杨华YANG Hua

（中石化管道储运分公司运销处，徐州 221008）

（Sinopec Pipeline Storage &Transportation（Branch）Company，Xuzhou 221008，China）

0 引言

1 埋地管道附近土壤温度场影响因素分析

埋地管道投油一段时间后，会与周围土壤和外界大气环境形成一个温度场。由于热油管道始终处于非稳定运行状态，因此管道温度场形成后亦处于不稳定状态。同时，管道属廊道式工程，在长输管道途经的广阔地域上，管径、管壁厚度、管道埋深等条件和土质、土壤含水率等土壤因素各不相同，使得管道温度场也处于不确定状态。下面分别对几种主要影响因素进行分析。

1.1 管径及保温层对管道温度场的影响 管径越粗，管道热影响半径越大。管道公司所辖管道管径在219 至914 毫米不等，所以热影响半径差异很大。管道保温层将明显减弱土壤温度场，降低土壤的放热量，减少管道与土壤的热交换。管道公司所辖管道除穿越河流等裸露段外，埋地部分一般无保温层。

1.2 原油温度对管道温度场的影响 原油温度是决定土壤温度场的最直接原因。原油温度越高，周围土壤温度越高；原油温度越高，温度场变化梯度越小。管道公司管道输送热油的出站温度根据油品种类、大气温度等因素的差异一般设定在27℃至60℃之间。进站温度一般在17℃到40℃之间。

1.3 管道埋深对管道温度场的影响 管道埋深越浅，其温度场受大气温度影响越大；埋深越深，受大气温度影响越小，温度场变化梯度也越小。采用开挖管沟施工的管道埋深一般在地下1.5 米左右，而采用穿越方式施工的管道的埋深可达20 至30 米。浅根农作物根系远远达不到穿越式施工管道的深度。

1.4 土壤条件对管道温度场的影响 土壤一般有砂土、壤土、粘土等土质。不同土质土壤的热物理参数不同，其形成的温度场也不尽相同。管道公司所属管线基本上处于长江中下游、黄河中下游、淮河中下游和海河中下游的广袤地区。其中甬沪宁管网、仪长线、魏荆线、钟荆线、洪荆线、日仪线部分和鲁宁线部分处于长江中下游和淮河中下游流域，管道周围土壤多粘性土壤，其含水率较高，因此这些管道周围土壤的蓄热能力较差、导热系数较小，管道温度场的热半径较大，但温度场内各区域温度较低。而华北管网、临沧线、临濮线、中洛线、东黄线、东黄复线、东临线、东临复线、鲁宁线部分处于黄河、海河中下游，土质多为砂性土壤，且该地区降水相对于长江、淮河中下游地区少，土壤含水率较低，因此这些管道周围土壤的蓄热能力较好、导热系数较大，管道温度场的热半径较小，但温度场各区域温度较高。

1.5 小结 通过上述对影响管道温度场相关因素的分析，结合实际情况，得出管道公司所辖管道周围土壤温度场情况如下：①甬沪宁管网、仪金线、华北管网除临沧线和塘燕复线外的其他管线、东黄线、东临线、东黄复线、临濮线、中洛线、临济线、日仪线、湛北线等管道附近土壤温度场不明显。②临沧线、东临复线、鲁宁线、仪长线、魏荆线、洪荆线、钟荆线等管道周围土壤温度场明显。塘燕复线为冷热油交替输送管道，其输送热油时温度场明显。③临沧线输送原油温度较低，如临沧线德州站1 月份平均出站温度为25℃，进站温度为15℃，地温12.4℃，温差12℃至2℃。同时，由于其防腐层较厚、输量低、时常停输，因此管道向土壤传递热量的强度较低，也就是说该管线温度场中心温度较低，热半径较小。塘燕复线为冷热油交替输送，该种运行方式可以明显减弱其温度场的强度。[1]

2 管道温度场对农作物的影响

管道温度场对农作物的影响主要表现在两方面：一方面，温度场提高了农作物的根区温度，影响了农作物根系的生长；另一方面，温度场影响了土壤水分的迁徙，间接影响了农作物的生长。不过，不同作物品种对根区温度、水分的要求不同，受管道温度场的影响也不尽相同。下面分别对几种主要农作物进行分析。

2.1 管道温度场对小麦的影响[2]

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2.1.1 根区温度升高对作物根系的影响 土壤温度一定范围内升高能促进小麦根系发展，增加根系生物量和根系长度。冬小麦根区温度2 至4℃，根系有微弱的生长。10℃以上根系生长比较活跃。12 至16℃生长最好。超过30至35℃根系生长受到阻碍。当然，根系发展并不一定有助于养分的吸收和地上部分生物量的增加。

2.1.2 土壤水分蒸发对作物的影响 管道温度场加速土壤中水分的蒸发，影响农作物养分的吸收。小麦灌浆期（5 月上旬）需要大量水分，该时期缺水对小麦产量影响较大。

2.1.3 温度场的总体影响 温度场影响小麦养分的吸收导致麦粒偏小；引起小麦早熟，无法及时被收获而脱落。常温输送对小麦无明显影响，见图1；冷热油交替输送的塘燕复线对作物生长也无明显影响，见图2。

图1 日仪线日照站附近外管线上小麦

图2 塘燕复线廊坊站附近外管线上小麦

2.1.4 管道途经土地上作物生长情况 华北管网、东黄线、东临线、东黄复线、东临复线、临濮线、中洛线、鲁宁线部分、日仪线等管道附近广泛种植着冬小麦。该地区土壤水分本来就较少，受到管道温度场影响后土壤水分进一步降低。原油加热一般在冬季，正是冬小麦根系发展的时期。此外，魏荆线管道温度场还影响冬小麦的灌浆。

2.2 管道温度场对水稻的影响[3]

2.2.1 根区温度升高对作物根系的影响 水稻属喜温作物，对温度升高不敏感。在一定范围内（40℃以下），温度越高，根系生长越好，产量越高。水稻生长临界温度见表1。

表1 1978年日本农学家吉田总结的水稻不同生育期的温度指数

2.2.2 土壤水分蒸发对作物的影响 虽然管道温度场加速土壤水分蒸发，但是水稻种植区域土壤含水率较高，蒸发水分可以通过降水、水分水平运动得到及时弥补。

2.2.3 温度场的总体影响 除温度场热半径边缘温度高于40℃的情形外，管道温度场对水稻无影响。

2.2.4 管道途经土地上作物生长情况 甬沪宁管网、仪长线、洪荆线、魏荆线、钟荆线、日仪线部分、鲁宁线部分管道周围广泛种植有水稻。由表1 可以看出，除钟荆线、魏荆线可能在特定时间点超过水稻适宜温度外，其他管道产生温度场对水稻均无影响。

2.3 管道温度场对玉米的影响[4]

①根区温度升高对作物根系的影响。玉米为喜温作物，根区温度升高对其影响不明显。②土壤水分蒸发对作物的影响。玉米为耐旱作物，水分蒸发对其影响较少。③温度场的总体影响。管道温度场对玉米无影响。④管道途经土地上作物生长情况。华北地区广泛种植玉米，且其种植时间为6 月至10 月，期间管道原油为常温输送。

2.4 管道温度场对棉花的影响[5]

①根区温度升高对作物根系的影响。低温不利于棉花生长，20℃至30℃最有利于棉花幼苗生长。②土壤水分蒸发对作物的影响。水分过多不利于棉花幼苗生长。管道温度场加速土壤水分蒸发，有利于棉花幼苗生长。③温度场的总体影响。管道温度场有利于棉花的生长。④管道途经土地上作物生长情况。黄河流域和长江流域均有棉花种植。棉花一般为3、4 月份播种，9、10 月份收获，播种期部分管道为加热运行，正好有利于棉花幼苗生长。

2.5 管道温度场对蔬菜的影响[6][7]

①根区温度升高对作物根系的影响。根区温度的提高有利于蔬菜光合速率和根系活力的提高，可以明显提高蔬菜的产量。②土壤水分蒸发对作物的影响。北方管道温度场加速土壤水分蒸发后，可能导致蔬菜养分吸收受阻。南方虽然管道温度场加速水分蒸发，但由于水分水平流动、降水等原因，水分可以得到适时补充。③温度场的总体影响。北方地区一方面根系发展有利于蔬菜生长；另一方面土壤水分蒸发影响蔬菜生长；综合影响未知。南方地区无影响。④管道途经土地上作物生长情况。所有埋地管线附近土壤上方均可能种有蔬菜。其中仪长线、钟荆线、魏荆线附近广泛种植油菜。

2.6 小结

由上述分析，可以得出：热油管道温度场对小麦产量有消极影响；除魏荆线、钟荆线部分地区、部分时段外，管道温度场对水稻的产量无影响或有积极作用；管道温度场对玉米无影响；管道温度场对棉花的生长有积极促进作用；北方地区热油管道温度场对蔬菜的生长的利弊无法确定，南方地区管道温度场对蔬菜的生长无影响或有积极作用。

3 结束语

本文对中国石化管道公司所辖埋地管道附近土壤温度场影响因素进行分析，并选取了管道沿途小麦、水稻、玉米、棉花、蔬菜等代表性农作物进行研究。得出的结论具有一定的适应性和合理性。但不同地区、不同环境、不同运行工况的热油管道对不同农作物的影响亦不同，在调查研究中无法对所有影响温度场的因素进行分析，也无法判断各影响因素相互作用下管道温度场的变化方向。

[1]李新国.埋地换热器内热源理论与地源热泵运行特性研究[D].天津：天津大学，2004：33-34.

[2]刘炜，杨君林，许安民等.不同根区温度对冬小麦生长发育及养分吸收的影响[J].干旱地区农业研究,2010,28(4):197-201.

[3]李泽周.温度对水稻生育和产量的影响[J].湖北农业科学,1983(12):36-39.

[4]张旭，赵明，李连禄等.温度对玉米生理化特性的影响[J].玉米科学,2002，10(3)：60-62.

[5]许红霞，杨伟华，王延琴等.温度对棉花种子活力的影响[J].中国棉花,2004,31(2):15-16.

[6]任志雨，王秀峰.根区温度对作物生长和生理代谢的影响综述[J].天津农学院学报,2003,10(2):32-36.

[7]杜永臣.蔬菜生产中的根区温度[J].中国蔬菜,1990(02):49-51.