CN116351859B - 一种湖库边坡土壤脱盐控盐装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种湖库边坡土壤脱盐控盐装置及方法，湖库边坡土壤脱盐控盐装置包括土壤淋洗系统和辅热蒸发系统；土壤淋洗系统包括铺设在待脱盐区域土壤表层的脱盐布、设在脱盐布上的淋洗管道、以及与淋洗管道相连的淋洗水源，淋洗管道朝向脱盐布的下端侧开设有多个淋洗孔；辅热蒸发系统包括埋设在待脱盐区域土壤内部的辅热循环管道、以及都与辅热循环管道相连的热源设备和辅热控制系统，辅热循环管道的埋设深度为湖库边坡土壤的脱盐控制深度。本申请通过土壤淋洗系统和辅热蒸发系统先后对待脱盐区域实施淋洗和辅热蒸发，具有脱盐速度快、控盐效果好、无药剂添加、施工便利等优点，较好地适用于滨海地区各类高盐土壤基质湖库边坡的脱盐控盐工作。
Description
技术领域
本发明涉及盐碱地土壤改良的技术领域，特别是涉及一种湖库边坡土壤脱盐控盐装置、以及使用该湖库边坡土壤脱盐控盐装置进行的湖库边坡土壤脱盐控盐方法。
背景技术
滨海地区土壤与河湖水体盐度普遍偏高，优质淡水资源的匮乏往往成为地区工农业生产发展的一大重要限制因素，同时也为区域居民生活带来诸多不便，进而影响地区的长远发展。因此，水源地建设是促进滨海地区经济社会持续向好发展的一项重要举措。但是，滨海地区新建水库面临着土壤中氯离子的持续释放和降雨径流携带的地表污染物对水库水质安全造成的压力，因此水库库区的土壤脱盐控盐已成为保障水库水体水质稳定的必要手段。
目前，已公开的土壤脱盐工艺主要针对农田土壤改良，不适用于湖库边坡土壤的脱盐及控盐；同时，很多土壤脱盐方法需在土壤中添加药剂或其它改良材料，不符合生态环保理念，容易造成湖库水质安全隐患。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种湖库边坡土壤脱盐控盐装置，适用于滨海地区各类高盐土壤基质湖库边坡的脱盐控盐。
为实现上述目的，本发明提供一种湖库边坡土壤脱盐控盐装置，包括土壤淋洗系统和辅热蒸发系统；所述土壤淋洗系统包括铺设在待脱盐区域土壤表层的脱盐布、设在脱盐布上的淋洗管道、以及与淋洗管道相连的淋洗水源，所述淋洗管道朝向脱盐布的下端侧开设有多个淋洗孔；所述辅热蒸发系统包括埋设在待脱盐区域土壤内部的辅热循环管道、以及都与辅热循环管道相连的热源设备和辅热控制系统，所述辅热循环管道的埋设深度为湖库边坡土壤的脱盐控制深度。
进一步地，所述土壤淋洗系统还包括引水设备，所述淋洗管道通过引水设备与淋洗水源相连。
进一步地，所述淋洗管道包括数根并排分布的淋洗分支管道、与数根淋洗分支管道的一端都相连的第一主管道、以及与第一主管道相连的第二主管道，数根淋洗分支管道都设在脱盐布的上侧，每根所述淋洗分支管道上都开设有多个淋洗孔，所述第二主管道与引水设备可拆卸连接。
进一步地，所述辅热循环管道包括数根并排分布的蒸发分支管道、与数根蒸发分支管道的一端都相连的第一辅热主管道、与数根蒸发分支管道的另一端都相连的第二辅热主管道、以及连接在第一辅热主管道和第二辅热主管道之间的辅热连接管道，数根蒸发分支管道都埋设在待脱盐区域土壤内部，所述辅热连接管道与热源设备和辅热控制系统都为可拆卸连接。
进一步地，所述热源设备为加热储水罐。
进一步地，所述湖库边坡土壤脱盐控盐装置还包括保温垫层，所述保温垫层铺设在辅热循环管道与待脱盐区域的下方土层之间。
本发明还提供一种湖库边坡土壤脱盐控盐方法，使用如上所述的湖库边坡土壤脱盐控盐装置，所述湖库边坡土壤脱盐控盐方法依次包括以下步骤：
S1、根据预设的湖库边坡土壤的脱盐控制深度翻耕整平待脱盐区域表层土壤，在待脱盐区域表层土壤上形成多条相互连通的排水沟；
S2、在待脱盐区域中组装所述土壤淋洗系统和辅热蒸发系统，将所述辅热循环管道埋设在待脱盐区域土壤内部，使辅热循环管道的管顶与排水沟的沟底齐平；将所述脱盐布铺设在待脱盐区域土壤表层，将所述淋洗管道设在脱盐布上；
S3、启动所述土壤淋洗系统：所述淋洗水源向淋洗管道通入水，水通过多个淋洗孔和脱盐布流入待脱盐区域，按照设定的布水流量对待脱盐区域实施固定时长的不间断淋洗；淋洗结束后，关闭所述土壤淋洗系统，并移走淋洗管道；
S4、启动所述辅热蒸发系统：所述热源设备向辅热循环管道通入热介质，热介质在辅热管内循环流动，对待脱盐区域实施辅热蒸发；当待脱盐区域的土壤含水率降至设定值时，关闭所述辅热蒸发系统；
S5、取样检测待脱盐区域的土壤盐度是否达到目标值：
当未达到目标值时，执行下述步骤S6；
当达到目标值时，执行下述步骤S7；
S6、换洗脱盐布，移走辅热循环管道；之后，返回上述步骤S1；
S7、移走湖库边坡土壤脱盐控盐装置；
S8、将待脱盐区域表层土壤就地铺平压实。
如上所述，本发明涉及的湖库边坡土壤脱盐控盐装置及方法，具有以下有益效果：
本申请通过土壤淋洗系统和辅热蒸发系统先后对待脱盐区域实施淋洗和辅热蒸发，具有脱盐速度快、控盐效果好、无药剂添加、施工便利、投资节约、推广性强等优点，较好地广泛适用于滨海地区各类高盐土壤基质湖库边坡的脱盐控盐工作。
附图说明
图1为本申请中湖库边坡土壤脱盐控盐装置的结构示意图，该图为主视图。
图2为本申请中土壤淋洗系统的结构示意图，该图为俯视图。
图3为本申请中辅热蒸发系统的结构示意图，该图为俯视图。
图4为本申请中湖库边坡土壤脱盐控盐方法的流程图。
图5为本申请在待脱盐区域表层土壤上形成的排水沟的结构示意图，该图为俯视图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者也可以是通过居中元件间接连接另一个元件。
另外，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
本申请提供一种湖库边坡土壤脱盐控盐装置、以及使用该湖库边坡土壤脱盐控盐装置进行的湖库边坡土壤脱盐控盐方法。如图1所示，本发明涉及的湖库边坡土壤脱盐控盐装置包括土壤淋洗系统20和辅热蒸发系统30。其中，如图1和图2所示，土壤淋洗系统20包括铺设在待脱盐区域10土壤表层的脱盐布21、设在脱盐布21上的淋洗管道22、以及与淋洗管道22相连的淋洗水源，淋洗水源用于向淋洗管道22中通入淋洗介质，本实施例中，淋洗介质为水，淋洗管道22朝向脱盐布21的下端侧开设有多个淋洗孔。如图1和图3所示，辅热蒸发系统30包括埋设在待脱盐区域10土壤内部的辅热循环管道31、以及都与辅热循环管道31相连的热源设备32和辅热控制系统33，热源设备32用于向辅热循环管道31中通入热介质，本实施例中，热介质为热水；另外，辅热循环管道31的埋设深度为湖库边坡土壤的脱盐控制深度，也即为辅热循环管道31的顶部高程计。
本发明还提供一种使用上述湖库边坡土壤脱盐控盐装置实施的湖库边坡土壤脱盐控盐方法，如图4所示，该湖库边坡土壤脱盐控盐方法依次包括以下步骤。
S1、根据预设的湖库边坡土壤的脱盐控制深度翻耕整平待脱盐区域10表层土壤，在待脱盐区域10表层土壤上形成多条相互连通的排水沟；通过翻耕整平待脱盐区域10表层土壤，能够提高后续对该区域土壤的淋洗效果和辅热蒸发效果，也就有利于提升脱盐控盐效率；并且，翻耕整平待脱盐区域10表层土壤时，利用湖库边坡地形形成的排水沟，使得淋洗介质自然地顺着湖库边坡的坡度顺流淋洗，有利于后续淋洗、以及淋洗时的排水。湖库边坡土壤的脱盐控制深度也即为脱盐控制深度，按照要求设置，优选范围为20~50cm。
S2、在待脱盐区域10中组装土壤淋洗系统20和辅热蒸发系统30，将辅热循环管道31埋设在待脱盐区域10土壤内部，使辅热循环管道31的管顶与排水沟的沟底齐平；将脱盐布21铺设在待脱盐区域10土壤表层，将淋洗管道22设在脱盐布21上。
S3、启动土壤淋洗系统20：淋洗水源向淋洗管道22通入水，水通过多个淋洗孔和脱盐布21流入待脱盐区域10，按照设定的布水流量对待脱盐区域10实施固定时长的不间断淋洗，实现淋洗脱盐。淋洗时长可根据土壤具体情况调整，优选为48~480h，以排水氯离子浓度变化趋势为参照；布水流量按照要求设置，优选为5~10L/(m2·h)；淋洗水源的水质应满足一定的氯离子浓度要求。淋洗结束后，关闭土壤淋洗系统20，并移走淋洗管道22，则待脱盐区域10土壤表层仅保留有脱盐布21。
S4、启动辅热蒸发系统30：热源设备32向辅热循环管道31通入热介质，热介质在辅热管内循环流动，对待脱盐区域10实施辅热蒸发，辅热控制系统33控制辅热循环管道31中热介质的流量、以及热介质在辅热循环管道31中的循环流动；当待脱盐区域10的土壤含水率降至设定值时，关闭辅热蒸发系统30。优选地，当待脱盐区域10的土壤含水率降至20~40%时，关闭辅热蒸发系统30。
S5、取样检测待脱盐区域10的土壤盐度是否达到目标值，该目标值按照要求设置：
当未达到目标值时，执行下述步骤S6；
当达到目标值时，执行下述步骤S7。
S6、换洗脱盐布21，移走辅热循环管道31；之后，返回上述步骤S1，即重新翻耕整平待脱盐区域10表层土壤，再重新在待脱盐区域10中组装土壤淋洗系统20，再次淋洗待脱盐区域10和辅热蒸发待脱盐区域10，直至取样检测的土壤盐度达到目标值。
S7、移走湖库边坡土壤脱盐控盐装置。
S8、将待脱盐区域10表层土壤就地铺平压实。
因此，本申请通过土壤淋洗系统20和辅热蒸发系统30先后对待脱盐区域10实施淋洗和辅热蒸发，有效降低待脱盐区域10的土壤盐度，较好地广泛适用于滨海地区各类高盐土壤基质湖库边坡的脱盐控盐工作。特别是，脱盐控盐是通过淋洗和辅热蒸发实现的，具有脱盐速度快、控盐效果好、无药剂添加、施工便利、投资节约、推广性强等优点，体现生态、环保、低碳等理念，具有很好的经济性、实用性和广泛适用性，特别适合在土壤盐度高、渗透系数较小、边坡比不大于1:15的滨海地区湖库边坡区域推广使用。
进一步地，如图2所示，土壤淋洗系统20还包括引水设备23，淋洗管道22通过引水设备23与淋洗水源相连。在实际应用中，淋洗管道22可以有多种排布方式；本实施例中，淋洗管道22包括数根并排分布的淋洗分支管道221、与数根淋洗分支管道221的一端都相连的第一主管道222、以及与第一主管道222相连的第二主管道223，数根淋洗分支管道221的另一端为封堵端，数根淋洗分支管道221都设在脱盐布21的上侧，每根淋洗分支管道221上都开设有多个淋洗孔，第二主管道223与引水设备23为可拆卸的固定连接，方便土壤淋洗系统20的组装。第一主管道222与淋洗分支管道221相垂直，第二主管道223与淋洗分支管道221相平行。
优选地，本实施例中，淋洗分支管道221上淋洗孔的孔径为4mm，相邻两个淋洗孔的孔间距为40cm；脱盐布21采用长100m×宽25m的土工布；淋洗管道22中，淋洗分支管道221的管径为DN15，第一主管道222和第二主管道223的管径都为DN80。
进一步地，在实际应用中，辅热循环管道31可以有多种排布方式；本实施例中，如图3所示，辅热循环管道31包括数根并排分布的蒸发分支管道311、与数根蒸发分支管道311的一端都相连的第一辅热主管道312、与数根蒸发分支管道311的另一端都相连的第二辅热主管道313、以及连接在第一辅热主管道312和第二辅热主管道313之间的辅热连接管道314，数根蒸发分支管道311都埋设在待脱盐区域10土壤内部，辅热连接管道314与热源设备32和辅热控制系统33都为可拆卸的固定连接。蒸发分支管道311与第一辅热主管道312相垂直，蒸发分支管道311与第二辅热主管道313相垂直。
优选地，热源设备32为加热储水罐，该加热储水罐可以为太阳能加热式加热储水罐，也可以为电热式加热储水罐，根据光照、电能供应、能耗需求等条件选择热源设备32的类型。
进一步地，湖库边坡土壤脱盐控盐装置还包括保温垫层，保温垫层铺设在辅热循环管道31与待脱盐区域10的下方土层40之间，降低辅热蒸发时热量不必要的散热。
综上所述，具有上述结构的湖库边坡土壤脱盐控盐装置的脱盐控盐过程如下。
一、按照30cm的脱盐控制深度翻耕整平待脱盐区域10表层土壤，在待脱盐区域10表层土壤上形成多条相互连通的排水沟。如图5所示，排水沟包括多条横向排水沟50、以及多条纵向排水沟60，横向排水沟50和纵向排水沟60都形成在湖库边坡的坡面上。横向排水沟50在坡面上沿平行于坡底线的方向横向延伸，且相邻两条横向排水沟50的间距为0.5~3m、优选为2m；纵向排水沟60在坡面上沿垂直于坡底线的方向纵向延伸，也即为沿坡面的倾斜方向延伸，且相邻两条纵向排水沟60的间距为10~50m、优选为20m。每条横向排水沟50和纵向排水沟60的规格都为：沟宽30cm，沟深30cm。
二、在待脱盐区域10的土壤内部埋设辅热循环管道31，并组装辅热蒸发系统30；在待脱盐区域10的土壤表层先后铺设脱盐布21和淋洗管道22，并组装土壤淋洗系统20。
三、启动土壤淋洗系统20，对待脱盐区域10实时480h的不间断淋洗，布水流量按照5L/(m2·h)控制，淋洗水源的水体氯离子浓度≤200mg/L，实现淋洗脱盐。在完成设定的淋洗时长后，关闭土壤淋洗系统20，并移走淋洗管道22，仅保留脱盐布21。
四、启动辅热蒸发系统30，对待脱盐区域10实施辅热蒸发；当待脱盐区域10的土壤含水率降至30%以下时，关闭辅热蒸发系统30。
五、取样检测待脱盐区域10的土壤盐度是否≤0.4%：若达标，则移走湖库边坡土壤脱盐控盐装置，并将待脱盐区域10表层土壤就地铺平压实；若未达标，则换洗脱盐布21，移走辅热循环管道31，并重新翻耕整平待脱盐区域10表层土壤、开挖排水沟，再重新在待脱盐区域10中组装土壤淋洗系统20，再次淋洗待脱盐区域10和辅热蒸发待脱盐区域10，直至取样检测的土壤盐度≤0.4%。
上述脱盐控盐过程中，土壤淋洗系统20和辅热蒸发系统30的启动与关闭时间可以结合天气预报根据降水预报情况进行合理安排；土壤脱盐完成后也可转运至指定区域按照要求的厚度铺平压实。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种湖库边坡土壤脱盐控盐方法，使用湖库边坡土壤脱盐控盐装置，其特征在于：所述湖库边坡土壤脱盐控盐装置包括土壤淋洗系统（20）和辅热蒸发系统（30）；所述土壤淋洗系统（20）包括铺设在待脱盐区域（10）土壤表层的脱盐布（21）、设在脱盐布（21）上的淋洗管道（22）、以及与淋洗管道（22）相连的淋洗水源，所述淋洗管道（22）朝向脱盐布（21）的下端侧开设有多个淋洗孔；所述辅热蒸发系统（30）包括埋设在待脱盐区域（10）土壤内部的辅热循环管道（31）、以及都与辅热循环管道（31）相连的热源设备（32）和辅热控制系统（33），所述辅热循环管道（31）的埋设深度为湖库边坡土壤的脱盐控制深度；
所述湖库边坡土壤脱盐控盐方法依次包括以下步骤：
S1、根据预设的湖库边坡土壤的脱盐控制深度翻耕整平待脱盐区域（10）表层土壤，在待脱盐区域（10）表层土壤上形成多条相互连通的排水沟；
S2、在待脱盐区域（10）中组装土壤淋洗系统（20）和辅热蒸发系统（30），将辅热循环管道（31）埋设在待脱盐区域（10）土壤内部，使辅热循环管道（31）的管顶与排水沟的沟底齐平；将脱盐布（21）铺设在待脱盐区域（10）土壤表层，将淋洗管道（22）设在脱盐布（21）上；
S3、启动土壤淋洗系统（20）：淋洗水源向淋洗管道（22）通入水，水通过多个淋洗孔和脱盐布（21）流入待脱盐区域（10），按照设定的布水流量对待脱盐区域（10）实施固定时长的不间断淋洗；淋洗结束后，关闭土壤淋洗系统（20），并移走淋洗管道（22）；
S4、启动辅热蒸发系统（30）：热源设备（32）向辅热循环管道（31）通入热介质，热介质在辅热管内循环流动，对待脱盐区域（10）实施辅热蒸发；当待脱盐区域（10）的土壤含水率降至设定值时，关闭辅热蒸发系统（30）；
S5、取样检测待脱盐区域（10）的土壤盐度是否达到目标值：
当未达到目标值时，执行下述步骤S6；
当达到目标值时，执行下述步骤S7；
S6、换洗脱盐布（21），移走辅热循环管道（31）；之后，返回上述步骤S1；
S7、移走湖库边坡土壤脱盐控盐装置；
S8、将待脱盐区域（10）表层土壤就地铺平压实。
2.根据权利要求1所述的湖库边坡土壤脱盐控盐方法，其特征在于：所述土壤淋洗系统（20）还包括引水设备（23），所述淋洗管道（22）通过引水设备（23）与淋洗水源相连。
3.根据权利要求2所述的湖库边坡土壤脱盐控盐方法，其特征在于：所述淋洗管道（22）包括数根并排分布的淋洗分支管道（221）、与数根淋洗分支管道（221）的一端都相连的第一主管道（222）、以及与第一主管道（222）相连的第二主管道（223），数根淋洗分支管道（221）都设在脱盐布（21）的上侧，每根所述淋洗分支管道（221）上都开设有多个淋洗孔，所述第二主管道（223）与引水设备（23）可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述的湖库边坡土壤脱盐控盐方法，其特征在于：所述辅热循环管道（31）包括数根并排分布的蒸发分支管道（311）、与数根蒸发分支管道（311）的一端都相连的第一辅热主管道（312）、与数根蒸发分支管道（311）的另一端都相连的第二辅热主管道（313）、以及连接在第一辅热主管道（312）和第二辅热主管道（313）之间的辅热连接管道（314），数根蒸发分支管道（311）都埋设在待脱盐区域（10）土壤内部，所述辅热连接管道（314）与热源设备（32）和辅热控制系统（33）都为可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的湖库边坡土壤脱盐控盐方法，其特征在于：所述热源设备（32）为加热储水罐。
6.根据权利要求1所述的湖库边坡土壤脱盐控盐方法，其特征在于：还包括保温垫层，所述保温垫层铺设在辅热循环管道（31）与待脱盐区域（10）的下方土层（40）之间。
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