CN108093721B

CN108093721B - 一种暗管排水滤料布设系统及暗管降盐脱渍方法

Info

Publication number: CN108093721B
Application number: CN201711467979.3A
Authority: CN
Inventors: 高鸿永; 徐美丽; 雷鑫; 高鸿利; 高兆舆; 杨敏
Original assignee: Inner Mongolia M Grass Ecological Environment Group Co Ltd
Current assignee: Mengcao Ecological Environment Group Co Ltd
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: CN108093721A

Abstract

本发明提供了一种暗管排水滤料布设系统及暗管降盐脱渍方法，涉及降盐脱渍技术领域。一种暗管排水滤料布设系统，包括：暗管排水系统，暗管排水系统用于进行暗管排水作业；暗管排水系统具有多个间隔设置的吸水管，多个吸水管均与集水管相连；每个吸水管上均具有多个间隔设置的开孔段，每个开孔段均敷设有滤料，滤料用于为盐碱地的地下水进行降渍脱盐作业。可提高治理盐碱地的效果，降低治理成本，减少治理工作量，提高工程合格率，进而提高企业效益。

Description

一种暗管排水滤料布设系统及暗管降盐脱渍方法

技术领域

本发明涉及降盐脱渍技术领域，具体而言，涉及一种暗管排水滤料布设系统及暗管降盐脱渍方法。

背景技术

盐碱地是土壤中可溶性盐类或代换性钠离子浓度达到一定程度后，作物难以生长的一类土地。水盐运动是盐碱地形成的一个重要因素，即盐随水来，水走盐留。当地下水含有一定的盐分，且地下水位高，气候干旱，蒸发量大，高矿化度地下水在土壤毛管作用下会不断移动到地表，在干旱的气候条件下，水蒸发到空气中，盐就留在了地表，造成表层土壤含盐量逐渐增加，从而形成盐碱地。

土地盐碱化问题在世界范围内广泛存在，特别在干旱、半干旱地区问题尤为严重。据不完全统计，全世界盐碱地面积约10亿公顷。根据我国第二次普查资料，我国盐碱地面积约5.27亿亩，其中近期可开发利用的盐碱地面积约1亿亩，主要分布在华北、西北、东北以及滨海地区，以内蒙古河套地区为例，盐荒地占土地面积近20%。而且，由于排水不畅，土地次生盐碱化仍在不断增加。

当前，我国正面临着人口增长，耕地锐减的巨大压力，无论是提高现有耕地的单位面积产量，还是有计划地开垦盐荒地都必然涉及到盐碱地的改良。而盐碱地作为一种土地资源，有80%左右尚未得到利用，因而，通过暗管排盐技术，控制地下水位，不让高矿化度水上升到地表，并通过降雨和灌溉将表层土壤盐分淋洗到暗管中排走，进行大面积盐碱地的开发和土地盐渍化的防治，将是解决我国众多人口粮食问题的重要途径。尤其是在我国干旱、半干旱地区，盐碱地改良利用问题对农业生产发展、国土治理、生态环境保护等具有极其重要的意义。

国内外通过暗管排水技术改良盐碱地措施主要包括：

1959年荷兰首次采用暗管排水技术治理盐碱地取得成功，之后迅速在美国、丹麦、以色列等国家推广。我国从20世纪80年代开始采用塑料暗管降渍脱盐技术，自此，暗管排水改良盐碱土技术的试验示范工作在我国得以广泛开展，经国内20余个省市的试用，取得了显著的效果。

目前，国内外将暗管排水作为防止土壤盐渍化的一项重要措施广泛推广，对内陆盐渍土、沼泽土、滨海盐碱土的暗管排水均有不同程度的研究与示范。其中对滨海的滩涂盐渍土的研究较成熟，提出了在特定条件下暗管埋深、间距、坡降、滤料、管径等方面的指标，为暗管排水技术的推广起到重要推动作用。

尽管上述暗管排水技术对于治理盐碱地具有一定成效，但都存在单位成本效果较低，成本过高，工作量过大，合格率较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种暗管排水滤料布设系统，可提高治理盐碱地的效果，降低治理成本，减少治理工作量，提高工程合格率，进而提高企业效益。

本发明的另一目的在于提供一种暗管降盐脱渍方法，此方法利用上述的暗管排水滤料布设系统进行降盐脱渍。此方法简单可行，实用性高，可提高治理盐碱地的效果，降低治理成本，减少治理工作量，提高工程合格率，进而提高企业效益。

本发明是这样实现的：

一种暗管排水滤料布设系统，包括：暗管排水系统，暗管排水系统用于进行暗管排水作业；暗管排水系统具有多个间隔设置的吸水管，多个吸水管均与集水管相连；每个吸水管上均具有多个间隔设置的开孔段，每个开孔段均敷设有滤料，滤料用于为盐碱地的地下水进行降渍脱盐作业。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，多个开孔段在吸水管上均匀分布。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，相邻开孔段之间的距离为L_开，且距离L_开与相邻吸水管之间的距离相等。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，开孔段的开孔长度通过公式B=((L/2）²h_水/(DαVd))=((L/2)²h_水/(Dαkld))计算得到；

其中，L为相邻吸水管之间的距离，单位m；h_水为洗盐水深h，单位m，D吸水管直径，单位m；α为吸水管开孔率；V为地下水流速，单位m/d；d为计划排出的天数；k为滤料的渗透系数，单位m/d；l为水力梯度。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，开孔长度B为8~12m，优选地为10m。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，吸水管的开孔率至少为20%。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，滤料敷设超过开孔段每端的长度至少为50cm。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，相邻吸水管上设置的开孔段均呈间隔错位布设。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，滤料选自石英砂、砾石、无烟煤、鹅卵石、锰砂、磁铁矿滤料、果壳滤料、泡沫滤珠、瓷砂滤料、陶粒、石榴石滤料、麦饭石滤料、海绵铁滤料、活性氧化铝球、沸石滤料、火山岩滤料、颗粒活性炭、纤维球、纤维束滤料以及彗星式纤维滤料中的任一种。

一种暗管降渍脱盐方法，包括：

将暗管排水系统设置多个间隔设置的吸水管，多个吸水管均与集水管相连；

在吸水管上间隔开设多个开孔段；

在每个开孔段均敷设滤料，滤料用于为盐碱地的地下水进行降渍脱盐作业。

上述方案的有益效果：

本发明提供了一种暗管排水滤料布设系统及暗管降盐脱渍方法。提供的暗管排水滤料布设系统在暗管排水系统的吸水管上间隔设置的开孔段，每个开孔段均敷设有滤料，滤料用于为盐碱地的地下水进行降渍脱盐作业。这样设计有效地避免了在吸水管全线开孔，滤料全线敷设，造成开孔工作量大，滤料用量大，敷设工作量大，成本过高的问题。且滤料敷设线长，量大，很难保证处处合格，但只要有一处不合格，出现泥沙渗露现象，就会将吸水管淤堵。因此，本发明提供的暗管排水滤料布设系统可以有效地提高治理盐碱地的效果，降低治理成本，减少治理工作量，提高工程合格率，进而提高企业效益。

提供的暗管降盐脱渍方法，此方法利用上述的暗管排水滤料布设系统进行降盐脱渍。此方法简单可行，实用性高，可提高治理盐碱地的效果，降低治理成本，减少治理工作量，提高工程合格率，进而提高企业效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的暗管排水滤料布设系统的结构示意图。

图标：100-暗管排水系统；101-吸水管；103-集水管；105-开孔段；107-滤料。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参阅图1，本实施例提供了一种暗管排水滤料107布设系统，包括：暗管排水系统100。暗管排水系统100用于进行暗管排水作业；暗管排水系统100具有多个间隔设置的吸水管101，多个吸水管101均与集水管103相连；每个吸水管101上均具有多个间隔设置的开孔段105，每个开孔段105均敷设有滤料107，滤料107用于为盐碱地的地下水进行降渍脱盐作业。

需要说明的是，暗管排水系统100一般由吸水管101、集水管103、出水管、检查井、沉沙井（检修井）、集水井组成。由于本领域技术人员对其他部分公知，因此，本发明不再对其他部件或装置进行赘述。

作为优选的方案，请再次参阅图1，多个开孔段105在吸水管101上均匀分布。当然，在本发明的其他实施例中，开孔段105的个数以及间隔距离还可以根据需求进行选择，本发明不做限定。

详细地，请再次参阅图1，相邻开孔段105之间的距离为L_开，且距离L_开与相邻吸水管101之间的距离相等。吸水管101间段开孔，间段布设排水滤料107的方法，其特征是：暗管排水系统100中吸水管101间断打孔，间断敷设滤料107。在不降低排水效果的情况下，减少开孔工作量、减少滤料107，降低暗管排水工程成本和淤堵风险。

吸水管101间段开孔原理：每根吸水管101可以看成是由无数个点连成的。两根吸水管101之间的地下水位是由两根吸水管101上对应的两个点控制的，两根吸水管101相距L，每个点控制L/2。实际每个点控制的范围是一个圆，圆的半径R=L/2。在这个圆的范围内的水都会从这个点流入吸水管101。那么在这个圆的范围内就没有必要再开孔了。应该在相距L的位置再开孔。开孔段105长度要保证所控制范围内的水能及时流入吸水管101。当然，在本发明的其他实施例中具体所采用的开孔段105的距离还可以根据需求进行调整与选择，本发明不做限定。

其中，开孔段105的开孔长度通过公式B=((L/2）²h_水/(DαVd))=((L/2)²h_水/(Dαkld))计算得到；L为相邻吸水管101之间的距离，单位m；h_水为洗盐水深h，单位m，D吸水管101直径，单位m；α为吸水管101开孔率；V为地下水流速，单位m/d；d为计划排出的天数；k为滤料107的渗透系数，单位m/d；l为水力梯度。

具体地，计算过程是：地下水的流速通过以下方式进行计算V=Kl；式中，V—地下水流速，单位(m/d)；K—渗透系数，单位(m/d)；l—水力梯度，无量纲。吸水管101过流断面通过以下方式进行计算，S=3.14DBα；式中，S—吸水管101过流断面，单位(m2)；D—吸水管101直径，单位(m)；B—吸水管101开孔长度，单位(m)；α—吸水管101开孔率。每天排入吸水管101水量通过以下方式计算，W排水=SV=3.14DBαV式中，W排水—每天排入吸水管101水量，单位(m3/d)。假设洗盐水深h水，单位（m），洗盐水量W洗水=3.14（L/2)2h水。假设要在d天排出，那么W排水d=W洗水即，3.14DBαVd=3.14（L/2)2h_水B=（（L/2)2h_水）/(DαVd)=（L/2)2h_水）/(Dαkld)。即吸水管101的开孔长度与吸水管101间距平方和灌水深度成正比，与吸水管101直径、吸水管开孔率、渗透系数、水力梯度、要求排水天数成反比。

有鉴于此，本发明的暗管排水系统100能在不改变排盐暗管平面布置、间距、坡度、过滤材料、管径等设计条件下，降低排盐暗管工程成本、降低淤堵风险。

作为优选的方案，开孔长度B为8~12m，优选地为10m。当然，在本发明的其他实施例中，开孔长度也不仅限于此，还可以根据需求进行选择，本发明不做限定。

进一步优选地，吸水管101的开孔率至少为20%。这样设计能使得滤料107与地下水充分接触，从而提高降盐去渍效率。

进一步优选地，请再次参阅图1，滤料107敷设超过开孔段105每端的长度至少为50cm。这样设计能增大滤料107与地下水的接触面积，从而进一步地提高降盐去渍效率。

其中，滤料107选自石英砂、砾石、无烟煤、鹅卵石、锰砂、磁铁矿滤料107、果壳滤料107、泡沫滤珠、瓷砂滤料107、陶粒、石榴石滤料107、麦饭石滤料107、海绵铁滤料107、活性氧化铝球、沸石滤料107、火山岩滤料107、颗粒活性炭、纤维球、纤维束滤料107以及彗星式纤维滤料107中的任一种。当然，在本发明的其他实施例中，滤料107的种类还可以为物理滤料107，例如滤布、过滤网、滤芯、滤纸以及最新的膜等，本发明不做限定。

在本实施例中，请再次参阅图1，相邻吸水管101上设置的开孔段105均呈间隔错位布设。这样设计能充分利用空间，减少滤料107的用量，提高降盐去渍的效率，进而提高企业效益。

本实施例还提供了一种暗管降渍脱盐方法，包括：

将暗管排水系统100设置多个间隔设置的吸水管101，多个吸水管101均与集水管103相连；

在吸水管101上间隔开设多个开孔段105；

在每个开孔段105均敷设滤料107，滤料107用于为盐碱地的地下水进行降渍脱盐作业。

本发明的实施例提供的暗管排水滤料107布设系统及暗管降盐脱渍方法的工作原理及有益效果为：

提供的暗管排水滤料107布设系统在暗管排水系统100的吸水管101上间隔设置的开孔段105，每个开孔段105均敷设有滤料107，滤料107用于为盐碱地的地下水进行降渍脱盐作业。这样设计有效地避免了在吸水管101全线开孔，滤料107全线敷设，造成开孔工作量大，滤料107用量大，敷设工作量大，成本过高的问题。且滤料107敷设线长，量大，很难保证处处合格，但只要有一处不合格，出现泥沙渗露现象，就会将吸水管101淤堵。因此，本发明提供的暗管排水滤料107布设系统可以有效地提高治理盐碱地的效果，降低治理成本，减少治理工作量，提高工程合格率，进而提高企业效益。

提供的暗管降盐脱渍方法，此方法利用上述的暗管排水滤料107布设系统进行降盐脱渍。此方法简单可行，实用性高，可提高治理盐碱地的效果，降低治理成本，减少治理工作量，提高工程合格率，进而提高企业效益。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种暗管排水滤料布设系统，其特征在于，包括：暗管排水系统，所述暗管排水系统用于进行暗管排水作业；所述暗管排水系统具有多个间隔设置的吸水管，多个所述吸水管均与集水管相连；每个所述吸水管上均具有多个间隔设置的开孔段，每个所述开孔段均敷设有滤料，所述滤料用于为盐碱地的地下水进行降渍脱盐作业；

所述开孔段的开孔长度通过公式B=((L/2）²h_水/(DαVd))=((L/2)²h_水/(Dαkld))计算得到；

其中，L为相邻所述吸水管之间的距离，单位m；h_水为洗盐水深h，单位m，D吸水管直径，单位m；α为吸水管开孔率；V为地下水流速，单位m/d；d为计划排出的天数；k为所述滤料的渗透系数，单位m/d；l为水力梯度；

所述滤料选自石英砂、砾石、无烟煤、鹅卵石、锰砂、磁铁矿滤料、果壳滤料、泡沫滤珠、瓷砂滤料、陶粒、石榴石滤料、麦饭石滤料、海绵铁滤料、活性氧化铝球、沸石滤料、火山岩滤料、颗粒活性炭、纤维球、纤维束滤料以及彗星式纤维滤料中的任一种；

其中，所述吸水管的开孔率至少为20%；所述滤料敷设超过所述开孔段每端的长度至少为50cm。

2.根据权利要求1所述的暗管排水滤料布设系统，其特征在于，多个所述开孔段在所述吸水管上均匀分布。

3.根据权利要求1所述的暗管排水滤料布设系统，其特征在于，相邻所述开孔段之间的距离为L_开，且距离L_开与相邻所述吸水管之间的距离相等。

4.根据权利要求1所述的暗管排水滤料布设系统，其特征在于，所述开孔长度B为8~12m。

5.根据权利要求4所述的暗管排水滤料布设系统，其特征在于，所述开孔长度B为10m。

6.根据权利要求1所述的暗管排水滤料布设系统，其特征在于，相邻所述吸水管上设置的开孔段均呈间隔错位布设。

7.一种如权利要求1所述的暗管排水滤料布设系统的暗管降渍脱盐方法，其特征在于，包括：

将暗管排水系统设置多个间隔设置的吸水管，多个所述吸水管均与集水管相连；

在所述吸水管上间隔开设多个开孔段；

在每个所述开孔段均敷设滤料，所述滤料用于为盐碱地的地下水进行降渍脱盐作业。