CN108781577A - 一种纳米毛细管-暗管联合土壤排盐方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米毛细管‑暗管联合土壤排盐的方法，该方法包括：(1)将盐渍化土壤挖出，形成凹部；(2)在凹部底部布设第一纳米毛细管排水土工织物；(3)进行第一回填；(4)布设第一砂滤层；(5)布设暗管主管，进行第二回填，布设第二砂滤层；(6)进行第三回填；(7)布设第二纳米毛细管排水土工织物；(8)将剩余盐渍化土壤进行回填。本发明可全时域进行排盐，无论是不同程度下的降雨条件还是不充足的人工灌溉条件，都能做到传统暗管所不能达到的使用效果。本发明借助纳米毛细管的微小孔径，可对非饱水的土壤进行吸水排盐。利用本发明可大程度上提高排盐的效果，并在极大程度上利用天然降雨，减少人工灌溉。

Description

一种纳米毛细管-暗管联合土壤排盐方法

技术领域

本发明属于土壤治理领域，更具体地，涉及一种纳米毛细管-暗管联合土壤排盐方法。

背景技术

土壤盐碱化是一个世界难题，如何有效地治理成为了研究的热点。盐碱地是指盐分含量较高、难以生长植物的土壤，因土体中盐分含量较高，导致大范围面积的土地资源难以利用。在我国，盐碱土壤分布范围广，为此，暗管排盐技术就成为了盐碱土壤修复的一种有效可行的方法。

在农田水利排水工程中，利用暗管进行排水有很明显的优势，暗管排盐技术是根据“盐随水来，盐随水去”的水盐运移原理，在有降水和灌溉发生时，盐随水下移至暗管内，通过暗管排出土体达到淋盐洗盐的效果，同时通过暗管将地下水位控制在临界深度，有效抑制高矿化度地下水的上移，减轻土壤次生盐渍化，从而达到盐碱地治理的目的。由于暗管埋设在地下，而地上建筑物较少，这样就为了交通和农业机械作业提出了较大的方便，使土壤有了较高的利用率，并且埋设在地下对外界的影响因素较小，不需要较大的维修和管理。并且暗管一般都埋得很深，不仅能有效地实现对地下水的控制，而且使用寿命也比较长，即使暗管处于不透水的隔层，它也能实现有效的排水功能。

国内暗管技术虽比国外发展较为落后，但是国内许多学者都对此技术进行了深层研究，试图将此技术更能合理化地运用到我国盐碱化严重的地区中。学者在改善暗管排盐技术的实用性主要开展的研究主要有两个方面：一方面是通过改善暗管周围的滤层材料，利用反滤体材料渗透性能大于土体渗透性能，选用强吸水材料铺设在暗管上，既增加了强透水边界的长度，又一定程度上减小了水渗流路径长度，并增强水流汇入的速度，同时一部分水通过强透水边界后将在反滤体内部形成垂向水流进入暗管。国内采用的反滤体一般采用细砂、稻壳、木屑、秸秆、炉渣、聚苯乙烯、纤维丝、无纺布等。另一方面，对于非饱和土条件下，采用完全包裹暗管的滤层结构，水分在滤层中所受到的脱水滞后阻力大于其在滤层中的绕流阻力，使土壤水易绕流到暗管底部而无法排入暗管，难以达到排水效果，采用倒锥形的滤层结构，利用反滤层与土之间导水率差异，减缓土壤水向暗管底部的绕流速率，使暗管上部产生饱和区，迫使土壤水分进入暗管。

虽然暗管排盐技术在很大程度上改良了土地盐渍化的情况，但是仍然存在两大问题：1、少量降雨或滴灌条件下，土壤湿润区处于非饱和状态，大孔隙含水量不多，对盐分的溶解能力不强且土壤存在显著的基质吸力，对水分的运移存在拉动和阻滞作用。2、人工大范围淋洗既浪费水资源，又不能确保达到吸水排盐的效果。虽然大量学者采取了不同的手段试图改善此暗管技术带来的不良方面，但是只是在原有传统暗管基础上改善，但并不能解决实际问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，将暗管排盐技术与纳米毛细管联合使用，大大改善盐碱地的排水现状，弥补传统暗管技术的不足。

为了实现上述目的，本发明提供一种纳米毛细管-暗管联合土壤排盐的方法，该方法包括：

(1)将盐渍化土壤挖出，形成凹部；

(2)在凹部底部布设第一纳米毛细管排水土工织物，所述纳米毛细管排水土工织物由纳米毛细管编织在排水土工织物上得到；

(3)在第一纳米毛细管排水土工织物上将部分盐渍化土壤进行第一回填；

(4)在进行第一回填后的盐渍化土壤上布设第一砂滤层；

(5)在第一砂滤层上布设暗管主管，并在暗管主管左右两侧将部分盐渍化土壤进行第二回填，在暗管主管上部布设第二砂滤层，其中，暗管主管附近还设有排水井，暗管主管直接与排水井连接；

(6)在第二砂滤层上部对部分盐渍化土壤进行第三回填；

(7)在进行第三回填后的盐渍化土壤上布设第二纳米毛细管排水土工织物；

(8)在布设第二纳米毛细管排水土工织物上将剩余盐渍化土壤进行回填。

作为本发明优选的实施方式，所述方法还包括在暗管主管周围设置暗管支管，所述暗管支管通过集水输水管与暗管主管连接。

作为本发明优选的实施方式，所述方法还包括在两个暗管主管之间设置检查井，所述检查井通过集水输水管与暗管主管连接。

作为本发明优选的实施方式，所述方法还包括在暗管主管旁边设置排水井。

根据本发明，以纳米毛细管作为材料，将纳米毛细管缠绕在排水土工织物上，不同的纳米毛细管之间相连或缠绕，作为本发明优选的实施方式，步骤(2)中，纳米毛细管一端插入土中，另一端连接至检查井或排水井。

根据本发明，所述纳米毛细管可通过商购获得，优选选用Ten Cate公司生产的纳米毛细管或Molex公司生产的Polymicro Technologies纳米毛细管。其中，PolymicroTechnologies纳米毛细管管路内径范围为200～1000nm。

根据本发明，步骤(7)中，纳米毛细管一端插入土壤中，另一端经过纳米毛细管排水土工织物下部的土壤及砂滤层连接暗管主管。

作为本发明优选的实施方式，所述暗管主管采用直径为120～160cm的PVC双壁波纹管，起始端以UPVC管堵封口。

作为本发明优选的实施方式，所述暗管主管、暗管支管、集水输水管之间接口处用无纺布缠紧，并用耐盐碱粘接剂粘牢，防止泥沙等杂质从管端流入管内，堵塞管道。所述耐盐碱粘接剂优选选用美国IPS透明胶水WELD-ON 717或景固KINGKOU K-740PVC；

作为本发明优选的实施方式，所述暗管主管的管道弯曲半径≥500mm，目的在于有效减轻排盐管内泥沙淤积。

作为本发明优选的实施方式，所述暗管支管采用直径为60～100cm的PVC双螺纹渗管。

作为本发明优选的实施方式，所述暗管主管及所述暗管支管上均每间隔8-12cm布设一个直径为0.8-1.2cm的小孔，相邻两行之间呈品字形错开，并在暗管主管及所述暗管支管外部包裹无纺布。包裹无纺布的目的在于可以避开小孔中插入的纳米毛细管。

作为本发明优选的实施方式，所述第二砂滤层呈倒锥状与所述暗管主管相接，所述第二砂滤层的两侧铺设有无纺布。

作为本发明优选的实施方式，所述第一砂滤层的厚度为100～500cm。

作为本发明优选的实施方式，所述第一砂滤层及所述第二砂滤层均由2-4层粒径不同的砂和/或碎石和/或卵石构成。

根据本发明，暗管的埋深可根据当地实际情况或者种植物需求进行相应的调整，一般暗管埋深通过公式h_q＝h_e+H_e+h_o计算，式中，h_q为暗管埋设深度；h_e为作物要求的地下水埋深，一般为耐渍深度或地下水位临界深度；H_e为两吸水暗管间排水地块中部地下水位与吸水暗管中水位之差；h_o为暗管中水深，一般取吸水暗管管径一半。也可以根据经验设计暗管埋深，暗管埋深在渍害区为0.8～1.5m，视作物根深而定；在盐渍化区为1.5～2.5m，视临界深度而定。

本发明的优点和积极效果：

传统暗管只能在盐碱地土壤处于饱水状态，大大限制了排盐的效果，本发明可全时域进行排盐，无论是不同程度下的降雨条件还是不充足的人工灌溉条件，都能做到传统暗管所不能达到的使用效果。本发明借助纳米毛细管的微小孔径，可对非饱水的土壤进行吸水排盐。利用本发明可大程度上提高排盐的效果，并在极大程度上利用天然降雨，减少人工灌溉。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的纳米毛细管－暗管联合土壤排盐方法的方式示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的暗管主管周边结构的布设方式示意图。

附图标记说明：

1-第一纳米毛细管排水土工织物、2-第一砂滤层、3-暗管主管、4-无纺布、5-纳米毛细管、6-盐渍化土壤、7-第二砂滤层、8-第二纳米毛细管排水土工织物。

图2中，暗管主管中的点为纳米级毛细管。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例1

本实施例提供一种纳米毛细管-暗管联合土壤排盐的方法，如图1及图2所示，该方法包括：

(1)将盐渍化土壤6挖出，形成凹部；

(2)在凹部底部布设第一纳米毛细管排水土工织物1，所述纳米毛细管排水土工织物由纳米毛细管5编织在排水土工织物上得到；

(3)在第一纳米毛细管排水土工织物1上将部分盐渍化土壤6进行第一回填；

(4)在进行第一回填后的盐渍化土壤6上布设第一砂滤层2，所述第一砂滤层2的厚度为500cm，第一砂滤层2由2-4层粒径不同的砂、碎石和卵石构成；

(5)在第一砂滤层2上布设暗管主管3，并在暗管主管3左右两侧将部分盐渍化土壤6进行第二回填，在暗管主管3上部布设第二砂滤层7，第二砂滤层7由2-4层粒径不同的砂、碎石和卵石构成；第二砂滤层7呈倒锥状与所述暗管主管3相接，所述第二砂滤层7的两侧铺设有无纺布4；其中，根据当地土壤情况，将暗管主管3的埋设深度设为1.0m；

(6)在第二砂滤层7上部对部分盐渍化土壤6进行第三回填；

(7)在进行第三回填后的盐渍化土壤6上布设第二纳米毛细管排水土工织物8，纳米毛细管5一端插入土壤中，另一端经过纳米毛细管排水土工织物下部的土壤及砂滤层连接暗管主管3；

(8)在布设第二纳米毛细管排水土工织物8上将剩余盐渍化土壤6进行回填。

其中，暗管主管3周围设置暗管支管，暗管支管通过集水输水管与暗管主管3连接。两个暗管主管3之间还设置检查井，检查井通过集水输水管与暗管主管3连接，随时检查暗管是否淤堵并观察排水效果。

暗管主管3旁边设置排水井。为了更好地达到吸水排盐的效果，暗管主管3的集水输水管倾斜一些角度布置，可使暗管中的水可以随着重力影响加剧下滑，进入排水井中。

步骤(2)中，纳米毛细管5一端插入土中，另一端连接至检查井或排水井。

暗管主管3采用直径为120-160cm的PVC双壁波纹管，起始端以UPVC管堵封口。暗管主管3的管道弯曲半径≥500mm。暗管支管采用直径为60-100cm的PVC双螺纹渗管。暗管支管上每间隔8-12cm布设一个直径为0.8-1.2cm的小孔，相邻两行之间呈品字形错开，在暗管支管外部包裹无纺布4。包裹无纺布4的目的在于可以避开小孔中插入的纳米毛细管5。

如此布设，可达到高效的排盐效果，原因在于，本发明利用了纳米毛细管的微小孔径进行吸水的毛细现象，对不管处于饱水状态或者非饱水状态下的盐渍土都能有效地全时域，无影响的排盐。除此之外，纳米毛细管联合传统暗管的技术方法，可为那些处于灌溉条件不充足，或者降雨不充沛的盐渍土，提供更为有效的排盐方法，大大地提高排盐效率，并且少依赖人工灌溉更好的利用天然降雨，节约排盐成本费用。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种纳米毛细管-暗管联合土壤排盐的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)将盐渍化土壤挖出，形成凹部；

(2)在凹部底部布设第一纳米毛细管排水土工织物，所述纳米毛细管排水土工织物由纳米毛细管编织在排水土工织物上得到；

(3)在第一纳米毛细管排水土工织物上将部分盐渍化土壤进行第一回填；

(4)在进行第一回填后的盐渍化土壤上布设第一砂滤层；

(5)在第一砂滤层上布设暗管主管，并在暗管主管左右两侧将部分盐渍化土壤进行第二回填，在暗管主管上部布设第二砂滤层，其中，暗管主管附近还设有排水井，暗管主管直接与排水井连接；

(6)在第二砂滤层上部对部分盐渍化土壤进行第三回填；

(7)在进行第三回填后的盐渍化土壤上布设第二纳米毛细管排水土工织物；

(8)在布设第二纳米毛细管排水土工织物上将剩余盐渍化土壤进行回填。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在暗管主管周围设置暗管支管，所述暗管支管通过集水输水管与暗管主管连接。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括在两个暗管主管之间设置检查井，所述检查井通过集水输水管与暗管主管连接。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述暗管主管采用直径为120-160cm的PVC双壁波纹管，起始端以UPVC管堵封口。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述暗管主管的管道弯曲半径≥500mm。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述暗管支管采用直径为60-100cm的PVC双螺纹渗管。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述暗管主管及所述暗管支管上均每间隔8-12cm布设一个直径为0.8-1.2cm的小孔，相邻两行之间呈品字形错开，并在暗管主管及所述暗管支管外部包裹无纺布。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二砂滤层呈倒锥状与所述暗管主管相接，所述第二砂滤层的两侧铺设有无纺布。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一砂滤层的厚度为100-500cm。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一砂滤层及所述第二砂滤层均由2-4层粒径不同的砂和/或碎石和/或卵石构成。