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Abstract

本发明公开了一种水资源循环高效改良滨海滨海盐碱土的系统和方法，系统包括土壤本体和蓄水井；所述土壤本体包括从上到下依次设置的待改良盐碱土、透水膜层、蓄水层、防水层、原状土；所述蓄水井内设有取水管，该取水管进水口设有抽水泵并一直延伸到取水井底部，取水管出口端水平设置在待改良盐碱土表面上方，所述取水管上设三通和阀门，一端连接浇灌装置，一端接弃流管线。水浇灌至待改良盐碱土上，淋洗后进入蓄水井，抽水对待改良盐碱土淋洗，如此循环往复浇洒淋洗待改良盐碱土达到脱盐目的。本发明系统和方法操作简便，实现了水资源的循环利用，可高效利用各种水资源对盐碱土淋洗，周期短，达到盐碱土改良的效果，且不会返盐，节约了淡水资源，改良成本较低。

Description

一种水资源循环高效改良滨海盐碱土的系统和方法
技术领域
本发明属于水资源循环利用和盐碱地改良工程技术领域，尤其是涉及一种水资源循环高效改良滨海盐碱土的系统和方法。
背景技术
我国滨海滨海盐碱土总面积达500×104hm2，随着经济的发展和城市建设对土地资源需求的日益紧迫，盐碱地的改良利用成为开发后备土地资源的重要方向，利用吹填淤泥围海造陆的吹填土工程蓬勃发展。至2007年底，全国吹填土面积己达540km2，至2015年中国吹填土面积已达到1500km2以上，仅天津滨海新区和河北曹妃甸至2020年就计划吹填面积达到 600km2，滨海滨海盐碱土的面积近一步扩大。滨海滨海盐碱土含盐量高、养分贫乏、土质黏重、渗透性低、地下水矿化度高且埋藏浅等特点严重影响着城镇绿化和农林业生产，在寸草不生的吹填土上绿化一直是国际公认的“世界性难题”。
盐碱地因为土壤中含盐量超出了植物的承受能力，形成了盐害。盐随水来，盐随水去，所以必须充分收集和高效利用各种水资源，滨海盐碱土地资源才能做到可持续利用。
农田用的灌排洗盐控盐的方法，因改良深度有限，且容易反复，不适宜城市绿化，目前，我国盐碱地城市绿化普遍采用“工程避盐+客土置换”的工程措施。工程避盐一般是采用物理措施改善土壤的盐碱状况，即通过改变土壤物理结构达到调控土壤水盐运动、抑制土壤蒸发、提高入渗淋盐的目的。淋层隔盐与盲管排盐组合的方法是目前较为常用的物理改良措施，淋层隔盐是通过设置大孔隙的介质，促进土体排盐，切断盐随毛管水上升的途径，从而避免客土盐渍化的作用。暗管排盐是在淋层下通过设置暗沟，在暗沟中安放塑料波纹暗管，通过暗管的排水作用，达到将盐分排出的作用。客土置换，是用外购的种植土代替原状滨海盐碱土，从而保证盐分含量达标，可以直接进行绿化栽植。淋层隔盐、暗管排盐、客土栽植技术一种成熟的盐碱地治理方法，见效快、效果好、成本适中，在我国滨海地区有广泛应用。
虽然“工程避盐+客土置换”的工程措施在一定程度上都能达到排盐降盐的作用，但是这种技术还有以下几方面的缺点。
第一、这个技术虽然采用了物理隔排盐措施，但是其主要依赖客土资源，通过挖除其他地方的种植土，来满足盐碱地域绿化建设需求，种植土资源是一种珍贵的土壤资源，一旦挖除对当地的生态环境尤其是土壤环境是一大破坏，这是一种不生态的建设方法。
第二、该种技术没有降低原状滨海盐碱土的含盐量。放弃了对原状滨海盐碱土的利用，造成大量滨海盐碱土资源的浪费。
第三、目前随着盐碱地域的城市绿化建设，客土资源原来越少，购买运距越来越远，成本原来越高。
第四、该技术应用范围都是在地下水位之上，如果埋深超过地下水位，就不能抵挡地下咸水的反渗和侧渗，不能起到排盐降盐的作用。而滨海地区地下水位受到气候、海水等多因素影响，往往波动很大，越靠近海边变化越大，对土体的影响越大。
第五、现用的客土栽植暗管排盐技术，还存在水资源利用不充分的问题，水渗透入土壤后，经石屑层直接排入了市政排水管网，不能有效的利用，
第六、施肥过程中，大量的氮磷钾等营养物质也随排盐水排入了市政排水系统，造成植物养分不足，长势不佳，还造成下游水体的富营养化。
此外工程上常在客土栽植暗管排盐技术的基础上结合抬高地形的方法来解决地下水位埋深过浅、波动大的问题，在地形上起坡将绿地高程抬高，一般在原高程上再抬高1-2m，进一步远离地下高盐地下水，减少高盐毛细水的影响，从而保证客土不再被盐渍化，可以正常做绿化。但是该做法存在以下缺点，绿地抬高需要增加土方量，不经济，且绿地抬高后，降雨时径流雨水，流入周边道路等周边设施，增加道路排水压力和内涝风险，同时绿地泥土随径流冲刷路面，造成道路雨后留泥等径流污染问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种水资源循环高效改良滨海盐碱土的系统和方法，解决现有技术滨海盐碱土客土资源紧缺、成本高、滨海盐碱土资源浪费、受地下水影响大、雨水资源利用不充分、养分流失以及径流污染等问题。
本发明的技术方案为：一种水资源循环高效改良滨海盐碱土的系统，包括土壤本体和蓄水井；所述土壤本体包括从上到下依次设置的待改良滨海盐碱土、透水膜层、蓄水层、防水层、原状土层；所述蓄水层下表面设有突入滨海盐碱土层的沟槽，该沟槽内设有暗管；所述暗管坡向连接相通蓄水井；所述蓄水井间隔设置在土壤本体内，其深度自上而下延伸至沟槽下方；与周边建筑或构筑物的交接处采用侧向防水层反包；所述蓄水井内设有取水管，该取水管进水口设有抽水泵，取水管出口端水平设置在待改良滨海盐碱土表面上方，所述取水管出口端设三通和阀门，一头连接浇灌装置，另一头连接弃流管线。
所述待改良盐碱土根据其渗透性，掺拌渗透性改良材料，渗透性改良材料包括但不限于沙、木屑、椰糠、绿化废弃物粉碎料等。
作为优选，还设置有排气装置，所述排气装置包括土壤中设置通气管、井中设置通气孔，所述通气孔自土壤本体的待改良滨海盐碱土向下延伸到透水膜层。
作为优选，所述防水层包括但不限于普通防水层和透气防水层。
一种水资源循环高效改良滨海盐碱土的方法，包括以下步骤：
(1)水浇灌至待改良盐碱土上，淋洗后进入蓄水层和蓄水井，当蓄水井中的水位达到控制水位，水泵开启，抽水对待改良盐碱土淋洗，水再次通过下渗淋洗进入到蓄水层和蓄水井，如此循环往复浇洒淋洗待改良盐碱土；检测土壤含盐量指标，至土壤含盐量指标≤3g/kg，完成淋洗，达到脱盐目的；
(2)检测土壤含盐量，当土壤含盐量不再降低，且土壤含盐量指标未降至3g/kg以下时，打开弃流阀门，将水弃流，排至市政排水系统或周边湿地湖泊等水系，再次用水循环淋洗，如此循环往复，直至土壤含盐量指标≤3g/kg，完成淋洗，达到脱盐目的；
(3)最后对脱盐后的土壤添加养分和有机质，栽植适生植物，实现城镇绿化。
本发明有益效果：1、快速高效淋洗滨海盐碱土，实现水资源循环利用，最大程度节约水资源。2、本发明技术操作简单。3、本发明适用含盐量超过3g/kg以上的滨海盐碱土，含盐量越高，效果越显著。4、本发明经济效益显著，相对于现有技术成本较低。5、工期短，当年改良当年见效，不耽误工期。6、该系统可以重复使用，不断淋洗不同的滨海盐碱土。7、该系统亦可以直接作为长期绿化的结构，不会让下层滨海盐碱土及地下水盐分返至系统内。8、且能很好的实现养分的保持，有利于植物生长。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
其中：1-蓄水井；2-待改良滨海盐碱土；3-透水膜层；4-蓄水层；5-防水层；6-原状土层；7- 暗管；8-沟槽；9-抽水泵；10-水；11-取水管；12-浇灌阀门；13-弃流阀门；14-通气装置；15- 浇灌装置。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1，本发明一种水资源循环高效改良滨海盐碱土的系统，包括土壤本体和蓄水井1；所述土壤本体包括从上到下依次设置的待改良滨海盐碱土2、透水膜层3、蓄水层4、防水层 5、原状土层6；
所述蓄水层4下表面设有突入滨海盐碱土层的沟槽8，该沟槽8内设有暗管7；所述暗管 7坡向连接相通蓄水井1；所述蓄水井1间隔设置在土壤本体内，其深度自上而下延伸至沟槽 8下方；与周边建筑或构筑物的交接处采用侧向防水层反包；所述蓄水井1内设有取水管11，该取水管11进水口设有抽水泵9，取水管11出口端水平设置在待改良滨海盐碱土2表面上方，所述取水管11出口端设三通和阀门，一头连接浇灌装置15，另一头接弃流管线。
根据本发明优选地实施方式，所述透水膜层3为透水无纺布。
根据本发明优选地实施方式，所述蓄水层4为18-60cm厚的石屑或碎石或pp模块等大孔隙材料。
根据本发明优选地实施方式，所述防水层5优选为透气防水层，包括上防水土工布层、防水膜层和下防水土工层，在蓄水井1处延伸至井底下方；防水层5的设置不仅能够保证雨水渗透到蓄水层4后通过暗管7排到蓄水井1内，不至于雨水直接渗透到下方的滨海盐碱土层流失；还能保证滨海盐碱土层的盐水不至反渗到蓄水层4，甚至反渗到待改良滨海盐碱土2，从而对待改良滨海盐碱土2造成破坏；所述防水层5在蓄水井1处同样隔离了蓄水层4和滨海原状盐碱土层之间的相互渗水问题。另外，上防水土工布层还有助于加强防水层的韧性和强度，防止上层的碎石等损坏防水膜层；同样，下防水土工层有助于防止下层滨海盐碱土层对防水膜层的损坏。
根据本发明优选地实施方式，所述暗管7每间隔6-8米设置；所述暗管7为PVC渗管且 2％坡向连通蓄水井1；为防止暗管7渗孔堵塞，所述暗管7外包覆透水土工布；本发明暗管 7圆周上可开出多排窄条形渗水孔，可以通过控制开孔率，满足不同环刚度和渗透率要求；在暗管7外包覆透水土工布，既能起到渗透水作用，又能避免泥沙进入暗管7造成堵塞。
根据本发明优选地实施方式，在该系统与周边建筑或构筑物等交接处，为防止水流失和对渗水对其他构筑物等的影响，在该系统边界采用侧向防水层反包进行保水和防渗。
根据本发明优选地实施方式，对于绿地面积非常大时，为便于管理和控制，所述系统可以划分为多个汇水区，不同汇水区间可用防水土工布反包进行分隔；反包高度一般超过蓄水层上方50cm。
优选地，所述待改良盐碱土根据其渗透性，掺拌渗透性改良材料，渗透性改良材料为河沙、木屑、椰糠、绿化废弃物粉碎料等中的一种或两种及以上组合。
优选地，所述待改良滨海盐碱土厚度为60-140cm。
优选地，本系统还设置有通气装置14，通气装置14自土壤本体的待改良滨海盐碱土层2 向下延伸到透水膜层3；当蓄水井1里储存较多水，不再方便排气，会导致土壤本体表面的水资源不再往下渗透，需要通气孔进行排气；本发明中的通气装置可以直接在土壤本体中打孔，或者用带有透气孔的管道插入到土壤本体中实现。
本发明一种水资源循环高效改良滨海盐碱土的方法，包括以下步骤：
(1)水资源浇灌滨海盐碱土后渗透入蓄水层，并流入蓄水井1，当蓄水井内的水位升高，达到设定水位，水泵阀门打开，同时浇灌阀门12打开，抽水泵9开启，浇灌装置开始对待改良滨海盐碱土2进行喷洒浇水；水位降低至设定水位下线时，水泵阀门关闭，抽水泵9停止运行。当蓄水井1内的水位再次升高到设定水位，水泵阀门打开，同时浇灌阀门12打开，抽水泵9开启，进行待改良滨海盐碱土2淋洗，如此循环往复浇洒淋洗待改良滨海盐碱土；
(2)检测土壤含盐量，当土壤含盐量不再降低时，且土壤含盐量指标未降至3g/kg以下时，打开弃流阀门13，将水弃流，排至市政排水系统或周边湿地湖泊等水系，再次用水循环淋洗，直至土壤含盐量指标≤3g/kg，完成淋洗，达到脱盐目的；
(3)最后对脱盐后的土壤添加养分和有机质，栽植适生植物，实现城镇绿化。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种水资源高效循环淋洗改良滨海盐碱土的系统，其特征在于，包括土壤本体和蓄水井；所述土壤本体包括从上到下依次设置的待改良盐碱土、透水膜层、蓄水层、防水层、原状土；所述蓄水层由大孔隙材料组成，蓄水层下表面设有突入盐碱土层的沟槽，该沟槽内设有暗管；所述暗管坡向连接相通蓄水井；所述蓄水井间隔设置在土壤本体内，其深度自上而下延伸至沟槽下方；在该系统与周边建筑或构筑物的交接处采用侧向防水层反包；蓄水井内设有取水管，该取水管进水口设有抽水泵并一直延伸到蓄水井底部，取水管出口端水平设置在待改良盐碱土表面上方，所述取水管出口端设三通和阀门，一端接浇灌装置，一端接弃流管线。
2.根据权利要求1所述水资源高效循环淋洗改良滨海盐碱土的系统，其特征在于，待改良盐碱土根据其渗透性，掺拌渗透性改良材料，渗透性改良材料包括沙、木屑、椰糠、绿化废弃物粉碎料。
3.根据权利要求1所述水资源高效循环淋洗改良滨海盐碱土的系统，其特征在于，还设置有排气装置，所述排气装置包括土壤中设置通气管、井中设置通气孔。
4.根据权利要求1所述水资源高效循环淋洗改良滨海盐碱土的系统，其特征在于，所述防水层包括普通防水层和透气防水层。
5.一种水资源循环高效改良滨海盐碱土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)水浇灌至待改良盐碱土上，淋洗后进入蓄水层和蓄水井，当蓄水井中的水位达到控制水位，水泵开启，抽水对待改良盐碱土淋洗，水再次通过下渗淋洗进入到蓄水层和蓄水井，如此循环往复浇洒淋洗待改良盐碱土；检测土壤含盐量指标，至土壤含盐量指标≤3g/kg，完成淋洗，达到脱盐目的；
(2)检测土壤含盐量，当土壤含盐量不再降低，且土壤含盐量指标未降至3g/kg以下时，打开弃流阀门，将水弃流，排至市政排水系统或周边湿地湖泊水系，再次用水循环淋洗，如此循环往复，直至土壤含盐量指标≤3g/kg，完成淋洗，达到脱盐目的；
(3)最后对脱盐后的土壤进行资源化利用。
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