CN107761821B - 一种排水再利用的井灌抑盐装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种排水再利用的井灌抑盐装置与方法，属于土壤改良技术领域。该装置包括主井、上层管群、下层管群。其中主井包括可透水的外层井墙，套设于外层井墙内的不透水的内层井墙，填充于外层井墙与内层井墙之间的输水层。上层管群与外层井墙上部连通且可透水，下层管群与内层井墙下部连通且近井段不透水，远井段可透水。本发明通过上层管群和下层管群分别承担抑盐和排水再利用的功能，能够减少洗盐用水量，避免氮磷等营养物质流失，同时，通过排水再利用，解决了灌溉水源问题，而且洗盐后的含盐水也得到了处理。综上，短期来看可以补充灌溉与洗盐，长期来看可以降低地下水位，阻断高地下水位的返盐，实现灌溉和抑盐双重目的。
Description
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，特别涉及一种排水再利用的井灌抑盐装置与方法。
背景技术
我国是盐碱地灾害比较严重的国家之一，治理和利用盐碱地是保障我国粮食产量增长的重要措施。在治理和利用盐碱地的过程中，必须减少盐碱地的含盐量使盐碱地满足作物的生长需求。因此，有必要提供一种有效的抑盐方法。
现有技术对盐碱地的抑盐过程如下：选定冲洗地块，在冲洗地块两侧边沿开挖左明沟和右明沟，在冲洗地块中间设置灌水渠道；将左冲洗地块和右冲洗地块划分为至少两块宽度相同的畦块；往灌水渠道中注水，以灌水渠道到两侧明沟的方向为放水冲洗方向，从临近灌水渠道的畦块开始，依次向两侧放水冲洗，每次冲洗时间内各放水畦块都始终保持覆盖水层，含盐分水通过左明沟和右明沟排出，通过洗盐达到抑盐目的。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
一方面，冲洗过程用水量较大，容易造成稀缺的淡水资源浪费，并且，还需要对洗盐后得到的大量含盐水进行处理。
发明内容
针对现有技术存在的问题，提供了一种排水再利用的井灌抑盐装置与方法。具体技术方案如下：
第一方面，提供了一种排水再利用的井灌抑盐装置，所述装置包括：主井、上层管群、下层管群；
所述主井包括：可透水的外层井墙；
套设于所述外层井墙内的不透水的内层井墙；
填充于所述外层井墙与所述内层井墙之间的输水层；
所述上层管群与所述外层井墙上部连通，且可透水；
所述下层管群与所述内层井墙下部连通，且近井段不透水，远井段可透水。
具体地，作为优选，所述上层管群包括：与所述外层井墙上部连通的多个主管，多个所述主管呈放射状等夹角分布；
与所述主管相对的两侧连通的多个支管；
相邻两个所述主管之间的多个所述支管彼此平行。
具体地，作为优选，所述下层管群呈放射状伞形分布；
所述下层管群与所述内层井墙之间的夹角可调；
且，所述下层管群长度可调。
具体地，作为优选，所述上层管群与所述下层管群的远井端均封闭；
所述上层管群与所述外层井墙连通的管口设置有滤网；
所述下层管群与所述内层井墙连通的管口设置有滤网。
具体地，作为优选，所述输水层为砂石料层。
具体地，作为优选，所述外层井墙的内、外壁上均设置有过滤层。
第二方面，提供了利用上述任一项排水再利用的井灌抑盐装置进行井灌抑盐的方法，所述方法包括：
将井灌抑盐装置埋设于盐碱地土壤预设深度处；
从所述内层井墙内抽水灌溉所述盐碱地，灌溉水由所述盐碱地地表向下渗透，获得含盐水；
所述含盐水依次经所述上层管群进入所述外层井墙内，并经所述输水层向下运输，与此同时经所述外层井墙渗透到所述主井外部的所述盐碱地深处的地下水中，实现井灌抑盐；
所述地下水依次经所述远井段、所述近井段进入所述内层井墙内，作为灌溉水，实现排水再利用和保障灌溉水的低含盐量要求。
具体地，作为优选，所述方法还包括：在所述盐碱地上设多个采样点；
利用土水势测量仪和含水量测量仪测量多个所述采样点的土水势H和含水量θ；
根据多个所述土水势H和含水量θ，分别计算得到平均土水势Hav和平均含水量θav。
具体地，作为优选，所述方法还包括：
预设表征临界盐度水平下土壤水分有效性的能量参数阈值Hmin、刨除盐分作用的作物允许最小含水量阈值θmin、表征作物在临界盐度水平下允许最小含水量的增加百分比阈值k；
将所述平均土水势Hav与所述能量参数阈值Hmin进行比较，同时，将所述平均含水量θav与所述最小含水量阈值θmin进行比较：
当Hav≥Hmin时，对所述盐碱地停止灌溉；
当Hav<Hmin且θav<θmin×(1.0+k)时，对所述盐碱地进行灌溉，并使灌溉水量为第一水量值；
当Hav<Hmin且θav≥θmin×(1.0+k)时，对所述盐碱地进行灌溉，并使灌溉水量为所述第一水量值×(1.0+k)。
具体地，作为优选，所述方法还包括：设置与所述水泵、所述土水势测量仪、所述含水量测量仪电性连接的智控机；
所述智控机接收来自所述土水势测量仪、所述含水量测量仪的信号，并根据所述信号控制所述水泵的开关。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
可见，本发明实施例提供的井灌抑盐装置，使上层管群和下层管群分别承担抑盐和排水再利用的功能，能够减少洗盐用水量，避免氮磷等营养物质大量流失，同时，通过排水再利用，解决了灌溉水源问题，而且洗盐后的含盐水也得到了处理。长期采用此种方式灌溉，地下水位会降低，阻断地下水返盐造成的根区盐分累积。综上，通过本发明实施例提供的井灌抑盐装置，实现了排水的再利用，短期来看可以补充灌溉与洗盐，长期来看可以降低地下水位，阻断高地下水位的返盐，实现灌溉和抑盐双重目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的井灌抑盐装置的示意图；
图2是本发明实施例提供的主井与上层管群的连接关系示意图；
图3是本发明实施例提供的主井与下层管群的连接关系示意图。
附图标记分别表示：
1-主井，101-外层井墙，102-内层井墙，103-输水层，
2-上层管群，201-主管，202-支管，
3-下层管群，301-近井段，302-远井段。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一方面，本发明实施例提供了一种排水再利用的井灌抑盐装置，如附图1所示，该装置包括：主井1、上层管群2、下层管群3；
主井1包括：可透水的外层井墙101；
套设于外层井墙101内的不透水的内层井墙102；
填充于外层井墙101与内层井墙102之间有输水层103；
上层管群2与外层井墙101上部连通，且可透水；
下层管群3与内层井墙102下部连通，且近井段301不透水，远井段302可透水。
以下就上述井灌抑盐装置的工作原理进行概述：
利用本发明实施例提供的井灌抑盐装置进行井灌抑盐时，利用水泵从内层井墙102内抽水灌溉盐碱地，灌溉水从地表向下渗透，一方面实现对盐碱地的灌溉，另一方面盐碱地土壤中的盐分溶解到灌溉水中形成含盐水。由于上层管群2可透水，含盐水将由盐碱地进入上层管群2内。
上层管群2内的含盐水流经外层井墙101进入输水层103，在输水层103内向下流动。由于溶质势的效应，含盐水的势能低于盐碱地土壤中的地下水，微观上表现为盐分子向地下水扩散，宏观上表现为含盐水流向地下水区域。因此，含盐水在输水层103内流动过程中，可同时逐渐由可透水的外层井墙101进入主井1外部的盐碱地土壤中，并逐渐向远离主井1的区域流动，且在流动过程中含盐量逐渐降低，最终含盐水被数量巨大的地下水稀释。只有外层井墙101附近区域的地下水含盐量较高，远离外层井墙101的区域地下水含盐量不会有明显变化。可见，利用本发明实施例提供的井灌抑盐装置达到了井灌抑盐的目的。此外，在利用水泵从内层井墙102内抽水灌溉盐碱地时，地下水位明显降低，即使含盐水渗入盐碱地土壤中，由于渗入的含盐水量明显低于灌溉水量，地下水位仍然为降低状态，这能够阻断高地下水位返盐。
由于下层管群3的近井段301不透水，远井段302可透水，分布在外层井墙101附近(即近井段301对应区域)的含盐量较高的地下水无法进入下层管群3内，而远离外层井墙101的区域内的地下水可以从远井段302进入下层管群3流入到内层井墙102内，补充内层井墙102内的井水，作为灌溉水，实现了排水再利用和保障灌溉水的低含盐量要求。
可见，本发明实施例提供的井灌抑盐装置，使上层管群2和下层管群3分别承担抑盐和排水再利用的功能，通过如上设置上层管群2，能够减少洗盐用水量，避免氮磷等营养物质大量流失，同时，通过排水再利用，解决了灌溉水源问题，而且洗盐后的含盐水也得到了处理。长期采用此种方式灌溉，地下水位会降低，阻断地下水返盐造成的根区盐分累积。综上，通过本发明实施例提供的井灌抑盐装置，实现了排水的再利用，短期来看可以补充灌溉与洗盐，长期来看可以降低地下水位，阻断高地下水位的返盐，实现灌溉和抑盐双重目的。
可以理解的是，下层管群3包括：顺次连接的近井段301和远井段302。
如附图2所示，上层管群2包括：与外层井墙101上部连通的多个主管201，多个主管201呈放射状等夹角分布；
与主管201相对的两侧连通的多个支管202；
相邻两个主管201之间的多个支管202彼此平行。
多个主管201呈放射状分布在外层井墙101的外部，且相邻主管201之间的夹角相等，使多个主管201均匀分布在盐碱地中，使含盐水能够高效均匀地进入到上层管群2中。
其中，多个主管201呈放射状等夹角分布可以理解为每根主管201的反向延长线汇聚于一点(该点是主井1的中心)，并且相邻主管201之间的夹角相等。
每个主管201相对的两侧都连通有多个支管202，通过设置支管202，扩大上层管群2在盐碱地内的覆盖面积，且使上层管群2更加密集，提高了含盐水通过支管202进入上层管群2内的速度，进而提高洗盐效果。
另外，使相邻两个主管201之间的多个支管202彼此平行，使支管202在土壤中的分布更均匀，支管202周围土壤中的含盐水进入支管202的效率高于远离支管202的区域，可见，通过平行铺设支管202提高铺设的均匀度有利于提高洗盐效果。
上层管群2可以为硬式透水管(又称：塑料盲沟、疏水管、曲纹网状透水管)，硬式透水管具有耐压能力及透水性和反滤作用，能够满足上层管群2吸水、透水、排水的使用要求。
上层管群2可以向主井1方向倾斜铺设。作为一种示例，上层管群2向主井1方向倾斜时，上层管群2与水平面的夹角可以为0°-10°，举例来说，可以为0°(即，水平铺设)、3°、8°、10°等。通过这种小倾角的倾斜铺设，在不影响含盐水进入上层管群2的前提下，提高了含盐水从上层管群2流入输水层103的速度。
上层管群2的埋深可以为0.8-1.2m，举例来说，埋深可以为0.8m、0.9m、1.1m等。
上层管群2的支管202的长度由盐碱地的尺寸决定，支管202的长度要能完全覆盖盐碱地。其中，使支管202的长度可调，如此通过变化单个支管202的长度以适应盐碱地地块形状的变化。相邻平行支管202的间距可以为10-20m，举例来说，可以为10m、13m、18m等，通过如上设置间距，使支管202的铺设密集，提高土壤中的含盐水进入支管202的效率，达到更佳的洗盐效果。
主管201的管径可以为70-80mm，支管202的管径可以为55-65mm，举例来说，主管201的管径可以为70mm、75mm、80mm等，支管202的管径可以为55mm、60mm、65mm等。每根主管201都连通有多根支管202，接收来自多根支管202中的含盐水，设置较粗管径的主管201可以使含盐水流通顺畅，不会因管径太小引起含盐水无法流经主管201进入输水层103。
如附图1和附图3所示，下层管群3呈放射状伞形分布；
下层管群3与内层井墙102之间的夹角可调；
且，下层管群3长度可调。
下层管群3呈放射状分布，可以扩大下层管群3连通的地下水区域范围，并且下层管群3与内层井墙102之间的夹角可调，下层管群3长度可调，使下层管群3都能够根据地层储水量和含盐量调节埋设在土壤中的位置，保证进入内层井墙101的水量和水质(即，含盐量)。
下层管群3的近井段301可以为金属管，远井段302可以为硬质透水管(又称：塑料盲沟、疏水管、曲纹网状透水管)，两者可以螺纹连接或者焊接等。
下层管群3的近井段301和远井段302的管径相同，可以为70-80mm，举例来说，可以为70mm、75mm、80mm等。
近井段301的长度可以为50-70m，远井段302的长度可以为15-25m，举例来说，近井段301的长度可以为50m、65m、75m等，远井段302的长度可以为15m、20m、25m。近井段301的作用是使外层井墙101附近的地下水无法进入下层管群3内，通过对近井段301的长度进行如上限定，可以使进入下层管群3的地下水含盐量较低。
进一步地，上层管群2与下层管群3的远井端均封闭；
上层管群2与外层井墙101连通的管口设置有滤网；
下层管群3与内层井墙102连通的管口设置有滤网。
上层管群2与下层管群3的远井端均封闭，可以防止泥沙进入堵塞上层管群2与下层管群3，上层管群2与外层井墙101连接的管口设置滤网可以防止输水层103内的杂物进入上层管群2，下层管群3与内层井墙102连接的管口设置滤网可以防止内层井墙102内的杂物进入下层管群3，保证上层管群2和下层管群3的畅通。
具体地，滤网的整体尺寸和上层管群2与下层管群3的直径相同，起过滤作用。滤网网孔直径能满足阻挡杂物进入上层管群2与下层管群3的作用即可。作为一种示例，滤网直径可以为2-5mm，举例来说，可以为3mm、4mm、5mm等。
进一步地，输水层103为砂石料层。
将输水层103设置为砂石料层，在不影响含盐水在其中流动的前提下，可以起到填充外层井墙101与内层井墙102之间空腔的作用，使内层井墙102内水压和外层井墙101外的土壤压力不致将主井1压坏。
砂石料层可以为粒径为3-10cm的砂石料，举例来说，粒径可以为3cm、5cm、8cm等，这样尺寸的粒径既可以起到填充作用又不影响水流通过。
进一步地，外层井墙101的内、外壁上均设置有过滤层。
通过设置过滤层，对进出外层井墙101的液体进行过滤，并且能够避免外层井墙101与输水层103内的砂石料层和外部土壤的直接接触，起到保护井墙的作用。
外层井墙101可以通过透水砖或者无沙混凝土制备得到，过滤层可以为土工布。
第二方面，本发明实施例提供了利用上述任一项装置进行井灌抑盐的方法，该方法包括：
将井灌抑盐装置埋设于盐碱地土壤预设深度处。
从内层井墙102内抽水灌溉盐碱地，灌溉水由盐碱地地表向下渗透，获得含盐水。
含盐水依次经上层管群2进入外层井墙101内，并经输水层103向下运输，与此同时经外层井墙101渗透到主井1外部的盐碱地深处的地下水中，实现井灌抑盐。
地下水依次经远井段302、近井段301进入内层井墙102内，作为灌溉水，实现排水再利用和保障灌溉水的低含盐量要求。
利用本发明实施例提供的井灌抑盐方法进行井灌抑盐时，首先将排水再利用的井灌抑盐装置埋设于盐碱地土壤中预设深度处。预设深度的设定以使主井1的深度，上层管群2的埋深、内层井墙102内的井水高度都能满足井灌抑盐的要求即可。然后利用水泵从内层井墙102内抽水灌溉盐碱地，灌溉水从地表向下渗透，一方面实现对盐碱地的灌溉，另一方面盐碱地土壤中的盐分溶解到灌溉水中形成含盐水。由于上层管群2可透水，含盐水将由盐碱地进入上层管群2内。
上层管群2内的含盐水流经外层井墙101进入输水层103，在输水层103内向下流动。由于溶质势的效应，含盐水的势能低于盐碱地土壤中的地下水，微观上表现为盐分子向地下水扩散，宏观上表现为含盐水流向地下水区域。因此，含盐水在输水层103内流动过程中，可同时逐渐由可透水的外层井墙101进入主井1外部的盐碱地土壤中，并逐渐向远离主井1的区域流动，且在流动过程中含盐量逐渐降低，最终含盐水被数量巨大的地下水稀释。只有外层井墙101附近区域的地下水含盐量较高，远离外层井墙101的区域地下水含盐量不会有明显变化。可见，利用本发明实施例提供的井灌抑盐方法达到了井灌抑盐的目的。此外，在利用水泵从内层井墙102内抽水灌溉盐碱地时，地下水位明显降低，即使含盐水渗入盐碱地土壤中，由于渗入的含盐水量明显低于灌溉水量，地下水位仍然为降低状态，这样能够阻断高地下水位返盐。
由于下层管群3的近井段301不透水，远井段302可透水，分布在外层井墙101附近(即近井段301对应区域)的含盐量较高的地下水无法进入下层管群3内，而远离外层井墙101的区域内的地下水可以从远井段302进入下层管群3流入到内层井墙102内，补充内层井墙102内的井水，作为灌溉水，实现了排水再利用。
可见，本发明实施例提供的井灌抑盐方法，使上层管群2和下层管群3分别承担抑盐和排水再利用的功能，通过如上设置上层管群2，能够减少洗盐用水量，避免氮磷等营养物质大量流失，同时，通过排水再利用，解决了灌溉水源问题，而且洗盐后的含盐水也得到了处理。长期采用此种方式灌溉，地下水位会降低，阻断地下水返盐造成的根区盐分累积。综上，通过本发明实施例提供的井灌抑盐装置，实现了排水的再利用，短期来看可以补充灌溉与洗盐，长期来看可以降低地下水位，阻断高地下水位的返盐，实现灌溉和抑盐双重目的。
本发明实施例提供的井灌抑盐方法还包括：在盐碱地上设多个采样点；
利用土水势测量仪和含水量测量仪测量多个采样点的土水势H和含水量θ；
根据多个土水势H和含水量θ，分别计算得到平均土水势Hav和平均含水量θav。
通过对多个采样点的土水势H和含水量θ的测量，可以掌握灌溉过程中盐碱地的土水势H和含水量θ，并根据计算结果对盐碱地内的土壤情况进行实时监测。
采样点的选取为盐碱地内的多个随机点，然后对每个采样点测量不同深度的土壤土水势H和含水量θ，举例来说，可以在纵向0-15cm、15-30cm、30-45cm、45-60cm土壤深度测量含水量H和土水势θ，分别赋0.4、0.3、0.2、0.1的权重计算加权平均土水势Hav和加权平均含水量θav。
其中，土水势测量仪和含水量测量仪均为本领域常见的，以下给出一种示例：
土水势测量仪可以为澳作生态仪器有限公司生产并销售的PSYPRO水势测量系统；
含水量测量仪可以为澳作生态仪器有限公司生产并销售的TRIME-PICO-IPH TDR剖面土壤水分测量系统。
本发明实施例提供的方法还包括：
预设表征临界盐度水平下土壤水分有效性的能量参数阈值Hmin、刨除盐分作用的作物允许最小含水量阈值θmin、表征作物在临界盐度水平下允许最小含水量的增加百分比阈值k；
将平均土水势Hav与能量参数阈值Hmin进行比较，同时，将平均含水量θav与最小含水量阈值θmin进行比较：
当Hav≥Hmin时，对盐碱地停止灌溉；
当Hav<Hmin且θav<θmin×(1.0+k)时，对盐碱地进行灌溉，并使灌溉水量为第一水量值；
当Hav<Hmin且θav≥θmin×(1.0+k)时，对盐碱地进行灌溉，并使灌溉水量为第一水量值×(1.0+k)。
通过对平均土水势Hav和加权平均含水量θav与预设值的比较，并根据比较结果对盐碱地进行灌溉，可以根据盐碱地的实际情况决定灌溉水量，实现灌溉和洗盐目的，并且避免了资源浪费。
具体地，当Hav≥Hmin时，此时是盐碱地中作物的理想生长环境，不需要对盐碱地进行灌溉；当Hav<Hmin且θav<θmin×(1.0+k)时，此时盐碱地缺水，且含盐量在符合要求的范围内，不需要洗盐，正常灌溉即可，灌溉水量可以根据常规方法计算得出为第一水量值；当Hav<Hmin且θav≥θmin×(1.0+k)时，盐碱地缺水，且含盐量较高，需要灌溉，且灌溉水量比第一水量值多，达到洗盐目的，此时的灌溉水量为第一水量值×(1.0+k)。
本领域技术人员可以理解的是，临界盐度水平下土壤水分有效性的能量参数阈值Hmin指的是土壤含盐量对作物产量开始产生影响的临界条件下的土水势；
刨除盐分作用的作物允许最小含水量阈值θmin指的是无盐害影响时，作物能吸水的最小土壤含水量；
作物在临界盐度水平下允许最小含水量的增加百分比阈值k指的是：土壤含盐量开始对作物产生影响的临界条件下，作物能吸水的最小土壤含水量相比无盐害时应增加的百分比。
进一步地，该方法还包括：设置与水泵和土水势测量仪和含水量测量仪电性连接的智控机；
智控机接收来自土水势测量仪、含水量测量仪的信号，并根据信号控制水泵的开关。
对智控机预设程序，使其对接受自测量仪的信号进行处理，并根据处理结果发出指令控制水泵是否运转和运转的时间，当Hav≥Hmin时，控制水泵不运转；当Hav<Hmin且θav<θmin×1.0+k时，打开水泵时间t后关闭水泵，使灌溉水量达到第一水量值；当Hav<Hmin且θav≥θmin×1.0+k时，打开水泵时间t×(1.0+k)后关闭水泵，使灌溉水量达到第一水量值×(1.0+k)，实现对盐碱地灌溉抑盐过程的自动控制，降低劳动强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种排水再利用的井灌抑盐装置，其特征在于，所述排水再利用的井灌抑盐装置包括：主井(1)、上层管群(2)、下层管群(3)；
所述主井(1)包括：可透水的外层井墙(101)；
套设于所述外层井墙(101)内的不透水的内层井墙(102)；
填充于所述外层井墙(101)与所述内层井墙(102)之间的输水层(103)；
所述上层管群(2)与所述外层井墙(101)上部连通，且可透水；
所述下层管群(3)与所述内层井墙(102)下部连通，且近井段(301)不透水，远井段(302)可透水。
2.根据权利要求1所述的排水再利用的井灌抑盐装置，其特征在于，所述上层管群(2)包括：与所述外层井墙(101)上部连通的多个主管(201)，多个所述主管(201)呈放射状等夹角分布；
与所述主管(201)相对的两侧连通的多个支管(202)；
相邻两个所述主管(201)之间的多个所述支管(202)彼此平行。
3.根据权利要求1所述的排水再利用的井灌抑盐装置，其特征在于，所述下层管群(3)呈放射状伞形分布；
所述下层管群(3)与所述内层井墙(102)之间的夹角可调；
且，所述下层管群(3)长度可调。
4.根据权利要求1所述的排水再利用的井灌抑盐装置，其特征在于，所述上层管群(2)与所述下层管群(3)的远井端均封闭；
所述上层管群(2)与所述外层井墙(101)连通的管口设置有滤网；
所述下层管群(3)与所述内层井墙(102)连通的管口设置有滤网。
5.根据权利要求1所述的排水再利用的井灌抑盐装置，其特征在于，所述输水层(103)为砂石料层。
6.根据权利要求1所述的排水再利用的井灌抑盐装置，其特征在于，所述外层井墙(101)的内、外壁上均设置有过滤层。
7.利用权利要求1-6任一项所述的排水再利用的井灌抑盐装置进行井灌抑盐的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述排水再利用的井灌抑盐装置埋设于盐碱地土壤预设深度处；
利用水泵从所述内层井墙(102)内抽水灌溉所述盐碱地，灌溉水由所述盐碱地地表向下渗透，获得含盐水；
所述含盐水依次经所述上层管群(2)进入所述外层井墙(101)内，并经所述输水层(103)向下运输，与此同时经所述外层井墙(101)渗透到所述主井(1)外部的所述盐碱地深处的地下水中，实现井灌抑盐；
所述地下水依次经所述远井段(302)、所述近井段(301)进入所述内层井墙(102)内，作为灌溉水，实现排水再利用和保障灌溉水的低含盐量要求。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述盐碱地上设多个采样点；
利用土水势测量仪和含水量测量仪测量多个所述采样点的土水势H和含水量θ；
根据多个所述土水势H和含水量θ，分别计算得到平均土水势Hav和平均含水量θav。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
预设表征临界盐度水平下土壤水分有效性的能量参数阈值Hmin、刨除盐分作用的作物允许最小含水量阈值θmin、表征作物在临界盐度水平下允许最小含水量的增加百分比阈值k；
将所述平均土水势Hav与所述能量参数阈值Hmin进行比较，同时，将所述平均含水量θav与所述最小含水量阈值θmin进行比较：
当Hav≥Hmin时，对所述盐碱地停止灌溉；
当Hav<Hmin且θav<θmin×(1.0+k)时，对所述盐碱地进行灌溉，并使灌溉水量为第一水量值；
当Hav<Hmin且θav≥θmin×(1.0+k)时，对所述盐碱地进行灌溉，并使灌溉水量为所述第一水量值×(1.0+k)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：设置与所述水泵、所述土水势测量仪、所述含水量测量仪电性连接的智控机；
所述智控机接收来自所述土水势测量仪、所述含水量测量仪的信号，并根据所述信号控制所述水泵的开关。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102257897A (zh) * | 2011-05-11 | 2011-11-30 | 中国水利水电科学研究院 | 盐碱地的排水洗盐方法 |
| RU2459398C2 (ru) * | 2010-11-03 | 2012-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ рекультивации почв, загрязненных минерализованными водами |
| EP2209533B1 (en) * | 2007-09-26 | 2012-11-07 | Verutek Technologies, Inc. | Method for decreasing the amount of a contaminant at a side in a subsurface |
| CN102783286A (zh) * | 2012-06-15 | 2012-11-21 | 北京北林绿源生态技术研究院有限责任公司 | 用于盐碱地治理的一体式柔性排盐透气竖井及其应用 |
| CN205378514U (zh) * | 2015-12-26 | 2016-07-13 | 天津众合信环保科技有限公司 | 一种盐碱地环保排盐系统 |
| DE102015005518A1 (de) * | 2015-04-29 | 2016-11-03 | Andreas Hoboy | Verfahren zur Aufforstung / Bepflanzung / Rekultivierung von unfruchtbaren Böden (Wüsten und wüstenähnliche Böden) |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2209533B1 (en) * | 2007-09-26 | 2012-11-07 | Verutek Technologies, Inc. | Method for decreasing the amount of a contaminant at a side in a subsurface |
| RU2459398C2 (ru) * | 2010-11-03 | 2012-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ рекультивации почв, загрязненных минерализованными водами |
| CN102257897A (zh) * | 2011-05-11 | 2011-11-30 | 中国水利水电科学研究院 | 盐碱地的排水洗盐方法 |
| CN102783286A (zh) * | 2012-06-15 | 2012-11-21 | 北京北林绿源生态技术研究院有限责任公司 | 用于盐碱地治理的一体式柔性排盐透气竖井及其应用 |
| DE102015005518A1 (de) * | 2015-04-29 | 2016-11-03 | Andreas Hoboy | Verfahren zur Aufforstung / Bepflanzung / Rekultivierung von unfruchtbaren Böden (Wüsten und wüstenähnliche Böden) |
| CN205378514U (zh) * | 2015-12-26 | 2016-07-13 | 天津众合信环保科技有限公司 | 一种盐碱地环保排盐系统 |
| CN106368191A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-01 | 山东胜伟园林科技有限公司 | 一种盐碱地土壤改良埋设集水管构造 |
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