西南地區(qū)糧食生產的盆地及平壩地區(qū)排水問題研究

西南地區(qū)糧食生產的盆地及平壩地區(qū)排水問題研究

西南部是中國西南部的一個廣大地區(qū)，包括青藏高原的大部分地區(qū)、四川盆地的秦巴山、云貴嶺和其他大部分地區(qū)。本文所指的西南省主要是重慶、四川、貴州、云南、廣西（市、區(qū)）五個省（市、區(qū)），其地形、氣候、水系、土壤、植物、生態(tài)環(huán)境、民族和社會經濟條件復雜多樣。該地區(qū)地貌類型有山地、高原、盆地、平壩等,其中盆地和平壩由于其獨特的地形地勢條件,是西南地區(qū)的糧食主產區(qū),但也因其地貌形態(tài)導致該區(qū)域排水不暢,而成為西南地區(qū)典型的低濕農區(qū)。因此,對西南低濕農區(qū)進行排水現狀及應用技術的分析研究,對該地區(qū)的糧食安全和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義。1西南低濕農業(yè)區(qū)的基本情況1.1西南山地、山地及山地西南5省國土面積137×104km2,約占全國國土面積的1/7。其中,山地高原占其面積的78.8%,丘陵占15.6%,平壩僅占5.7%。據2008年統(tǒng)計資料可知,該地區(qū)總耕地面積2295.8×104hm2,主要分布在山間盆地,山溝兩旁和山地、半山地、山槽、山洼等地。其中,分布于山地、半山地的耕地往往存在水土流失嚴重,引水灌溉困難,抗旱能力差等問題。因此,分布于山間盆地、低山、山麓等坡度較緩和地帶的耕地,由于其具有地面平坦、地勢和緩、土層較深厚、水利灌排條件較好、熱量條件較好等優(yōu)勢,是西南地區(qū)的糧食主產地。山間盆地在西南地區(qū),尤其是云南境內,俗稱“壩子”,它四周被山地、丘陵所包圍,中部具有地勢平坦,土層較厚,河網密度大,水源充足等特點,在西南地區(qū)分布較廣,散布于高原、山地中不同部位,它的面積有大到千余平方公里,也有小到不足1km2。但也因其地形地勢的因素,分布于山間盆地和低洼平坦地的耕地,自然水系水位高,地表有常年或季節(jié)性積水,導致該類農田漬水、潛育化等問題突出,最終致使該類農田低產或不產。1.2水分過多的原因分析導致西南低濕農區(qū)漬水、土壤潛育化的根本原因是該區(qū)域水分過多,而水分過多是許多自然地理因素相互影響和相互制約引起的,可概括為自然因素和人為因素兩方面。1.2.1自然因素1.2.1.澇災后漬害嚴重,降雨強降水是產生澇漬災害的主要因素,降雨量、降雨歷時及降雨過程的時空分布都影響農田水分狀況,特別是強降雨或連陰雨往往會造成較為嚴重的農田澇災和漬害。西南地區(qū)氣候類型以亞熱帶和溫帶為主,受東南風和西南風影響,降雨主要集中在5-10月,降水量一般可占全年降水量的80%以上,經常是強降雨過程帶來的地面積水剛剛排完,地下水位還未來得及下降,新一輪降雨又來臨,從而導致地下水位持續(xù)較高,形成了先澇后漬的局面。尤其是低濕農區(qū),地勢平坦低洼、河流坡降平緩、排水能力較差,極易發(fā)生澇漬災害。1.2.1.西南山地、平壩等地形地貌對地表水的再分配起到關鍵作用,控制了地表水的排泄條件,也控制了地下水的分布和補給關系。西南地區(qū)盆地、平壩等由于其本身的地形地勢因素,是周邊地表水和地下水的匯集地。因此,經常出現季節(jié)性積水和常年積水的現象,是導致此類農區(qū)洪、澇、漬或土壤潛育化等災害發(fā)生的原因之一。1.2.1.澇漬災害發(fā)生的原因土壤自身的物理性質也是造成農區(qū)漬水、土壤潛育化的一個重要因素之一。土壤質地黏重,持水力強,釋水和滲透性弱,降雨稍多時,土壤便飽和或過濕而發(fā)生澇漬災害。另外,土壤剖面構型,對土壤漬害也有很大影響,如通體黏質、上黏底沙或沙黏夾層的土壤易發(fā)生漬害。西南地區(qū)的盆地、平壩等地,大部分土壤黏性較好,其剖面構型也大多是通體黏質。因此,降雨過后會有大量地表水積于地表形成澇漬災害。1.2.2西南、西南重灌溉、排水現狀人為對耕地的不合理利用也將誘發(fā)澇漬災害,如耕作制度、灌排程度等。由于山間盆地及平壩區(qū)的耕地是西南地區(qū)的糧食主產地,人為在利用過程中就較為重視灌溉條件,隨著灌溉年份的增長,耕作層滯留水分越來越多,地下水位也有所上升,導致此類農區(qū)漬水、土壤潛育化等現象越來越突出。另一方面,山間盆地區(qū)和平壩區(qū)具有地勢平坦、水源充足等優(yōu)勢,大部分居民點和相應的一些水利設施等也都聚集于此。因此,一些水利設施等附近的農田也會出現地面積水或地下水位提升等現象,導致部分農區(qū)工程性澇害或漬害。西南地區(qū)重灌溉輕排水的現象較為突出,總的來說主要表現在幾方面:(1)灌、排不分,部分農區(qū)排水設施和灌溉設施共用,很多排水設施達不到排水要求或根本起不到排水的作用;(2)農區(qū)內沒有排水設施或排水設施數量不足或老化,不能完全滿足區(qū)內排水需求;(3)區(qū)內排水設施級別較低。而西南地區(qū)雨季雨量比較集中,由于排水溝數量不足,級別低,造成溝渠堵塞,排水不暢,或導致雨水充沛季節(jié)用之有余,低洼耕地漫流成災。因此,排水不暢是低濕農區(qū)土地利用中最大的限制因素。2過濕地排水與鹽堿地排水農田排水是防止土地退化、改造鹽堿地和澇漬中低產田的重要手段?？蓺w結為過濕地排水和鹽堿地排水兩大類,其主要任務就是為作物正常生長創(chuàng)造良好的水土環(huán)境。改善排水條件是西南低濕農區(qū)農業(yè)發(fā)展和糧食增產的一項重要措施,目前西南低濕農區(qū)常用的排水方式有明溝排水、暗管排水、豎井排水等幾種。2.1地下排水系統(tǒng)明溝排水就是在地面上挖溝或利用天然溝道形成一個完整的地面排水系統(tǒng),由田間排水溝網、輸水溝道和容泄區(qū)3部分組成。其中,田間排水溝網是采用干、支、斗、農各級渠道配置,縱橫排列分布于田間。西南低濕農區(qū)此排水系統(tǒng)有地表淺排和深淺相間的明溝排水兩類,地表淺排主要作用是排除雨后地表多余的水分,防止農田澇災;深淺相間的排水系統(tǒng)通過淺溝和深渠的結合,在排除地面水的同時還能排除部分地下水和土壤水。明溝排水系統(tǒng)的優(yōu)點是施工方便、造價低,但占用耕地面積大,有礙農田機械操作,且排地下水和土壤水的效果不太理想,是西南低濕農區(qū)最常用的一種排水方式。2.2暗管排水系統(tǒng)的組成暗排是在農田地面以下一定深度內鋪設透水管道或溝道,進行農田排水,降低地下水位的一個封閉地下排水系統(tǒng)。西南低濕農區(qū)常用的暗排形式是暗管,暗管排水系統(tǒng)由田間吸水管和集水管組成,前者用以直接排除土壤中多余的水分,降低地下水位,調控土壤水、鹽狀況;后者則匯集由吸水管排除的地下水,并輸送到排水骨干溝中。西南低濕農區(qū)暗管排水相對明溝排水應用較少。雖然暗管排水在降低地下水位方面優(yōu)于明溝排水,且暗管排水占地面積少、便于機械化作業(yè),但因我國西南地區(qū)復雜多樣的地貌和氣候類型,致使暗管在布置形式、施工、維修等較為復雜且較明溝排水來說投資較高,因此暗管排水技術應用較少。2.3農田防護林排水。在土地的植物基除明溝排水和暗管排水外,西南部分低濕農區(qū)也采用豎井排水和生物排水等方式。尤其是經過土地開發(fā)整理項目的區(qū)域,通過農田防護林等的蒸發(fā)來排水的方式也得以應用,但其排水效果有待進一步研究。目前在西南地區(qū)的豎井排水方式較為罕見。3田間排水工程化,采用暗管排水法對于雨季易澇農區(qū),主要采用明溝排水,排水溝布置形式與大小要根據易澇農田面積而定。對于漬害較嚴重的農田區(qū),宜采用地面與地下相結合的雙層排水方式,地面積水以明溝為主進行淺排而地下水和土壤水則以暗管為主根據地下水位進行埋管排除。此方式既可及時排出地表積水,又可有效控制地下水位,使暗漬自落,明水自排,實現田間排水工程化、系統(tǒng)化。結合國內外農田排水方面的