CN1864455A - 内灌式节水地槽植被方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农、林业节水植被技术，特别是一种《内灌式节水地槽植被方法》其包括：根据土地和植被规划要求及地质、地貌特点设计地槽，用人工或机械开挖地槽并将底部平整，沿地槽底部，侧面分别铺设底膜(8)和侧膜(7)，并将底膜(8)和侧膜(7)相互粘结为一体。侧膜(7)四周上沿与地槽内上地膜(3)之间保留有1/2－1/5地槽深度的间隙量为水气调节通道(5)。渗灌管(10)设置在距底膜(8)约30cm上方位置，用开挖地槽土方作填充土(6)填入地槽，铺设上地膜(3)，盖上护膜土(2)通过供水装置灌水渗地后即可种植。本方法可有效地将地下水稳定保持在地表，确保植被的正常生长，用于治理干旱沙化土地，实现农、林业节水植被的目的。

Description

内灌式节水地槽植被方法

本发明是《内灌式人造湿地植被治沙方法》的分案申请，原申请日2003年3月14日，申请号03121721.4，发明名称《内灌式人造湿地植被治沙方法》。

技术领域

本发明涉及一种农、林业节水植被技术，特别是一种《内灌式节水地槽植被方法》。

背景技术

在干旱沙化地区，地表水若以局部单独存在的条件下其损失有三种形式：(1)土壤含水量≥26％时会以地下经流的形式流失。(2)土壤含水量＜26％时会以水分子土壤渗透发散的形式散失。(3)在高温、干旱条件下会产生强烈蒸发损失。膜下滴灌、地表渗灌技术就节水而言优于普通灌溉，但仍不能理想解决地表水的有效保持和稳定问题。《内灌式人造湿地植被治沙方法》可以解决上述问题，但施工工艺复杂成本较高，与此比较：本发明目的在于提供一种《内灌式节水地槽植被方法》，以克服上述技术的不足，其特征是：1).根据土地和植被规划要求及地质、地貌特点，灵活设计节水地槽(以下简称地槽)的形状及大小。2).人工或机械开挖地槽并将底部平整，用塑料膜铺成  底膜8  侧膜7  上地膜3  合水槽4的结构形式，形成地槽形土壤保墒系统。其特征在于：有效稳定保持地表墒情，使植被正常生长。3).用单根塑纤复合渗灌管10代替砂灰渗灌管(地井道)和灰塑复合渗灌管(水气道)，并缩小了地槽断剖面面积。其特征在于：简化结构、减少施工程序、降低材料和施工成本、提高工作效率。4).扩大了四周侧膜7上沿与上地膜3的间隙量为水气调节通道5。其特征在于：使地槽内土壤与地槽外周边土壤具有一定亲合功能，实现地槽内墒情的自动调节。5).上地膜纵轴线处为合水槽4，其特征在于：在雨季来临时具有收集地表水功能，利用植被坑穴中上地膜的逢隙使地表水渗入地槽内并得以有效储存。《内灌式节水地槽植被方法》能有效稳定地保持地表墒情、减少灌溉次数、保障植被正常生长，有利于大面积综合开发土地、实施机械化作业、是治理干旱沙化土地，实现节水农业生产、改善生态环境、促进干旱地区经济发展的重要技术手段。

发明内容

本发明目的在于提供一种《内灌式节水地槽植被方法》，其包括以下步骤：1).设计地槽：2).开挖地槽：3).铺设塑料膜：4).填基土：5).铺设渗灌管6).连接供水阀门：7).填填充土：8).修整水气调节通道：9).灌水渗地：10).修正地槽上边口：11).修整地槽上口面：12).人工或机械铺设上地膜：13).盖护膜土：14).做标记：

本发明主要优点在于：

1).利用聚乙烯塑料膜具有不透气和不易降解的性质，经过粘接一次性埋设在地槽的底部、四周和顶部，以底膜8  侧膜7  上地膜3  合水槽4的形式构成地槽保墒系统，使地槽内土壤墒情稳定。2).地槽四周侧膜7上沿与上地膜3的间隙为水气调节通道5，利用干旱沙化地区昼夜温差较大的气候特点和地表土壤热胀冷缩现象，使土壤中空气通过地槽的水气调节通道5实现气体交换。3).当地槽内土壤水分较大时，利用水分子在土壤中的渗透性或径流形式，通过水气调节通道5排出地槽外，实现自动控墒功能。4).上地膜3外侧高，中间合水槽4凹，在雨季来临时具有收集雨水功能，利用植被坑穴中上地膜破损的逢隙，使地表水渗入地槽内得以有效储存。5).特殊情况下当地槽表面出现大量积水时可在供水阀门12处改装泥浆泵，将地槽内积水强行抽出，实现排涝功能，确保植被存活。6).本发明工艺简单、年灌水次数比普通灌溉减少60-80％，用水量仅相当于普通灌溉量的1/20，水资源利用率可达85％以上。广泛用于林、灌、草、多种植被栽培，便于机械化作业，性能稳定使用寿命在60年以上。

本发明与现有技术比较具有以下特征：

1).上地膜3合水槽4形成两侧高中间凹，使其具有收集储存雨水功能。2).加大了上地膜3与侧膜7上沿之间间隙量，为水气调节通道5，利用水的渗透性和土壤有限的亲和力，使地槽内多余水分自动排出。3).增大了上地膜3的覆盖面积提高了保墒效率。4).缩小了地槽断剖面面积，有效降低了材料和施工成本。5).用塑纤复合渗灌管10代替水泥沙灰管(地井道)和灰塑复合渗灌管(水气道)，降低了工程成本。6).塑料膜为0.06-0.15mm厚的聚乙烯塑料膜，若采用地表膜应为普通农膜。(防渗剂为聚乙烯塑料，性状为液态施工时用喷枪喷涂在底膜8  侧膜7  上地膜3  合水槽4的位置上以代替塑料膜保墒)

附图说明

图1内灌式节水地槽植被方法地槽断剖面示意图

图2内灌式节水地槽植被方法地槽横刨面示意图

图3内灌式节水地槽植被方法渗灌管剖面示意图

附图标记说明

1.地表平面 2.护膜土 3.上地膜 4.合水槽 5.水气调节通道 6.填充土 7.侧膜 8.底膜9.基土 10.渗灌管 11.连接弯管 12.供水阀门 13.塑料管 14.渗水孔 15.玻璃纤维布

实施方法

一.内灌式节水地槽植被方法工作原理

1).利用地槽形铺膜保墒系统：上地膜3、合水槽4、侧膜7、底膜8、内灌供水装置：渗灌管10、连接弯管11、供水阀门12和水气调节通道5的有机结合，实现节水植被的目的。

2).当植物需要供水时，可利用内灌供水装置及时供水。地槽形铺膜保墒系统利用塑料膜不透气、不透水性质和特有的地槽形结构，将水分稳定地保持在地槽内，确保植被的正常生长。

3).若地槽内土壤含水量较高时，水分利用自身的渗透能力通过水气调节通道5，将多余水分自动排出地槽外，同时完成向地槽周边地块补水，促使自然地块的植被生长。4).干旱地区昼夜温差较大的气候，使地表土壤发生热胀冷缩现象，在此作用下使土壤内空气流通，借地槽的水气调节通道5实现气体交换。5).植树时，植树坑上口的上地膜3合水槽  4塑料膜被挖开，复盖后不粘合并留对缝口。用于收集雨水，通过树坑上口的地膜缝隙渗入地槽内使其有效保存。

二.地槽的各部名称及用途

1.地表水平线：主要用于界定护膜土的厚度

2.护膜土：覆盖在上地膜上面的沙土或自然土，主要用于保护上地膜不受自然或人为损坏。

3.上地膜：铺设在护膜土下面的塑料膜(通常用聚乙烯塑料膜，厚度0.06-0.15mm)用于防止地槽内水分蒸发。

4.合水槽：指上地膜中线凹部，主要用于收集雨水，并通过植被坑穴上地膜逢隙渗入地槽内。

5.水气调节通道：上地膜与侧膜上沿之间的空隙，用于使地槽内外的土壤保持一定的亲合功能。

6.填充土：用人工或机械回填到地槽内的土壤。

7.侧膜：铺设在地槽四周的聚乙烯塑料膜，厚度0.06-0.15mm用于防止地槽内水分横向流失。

8.底膜：铺设在地槽底部的塑料膜(通常用聚乙烯塑料膜，厚度0.06-0.15mm)用于防止地槽内水分向下渗漏。

9.基土：填充在地槽内底部约30cm厚的土壤(最好是沙土)用于保护底膜，便于向地槽内渗灌。

10.渗灌管：用塑料管和玻璃纤维布经缠绕粘合制成具有良好渗水、透气功能的复合式管道。

11.连接弯管：用于连接渗灌管和供水阀门的管道。

12.供水阀门：地槽供水装置，在地槽外与供水设施连接。

13.塑料管：是构成渗灌管的本体，通常用PE或PP-R管材。

14.渗水孔：设置在塑料管上的圆孔(孔经2-10mm)，使塑料管具有良好的渗水透气性。

15.玻璃纤维布：缠绕在塑料管上的附料，主要用于防止泥沙经渗水孔进入管腔内造成淤塞。

三.地槽的规划与建设

1.规划

大规模使用《内灌式节水地槽植被方法》开发土地要依据相关法规，尊守国家总体规划要求，结合当地改善环境，发展经济的要求进行总体规划。充分考虑地形、地貌、地质、气候特点、植被适应种类、水、电资源的供应能力以及交通、通讯、人文、经济状况等，因地制宜组织大、中、小规模的土地开发建设。

2.建设

建设节水地槽应采用以下步骤：

1).现地勘察：

根据建设的总体规划要求进行现地勘察。主要内容有：地形、地貌、地质、总规划面积、经济发展目标、环保要求、地下水位深度、地表水源可利用情况、气候特点、年积温、最大风力、风向、温差、光照时间和强度、当地植被现状、适宜种植的林、灌草、果、副农品种数量及当地群众的文化道德素养、环保意识、法纪观念等。

2).设计施工图

收集资料后组织农业、林业、副业、地质、水利、环保、土建、经济、管理、法律等相关人员综合研究发展方案，根据建设目标、要求、确定地槽开挖形式，制定施工方案，设计施工图。

设计施工图应参考以下几种方式：

(1)农业生产用地：采用窄、浅地槽、小间隔、水气调节通道5间隙大。即，地槽深度80-120cm，宽度100-150cm，下口与上口坡比不做具体要求，以施工方便不塌方为原则。两地槽侧膜上沿的间距150-200cm。水气调节通道1/2-1/3地槽深的间隙量，以农业机械作业不破坏侧膜上沿为准。地槽长度确定，两端高差不应大于1/3地槽深，地形平坦可达300-500m，地形复杂应适当缩短，上地膜应按农业耕作技术要求铺设。

(2)果园用地  应根据不同果树生长特点确定地槽行距、宽窄、深浅。一般情况下地槽行距为300-500cm，地槽宽200cm左右，深150-200cm，长度应根据地形特点确定，在平原地区以便于管理为原则，上地膜铺在护膜土2下方。水气调节通道5间隙量为1/3-1/5地槽深度。

(3)灌木类植被用地  由于灌木根深，冠小，生命力较强。应采用小行距，窄、深地槽设置。一般情况下地槽间距约200cm，地槽宽60cm、深100-150cm，上地膜3应盖护膜土2，水气调节通道5间隙量1/4-1/5地槽深度。

(4)牧草类用地  应采用槽浅、口宽、大间隔地槽，地槽与地槽间距约200cm，地槽深80-120cm，口宽150-200cm，水气调节通道5间隙量约1/3地槽深度(垅播与穴播牧草可用地表铺膜法)，主要适用于单株在100cm以上的牧草，因大多数牧草是撒播种植，一般不铺设上地膜。

(5)草坪地的设计  通常用槽浅、口宽，小间隔，水气调节通道5间隙量较大的配置方法，地槽深约50cm-80cm，水气调节通道5间隙量1/2-1/3地槽深，地槽口宽200-300cm，底部平行铺设渗灌管2-3根，地槽行距约100-150cm。其意义在于提高渗灌速度，保持墒情良好，确保地表面绿化质量。

(6)特殊地形设计  在山地、丘岭地植被时，应沿等高线设置地槽，各地槽走向基本平行，行距要根据不同植被生长要求确定。地槽长10-30m或以山势地形而定。若采用鱼鳞坑种植，水气调节通道5留在靠山体一侧，间隙量1/2地槽深，合水槽4为漏斗形处于鱼鳞坑中心位置，上地膜3铺在护膜土2下方其外沿与土埂同高，坑内经长200cm宽150cm深约150cm上下口坡度系数0.3，土埂高60cm上沿宽50cm，上地膜3内侧边沿应于坑内地平面同高并在侧膜7.上沿垂直线上，护膜土厚约20cm。(在没有地下水供应时应与集雨设施相配合)。

上述为一般设计原则和方式。在实际应用中，由于设计目的不同，土壤地质、地形条件、植被种类、水、电供应、工程机械化成度不同，应根据实际情况灵活掌握。地槽上下口坡度因地质条件不同，施工方法各异，在施工中以不出现塌方便于施工为原则。渗灌管口经选择按附注说明3.执行。

3).组织施工

(1)设计地槽：根据土地规划要求，结合不同地貌、地质以及各种植被的生长特点，因地制宜灵活设计地槽的形状和大小，通常地槽的断剖面为长方形、正方形、倒梯形、半圆形等。其特征在于：能适应各种开沟机械和开沟形式。

(2)开挖地槽：按照施工图，用人工或机械开挖地槽，在欲铺侧膜7的上沿处向外扩挖30-50cm修出二道沿，并将底部操平后铺上约20cm厚的沙土或细土。其特征在于：利于铺膜施工和保护底膜不受损坏。

(3)铺设塑料膜：地槽断剖面塑料膜宽度计算公式：塑料膜宽＝地槽底宽+侧膜7高×2+二道沿宽×2；在挖好的地槽内沿底部和四周用人工或机械铺设底膜8侧膜7，(必要时可用喷涂法将防渗剂喷涂在需要铺底膜8侧膜7位置上，以代替塑料膜保墒)在每幅塑料膜的对接处，重叠约10cm用粘合剂密封粘合。其特征在于：利用塑料膜不通气、不透水性质，在地下铺设成地槽形状以防止地槽内的水分向下渗漏和横向流失。

(4)填基土：在地槽内填上沙土或自然土约30cm操平作基土9。其特征在于：保护底膜8并使渗灌管10与底膜8之间保持适当间隙利于渗灌。

(5)铺设渗灌管：用人工或机械沿地槽内基土中线纵向铺设渗灌管10。

(6)连接供水阀门：在铺设塑料膜的地槽内将渗灌管10用连接弯头11通过侧膜7的上沿处与供水阀门12相连接，构成地槽的内灌装置。

(7)填填充土：将开挖地槽的工程土方回填在地槽内作填充土6。

(8)修整水气调节通道：将回填土填到侧膜7的上沿深度时，以人工修整使地槽四周侧膜7的上沿与上地膜3之间保留1/2-1/5地槽深度的间隙量为水气调节通道5，将多余侧膜7部分剪除或向外折叠在二道沿上，而后继续填土至上地膜3合水槽4的位置。其特征在于：使地槽内土壤与地槽外土壤保持一定的亲合功能，便于使地槽内多余水分自动排出地槽外。

(9)灌水渗地：向回填土内灌水渗地，使墒情达到最佳状态。

(10)修正地槽上边口(地槽上口向外拓展的部位用于延铺上地膜)：沿地槽上口两侧铲除表土，深度10-20cm、宽度50-100cm为地槽上边口宽度，其特征在于：扩大上地膜的覆盖面积，提高保墒效果。(若采用小于150cm间隔地槽不修地槽上边口)

(11)修整地槽上口面：(见图一)在操平地槽上口地面上地膜3合水槽4位置时要注意沿地槽中线向外修成坡面，中线处深约30cm两侧边线端点处深10-20cm。

(12)人工或机械铺设上地膜：铺设完好的上地膜3合水槽4断面应中间凹，两边稍凸的形状，其特征在于：收集雨水渗入地槽内并有效保存，(上地膜断剖面的宽度约等于地槽的上边口)。

(13)盖护膜土：用沙土或自然土盖至地平表面1作护膜土2(农膜铺设方法膜上不盖护膜土)

(14)做标记：沿上地膜四周打土埂并在地槽护膜土中心线上每隔50m打一标桩，标注地槽编号、面积、深度。

四.管理与操作

1.管理：

由于土地开发工程量大，消耗人力物力较多，投资回收期长。因此，在施工和选材时充分考虑实际效果和使用期，力争做到一次投资长期受益，求要科学设计精心施工，对水利设施要特别爱护，看护管理人员在看护林木、庄稼等植被时更要关注地槽的保墒系统和供水装置，使地槽经常处于良好状态。根据植被需要做好日常检查，其内容是：①植被土墒情是否良好。②上地膜3、侧膜7、底膜8是否有自然力或人为的破坏。③供水阀门12是否开启灵活。④护膜土是否覆盖完好等。

2.操作：

①供水作业：当地槽内土壤需要供水时，应及时开启供水阀门12，经渗灌管10向地槽内注水直到墒情达到要求为止。(一般要用地下井水以防止渗透管淤塞)②施药施肥作业：当植被因缺肥生长缓慢或发生病虫害时，可利用向地槽内注水的机会用消防车从供水阀门12处向地槽内灌注液态农药和液态肥料。若向树木施固体肥时，可以在植树坑上口破上地膜3挖坑施入而后补盖上地膜3填平护膜土。(树坑上口补盖的上地膜不粘合并留上对缝口)其特点在于：使雨水渗入地槽内。③强排水作业：当新开发土地因特殊原因被水淹没时可利用渗灌装置在供水阀门12处改装上泥浆泵将地槽内多余的水分强行抽出，确保植被存活。④防渗灌管10淤塞：当渗灌管出现淤塞时应在原管上方附近重新埋设新管。

五.附注说明

1.塑料膜  为聚乙烯塑料(PE)厚度0.06-0.15mm。

2.渗灌管的预制方法：用PE或PP-R管材，根据预制渗灌管口径大小，预制时在管壁上沿纵线打孔2-6行，孔经2-10mm用玻璃纤维布缠绕粘合在管壁上2-3层，制成使其具有良好透水透气性能的朔纤复合渗灌管10。

3.在地槽内埋设渗灌管口径的确定方法是：渗灌管10直经通常在30-150mm之间选择，对于特大型地槽渗或微型地槽，灌管直经的确定方法是：一个地槽渗灌单位在≤24小时经渗灌后达到普通灌溉水标准，即500T/亩灌水量，3m深地表含水量为26％。

4.内灌式节水地槽植被方法，要有地下水和供水设施作保障。

5.标桩为混凝土桩，长约60-100cm，宽10-20cm的水泥桩，埋设在地槽上口护膜土(2)的中线上高出地平表面约30cm，标注地槽编号、面积、深度。

6.防渗剂为液体聚乙烯塑料，施工时用喷枪喷涂在底膜8  侧膜7  上地膜3  合水槽4的位置上以代替塑料膜保墒。

Claims (6)

1.一种《内灌式节水地槽植被方法》与现有技术《内灌式人造湿地植被治沙方法》的象似点：一.采用底膜、侧膜、上地膜的铺设形式实现地槽内土壤保墒；二.在地槽内以管道渗灌方法供水；三.植树造林时上地膜铺在护膜土下20-30cm处；本发明《内灌式节水地槽植被方法》其特征是：

a.上地膜(3)合水槽(4)形成两侧高中间凹；b.上地膜(3)与侧膜(7)上沿之间水气调节通道(5)的间隙量为1/2-1/5地槽深度；c.农业用地，上地膜(3)按普通农膜的覆盖要求铺设；d.林业用地，上地膜(3)的覆盖面积等于地槽的上口面积与边口面积之和；e.草苹用地不铺上地膜；f.地槽断剖面形状为长方形、正方形、倒梯形、半圆形等；g.用塑纤复合渗灌管(10)代替水泥沙灰管-地井道和灰塑复合渗灌管-水气道，并在侧膜(7)上沿处用弯管(11)与供水伐门(12)连接；本发明《内灌式节水地槽植被方法》其特征包括以下步骤：A.设计地槽B.开挖地槽C.铺设塑料膜D.填基土E.铺设渗灌管F.连接供水阀门G.填填充土H.修整水气调节通道I.灌水渗地J.修整地槽上边口K.修整地槽上口面L.铺设上地膜M.盖护膜土N.做标记。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

a.根据土地规划要求，结合不同地貌、地质以及各种植被生长特点和种植要求，设计地槽的形状和大小；

b.按照施工图，用人工或机械开挖地槽，在欲铺侧膜7的上沿处向外扩挖30-50cm修出二道沿，并将底部操平后铺上约20cm厚的沙土或细土；

c.在挖好的地槽内，沿底部和四周用人工或机械铺设底膜(8)侧膜(7)，将侧膜7上沿多余部分剪除或向外折叠在二道沿上，在每幅塑料膜的对接处重叠约10cm用粘合剂粘合或用喷涂法将防渗剂喷涂在需要铺膜的位置上；

d.在地槽内填上沙土或自然土约30cm操平；

e.人工或机械沿地槽内基土中线纵向铺设渗灌管(10)；

f.在铺设塑料膜的地槽内将渗灌管(10)用连接弯头(11)通过侧膜(7)的上沿处与供水阀门(12)相连接；

g.将开挖地槽的工程土方回填在地槽内；

h.回填土填到侧膜(7)的上沿深度时修整水气调节通道(5)，使地槽四周侧膜(7)的上沿与上地膜(3)之间保留1/2-1/5地槽深度的间隙量，而后继续填土至上地膜(3)合水槽(4)的位置；

i.向回填土(6)内灌水渗地；

j.沿地槽上口两侧铲除表土，深度10-20cm、宽度50-100cm；

k.在操平地槽上口地面时要注意沿地槽中线向外修成坡面，断剖面中线合水槽(4)处深约30cm两侧边线端点处深10-20cm；

l.上地膜(3)断剖面两端凸，合水槽(4)凹；

m.用沙土或自然土盖至地平表面(1)；

n.沿上地膜(3)四周打土埂或在地槽护膜土中线上合水槽(4)处打一标桩；

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：渗灌管(10)为塑料管和玻璃纤维布经缠绕粘合制成具有良好渗水、透气性能的塑纤复合材料管道或已有技术塑胶渗灌管。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述底膜(8)侧膜(7)上地膜(3)为0.06-0.15mm厚的聚乙烯塑料膜或已有技术聚乙烯塑料防渗剂。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：若在地表铺膜应用普通农膜。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述标桩为混凝土桩，长约60-100cm，宽10-20cm的水泥桩，埋设在地槽上口护膜土(2)的中线上高出地平表面约30cm，标注地槽编号、面积、深度。

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