CN103959951A - 一种先打斜孔后注砂的低渗性土壤改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先打斜孔后注砂的低渗性土壤改良方法，其特征在于，包括如下步骤：1）在待改良土壤中打斜向下的斜孔；2）在斜孔中填充砂壤土得到斜砂柱，以斜砂柱增加待改良土壤通透性。本发明提供的方法工艺简便，适用于对黏质土、粘渍板土、中低产田、滨海盐渍土、黏质斑块和低渗性草坪的改良。

Description

一种先打斜孔后注砂的低渗性土壤改良方法

技术领域

本发明涉及水土工程技术领域。尤其涉及一种先打斜孔后注砂的低渗性土壤改良方法。

背景技术

黏土具有土层黏重、通透性差的特点，不利于作物生长和水土保持。黏土夹层或黏质斑块的存在也影响着土地的产量。科学改良黏质土壤，对土地资源的有效利用和生态环境建设具有重要的现实意义。

增加土壤通透性，是对黏质土壤进行改良中的关键性问题。内设砂柱——即先打孔后注砂技术，在工程实践中被证明对增加土壤的通透性有一定效果。该技术在中新天津生态城、江苏启东工业园等地进行了实践应用。

天津海林园艺环保科技工程有限公司已申请与内设砂柱相关的专利（专利200410072547.9：节水型盐碱滩地物理-化学-生态综合改良及植被构建技术；200710057760.6：盐碱滩农田土壤与植被综合改良方法）。上述专利将内设“竖直砂柱”技术与其它土方工程相结合，对盐碱滩地进行综合改良。所述方法要求先将原土搬起，下面铺好石碴和垫层后再填回原土，在此基础上打竖直孔后注砂。该技术工艺较复杂，工程成本偏高。

相关学术文献对内设砂柱技术进行了报道。张博等在盐土改良中砂柱的作用机理研究（张博等，盐土改良中砂柱的作用机理研究，《农业机械学报》，2013年06期）一文中采用了室内土柱模拟试验结合田间试验的方法，对砂柱在盐土改良中的作用机理及应用效果进行了初步研究，该文献研究的砂柱为在盐土上直接打孔注砂得到的竖直砂柱,但由于竖直砂柱对距离砂柱越远的土壤影响越小的缘故,砂柱群的最适间隔为0.67m,需要设置很密集的砂柱,工程成本也不低。

发明内容

本发明的目的是提供一种打斜孔后注砂的低渗性土壤改良方法,以改良黏质土、粘渍板土、中低产田、滨海盐渍土、黏质斑块、低渗性草坪等多种通透性较差的土壤。

本发明提供的一种打斜孔后注砂的低渗性土壤改良方法，包括如下步骤：

1）在待改良土壤中打斜向下的N个斜孔；

2）在斜孔中填充砂壤土得到斜砂柱，以斜砂柱增加待改良土壤通透性；

所述N为大于等于1的自然数。

当N大于1时，N个斜孔相互之间的排列关系为：平行排列、X交叉排列、延长线上交叉的线段中的任一种或几种。

其中，所述打斜向下的斜孔，用动力车驱动打孔机打孔。

其中，所述的斜孔，其与地平面呈0（不含）～90（不含）度夹角。

其中，所述的斜孔，其垂直深度为5（含）～150（含）cm。

其中，所述的斜孔，垂直该斜孔的横截面为边长1（含）～10（含）cm的正方形或直径1（含）～10（含）cm的圆形。

其中，所述的斜孔的分布密度为：每块水平断面为1cm²的正方形的长方体土体分布1～40个斜孔。

本发明的另一目的是提供先打斜孔后注砂的低渗性土壤改良方法在提高待改良土壤通透性上的应用。

其中，所述待改良土壤为黏质土、粘渍板土、中低产田、滨海盐渍土、黏质斑块或低渗性草坪土等低通透性土壤中的一种。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的利用斜砂柱改良的土壤，土壤中水溶液的运移速率显著提高，土壤中溶质的渗出时间显著缩短。

本发明提供的方法在实际应用中可与暗管地下排水技术相结合，实现操作的全机械自动化。

本发明提供的方法适用于改良黏质土、粘渍板土、中低产田、滨海盐渍土、黏质斑块和低渗性草坪等多种低通透性土壤。与现有的方法相比，本发明的方法成本较低，操作便捷，施工方便，能适用于原土和客土，效果更好。

附图说明

图1：为实施例1的单一斜孔，其横截面为正方形。

图2：为实施例1的单一斜孔，其横截面为圆形。

图3：为实施例1斜砂柱与竖直砂柱水流方向比较图。

图4：为实施例2的交叉斜孔，2个斜孔的横截面均为正方形。

图5：为实施例2的交叉斜孔，2个斜孔的均为圆形。

图6：为实施例2的平行排列的双孔，2个斜孔的横截面均为正方形。

其中，深色部分为待改良土壤，浅色部分为斜孔。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

1、待改良土壤为高1m、水平断面为边长0.3m的正方形的长方体滨海粘壤质盐土土体，黏粒成分占33.9%，土壤饱和导水率为1.7cm/d。

2、改良土壤的方法分以下3种：

2.1在粘壤质土壤中钻1个垂直高度为1m、横截面为边长4cm的正方形的孔，该孔与土壤的水平面呈73度角（如图1），然后向孔中倒入砂壤土。

2.2在土壤中钻1个垂直高度为1m、横截面为直径4cm的圆形的孔，该孔与土壤的水平面呈73度角（如图2），然后向孔中倒入砂壤土。

2.3垂直砂柱对照：在土壤中钻1个垂直高度为1m、横截面为直径4cm的圆形的孔，该孔与土壤的水平面呈90度角，然后向孔中倒入砂壤土。

2.4空白对照：不设斜砂柱的对照（指不钻孔）。

所用砂壤土的砂粒质量百分含量为61.4%，砂壤土饱和导水率为37.9cm/d。

3、进行淋洗实验：土体下端为地下水，土体表层保持2cm积水。对土体中的盐分进行淡水淋洗。

淋洗结果显示：盐土中不设斜砂柱时，土体中95%盐分的淋出时间为25天；设置垂直砂柱时，土体中95%的盐分的淋出时间为21天；盐土中设置1根斜砂柱时，不管横截面为正方形还是圆形，土体中95%的盐分的淋出时间为15天，所用淋洗时间为不设砂柱的60%，时间效率提高了67%。斜砂柱比垂直砂柱淋洗效率高，斜砂柱与竖直砂柱水流方向比较图见图3。

斜砂柱比垂直砂柱淋洗效率高的原理：在垂直砂柱设置中，同一水平线上的砂柱和盐土中的水压相同，因此斜向压力分量为0，土柱水流和砂柱水流均为纵向，砂柱和周围土壤之间水分交换近似为0。在斜砂柱中，砂柱中水分流动较快，同水平线上砂柱水压低于盐土的水压，因此在边界处水不断从盐土流向砂柱，从而使盐分也快速地随水流进入砂柱被淋洗走。

实施例2：

1、待改良土壤为高1m、水平断面为边长0.3m的正方形的长方体滨海粘壤质盐土土体，黏粒成分占33.9%，土壤饱和导水率为1.7cm/d。

2、改良土壤的方法分以下2种：

2.1在土壤中分别钻2个高为1m、横截面为边长4cm的正方形的孔，2个孔分别与土壤的水平面呈73度夹角且彼此以34度水平夹角相交（如图4），然后向孔中倒入砂壤土。

2.2在土壤中分别钻2个高为1m、横截面为直径4cm的圆形的孔，2个孔分别与土壤的水平面呈73度夹角且彼此以34度水平夹角相交（如图5），然后向孔中倒入砂壤土。

2.3在土壤中分别钻2个高为1m、横截面为边长4cm的正方形的孔，2个孔分别与土壤的水平面呈73度夹角且彼此平行（如图6），然后向孔中倒入砂壤土。

2.4不设斜砂柱的对照（不钻孔）。

所用砂壤土的砂粒质量百分含量为61.4%，砂壤土饱和导水率为37.9cm/d。

3、进行淋洗实验：土体下端为地下水，土体表层保持2cm积水。对土体中的盐分进行淡水淋洗。

淋洗结果显示：盐土中不设砂柱时，土体中95%盐分的淋出时间为25天；盐土中设置2根斜砂柱时（不管是正方形横截面、圆形横截面，只要是交叉排列，效果一致），土体中95%的盐分的淋出时间为10天，所用淋洗时间为不设砂柱的40%，效率提高了150%。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种先打斜孔后注砂的低渗性土壤改良方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在待改良土壤中打斜向下的N个斜孔；

2）在斜孔中填充砂性土壤得到斜砂柱，以斜砂柱增加待改良土壤通透性；

所述N为大于等于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当N大于1时，N个斜孔相互之间的排列关系为：平行排列、X交叉排列、延长线上交叉的线段中的任一种或几种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的斜孔，其与地平面呈0（不含）～90（不含）度夹角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的斜孔，其垂直深度为5（含）～150（含）cm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的斜孔，垂直该斜孔的横截面为边长1（含）～10（含）cm的正方形或直径1（含）～10（含）cm的圆形。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的斜孔的分布密度为：每块水平断面为1m²的正方形的长方体土体分布1～40个斜孔。

7.根据权利要求1～6任一项所述的先打斜孔后注砂的低渗性土壤改良方法在提高待改良土壤通透性上的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述待改良土壤为黏质土、粘渍板土、中低产田、滨海盐渍土、黏质斑块或低渗性草坪土中的任一种。