐量为６６万Ｔ，下游区积盐量为４９万Ｔ。表明灌区内不同地区盐分状态是不同的，必须根据灌区内各地区的盐平衡动态分析才能合理选定治理措施。
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３．灌区灌溉耕地面积的盐分平衡
一个灌区或一个灌溉干渠（或一个排水干沟）控制范围内，不仅包括灌溉面积也包含相当数量的非耕地、天然植被以及低洼沼泽。例如，根据清华大学水利系等单位的资料，叶尔羌灌区灌溉土地仅占全灌区控制面积的３５．３％，灌区每年自渠首引入的总盐量为２００万Ｔ，而自排水沟排走的盐分仅有３０万Ｔ。灌区内存在有大量非农地的洼地和荒地，每年有７０万～１００万Ｔ盐分随地表水和地下水由农区迁移到非农区，并在这些地区积存。正是由于非农地的洼地和荒地的存在，起到干排水的作用，维系了农田的盐分平衡，保持了农田的良好生态环境。
４．灌区耕地土壤根层的盐分均衡
灌区盐分的分布不仅在地区上的分布是不平衡的，在同一地区的垂直分布也是不同的。为了保证作物的正常生长，应使作物在生长期内作物根层土壤的含盐浓度保持在作物生长所要求的浓度范围之内。灌溉水中含有一定盐分，在灌溉水蒸发消耗后，盐分将留在根层内。为使根层内在长期的灌溉条件下不积盐，田间的灌溉定额除满足作物的腾发量外，还应有一定的多余水量将灌溉水带入根系的盐分淋洗和排除至根层以下（深层或地下水，再通过排水措施排除）。这种淋盐水量称为淋洗需求量（或淋盐水量，ＬＥＡＣＨＩＮＧＲＥＱＵＩＲＥＭＥＮＴ）。盐分自根层底部排出时其浓度应小于作物允许的含盐浓度（即耐盐浓度，一般为１０～１５Ｇ／Ｌ）。若作物需水要求的灌溉定额为３７５０Ｍ３／ＨＭ２，灌溉水的矿化度为０．５Ｇ／Ｌ，作物耐盐浓度为１０Ｇ／Ｌ，则要求的淋盐水量占灌溉水量的比例为５％，要求的淋盐水量为１８７．５Ｍ３／ＨＭ２。
为了保持根层土壤不积盐，农田排水应保证地下水的年排水量不小于淋盐水量要求。在井渠结合利用地下水进行灌溉的地区，如地下水的矿化度高达２～２．５Ｇ／Ｌ，在灌溉定额为３７５０Ｍ３／ＨＭ２时，为了防止土壤积盐，淋盐水量将达到７５０～１１２５Ｍ３／ＨＭ２，田间排水量与灌水量比将达到２０％～３０％。如水平排水措施不能达到上述排水要求时，则需要通过水井抽排。
二、控制土壤盐渍化的灌溉排水措施
为了保证灌区农业的持续发展，必须保持灌区农田土壤根层和耕地面积不积盐，从长远看还必须保持灌区控制面积不积盐，这就需要采取正确的田间灌溉排水措施。
１．控制农田土壤盐渍化对灌排措施的基本要求
为了保持根层土壤不积盐，控制农田土壤盐渍化对灌排措施的基本要求应是保证田间净入渗量（入渗量与腾发量的差值）不小于淋盐水量，即地下水的年排水量不小于淋盐水量。为了保证足够的淋盐水量应通过合理的灌溉排水措施增加入渗量，减少蒸发量。减少蒸发量一般常通过排水控制灌区地下水埋深，但灌区要求的地下水埋深是随季节变化而变化的，在灌区内耕地和非耕地是不同的，地下水埋深也不是控制灌区土壤盐碱化的惟一标准。
（１）灌区耕地对地下水位的要求
灌区耕地的地下水位应满足防止土壤次生盐渍化的要求。作物生长季节田面有作物植被覆盖，棵间蒸发所占比重和土壤积盐的可能性均较小，而作物需水又需要有来自地下水对根层的补给。因此，此时地下水位可控制在较小的深度。但为了防止渍害，地下水埋深除短时间可以允许达到０．４～０．５Ｍ外，一般应控制在０．７～０．８Ｍ甚至更多。秋收以后至春作物生长期以前，表土裸露，土壤蒸发强烈易于积盐，地下水位应控制在较大的深度，例如１．２～１．４Ｍ或更深。但地下水位并不是防止土壤盐碱化的唯一标准，浅密排水系统结合，采用适当的灌水量，虽然达到的地下水埋深较小，如通过调整排水规格能保证净入渗水量达到淋盐水量，同样可以防止盐碱化。在利用高矿化度地下水灌溉的情况下，如无足够的灌溉淋盐水量，虽然地下水埋深达到４～５Ｍ，仍会造成根层积盐。
（２）非耕地自然生态耗水及其对地下水位控制的要求
西北干旱地区蒸发强烈，土壤盐渍化和荒漠化是地区的主要威胁。干旱地区降雨稀少，非耕地的天然植被主要靠地下水的补给存活，地下水位的埋深是决定天然植被繁茂程度和土壤盐渍化的关键因素，天然植被的生长情况和植被的盖度又是决定土地荒漠化发生和发展的重要指标。因此，不仅应使灌区内耕地地下水埋深符合防治土壤盐渍化的要求，还应使灌区非耕地的地下水位满足防治土地荒漠化的条件。
干旱地区有代表性的乔木为沙枣和胡杨，其生长和土壤沙化程度与地下水埋深有密切关系。沙枣是浅根乔木，根深一般不超过４．５ｍ。胡杨是天然荒漠河岸林的典型乔木树种。根据有关野外调查和试验资料，地下水埋深大于５ｍ时，植物无法得到正常生长所需要的水分，便开始衰败，发生土地沙化。因此，灌区非耕地的地下水位不宜超过５～６ｍ。
２．控制农田土壤盐渍化的灌排措施
田间排水有水平排水（明沟排水和暗管排水）和垂直排水（单纯竖井排水和井渠结合、以灌代排）两类。目前我国北方地区部分灌区田间排水采用水平排水（明沟排水为主，仅有少量暗管排水），部分地区采用井渠结合以灌代排。
（１）井渠结合、井灌代排联合利用地表水和地下水灌溉的灌排模式
在冲洪积扇地下水溢出带和冲积平原灌区，地下水含水层导水性能好，适于打井的淡水区，可以因地制宜地采用不同形式的井渠结合、井灌代排，联合利用地表水地下水的灌排模式。其优点是可以将地下水降低到较大的深度，减少蒸发，防止返盐，又可以利用地下水含水层，调蓄降水和灌溉对地下水补给的水量，供缺水季节灌溉之用。
①半湿润地区灌区的井渠结合灌排模式
半湿润地区，多年平均降雨量在５００ｍｍ以上，灌区地下水有较多的降雨和灌溉水的补给。根据泾惠渠灌区和人民胜利渠灌区的经验，地下水的可采水量一般可达到地表引水量的４０％～６０％，适于采用井渠结合、以灌代排、地表水地下水联合运用的灌溉排水的模式。在土壤非盐渍化地区井灌代排的任务主要是通过调整地表水和地下水的灌水量，将来自地表水灌溉的盐分带至深层，并通过调节和控制地下水位，减少土壤和潜水蒸发，保持根层和耕地盐分平衡，防止返盐。在长期井渠结合的条件下由于灌溉的河水带来一定的盐分，在淡水区如无外排的水量仍会造成积盐，因此在这些地区仍需修建斗沟或支沟，排除地下水，以保持盐分的平衡。在地下水埋深较大，斗沟和支沟水平排水系统不能起到排除地下水的作用时，从长远看则仍需要专门利用水井抽取一部分地下水，通过斗沟和支沟排出区外，以保持盐分的平衡。
②干旱、半干旱地区地下水淡水区井渠结合灌排模式
宁蒙河套灌区、河西走廊东中部和新疆北部的一些灌区，多年平均降雨量为１５０～２００ｍｍ，降雨对地下水的补给有限，地下水主要靠河渠和灌溉水的补给。由于本地区土地利用系数较低，灌溉面积上获得的地下水补给有相当一部分将消耗于非耕地的生态耗水，地下水的可采水量小于半干旱半湿润地区，一般占地表引水量的２０％～２５％以下。在地下水淡水区为了控制土壤积盐和缓解水资源紧缺，可以采用井渠结合、以灌代排、地表水地下水联合运用的灌溉排水的模式。这种模式可以有效地控制地下水位，防止根层积盐，但应注意地下水采补平衡，严格控制地下水的超采。
河西走廊的西部地区、新疆南疆的塔里木河流域以及新疆吐哈盆地的一些灌区，多年平均降雨量在５０ｍｍ以下，降雨对地下水的补给极少，地下水绝大部分来自河渠和灌溉水的补给，由于本地区土地利用系数很低，非耕地和天然植被区占有更大比重，地下水的补给有很大一部分消耗于非耕地的生态耗水，因此地下水的可采水量较小，一般可能仅占地表引水量的１５％以下。这一地区灌溉应以渠灌为主，在地下水淡水区为了控制土壤积盐和缓解水资源紧缺，可以适当开采地下水进行灌溉，以灌代排。但由于可采地下水量较小，更应严格控制地下水超采。目前，河西走廊的石羊河流域和北疆的天山北坡以及东疆的哈密、吐鲁番等地各灌区均严重超采，值得注意。
如前所述，虽然在井渠结合的条件下由于灌溉补给的地下水可以重复利用进行灌溉，河水的灌水量减少，但由于灌溉的河水仍带来一定的盐分，如无地下水排出区外，灌溉的地表水和地下水将通过作物腾发和土壤蒸发而消耗，盐分将留在田间，导致土壤积盐。为了防止土壤盐渍化，从长远看除利用井水灌溉外，还需要利用水井抽取一定的地下水（不结合灌溉的淋盐用水），通过斗沟和支沟排除区外。
③地下微咸水和咸水地区的井渠结合灌溉排水问题
在地下水矿化度为２～３ｇ／Ｌ的微咸水区采用井渠结合灌溉，咸水区采用３～５ｇ／Ｌ的半咸水与渠水混合灌溉在河北南皮等地已有成功经验。在地下水含水层导水性能较好的地区可以采用地表水灌溉竖井排水或井渠结合灌溉、井灌代排的灌排模式。作物苗期采用渠水，苗期以后井渠结合采用地下微咸水或咸水与渠道淡水混合灌溉。由于用于灌溉的微咸水和咸水的含盐量较高，灌溉的河水也会带来一定的盐分，在这些地区田间需修建农沟或斗沟，排除地下水，必要时还需要专门利用水井抽取一部分高矿化度的地下水，通过斗沟和支沟排除区外，以保持盐分的平衡。
例如，宁夏银北灌区采用机井排水和井渠结合防治土壤盐渍化均取得了成功经验。银北灌区２０世纪７０年代中期至１９８９年底累计建井６１２７眼。２０世纪７０年代末至８０年代初在抽水电费有保证的条件下，坚持了三段抽水排水：春灌前（４月２０日前）抽水１５天，小麦伏泡后（７月１５日至８月中）抽水１０天，冬灌后抽水１５天，使灌区地下水位大幅度下降，土壤脱盐，作物产量大幅度提高。表明机井排水具有显著的调控地下水位和防治土壤盐渍化的作用。
由于单纯排水运行费用高，大面积长时间进行三阶段抽水排水难以维持，宁夏水科所等单位自１９８７年开始又在东风试验示范区进行了６年井渠结合，以灌代排调控地下水位的试验示范。采取分区在春灌前和冬灌后两期抽水排水和灌溉期井渠结合，以灌代排的方式控制地下水位，使试区地下水位保持在较大埋深，土壤盐分控制在０．２％以下，灌溉引水量逐年减少，地下水矿化度逐年下降。通过井渠结合，以灌代排大大减少了引黄水量和排水量，节约了用水，也减少了抽水排水的费用，表明了井渠结合、以灌代排的优越性。
在利用河水灌溉的地下咸水区或土壤含盐量高的地区，不宜利用井水进行灌溉，但含水层导水性较好时，可以采用水井抽排咸水。
（２）地表水灌溉水平排水系统排水的灌排模式
在灌区上部的冲洪积扇地区，地下水埋深较大，地形坡度较陡，地下水含水层导水性能较好，具有良好的天然排水条件，在这类地区可以不需要人工排水，或仅需修建骨干排水沟系。这种模式在甘肃河西走廊和新疆天山北坡各灌区的上部均有许多成功的经验。在灌区内部土地利用系数较低，有大量的非耕地和天然植被区以及灌区边缘的荒漠可以起到“干排水”作用的地区，如果在地表水灌溉的水量除满足作物需水和淋盐要求，水平排水系统结合天然排水和干排水的作用，能够将地下水位控制在防盐要求的深度，这类地区则可以采用地表水灌溉和明沟排水系统排水的灌排模式。这种模式在西北地区灌区有许多成功的例子。例如，宁夏青铜峡灌区的银南地区，叶尔羌河灌区的上部，新疆阿克苏地区的渭干河灌区均采用这种模式。
在灌区的下游，无良好的含水层，土层透水性差，不适于打井的地区，或地下水矿化度很高，不能用于灌溉时，应采用水平排水系统，控制地下水位和排除多余盐分，防治土壤次生盐渍化。如土壤易于塌坡，明沟排水占地过多或难以维持较大的沟深时，则需要采用渠水灌溉与暗管排水相结合的灌排模式。
干旱半干旱地区的不少灌区均存在不同程度的盐渍化土壤，为了保证土壤脱盐和春季小麦生长早期有足够的墒情，常采用大定额灌水进行压盐。例如，宁夏银北灌区采用大定额的冬灌、春灌水、伏泡水、白露水进行压盐；内蒙古河套灌区采用秋浇水进行压盐。冬灌和秋浇的灌水量很大（一般至少有１８００～２１００ｍ３／ｈｍ２，甚者达２７００～３０００ｍ３／ｈｍ２），占全部灌溉用水量的１／３以上。秋浇后地下水位常上升至地表以下０．５ｍ甚至地表。但在缺乏天然地下排水出流和人工排水的条件下，秋浇后地下水位上升接近地表，冬灌或秋浇后水中的盐分和土壤中原有的盐分将主要停留在地下水面以上的土层中。冬灌或秋浇后地下水位的下降主要依靠潜水蒸发，土壤和地下水中的盐分又随潜水的蒸发重新回到表层，使土壤根层再度产生积盐。为防止秋浇后土壤返盐，必须通过井渠结合、以灌代排或修建水平排水系统将地下水位降低至地表以下１．５ｍ～２．０ｍ以上。在井渠结合条件下，秋浇前如果地下水位埋藏较浅，则可以利用水井抽取地下水进行秋浇，降低地下水位，将地下水位控制在较大的埋深，以减少由于潜水蒸发带向表层的盐量，因而可以减少灌水压盐的定额。由于利用地下水进行秋浇，时间上不受渠灌配水的限制，灌水时间可以推迟到临近土壤冻结以前，这样还可以减少秋浇至翌年春播前这段时间的土壤蒸发量和土壤积盐量，既不影响土壤脱盐又可保证春播墒情。干旱半干旱地区通过排水控制地下水位在一定深度并将淋盐水量排除区外，是防治盐渍化的关键措施。
解决盐渍化的根本途径在于根据地区的具体条件分别采用井渠结合、以灌代排、竖井排水或具有足够地下水排水能力的水平排水（明沟或暗管排水）等措施，将地下水位控制在要求的深度。在轻度土壤盐渍化地区，少量的淋盐水（一般不超过灌溉定额的２０％），即可使盐渍化得到控制。西北灌区目前田块较大，灌水定额多在１５００～１８００ｍ３／ｈｍ２，有的甚至更多，田间水利用系数较低，在适当的井渠结合灌溉或水平排水的条件下，田间水深层渗漏的水量完全可以满足淋盐和控制盐渍化的需要，可以大量节省秋浇、冬灌、春灌、伏泡和白露水灌溉的水量。
３．生物排水和排水再利用问题
树木和林带的耗水量远大于一般作物，其根系层的深度也远大于一般农作物，在农田两侧种植林带和树木可以降低地下水位，起到生物排水的作用。例如，根据王义忠、王庆在《新疆玛纳斯灌区农田防护林带的防风排水改土作用》一文中的测算，一条长１０００ｍ、宽１８ｍ的主林带全年耗水量为２万～２．５万ｍ３，约相当于１０００～１４００ｍｍ的降雨量。根据叶尔羌灌区试验场资料，果树年耗水量为９５０ｍｍ，树龄为４～５年的杨树年耗水量为９２０ｍｍ。
林木耗水量大，且根系深度也大，其排水和降低地下水位的作用十分显著。例如，新疆叶尔羌河灌区牌楼农场共有耕地４．５万ｈｍ２，其林地（防护林、片林及园林）面积达１万ｈｍ２，占耕地的２２％，在无明沟排水措施的条件下，地下水位可以长期稳定在地表以下２ｍ，主干林带中心地下水位埋深可达２．５ｍ，在条田两侧林带（宽１４ｍ）中心间距２２０ｍ的情况下，灌水后５天内农田中心地带地下水位可下降１．４ｍ。牌楼农场是利用防护林带进行生物排水的典型范例。新疆玛纳斯河灌区林带内外地下水位埋深也表明林带具有生物排水和控制地下水位的作用（见表３）。
不同植物的耐盐性不同，种植耐盐作物一方面可以利用高矿化度的地下水进行灌溉，另一方面作物也可以吸收和消耗土壤和灌溉水中的盐分，有利于保持灌区盐分的平衡。芨芨草是一种多年生草本植物，抗干旱，耐盐碱，具有较好的防风固沙能力，可改良土壤，降低土壤盐碱化程度等优点。同时，芨芨草纤维质量高，是造纸的优质原料，且草叶茂盛，富含多种粗蛋白，又是畜牧的优质饲料。石河子造纸厂利用造纸工业废水和生活污水种植芨芨草，已建成２６７０多ｈｍ２草场，取得了成功。种植牧草，如碱茅草、大米草等对改良盐碱地也可以起到良好的效果。国外也有许多种植耐盐作物改良盐碱地和利用咸水和微咸水的经验。例如，澳大利亚种植一种可以生产种子油、牲畜饲料的滨藜（Ａｔｒｉｐｌｅｘ）盐土灌木，将盐荒地改造成牲畜的放牧场。巴基斯坦种植一种深根的多年生高度耐盐的盐土草（Ｋａｌｌａｒｇｒａｓｓ），这种盐土草具有固氮作用，在没有施肥的情况下生长良好，每公顷可生产饲料６０ｔ，种植这种盐土草可使土壤恢复到生长大麦和中等耐盐作物可以生长的程度。国内外经验表明利用高矿化度农田排水、造纸工业废水和生活污水种植耐盐植物是治理土地沙漠化、盐碱化，改善生态环境，推动当地经济发展的一条可行的出路。
４．灌区的排水出路和盐分去向问题
无论何种排水措施，只要是有含盐的灌溉水引入灌区，为了避免灌区盐分积累或早或晚总要有多余的盐分排除，终究要解决一个盐分去向问题。
１）排向下游河道。在含盐的地下排水的矿化度小于容许的范围内时，可以直接排入河流湖泊或其他水体。在矿化度超过容许标准，但与河流来水混合后达容许标准时仍可排入河流。在排水的矿化度高，只有在河水含盐量低，流量大的洪水季节，与河水掺混后可以排入河流，其他季节则须排入沙漠洼地、沼泽。例如，新疆渭干河灌区的沙雅总干排从地形条件看完全可以排入塔里木河，但沙雅总干排排水的矿化度较高，一般在４．２９～９．１１ｇ／Ｌ之间，塔里木河水矿化度则在０．５～４．２ｇ／Ｌ之间。为了防止排水对塔里木河水质造成不利影响，在灌区排水规划中对排水进入塔里木河后塔里木河水质的变化进行了预测分析。根据预测沙雅总排的水量虽视季节而不同，各月变化较小，平均为４ｍ３／ｓ。塔里木河各月流量变化悬殊，根据历史资料各月多年平均流量变化于１２．５～５８５．２ｍ３／ｓ之间。通过预测分析排水入塔里木河后各月水质如表４所示。
自表可见，４、５、６月份塔里木河流量较小，且原有矿化度也较高，在有矿化度高达６．７９～７．４５ｇ／Ｌ的排水进入后塔里木河水将进一步恶化，为此在此期间规划中安排通过８０ｋｍ渠道将沙雅总干的排水排放至大、小艾力克洼地。８、９、１０月份为盐碱荒地冲洗改良季节，预测的排水矿化度超过１０ｇ／Ｌ，但由于河水的矿化度仅０．５～１．４ｇ／Ｌ，且河水的流量大，在７５～５８５ｍ３／ｓ之间，排水与河水掺混后的矿化度仅有０．５７～１．８３ｇ／Ｌ。为了减少排入洼地的水量，规划中允许沙雅总排干的水进入塔里木河。为此在沙雅总干排上需修建排水闸对不同季节排水的方向进行控制。
２）排水的矿化度超过标准可能导致河流水库和其他水体污染时，应有计划地通过排水沟，将高矿化度的水排至不致影响环境的湖泊、沼泽和荒漠洼地蓄存。例如，新疆渭干河灌区的卡拉库木支沟排水矿化度为１１．１～２２．５ｇ／Ｌ，冲洗季节一般在２０ｇ／Ｌ以上，桑塔木支沟排水矿化度为９．５６～１１．２ｇ／Ｌ，为了避免恶化塔里木河水质，均通过新和干沟排至通古斯巴什洼地。又如，新疆叶尔羌河灌区的麦盖提一、三乡排水支沟等排水矿化度在４～５ｇ／Ｌ以上，这些沟道均以面积为１７ｋｍ２的卡兰丹泽湿地为排水容泄区。应当指出，在规划中利用洼地、沼泽蓄水时，应对排水中微量元素，如硒、硼、砷、铅等进行检测，以避免有毒物质的长期积累对附近人类和动物造成危害。例如，２０世纪７０年代美国加利福尼亚州以科斯特尔森（Ｋｅｓｔｅｒｓｏｎ）的地方作为调蓄向三角洲农田排水的水库，由于科斯特尔森水库处在太平洋候鸟飞行路线的位置，它成为水鸟的最好栖息地。在排水到达科斯特尔森５年以后的１９８３年，生物学家开始发现成群的变形的、将死的和已经死亡的鸟类。原来河谷的灌溉水冲洗出的不仅是盐分，而且还有一种天然存在的稀有元素硒。这种元素在高浓度的情况下是有毒的。在美国其他一些地区，包括土拉尔流域，加利福尼亚的中央河谷和西部的几个国家级野生动物保护区，在存蓄农田排水的蒸发池附近，都发现了相同的鸟类死亡和变形的情况，为了解决来自农田排水的硒害问题，还有待制定出相应的灌区改造计划。
５．灌区水盐动态监测问题
西北地区降雨稀少，蒸发强烈，土地经常受到荒漠化和盐渍化的威胁，生态环境脆弱。由于生态环境与水资源的合理配置密切相关，而生态环境的变化又是一个十分缓慢的过程，为了及时了解影响环境各项因素变化的趋势，防止环境的恶化，必须加强对灌区水盐动态的监测。水盐动态监测不仅为评估灌区的灌溉排水效果提供具体的资料，也可为水盐平衡的分析和提高灌溉排水工程的管理水平和改善生态环境的措施提供科学依据。近年来我国在不少灌区引进世界银行贷款进行灌区扩建和改造，在水盐动态监测方面取得了宝贵的经验。例如，通过塔里木河流域灌溉排水第一期贷款项目，分别在叶尔羌河灌区和渭干河灌区进行了系统的水盐动态监测。监测项目不仅包括常规的气象水文观测项目，更主要的是监测进入和排出全灌区的、每个骨干灌渠或排水沟控制范围的地表水地下水的水质和水量，灌区内不同位置的地下水位和水质，典型地区的土壤含水量和含盐量，农作物的需水量，农田和裸地的潜水蒸发量，特别是林地和不同地下水埋深条件下非耕地天然植被（乔、灌、草）的耗水量。
目前对干旱地区不同作物和天然植被生长情况和地下水埋深的关系的详细资料尚比较缺乏，特别是关于在天然状态和人工灌溉条件下林木和植被群落的耗水问题还很少研究，加强地下水动态的观测和生态耗水的试验研究，对指导当前的灌区管理和生态建设都具有十分重要的意义。
三、结语
为了判别灌区总体上、不同地区内、土壤剖面的不同层次上，是处于积盐状态，还是处于脱盐状态，并在此基础上研究防止地区积盐和土壤盐渍化应采取的有效措施，必须进行灌区水盐平衡分析。为了避免灌区的持续发展对周边和下游地区生态环境造成不利的影响，还必须妥善解决灌区盐分的排除和处理问题。
灌溉水和排水中的盐分并不全是有害的，因此在水盐平衡中应对灌区控制面积和灌溉面积的有害盐分进行平衡分析，并应根据排除有害盐分的要求确定排水量。
在整个灌区控制范围内引入的灌溉水中带进的盐分多于排出的盐分，可能只在灌区的部分地区、部分灌溉面积或土壤剖面的部分层次上积盐，为了判别积盐的位置，应分别在灌区总控制面积上、干渠灌域或干排排域内、灌域内灌溉面积上、灌溉面积的根层范围内（或不同层次的范围内）分别进水盐均衡的分析，并在此基础上，确定应采取的控制盐渍化的工程、农业技术和管理措施。
在灌区地下水矿化度较低，需要大量排水才能保持灌区水盐平衡的情况下，如果在灌区有一定面积的洼地和荒地等非农地，可以起到干排水的作用或通过农田排水可以保持根层不积盐，在这种情况下，并不一定要求灌区和灌溉面积上立即采取排水措施使盐分达到平衡。在不致产生土壤盐渍化的情况下可以容许灌区范围内非耕地有一定的积盐，容许地下水的矿化度有所提高，当地下水矿化度达到或接近洼地和荒地的天然植被的耐盐极限后，再加强排水措施，使地区盐分保持平衡。
半干旱半湿润地区多年平均降雨量在５００～６００ｍｍ左右。在地下水全淡水区和上淡下咸区，由于灌区地下水有较多的降雨和灌溉水的补给，地下水的可采水量一般可达到地表引水量的４０％～６０％，适于采用井渠结合、地表水地下水联合运用的灌溉排水的模式。
在多年平均降雨量为１３０～２５０ｍｍ的干旱、半干旱地区，降雨对地下水的补给有限，在地下水侧向补给缺乏的地区主要靠河渠和灌溉水的补给，由于本地区土地利用系数较低，灌溉面积上获得的地下水补给有相当一部分将消耗于非耕地的生态耗水，地下水的可采水量一般占地表引水量的２０％～２５％以下。在地下水淡水区为了控制土壤积盐和缓解水资源紧缺，可以采用井渠结合以灌代排的灌溉排水模式。但应注意地下水采补平衡，严格控制地下水的超采。
在多年平均降雨量在５０ｍｍ以下的干旱地区灌区，降雨对地下水的补给极少，地下水绝大部分来自河渠和灌溉水的补给，地下水的补给有很大一部分消耗于非耕地的生态耗水。因此，地下水的可采水量较小，一般可能仅占地表引水量的１５％以下。这一地区灌溉应以渠灌为主，在地下水淡水区为了控制土壤积盐和缓解水资源紧缺，可以适当开采地下水进行灌溉，以灌代排。但由于可采地下水量较小，更应严格控制地下水超采。
在有良好地下水含水层但地下水为微咸水和咸水的地区，可以采用地表水灌溉竖井排水或井渠结合灌溉、井灌代排的灌排模式。干旱半干旱地区通过排水控制地下水位在一定深度并将淋盐水量排出区外，是防治盐渍化的关键措施。在有足够的地下水排水能力的条件下，田间水深层渗漏的水量完全可以满足淋盐和控制盐渍化的需要，可以大量节省秋浇、冬灌、春灌、伏泡和白露水灌溉的水量。
在长期井渠结合的条件下由于灌溉的河水带来一定的盐分，即或在淡水区如无外排的水量仍会造成积盐。因此，在这些地区仍需修建斗沟或支沟，排除地下水，以保持盐分的平衡。在地下水埋深较大，斗沟和支沟水平排水系统不能起到排除地下水的作用时，从长远看则仍需要专门利用水井抽取一部分地下水，通过斗沟和支沟排除区外，以保持盐分的平衡。
在灌区的下游，无良好的含水层，土层透水性差，不适于打井的地区，或地下水矿化度很高，不能用于灌溉时，应采用水平排水系统，控制地下水位和排除多余盐分，防治土壤次生盐渍化。如土壤易于塌坡，明沟排水占地过多或难以维持较大的沟深时，则需要采用渠水灌溉与暗管排水相结合的灌排模式。
为了避免灌区盐分积累，多余的盐分必须排除。在含盐的地下排水的矿化度小于容许的范围内时，可以直接排入河流湖泊或其他水体。在矿化度超过容许标准，但与河流来水混合后在容许标准以下时仍可排入河流。在排水的矿化度高，可能导致河流水库和其他水体污染时，应将高矿化度的地下水，有计划地通过排水沟排至不致影响环境的湖泊、沼泽和荒漠洼地蓄存。
西北地区降雨稀少，蒸发强烈，土地经常受到荒漠化和盐渍化的威胁，生态环境脆弱。由于生态环境与水资源的合理配置密切相关，而生态环境的变化又是一个十分缓慢的过程，为了及时了解影响环境各项因素变化的趋势，防止环境的恶化，必须加强对灌区水盐动态的监测。水盐动态监测不仅为评估灌区的灌溉排水效果提供具体的资料，也可为水盐平衡的分析和提高灌溉排水工程的管理水平和改善生态环境的措施提供科学依据。
参考文献：
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２汪林，甘泓，于福亮，汪珊．西北地区盐渍土及其开发利用中存在问题的对策．水利学报，２００１．６．
３郭占荣，刘花台，朱延华．论西北地区地下水的开发利用与保护．水利学报，２００１．６．
４ＳａｎｄｒａＰｏｓｔｅｌ．一项浮士德的交易．中国农村水利水电，２０００．６．作者张蔚榛为中国工程院院士、武汉大学教授，张瑜芳为武汉大学教授
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