第二节 灌区试验研究
打渔张引黄灌区的试验大体可分为三个阶段：第一阶段是建设前期，即1953—1956年，试验主要是为工程的设计和建设提供资料和科学依据；第二阶段是建设时期和灌溉初期，即1956—1962年，试验主要围绕解决建设和灌溉中出现的问题而进行；第三阶段是停灌期间，即1962—1965年，试验主要围绕排水治碱进行；第四阶段是复灌以后，试验主要围绕灌区渠系防渗、防冻、测水量水等进行的，目的在于搞好灌区的维护、管理、水资源的利用，发挥更大效益。
一、筹建阶段的调查和试验
筹建初期，根据苏联专家的意见，1953年棉垦局组织力量在灌区进行了土壤调查、地质钻探、径流测验、社会经济调查等基本资料的搜集工作。先后开展了沉沙、灌溉、水文、地下水、土壤改良等试验。
1954年，打渔张引黄灌溉工程处在窝头寺险工段建立虹吸管工程。3月底放水，经广蒲沟向东输水至六户村（农建二师驻地）和六户试验站，供垦区军民饮水及灌溉实验用水。4月中旬，打渔张引黄灌溉工程处建立窝头寺沉沙实验站。利用窝头寺虹吸引水工程和修建的沉沙池，进行沉沙条渠形式对比和泥沙运行测验，为灌区沉沙池设计提供资料。
1955年1月14日，山东省人民政府农林厅水利局打渔张引黄灌溉工程处写出《山东打渔张引黄灌溉工程实验站一九五四年工作总结报告》，报告从“建站概况”“一年来工作进行情况”“资料整理”“工作体会和会后意见”四部分进行了阐述。4月19—25日，中国科学院竺可桢副院长偕同中国科学院首席顾问、苏联科学院通讯院士柯夫达，还有中国土壤专家熊毅、地质植物学家侯学煜、地质学家施雅同等一行，来山东考察打渔张引黄灌区。考察团由济南去北镇对王旺庄水文站、六户灌溉实验站、地下水观测站、五一农场进行了考察访问，并在渤海盐荒地采取土样和地下水样，重点参观了六户小麦。实地考察后，于25日由山东省李澄之副省长在济南主持召开座谈会。柯夫达代表考察团谈了以下结论性意见：“打渔张引黄灌区地处黄河下游滨海地区，土壤含盐多为氯盐，容易冲洗，底土有透水沙层，排水效果好，通过冲洗排水改良土壤，灌区开发是有前途的，在技术上是可能的，在经济上也是合理的。几年来的试验研究工作，方向是正确的，得到的资料是宝贵的，不但对该地区开发有决定意义，同时尚有全国性意义。”
1955年7月，山东省水利厅打渔张引黄灌溉工程处根据3年试验研究资料，进行打渔张引黄灌溉工程初步设计，10月完成上报，随又派员赴水利部北京勘察设计院，在苏联专家儒可夫、康德拉什克和中国专家陈之颛等指导下，编制了第一期工程技术设计。
1956年1月8日，根据水利部对打渔张灌溉工程的初步审核意见“希结合黄河对岸灌区发展要求进行查勘，多选几处引水位置，进行经济效益和技术条件的比较后确定”，组成了由北京水利勘测设计院、山东省水利厅、黄河河务局等单位参加的查勘组，从1956年1月8日开始，进行了历时6天的实地勘察。尔后，到水利部西北水工试验所（驻陕西武功）进行了渠首引水模拟实验。6月，山东省水利厅引黄局打渔张引黄灌溉工程灌溉试验站写出《灌溉制度试验报告》共两部分：①灌溉制度试验结果；②灌溉制度的初步设计。试验报告总目的是为灌区灌溉制度提供依据，为渠系设计和灌溉管理服务。1953—1956年，经过三年的试验研究，为灌区工程设计提供了科学的依据。
二、建设及初灌阶段的试验
从1957年开始，打渔张引黄灌区进入了以灌溉管理、工程管理和盐渍土改良为主要课题的试验阶段。
（一）灌溉管理研究
（1）制定了打渔张引黄灌区第一个管理办法。1957年3月8日，打渔张引黄灌溉管理局制定了《山东省打渔张引黄灌溉管理暂行办法（草案）》，共八章四十七条，八章分别为“总则”“组织管理”“用水管理”“养护管理”“观测试验”“财务管理”“奖惩办法”附则”。办法是灌溉局第一个引黄灌溉管理规范性文件。
（2）开展了计划用水管理。据《山东省打渔张引黄灌区推行计划用水的情况介绍》（1959年5月26日），开灌初期灌区就着手推行了计划用水，并且取得了良好的成效。用水计划的编制是自上而下通知，再自下而上逐级申请，最后由上而下逐级批核的办法。资料来源于黄河上游水文预报及渠首引水记载，灌溉制度参照六户试验站试验资料及灌区群众用水经验而制定，并编制了“引水计划”“配水计划”，在执行中根据实际情况进行渠系水量调配，并与农业技术措施紧密结合。推行计划用水取得良好效益：1957年渠系有效利用系数平均为0.285，1958年上半年上升为0.486，1958年冬灌，北隋所创日流量日浇地1991亩，创十日平均灌地亩数最高纪录。计划用水，不但提高灌水技术，并保证了作物丰收，如1957年未灌小麦平均亩产16.25公斤，灌溉后的平均亩产80公斤，1958年平均亩产102公斤。计划用水是改良土壤，防止土壤次生盐渍化、沼泽化的关键，并且有效解决了河源供水不足的矛盾。
（3）灌溉技术取得的成效。据《山东省打渔张引黄灌溉管理局关于1957年灌溉农业技术工作总结报告》（1957.12.14）记述，1957年降雨较少、蒸发量大，1—11月降雨470.7毫米，同期蒸发量1968毫米，降雨大部分集中在6、7月份和8月的上半月，计降雨373.2毫米，占全年总降雨量的79%。在这种干旱、降雨不均的年份，小麦灌溉3次的亩产平均80公斤，而没有灌溉的平均亩产25公斤；灌溉比没灌溉的每亩增产55公斤，共增产275万公斤。全灌区灌溉棉田67196亩，平均亩产仔棉55公斤，不灌溉的棉田平均亩产仔棉40公斤；灌溉比不灌溉棉田增产15公斤，共增产1007940公斤。共计灌溉秋作物187041亩，谷子、高梁早秋作物均亩产90公斤，较未灌的每亩增产35公斤，共增产2489585公斤；玉米、大豆晚秋作物，均亩产75公斤，较未灌的每亩增产40公斤，共增产4060080公斤；地瓜折粮共增产是603335公斤。
（二）工程运行管理研究
（1）渠系建筑物维护管理实践。1959年灌区运行以后，灌区下游建筑物出现护坡塌坡现象。4月，山东省水科所对打渔张引黄灌区各级建筑物下游护坡塌坡进行了调查，其坍塌原因为：①启闭闸门调整水量不当对堤坡冲刷的影响；②各级建筑物下游原设计护砌短；③原设计渠堤边坡系数小；④消力设备的型式与实际情况不适应，导致下游渠堤冲刷；⑤放水量超出原设计流量，使下游水位过高，水面流速大，对应底部流速小，水流左右摆动，较长时间流向趋于不正常，造成护坡衔接段坍塌。水科所为此提出了6点护理方法和措施：①在冲刷段打桩下秸料；②随冲刷形状块石干砌护理（呈梭形式）；③冲刷严重者灰土夯实；④合理启闭闸门；⑤合理决定消力设备；⑥合理采取护坡长度。
（2）建筑物过闸流量验算。山东省水科所对打渔张引黄灌区各级建筑物过闸流量系数进行了测试，灌区因扩大了灌溉面积，原设计流量系数计算过水量与实际过水量相差约20%左右。根据建筑物型式、流态选用相应公式并计算、反复验证：引黄闸为0.68～0.73；洛车李总干进水闸0.71～0.74；二干进水闸0.77；二干贾家节制闸0.69；三干进水闸0.78；三干杨斗节制闸0.76；三干二支进水闸0.346；二干二支进水闸0.181；二干二支一斗进水闸（涵管）0.74；一斗一农进水涵管为0.75。
（3）渠系挟沙能力与防淤研究。1959年6月，王旺庄水文泥沙试验站对打渔张引黄灌区渠系挟沙能力公式进行了初步探讨：因灌区原设计是用扎马林挟沙能力公式进行计算的，实测资料而用经验公式验证：扎马林公式计算含沙量大于实测含沙量（ρ0）1.14～10.3倍，利用人民胜利渠挟沙能力公式验证为实测的0.22～5.76倍，利用沙玉清挟沙能力公式验证为实测0.75～19.2倍，可见，公式计算与实测相差很大，不能反映打渔张引黄灌区真实情况。为适应打渔张引黄灌区同类情况的设计和规划，以因子依次消去法，利用最小二乘法计算打渔张引黄灌区渠系挟沙能力经验公式：
式中 ρ——水流挟沙能力，公斤/立方米；
V——断面平均流速，米/秒；
R——水力半径，米；
W——悬移质泥沙加权平均沉降速度，厘米/秒。
此公式计算ρ值与ρ0相对均方差仅±0.17%，与实测含沙量相差百分数最大为29.7。
1961年，王旺庄水文泥沙试验站进行了以下研究：渠系防淤效果的研究；渠首延长第八沉沙条渠使用寿命的研究；闸前后冲淤变化及水利冲刷效果的观测；利用支脉沟泄水排沙可能性的研究；黄河防汛而进行黄河水文泥沙测验等工作。通过大量的测验数据，综合以下五点结论：
1）渠首黄河段枯水季节将维持在10.0米左右，水位抬高对引水有利，将粗沙入渠提到首要任务。
2）支脉沟为灌区排水干沟，利用其泄沙不合理。
3）渠系防淤：可集中水流，提高输沙能力，防止渠道淤积；利用导流板，板与水流45°交角防淤。
4）引黄闸短期放水及闭闸漏水沙量大，导致闸后衔接段沉沙淤淀严重，而只能达到枯水期能引水。
5）渠首闸停水期闸门漏水漏沙，若不采取相应措施，将造成引水段逐渐淤塞而至全部淤平，水槽干枯不能过水；闸后衔接段淤平，沉沙条渠上段严重淤淀，不更换新条渠或大河水位在13.0米以下，恐怕10～20立方米/秒的流量也难通过。
（三）土壤改良研究
1.全国盐渍土改良技术座谈会的成果
1957年6月，全国盐渍土改良试验研究技术座谈会，由水利部、农业部、农垦部联合主持在北京召开。山东省水利厅引黄灌溉工程局郭贵卿、闻致中，刘有昌、林寿福出席了会议。会上交流了盐渍土改良的经验，明确盐渍土改良试验研究的方针。山东省水利厅引黄灌溉工程局提交会议的《六户试验站站址勘测及自然条件》《山东打渔张引黄灌区滨海草甸盐土的冲洗制度试验报告》《山东打渔张引黄灌区排水试验初步报告》三篇研究文章，刊于会后出版的《全国盐渍土改良试验技术座谈会汇刊》第三集。
2.土地次生盐渍化调查
1959年10月11日—11月4日，由地区水建指挥部工作组、打渔张引黄灌溉管理局及灌溉所干部参加，历时24天，对灌区土地次生盐渍化进行了调查。
调查范围：本灌区完成的一、二、三、四、五干渠（六、八干除外），共包括23个公社，3个国营农场，1个教养所，585个自然村，127482户，487921人，总控制设计面积264万亩，其中：广（饶）、博（兴）2134077亩，寿光506156亩，总面积内可耕地1756707亩，荒碱地883526亩。
调查结果：1956—1959年，通过冲洗、种稻、伏雨淋洗等方法，变荒碱地为良田26万余亩。但是由于部分排水系统不完整，常年放水渠侧大量渗漏，有的渠系不配套，部分乱扒堵；耕作粗放、大水漫灌等原因，导致部分土地次生盐渍化、沼泽化。1957年春至1959年春，两年时间就有好地（出苗率70%以上）变坏地达54144亩，其中不出苗840亩，出苗10%～20%的13930亩，30%～40%的29521亩，50%左右的8853亩。
3.稻改取得的成效
1959年10月20日，据本灌区报告：本年种水稻35433亩，平均亩产140公斤，其中，亩产500公斤以上的132亩，亩产250公斤以上的4000亩，亩产150公斤以上的8933亩。事实证明，灌区种水稻，不但提高单位面积产量，而且是改良土壤的有力措施之一，这已被广大群众所接受。种水稻主要耕作措施是：早播早栽；合理密植；浅水勤灌，适时落干，排陈换新；深耕水耙，增施肥料；消灭草荒，彻底除虫。
4.暗管排水技术研究
1960年3月3日，打渔张引黄灌溉管理局《关于开展暗沟排水试验的报告》中提出：打渔张引黄灌区皆为明式排水，因沟深土质差，坍塌淤积严重，为排水畅通，2月苏联专家来灌区视察，多次提出暗管排水试验，寻求灌区适宜排水模式、规格及管理养护方法，以保证土壤改良效果。暗沟排水，可以提高土地利用率5%；避免边坡坍塌，节约清淤劳力；便利交通，节省建筑物，提高机耕效率；从长远看，暗沟节约资金。《报告》建议暗沟排水试验选在四干四支三斗，修暗沟6条，每条长900米，全长5400米，沟距300米，沟深2.0～2.5米，材料采用黏土瓦管和柳条两种，每种各做3条。
5.国家、省对改碱工作的进一步安排
1961年3月，中共华东局第三书记李葆华、水利部副部长钱正英，由山东省省委书记周兴，山东省水利厅厅长江国栋陪同，到打渔张引黄灌区视察，重点考察了灌区次生盐渍化问题。8月19日，农业部（61）农水基字第94号文转发《目前防止灌区土壤盐渍化的几个问题和意见》给山东省水利厅：“中国农业科学院农田灌溉研究所最近对山东打渔张和位山灌区的盐碱化问题进行了调查研究，提出了‘目前防止灌区土壤盐渍化的几个问题和意见’，根据这些灌区地面以下1.0米左右有一层毛管性弱的间隔层的特点，建议采用密而浅的排水措施，即能达到脱碱之目的又可大大节省劳力。我们认为这些意见反映了一定的实际情况，对黄河下游某些条件类似的灌区有参考价值。但还需进行试验论证，现将该意见转发给你厅，作为进一步研究灌区土壤盐碱化防治问题的参考。并希在打渔张引黄灌区进行试验研究，以进一步得出论证。我部已责成该所协助参加你厅将来组织的该项研究工作。开展这一工作的具体问题，可与农田灌溉研究所直接联系。”
1961年11月24—28日，根据省委农村工作部指示，为进一步落实打渔张、刘春家灌区改碱工程，山东省水利厅召开了惠民专署和有关县参加的座谈会。会议对改碱工程计划、任务统一了口径，主要工程量有：土石方121万立方米，桥涵283座，需工日136万个，补助粮100万公斤，经费274万元，水泥224吨，木材154立方米，钢材7.2吨，石子1752立方米，混凝土涵管2368节，混凝土板610块，砖石约900立方米等。拟定1962年麦收前全部完成。
1962年1月16日，水电部、农垦部规划组编写了《山东省打渔张引黄灌区改碱方案》，本方案根据（61）水电科计字第10号通知“为了渤海区开垦问题，必须首先解决打渔张引黄灌区上下游用水矛盾，即要保证下游农场用水，又要防止并解决上游土地的盐碱化”，成立规划组，由水电部、农垦部共同负责，北京勘测设计院、水利水电科学研究院、山东省水利厅、渤海农垦局、惠民专区水建指挥部、打渔张引黄灌溉管理局参加，先到灌区各场、社进行调查，并进行了实地勘查，对有关灌区输水各种方案进行分析计算比较。对灌区西部改碱及全灌区排水、防洪、防潮等水利问题亦做了必要的研究，并整理成册。
（四）综合研究成果
1958—1960年，山东省水利厅就“规划设计”“施工管理”“灌溉管理”“实验研究”四方面，对我国第一个五年计划限额以上之一的打渔张引黄灌溉工程进行了技术总结，编写了《山东省打渔张引黄灌溉工程资料汇编》。汇编共四册，第一册《规划设计》介绍了工程规划、灌区土壤改良规划、轮作计划、灌溉制度、渠系水力计算、引水枢纽、防潮工程和渠系建筑物设计等。第二册《施工管理》介绍了工程的工地部署，计划管理、器材供应、建筑物与土方工程质量监督、定额管理、政治工作、施工组织设计、工程作业计划编制和施工操作规程等。第三册《灌溉管理》总结了灌溉组织管理、工程管理养护、计划用水、灌溉农业技术措施和水费征收等方面的经验、第四册《试验研究》介绍了渠首水文、泥沙试验、灌区土壤改良和地下水、盐土改良和灌溉试验等方面的科研成果。
三、停灌期间的试验
1962年3月17日，全国范县会议后，山东省水利厅又于4月9日对引黄停灌工作作出了安排，全面转入排水改碱工作。在打渔张引黄灌区停灌期间，主要开展了更为深入的地下水排碱技术研究。具体研究了地下水、土质与排碱的关系，以及降雨、蒸发、季节、排水沟等对地下水的影响等。
（一）降雨与地下水
（1）据山东省水科所1962年12月份报告：1962年度在打渔张引黄灌区魏家试验站设立四个土壤地下水定位观测，根据观测的资料，又参考以往灌区东部若干个定位观测点的资料，进行了打渔张引黄灌区土壤水分物理及水盐动态特征的探讨。打渔张引黄灌区轻质土的机械组成以0.05～0.01毫米的极细沙为主，约占土壤固定部分的63%～82%，容重1.36～1.57，总孔隙小于50%，其又以毛管孔隙为主，一般占总孔隙的95%以上。黏质土的机械组成以0.01～0.005毫米的粗沙为主，约占土壤固定部分的30%～40%，容重1.23～1.38，总孔隙50%～55%，其中结构体间的孔隙一般在5%上下。根据上述轻质土的物理性质，得知降雨、灌溉都极易引起地下水的强烈上升，在没有排水条件下，欲控制地下水位是非常困难的。
（2）1962年，华东水利学院、山东省水科所、山东地质学院根据资料对打渔张引黄灌区潜水动态规律进行了分析，做了潜水量平衡的计算及分析，并提出用组合曲线去做退水预报和次雨量（X）与相应潜水位变幅（ΔH）的相关预报，并且提出“以往许多报告一般都认为潜水洪峰在降雨停止后10天，甚至一个月才出现，但我们认为在一天以内出现，至多在二天左右”的新观点。
（3）1963年11月，山东省水科所吕善瑞、白永年、张祜根据部分资料和实践写出《平原地区土壤蓄水能力计算方法的初步探讨》，基本内容是：土壤蓄水能力包括土壤蓄水量及土壤蓄水容重两种意义，文内计算方法着重研究土壤蓄水量。
在假定土壤均质、毛管强烈上升高度H0为常数及H0至以上土壤水分变化范围在田间持水量（W田）和饱和含水量（W饱）之间，并认为是直线变化（曲线同样适用）等条件下，土壤蓄水量计算通式为：
W=10r（W饱-W田）（h-h1）（1-k）
即 W=u（h-h1）
土壤蓄水系数u值变化范围在0≤u≤10r（W饱-W田）。
文章介绍其计算方法是在当前缺少大面积土壤水分观测资料情况下提出来的。
（4）1963年11月，山东省水科所丁明镜、赵继煜根据资料和实践写出《平原地区降雨径流关系分析方法的探讨》，主要内容是：着重研究平原地区降雨径流关系的分析方法，首先讨论以前降雨指数pa，地下水埋深为参数的降雨径流关系，及其存在的缺点，最后提出能合理的反映流域前期湿润条件的指标（土壤蓄水容重、流域剩余蓄水量）为参数的降雨径流关系，并详细分析参数的计算方法及设计上实际应用的问题。
（5）根据降雨与地下水位上升变化的分析推测，春旱期大定额灌水（60～80立方米/亩），欲使地下水的变化不致引起强烈聚盐，灌前的地下水位必须有足够的埋藏深度，这一深度的最小值为：表层厚度或中层黏土1.9～2.1米，中位中层黏土2.5米。
（二）蒸发与地下水
（1）地下水定位观测资料表明：封冻期的末期地下水位有上升趋势，全剖面沙壤土大于表层黏土或有夹土层的3倍。在春早期，地下水的主要去路是蒸发和蒸腾，蒸发量一般在0.5毫米/日以下，5月最大，达1.0毫米/日，与潜水蒸发试验资料大致吻合。在汛期和期后地下水主要去路是排水。在沟深基本相同的条件下，雨后地下水的回落速度，决定于距沟的远近，深度在1.8米上下的斗沟，对地下水回落有显著影响的距离，单侧约达200米。
（2）1963年4月15日，六户试验站对1959—1962年地下水蒸发观测的资料进行了初步分析，通过测试观察得知如下。①轻质土毛管水运动很强，它的毛管水强烈作用深度在180厘米。此深度以上水位与蒸发近似等比关系，水位在200厘米以下，水分蒸发主要靠分子薄膜运动。但深位黏土在田间一般多处于地下水活动层，蒸发已趋向轻质土。历年来，地下水临界深度，全剖面轻质土是采用毛管强烈上升高度，有黏土夹层者是以黏土的出现部位及厚度来拟定，基本是正确的。但要进一步探明它的水分形态、运动形式及其不同“量上”的差异，才更有意义；②气候对地下水蒸发的影响很大。对轻质土来说，在一定的地下水位条件下，天气越干旱蒸发越强烈，相应的土壤返盐的威胁愈大。但是，加强耕作管理抑制土壤返盐效果是很显著的。
（三）季节与地下水
1962年度，山东省水科所根据打渔张引黄灌区魏家试验站四个土壤地下水定位观测的资料，又参考以往灌区东部若干个定位观测点的资料，进行了打渔张引黄灌区土壤水分物理及水盐动态特征的探讨。无论春季或秋季，地下水埋深为2.2～2.3米时，农田水分的消耗中土壤水占优势，但升高到1.4～1.8米时，则主要为地下水消耗。
在土壤的盐分动态中，低水位的春季，表土积盐不一定是地下水盐分向土体聚积，很大程度是土体盐分的再分配，而高水位的秋季正是土体盐分强烈活动的时期，因此防止春季返盐，应在秋季着手。
因此，山东省水科所对灌溉、排水、耕作等提出三点措施：①排水沟的作用必须在秋季将高水位迅速降低下去，不然会造成底土的强烈积盐，增强春季表土返盐的程度，同时提出这个地区的排水沟深度应深于2.0米；②以冬前灌溉防止春旱；③防止春季返盐也应加强秋季耕作措施。
（四）排水沟的设置与地下水
（1）1962年，六户试验站在打渔张引黄灌区东部表层黏土中深沟田间排水系统做过试验，汛前在五一农场三分场新试验场地进行。站内中深沟窄沟距排水试验，本年度仍维持原观测。对东部旧有定位观测地段和调整地段，在汛前再次进行了比较全面的调查：新试验区所在农场，耕地面积比灌前增加了6倍，粮食作物年均单产比开发前增长最高为76%，在表层为厚层、或中层黏土地区的田间排水沟，凡间距小于200～300米，沟深能稳定在1.5米者，改良效果稳定且连续变好。间距过大的地段，沟的实际影响距离仍在200～300米以内。在有中厚层夹黏土层的轻壤或沙壤土地区，中深沟有效的单侧影响距离在100米以内。
（2）1963年12月21日，六户试验站《1963年工作总结》写到：“停灌谈灌溉试验是不现实的。”该站通过排水效果调查结合以往试验资料分析，提出灌区东部表层薄黏土宜采用中深沟，沟的有效深度为1.5～1.8米，间距视黏土层的厚薄不宜超过250～300米。对有黏土隔层的沙壤土改良问题，发现黏土隔层抑制水分上升运动的作用，同时透水性较好。据此，提出了在排水条件下的灌溉洗盐能够有效的改良，并能获得稳定效果。实践证明，这些土壤脱盐迅速改良效果好，而且改良好了，一般不再发生盐化。冬小麦从播种到成熟，其灌溉具有供水、压盐双重作用，灌水时期，要消灭盐害，主要掌握播前灌或冬灌，抗旱灌溉主要是抽穗期灌水。
（3）1963年末，山东省水科所及六户试验站，根据1962—1963年在打渔涨灌区西部，进行粉沙壤土地区排水沟排水效果的试验研究，写出了专题“报告”。“报告”指出，灌区西部的土壤母质系黄河多次泛滥沉积而成的层状非均质土，一般表层具有厚层粉沙壤土，深层（一般在1.5～2.0米以下）出现厚度不等的黏土层。粉沙壤土的组成中粉粒含70%以上，系单粒结构，排水性能差，毛管强烈上升高度1.8～2.0米，渗透系数0.1～0.6米/日，释水率0.04～0.05，黏土层的组成中黏粒含量50%以上，成块状或板状结构，排水性能较好，渗透系数大于1.0米/日，个别4～6米/日，而且黏土边坡不易坍塌。在规划排水系统时，考虑到应该控制地下水位在2.0米以下，沟深2.5米左右为宜。另外，应充分考虑利用黏土层增加排水性能和保护边坡稳定。
排水沟排水表现在排水地段的脱盐效果，改善地下水出流因素状况以及土地拿苗率和产量的增长上，对试区内的支脉沟、广蒲沟等骨干排水沟因开挖时间较久，深度大，排水效果比较明显和稳定，防止土壤盐碱化的作用范围每侧可达350～500米。对试区内的支、斗、农沟因开挖时间较近，边坡坍塌较重，沟深不易保证，疏挖后，第二年有效深度仅1.5～2.0米，防止土壤盐碱化的作用范围每侧100～200米。
因灌区西部毛管性强，水、盐垂直运动特别强烈，必须在农业措施的密切配合下，才能充分发挥排水沟的排水效果。
（五）防渗实验与不同土质的灌溉控碱技术
（1）1963年12月，对山东省水科所打渔张引黄灌区用灰土、原油做渠道防渗材料进行了室内试验。通过室内试验，初步认为：灰土抗冻性极差，其实际防渗效果，应与当地土料经压实后的防渗性相比较。原油在常温下防渗性很强，温度超过35℃左右，可能在水中漂浮流失，或随渗水穿过土料孔隙流散失去防渗作用，并对原油施工方法及质量控制问题提出了初步意见。
（2）1963年12月7日，魏家水利土壤改良试验站根据多年来的试验资料进行了分析，其基本结论是：
1）粉沙壤土（土质粒径0.05～0.0005毫米）渗透性能很低，渗透系数0.3～0.5米/日，且释水性能低，为0.03～0.05，并遇水膨胀，退水板结。其毛管性能极好，毛管水占饱和水量90%以上，在干旱多风强烈蒸发的作用下，地下水能够借助毛管作用源源不断地向上补给，引起土壤盐渍化，这种土质又有强烈灌溉和排水的要求，又有不利灌溉和排水的因素，这就是需要克服的矛盾。通过实验观测，初步认为有效沟深为2.0米，设计沟深2.3米，相应沟距400米左右。
2）排水沟塌坡主要原因：地下径流的潜蚀以反暴雨冲击和地面径流引起的，措施是阻截地表水入沟，滞缓地表水冲刷。春季土壤盐分轻时，搞植被护坡。
3）轻质土壤灌溉。根据1954—1963年冬小麦灌水时期的研究结果，在灌区一般耕作条件下，冬小麦全生育期的耗水量为200～250立方米/亩，同期降雨量100～150毫米，相当于60～100立方米/亩，尚需灌溉补给水。从资料分析，轻质土地区土壤含盐量0.2%上下麦田保证出苗，土壤含水率不低于15%；含盐在0.3%以上，土壤含水率维持在20%左右。因此，遇有秋旱时，进行播前灌水，压盐保墒是很有必要的。冬灌应视10—11月的降雨情况而定，宜早不宜晚，春灌掌握拔节—抽穗时间，即4月下旬左右为宜。
4）渠道防渗试验分析。淤积层的渗透系数一般在0.037～0.176米/日，靠淤积层防渗是不可能的，而3∶7灰土防渗材料模型实验在养护40天后为0.006～0.007米/日。四干渠湾杨段3∶7灰土厚30厘米和原油护面初步试验结果为，灰土护面防渗效果74～95%，原油护面防渗效果73%左右。
（3）1964年，广北农场对春天海潮淹地进行了两项改良措施：一是改种水稻；二是搞好排碱系统，伏前翻耕晒碱，雨季蓄淡压碱。稻改不但改良了土地，而且平均亩产达175公斤，使灌区开发、蓄淡压碱得到良好的效果。
（六）国家科研机构的研究与指导
（1）1963年11月24日—12月2日，中国农业科学研究院农田灌溉研究所所长粟宗嵩（随行余开德工程师和胡重民）、北京水利电力学院教授刘学溁、中国科学院地质研究所副研究员罗焕炎、河北省石家庄大学教授屈履泰在打渔张引黄灌区进行了调查研究。他们到山东省后，先听取有关单位的汇报。25日后到牛庄打渔张引黄灌溉管理局及油郭、六户、王旺庄等地参观并听取有关部门汇报灌区试验研究及科研样板的设计情况。12月1日，粟所长等在打渔张引黄灌溉管理局参观后说：“打渔张引黄灌区是一面引黄灌溉的旗帜，这面旗帜一定要把它高高举起，不要让它倒了！”同时对灌区土壤改良及前景进行了发言，之后，刘学溁、罗焕炎分别从林业、水文地质等方面阐述了打渔张引黄灌区自然地理的成因，并指出，在粉沙壤土地区明沟排水系统没有前途，应研究发展暗管排水。
（2）1964年5月，中国科学院、水电部、水利水电科学研究院，根据在山东省打渔张引黄灌区西部轻质土次生盐渍化排水试验段，暂停灌溉3年的实测资料，通过基线剖面盐分变化的对比分析进行了书面报告：在降雨淋洗和蒸发，排水（沟深变化在2.0米左右）作用下，试验地段土壤脱盐深度在200米范围内达到1.0米左右，并有逐年加深和扩大的趋势；土壤盐分形成上轻下重的分层现象，并有向排水沟汇集的趋势，因而该地段内土壤盐碱化程度逐年减轻，拿苗率相应提高，排水改良效果明显。通过蒸发试验资料、理论研究成果和大田地下水位观测资料的统计分析得到：地下水位自由降落过程中，蒸发、排水和两者双重作用时的地下水位下降速度与埋深均成直线关系，提出了这三种下降速度的计算方法及相应的水位动态方程式；在此基础上，初步探讨了地下水自由降落过程中排蒸比和排水沟作用范围等问题，并提出了相应的计算方法。
四、复灌后的试验
1965年5月9日，水电部钱正英副部长由山东省水利厅张次宾副厅长陪同到打渔张引黄灌区检查工作，经与当地群众座谈，决定复灌。复灌后，灌区主要围绕竖井抽咸补淡，暗管排水，沉沙淤背，强化输沙改造下游荒碱地，测水量水等做了很多的试验和尝试。
（一）抽咸补淡改碱试验
1973年，山东省水科所在打渔张引黄灌区四干五支刘营大队的地片上打了6眼机井，进行抽咸补淡改碱试验，取得了初步效果。
1975年4月2日，惠民地革委水利局以惠水灌发（1975）05号文呈报山东省水利局陈述，1973年山东省水科所在打渔张引黄灌区四干五支刘营大队的地片上打了6眼机井，进行抽咸补淡改碱试验，初步取得成果。此举即可改碱。这个试点代表惠民地区400万亩引黄引河灌区的咸水面积，树立样板，总结经验，试点区打井102眼，需经费50万元，求省给予支持。
山东省水利厅根据财力，每年给予拨款。竖井排水试验，经1973—1978年6年的研究，取得了良好的效果。
1976年6月18日，省农办副主任张次宾由惠民地革委农办主任李沛贤陪同，来打渔张引黄灌区考察，并在打渔张引黄灌溉管理局驻地牛庄讲了话，要求灌区要加强管理，建立健全灌区管委会；注意培养赤脚水利技术员；灌溉局可以选择个大队，进行改碱增产试点，抓典型，以点带面，全面推广；打渔张作为科研单位，一定要做好科研、测验、观测工作；解决渠首的问题，要采取轮淤；竖井排水试验要搞好，要解决好思想路子问题。
1979年7月19日，惠民地区水利局调查组以“引黄灌溉，前途光明”为题，编写了《牛庄公社王营、魏家、前邵三个大队的综合治理盐碱地创高产的经验调查》。文章对三个大队开灌前，复灌后的粮食产量首先进行了对比。开灌前，三个大队基本粉沙壤土的粮食产量在100～125公斤/亩之间。1978年上升到：王营390公斤/亩，魏家289公斤/亩，前邵360公斤/亩。文章并对改土夺高产的措施进行了介绍：整平土地、合理灌溉，建立必要的排水系统，增施有机肥，培养地力，科学种田，改变耕作制度，植树造林等综合措施。
地区水利局、打渔张引黄灌溉管理局调查组编写的《史口公社盐碱地改良经验调查》（1979年7月19日）主要经验有：①有蓄有排，蓄排结合，排中有蓄，蓄中有排，防止土地洇碱泥涝；②整平土地，修好畦田，群众说：“灌溉不平地，费力又碱地；跑水如跑粮，修畦如修仓，做到浇水均匀，防止水土流失”；③合理用水，适时灌溉，做到早冬灌，晚春灌，先耕后灌，速灌速停，田内不积水，要灌一齐灌，防止洇碱积盐；④灌后适时松土，增施有机肥。
1979年，中国科学院南京土壤研究所、打渔张引黄灌溉管理局、广饶县改碱指挥部、山东省水科所滨海盐改组，通过1973—1978年打渔张引黄灌区粉沙壤土地区竖井抽咸补淡的排水试验，取得了较为系统的资料，并编写专题报告。从对试验成果的整理分析中可以得出如下初步结论：
（1）打渔张引黄灌区粉沙壤土地区土层透水性差，土层平均渗透系数0.7米/日，30米深的机井除深7～8米时平均涌水量8.6立方米/时，单位涌水量0.34升/（秒·米）。竖井抽水一个月影响范围半径30～60米，影响范围之内潜水位多下降0.3～0.5米，由于涌水量小，对潜水影响范围及下降幅度的作用也较小，因此限制了竖井抽水的土壤改良效果。
（2）由于竖井土层剖面中间有一层连续的透水性极差的黏土隔层，致使抽出的水主要来自隔层以下海水性高矿化水。隔层上下形成两个水位下降漏斗。由于下层透水性较好，因此，隔层以上表层潜水的排水量只占10%左右。排盐量只占3.7%左右，进一步降低了竖井排水改良表层土壤和潜水的有效作用。
（3）竖井用作以改良土壤为目的排水措施，必须考虑水文地质条件。
（二）暗管排水改碱试验研究
1979年，打渔张引黄灌溉管理局、山东省水科所、广饶改碱指挥部协作的暗管排水试验效果好，特别在降低地下水位方面有明显的作用。1979年春灌后，平均地下水埋深0.38米，两天即降至1.03米，七天降至2.03米。地下水下降速度：0～1.0米埋深时为0.3～0.4米/日，1～2米埋深时为0.19～0.23米/日；对照点灌后需十五天才能降至1.0米埋深，十七天后仅能降到1.34米，较暗管试区高出1.03米。脱盐效果：灌前0～2.2米土壤平均含盐量0.35%，灌后地下水恢复到灌前时含盐量降至0.311%，整个剖面脱盐9.3%，脱盐0.0327%，剖面明显脱盐深度40厘米左右。灌前地下水矿化度9.35克/升，灌后地下水恢复到灌前深度时，矿化度降至为8.67克/升，地下水脱盐率为6.8%。
1983年10月，山东省水科所、广饶县改碱指挥部、打渔张引黄灌溉管理局联合试验暗管排水，由山东省水科所李玉国执笔写出《暗管的结构形式及裹滤料防淤性能的土槽试验》。
1983年11月，山东省水科所、广饶县改碱指挥部、打渔张引黄灌溉管理局联合暗管排水试验，山东省水科所张兰亭执笔写出《打渔张引黄灌区暗管排水试区的自然条件和经济状况》、《山东省打渔张引黄灌区暗管排水试区的规划设计与施工》（附设计图集）和《山东省滨海粉沙壤土盐碱地区暗管排水技术研究总结（1978—1983年）》。总结共五部分：试区基本情况、试区布置和观测试验方法、试验成果分析、暗管排水的经济效益分析、结语等。本项研究课题经1978—1983年，历时5年完成。
1983年灌区由于加强了工程管理，经营管理，改善了灌溉方法，避免了大水漫灌，控制了潜水位和土壤盐分的积累，没发生次生盐渍化，农业取得大丰收。据调查，潜水埋深平均最小为1.5米，最大为2.56米。据统计，1983年全年灌区粮食总产13831万公斤，单产287公斤，比1982年增产22.3%，其中夏粮总产7626万公斤，单产187公斤，秋粮总产6200万公斤，单产152.5公斤，棉花总产1703.5万公斤，单产51.3公斤，比1982年增产21%。粮棉产量均为历史最高水平。
（三）水沙动态观测及机械拖淤研究
1990年12月，由山东省水科所和打渔张引黄灌溉管理局承担《打渔张引黄灌区五干渠水沙动态观测及机械拖淤技术试验研究》，从1990年起2～3年完成这一研究课题。1990年，五干渠的泥沙观测研究，才几个月时间，因为灌溉局建制撤销终结，因资料较少，数据不系统，仅就其情况，写了“阶段报告”。
在《阶段报告》中，提出了几点防淤建议供今后引水过程中参考。
1.在低含沙期引水，造成渠道淤积的主要原因是引水量小，特别是五干渠这样的沿程分水运用渠道尽量避免小水长流现象。
2.根据对莱州湾断面观测资料的分析，该渠道在低含沙期引水能够保证莱州湾断面15立方米/秒以上流量，将会大大减轻淤积量，由于沿程用水造成五干渠尾部淤积无法避免，需在向广南水库输水时采用大流量，分析同时运行的方式进行避免壅水淤积。
3.该渠道的设计水流挟沙能力为16公斤/立方米，高含沙期引水将会造成全年严重淤积（如1989年），建议在今后制定供水计划时，尽量避开高含沙期引水。
4.加强水沙观测的渠道淤积监测预报，及时提供信息，为引水闸的调节提供依据。