CN212278757U - 一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统，包括土壤本体、蓄水井和智能控制系统；所述土壤本体包括从上到下依次设置的待改良重黏盐碱土、透水膜层、蓄水层、防水层、盐碱土层；所述蓄水井的井底设有取水窝，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窝内，取水管出口端水平设置在待改良黏重盐碱土表面下方，所述取水管出口端一头设有向上伸出待改良黏重盐碱土的喷灌装置，一头连接弃流装置。本发明系统和方法可将渗透进入蓄水井的水循环淋洗盐渍土，操作简便，自动控制，实现了水资源的循环利用，可高效利用降雨对盐碱土淋洗，实现一个雨季完成盐碱土改良的效果，利用雨期节约工期，节约了淡水资源，改良成本较低。

Description

一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统

技术领域

本实用新型属于水资源利用和盐碱地改良工程技术领域，尤其是涉及一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统。

背景技术

我国滨海盐渍土总面积达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，滨海盐渍土的面积近一步扩大。滨海盐渍土，尤其是黏重盐渍土，含盐量高、土质黏重、渗透性极低(一般数量级不超过10^-7cm/s)、高土壤钠吸附比(水分饱和后土壤颗粒膨胀结构破坏孔隙关闭，不透水、气盐分难以淋洗。)、养分贫乏、易碱化、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”。

为了探索不同自然环境、城市形态下的海绵城市建设路径，国家开展了两批共30个海绵城市试点建设，目前海绵城市建设已经如火如荼的在全国开展，针对各种不同下垫面采用不同的雨水收集净化和利用的技术和产品层出不穷。雨水是一种非常珍贵的淡水资源，尤其针对滨海盐碱地，这种严重缺水区域，收集与利用雨水，那更是难能可贵。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淡水资源，盐渍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盐渍土，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，在我国滨海地区也有广泛应用。

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盐渍土的含盐量。放弃了对原状盐渍土的利用，造成大量盐渍土资源的浪费。

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，还存在雨水资源利用不充分的问题，降雨后的雨水渗透入土壤后，经石屑层直接排入了市政排水管网或渗入地下盐渍土层，雨水不能有效的利用，

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雨水系统，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。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统，解决滨海黏重盐渍土渗透性差、水资源消耗大、养分缺乏，和现有技术盐渍土客土资源紧缺、成本高、盐渍土资源浪费、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。

本实用新型的技术方案为：一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统，包括土壤本体、蓄水井和智能控制系统；所述土壤本体包括从上到下依次设置的待改良黏重盐渍土、透水膜层、蓄水层、防水层、盐渍土层和通气装置；所述蓄水层下表面设有突入盐渍土层的沟槽，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；所述通气装置，包括土壤中设置通气管、井中设置通气孔；在该系统高程低于周边地面5-20cm或将该系统周边起垄，垄高5-20cm，与周边建筑或构筑物的交接处采用侧向防水层反包；所述蓄水井的井底设有取水窝，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窝内，取水管出口端水平设置在待改良黏重盐渍土表面上方，所述取水管出口端一头设有向上伸出待改良黏重盐渍土的喷灌装置，另一头设有弃流装置；所述智能控制系统包含信息采集模块、分析模块、弃流模块和淋洗模块；所述信息采集模块包含土壤及蓄水的盐度、PH值在线采集器，控制分析模块包括信息处理器和比对处理器以及控制器，通过对采集的信息进行处理并与设定的阈值进行比对，做出淋洗和弃流的决策，并将控制信号传递给弃流模块和淋洗模块；淋洗模块用于接收控制分析模块控制淋洗阀门的开启或关闭信号，来执行给待改良土壤供水淋洗，弃流模块用于接收控制分析模块控制弃流阀门的开启或关闭信号，来执行对超标水的弃流；智能控制系统悬挂在蓄水井侧壁或立于蓄水井旁，在线采集器探头分别插入土壤中和取水井底部水中。

所述待改良黏重盐渍土掺拌渗透性改良剂。所述渗透性改良剂为河沙和有机物，掺拌比例为：盐渍土：河沙：有机物(0.5-0.85)：(0.1-0.3)：(0.05-0.3)，所述有机物可以为椰糠、绿化废弃枝干粉碎物、木质碎屑等一种或两种以上组合。

所述待改良黏重盐渍土厚度为60-140cm。

还设置有通气孔，所述通气孔自土壤本体的待改良黏重盐渍土向下延伸到透水膜层。

一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的方法，包括以下步骤：

(1)对待改良滨海黏重盐渍土进行渗透性改良；

(2)降雨时通过蓄水井收集雨水，当蓄水井中的水位达到控制水位上沿，智能控制系统将淋洗模块开启，进行待改良黏重盐渍土淋洗，雨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黏重盐渍土；

(3)当智能控制系统显示蓄水层的水含盐量超过待改良盐渍土含盐量时，启动弃流装置，将弃流水排至市政排水系统或周边盐碱湿地湖泊等水系，下次降雨来临后可再次循环淋洗，直至土壤含盐量指标≤3g/kg，完成淋洗，达到脱盐目的；

(4)最后对脱盐后的土壤添加土壤养分改良剂，达到改良目的，栽植适生植物。

所述步骤(1)待改良黏重盐渍土渗透性改良包括掺拌渗透性改良剂或深垄。

所述渗透性改良剂为河沙和有机物，掺拌比例为：盐渍土：河沙：有机物(0.5-0.85)： (0.1-0.3)：(0.05-0.3)，所述有机物可以为椰糠、绿化废弃枝干粉碎物、木质碎屑等一种或两种以上组合。

所述步骤(4)土壤养分改良剂包括牛粪、醋糟、食用菌菌渣和绿化粉碎废料。养分改良剂占待改良土壤比例不小于1％，与表层土壤搅拌均匀。

所述牛粪、醋糟、食用菌菌渣和绿化粉碎废料的体积比为(15-30)：(15：45)：(30-45)： (15：45)。

本实用新型有益效果：1、快速高效淋洗盐渍土，实现水资源循环利用，最大程度节约水资源。2、本实用新型技术操作简单，智能控制，系统构建完成后，自动处理，可实现无人工值守。3、本实用新型适用含盐量超过3g/kg以上的盐渍土，含盐量越高，效果越显著。4、本实用新型经济效益显著，相对于现有技术成本较低。5、工期短，仅需要一个雨季即可完成盐渍土改良，不耽误工期。6、该系统可以重复使用，不断淋洗不同的盐渍土。7、该系统亦可以直接作为长期绿化的结构，不会让下层盐渍土及地下水盐分返至系统内，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为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型另一种实施方式带有通气孔的结构示意图；

其中：1-蓄水井；2-智能控制系统；3-待改良黏重盐渍土；4-透水膜层；5-蓄水层；6-防水层； 7-取水窝；8-取水管；9-抽水泵；10-喷灌装置；11-喷灌阀门；12-弃流装置阀门；13-第一盐度及PH值采集器；14-第二盐度及PH值采集器；15-沟槽；16-暗管；17-水；18-盐渍土层； 19-液位计；20-通气孔。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例对本实用新型做进一步的说明。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，不应以此限制本实用新型的保护范围。

参见图1，本实用新型一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统，包括土壤本体、蓄水井1和智能控制系统2；所述土壤本体包括从上到下依次设置的待改良黏重盐渍土3、透水膜层4、蓄水层5、防水层6、盐渍土层18；

所述蓄水层5下表面设有突入盐渍土层18的沟槽15，该沟槽15内设有暗管16；所述暗管16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15下方，且所述蓄水井1与蓄水层5接触部分井壁为透气孔结构；在该系统高程低于周边地面5-20cm或将该系统周边起垄，垄高5-20cm，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5的井底设有取水窝7，蓄水井5内设有取水管8，该取水管8进水口设有抽水泵9并一直延伸到取水窝7内，取水管8出口端水平设置在待改良黏重盐渍土3表面下方，所述取水管8出口端设三通一头设有向上伸出待改良黏重盐渍土的喷灌装置10，另一头设有弃流装置，所述智能控制系统包含信息采集模块、分析模块、弃流模块和淋洗模块。所述信息采集模块包含土壤及蓄水的盐度、酸碱度在线采集器，控制分析模块包括信息处理器和比对处理器以及控制器，通过对采集的信息进行处理并与设定的阈值进行比对，做出淋洗和弃流的决策，并将控制信号传递给弃流模块和淋洗模块；淋洗模块为，用于接收控制分析模块控制淋洗阀门的开启或关闭信号，来执行给待改良土壤供水淋洗，弃流模块用于接收控制分析模块控制弃流阀门的开启或关闭信号，来执行对超标水的弃流。智能智能控制系统2悬挂在蓄水井1侧壁或立于蓄水井1旁，在线采集器探头13、14分别插入土壤中和蓄水井底部水中。

根据本实用新型优选地实施方式，所述透水膜层4为透水无纺布。

根据本实用新型优选地实施方式，所述蓄水层5为18-60cm厚的石屑或碎石或pp模块等大孔隙材料。

根据本实用新型优选地实施方式，所述防水层6优选为透气防渗层，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6的设置不仅能够保证雨水渗透到蓄水层5后通过暗管16排到蓄水井1内，不至于雨水直接渗透到下方的盐渍土层18流失；还能保证盐渍土层18的盐水不至反渗到蓄水层5，甚至反渗到待改良盐渍土3，从而对待改良盐渍土3造成破坏；所述防水层6在蓄水井1处同样隔离了蓄水层5和盐渍土层18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盐渍土层18对防水膜层的损坏。

根据本实用新型优选地实施方式，所述暗管16每间隔6-8米设置；所述暗管16为PVC 渗管且2％坡向连通蓄水井1；为防止暗管渗孔堵塞，所述暗管16外包覆透水土工布；本实用新型暗管16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16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16 造成堵塞。

根据本实用新型优选地实施方式，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6反包进行保水和防渗。

根据本实用新型优选地实施方式，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5上方50cm。

优选地，所述待改良黏重盐渍土3掺拌渗透性改良剂。

优选地，所述渗透性改良剂为河沙和有机物(椰糠、木屑、绿化废弃枝干粉碎料等)，掺拌比例为：盐渍土：河沙：有机物(0.5-0.7)：(0.2-0.3)：(0.1-0.3)。

优选地，所述待改良黏重盐渍土厚度为60-140cm。

优选地，如图2所示，本系统还可以设置有通气孔，通气孔自土壤本体的待改良黏重盐渍土层3向下延伸到透水膜层4；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；本实用新型中的通气孔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。

本实用新型一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的方法，包括以下步骤：

(1)对待改良滨海黏重盐渍土进行渗透性改良；包括掺拌渗透性改良剂，渗透性改良剂为河沙和有机物，有机物包括椰糠、木屑、绿化废弃枝干粉碎料等，掺拌比例为：盐渍土：河沙：有机物(0.5-0.7)：(0.2-0.3)：(0.1-0.3)。

(2)降雨时通过蓄水井收集雨水，当蓄水井1内的水位升高，达到设定水位阈值—蓄水层上沿，智能控制系统2发出打开淋洗模块指令，抽水泵9阀门打开，同时喷灌阀门11打开，抽水泵开启，喷灌装置10开始对待改良盐渍土进行喷洒浇水；水位降低至设定水位阈值下线水底15cm时，智能控制系统2发出淋洗结束指令，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阈值—蓄水层上沿，智能控制系统2再次启动淋洗模块，进行待改良黏重盐渍土淋洗，如此循环往复浇洒淋洗待改良黏重盐渍土；

(3)当智能控制系统显示蓄水层5的水含盐量超过待改良盐渍土，且水位达到设定弃流阈值上限时将发出弃流指令，弃流模块启动，送水管路切换弃流装置，将超标雨水排至市政排水系统或周边盐碱湿地湖泊等水系，下次降雨来临后可再次循环淋洗，直至含盐量达到0.3％，完成淋洗，达到脱盐目的；

(4)最后对脱盐后的土壤添加土壤养分改良剂，最后种植植物。养分改良剂占待改良土壤比例不小于1％，与表层土壤搅拌均匀。土壤养分改良剂包括牛粪、醋糟、食用菌菌渣和绿化粉碎废料。所述牛粪、醋糟、食用菌菌渣和绿化粉碎废料的体积比为(15-30)：(15：45)： (30-45)：(15：45)。

本实用新型所用的雨水淋洗也可用自来水、湖泊、河水等其他淡水代替，同样能够实现盐渍土改良的效果。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统，其特征在于，包括土壤本体、蓄水井和智能控制系统；所述土壤本体包括从上到下依次设置的待改良黏重盐渍土、透水膜层、蓄水层、防水层、盐渍土层和透气装置；所述蓄水层下表面设有突入盐渍土层的沟槽，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；在该系统高程低于周边地面5-20cm或将该系统周边起垄，垄高5-20cm，与周边建筑或构筑物的交接处采用侧向防水层反包；所述蓄水井的井底设有取水窝，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窝内，取水管出口端水平设置在待改良黏重盐渍土表面上方，所述取水管出口端一头设有向上伸出待改良黏重盐渍土的喷灌装置，另一头设有弃流装置；所述智能控制系统包含信息采集模块、分析模块、弃流模块和淋洗模块；所述信息采集模块包含土壤及蓄水的盐度、PH值在线采集器，控制分析模块包括信息处理器和比对处理器以及控制器，通过对采集的信息进行处理并与设定的阈值进行比对，做出淋洗和弃流的决策，并将控制信号传递给弃流模块和淋洗模块；淋洗模块用于接收控制分析模块控制淋洗阀门的开启或关闭信号，来执行给待改良土壤供水淋洗，弃流模块用于接收控制分析模块控制弃流阀门的开启或关闭信号，来执行对超标水的弃流；智能控制系统悬挂在蓄水井侧壁或立于蓄水井旁，在线采集器探头分别插入土壤中和取水井底部水中。

2.根据权利要求1所述雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统，其特征在于，所述待改良黏重盐渍土掺拌渗透性改良剂。

3.根据权利要求1所述雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统，其特征在于，所述待改良黏重盐渍土厚度为60-140cm。

4.根据权利要求1所述雨水高效改良滨海黏重盐渍土的系统，其特征在于，还设置有通气孔，所述通气孔自土壤本体的待改良黏重盐渍土向下延伸到透水膜层。

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