CN212278758U - 一种盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统 - Google Patents

一种盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,包括盐碱地水资源收集系统和盐碱地改良系统;所述盐碱地水资源收集系统包括土壤本体中设置的蓄水层,蓄水层通过暗管和蓄排井连接,蓄排井的井口设有取水管;所述盐碱地改良系统包括在盐碱土内挖出的大坑,坑底设置有排盐沟,大坑内设置隔离层,所述隔离层铺满坑的所有侧壁、坑底和排盐沟,大坑内从上到下依次设置有第二种植土层、原土层、排盐层;所述取水管的出口设置在第二种植土层上方。本实用新型系统不仅可以有效收集降雨后渗透到种植土层内的雨水,不会导致盐碱土层返盐,还可充分利用收集的雨水对盐碱土进行改良,耗费的水资源少,改良效果显著。

Description

一种盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统
技术领域
本实用新型属于盐碱地改良工程技术领域,尤其是涉及一种盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统。
背景技术
我国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,滨海盐碱土的面积近一步扩大。滨海盐碱土,尤其是吹填土,含盐量高、易碱化、养分贫乏、土质黏重、渗透性极、地下水矿化度高且埋藏浅等特点严重影响着农林业生产,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”。
2013年12月,中央城镇化工作会议上强调“提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市”。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,所以必须保证充足的淡水资源供给,盐碱土地资源才能做到可持续利用。
目前,我国盐碱地绿化普遍采用“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。明沟、盲管、暗管、淋层等方法是目前较为常用的物理改良措施。暗管排盐是用塑料波纹暗管进行排盐的一种成熟的盐碱地治理方法,见效快、效果好、成本适中、节省土地,在我国沿海地区也有广泛应用。但是这个技术对机械和场地要求高,适用于大面积平整土地的机械化操作。在盐碱土一定深度设置淋层和盲沟,也是滨海地区盐碱地改良利用中常用的方法,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,从而达到降低土体盐分含量的作用。明沟排盐,是利用土体侧渗,将盐分排出,可单独使用,也可与淋层、盲沟、暗管等方法结合使用。
以上几种方法虽然在一定程度上都能达到排盐降盐的作用,但是这几种方法的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。
现用的客土栽植暗管排盐技术,还存在雨水资料利用不充分的问题,降雨后的雨水渗透入土壤后,经石屑层进入盐碱层流失,或直接排入了市政排水管网,雨水不能有效的利用,同时施肥过程中,大量的氮磷钾等营养物质也随之排入了市政雨水系统,还造成下游水体的富营养化。
此外还有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,一般在原地形上再抬高1-2m,进一步远离地下高盐水,减少高盐毛细水的影响,从而保证改良好的土壤不再被盐渍化,可以正常做绿化。但是做法存在以下缺点,绿地抬高需要增加大量的土方量,非常不经济,且消耗了大量土壤资源,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盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,解决现有技术中滨海盐碱地区土壤盐度高的问题。
本实用新型的技术方案为:
一种盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,包括盐碱地水资源收集系统和盐碱地改良系统;所述盐碱地水资源收集系统包括土壤本体中设置的蓄水层,蓄水层通过暗管和蓄排井连接,蓄排井的井口设有取水管;所述盐碱地改良系统包括在盐碱土内挖出的大坑,坑底设置有排盐沟,大坑内设置隔离层,所述隔离层铺满坑的所有侧壁、坑底和排盐沟,大坑内从上到下依次设置有第二种植土层、原土层、排盐层;所述取水管的出口设置在第二种植土层上方。
所述盐碱地水资源收集系统包括从上到下依次设置的第一种植土层、透水膜层、蓄水层、防水层和盐碱土层;所述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排井;所述蓄排井间隔设置在土壤本体内,其深度自上而下延伸至防水层,且所述蓄排井与蓄水层接触部分井壁为渗管结构,以满足排气和渗水双重作用;其它部分井壁为不透水结构,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;所述蓄排井壁上设有溢流排水管,该溢流排水管与第一种植土层下表面平齐;所述蓄排井的井底设有取水窝,自蓄排井的井口设有取水管一直延伸到取水窝内。
所述排盐沟内设有排水管,排水管四周包覆4-6cm厚的粗砂外加8-12cm厚细砂,或包覆透水土工布,所述排水管出口通向市政排水井。
所述排水管圆周上开出多排窄条形渗水孔。
所述大坑的深度为0.6-1.5米,第一种植土层厚度为60-140cm,第二种植土层厚度为30-50cm,原土层厚度为30-100cm。
所述隔离层包括内防水土工布层、防水膜层和外防水土工层。
所述排盐沟间隔设置在坑底,设置间距为6-8米,宽度和深度均为25-45cm。
所述排盐层为15-22cm厚的石屑或粗砂;所述石屑或粗砂的粒径为0.5-10mm。
所述原土层中拌有改良剂,所述改良剂包括亚临界水解污泥、亚临界水解鸡粪、复合菌肥和纤维粘合剂,所述亚临界水解污泥、亚临界水解鸡粪、复合菌肥和纤维粘合剂质量比为5-15:1-3:20-50:100-150。
所述暗管每间隔6-8米设置;所述暗管为PVC渗管且2%坡向连通蓄排井,所述暗管外可包覆透水土工布。
本实用新型有益效果:
本实用新型系统不仅可以有效收集降雨后渗透到种植土层内的雨水,不会导致盐碱土层返盐,还可充分利用收集的雨水对盐碱土进行改良,耗费的水资源少,改良效果显著。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图;
图2为本实用新型盐碱地水资源收集系统土壤本体断面结构示意图。
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。
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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。
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。在本实用新型的描述中,“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-图2所示,本实用新型一种盐碱地雨水收集和盐碱土改良系统,包括盐碱地水资源收集系统1000和盐碱地改良系统500;
所述盐碱地水资源收集系统1000包括土壤本体100和蓄排井200;所述土壤本体100包括从上到下依次设置的第一种植土层1、透水膜层2、蓄水层3、防水层4和盐碱土层5;所述蓄水层3下表面设有突入盐碱土层的沟槽6,该沟槽6内设有暗管7;所述暗管7坡向连接相通蓄排井200;所述蓄排井200间隔设置在土壤本体100内,其深度自上而下延伸至沟槽6下方,且所述蓄排井200与蓄水层3接触部分井壁为渗管结构,以满足排气和渗水双重作用;其它部分井壁为不透水结构,在盐碱地水资源收集系统1000与周边建筑或构筑物的交接处采用侧向防水层反包;所述蓄排井壁上设有溢流排水管8,该溢流排水管8与第一种植土层1下表面平齐;所述蓄排井200的井底设有取水窝9,自蓄排井200的井口设有取水管10一直延伸到取水窝9内;
所述盐碱地改良系统500包括在盐碱土600内挖出的大坑,大坑内从上到下设置在大坑内的第二种植土层501、原土层502、排盐层503、排盐沟504和隔离层505;
所述大坑内设置隔离层505,该隔离层505铺满坑的所有侧壁、坑底和排盐沟504;
所述排盐沟504设置在坑底,排盐沟504内设有排水管506,该排水管506四周包覆4-6cm厚的粗砂507外加8-12cm厚细砂508,或包覆透水土工布;在管外包覆粗砂507和细砂508,或透水土工布,既能起到渗透水作用,又能避免泥沙进入排水管造成堵塞;所述排水管出口通向市政排水井;所述粗砂507粒径为0.5-2mm;细砂508粒径0.25-0.4mm;
所述坑底隔离层505和排盐沟504的上方设置排盐层503;所述排盐层503的上方设置原土层502;所述原土层502的上方设置第二种植土层501;
所述取水管10的出口设置在第二种植土层上方。
本实用新型所述盐碱地改良系统500在地下水矿化度高且水位变化不规律或波动较大的地区,为保证绿化植物的正常生长,采用了物理隔离措施与排盐措施相结合的方法,最大程度地避免地下咸水对土体的侵扰。
本实用新型的工作原理是:
在下雨的过程中,所述盐碱地水资源收集系统1000表面的雨水首先通过第一种植土层1过滤,然后再通过透水膜层2后进入到蓄水层3,进入蓄水层3的雨水再经过滤后汇集到凹槽6内,并经暗管7输送到蓄排井200存储起来;
同时,在下雨的过程中,所述盐碱地改良系统500首先通过第二种植土层501过滤后对原土层进行冲洗,带走其中的部分盐分后进入排盐层503,然后汇集到排盐沟504内,然后经排水管506后输送到市政排水井排出;
在不降雨的时候,所述盐碱地水资源收集系统1000的蓄排井200储存的雨水通过取水管10输送到所述盐碱地改良系统500的第二种植土层上方501的上方,持续对第二种植土层上方501进行冲淋,从而持续带走原土层502中的盐分;冲淋的方式可以为喷灌,滴灌和微喷。
因此,本实用新型充分的利用了降雨过程中的雨水和降雨过程中储存档的雨水对盐碱土原土层进行改良,避免了水资源的浪费,也不会导致返盐现象的产生。
根据本实用新型某些优选地实施方式,所述第一种植土层1厚度为60-140cm。
根据本实用新型某些优选地实施方式,所述透水膜层2为透水无纺布。
根据本实用新型某些优选地实施方式,所述蓄水层3为18-60cm厚的石屑或碎石或pp模块等大孔隙材料。
根据本实用新型某些优选地实施方式,所述防水层4包括上防水土工布层、第一防水膜层和下防水土工层,在溢流取排水井200处延伸至井底下方;防水层4的设置不仅能够保证雨水渗透到蓄水层3后通过暗管7排到蓄排井200内,不至于雨水直接渗透到下方的盐碱土层5流失;还能保证盐碱土层5的盐水不至反渗到蓄水层3,甚至反渗到种植土层1,从而对种植土层1造成破坏;所述防水层4在蓄排井处同样隔离了蓄水层3和盐碱土层5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碱土层5对第一防水膜层的损坏。
根据本实用新型某些优选地实施方式,所述暗管7每间隔6-8米设置;所述暗管7为PVC渗管且2%坡向连通蓄排井200;为防止暗管渗孔堵塞,所述暗管外包覆透水土工布;本实用新型暗管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。
根据本实用新型某些优选地实施方式,对于绿地面积非常大时,为便于管理和控制,所述盐碱地水资源收集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;反包高度一般超过碎石层上方50cm(图中未示出)。
根据本实用新型某些优选地实施方式,所述蓄排井200的深度延伸至沟槽6下方至少1m处。
根据本实用新型的某些优选实施方式,所述大坑的深度为0.6-1.5米(如地下水位高,可根据实际情况,缩短深度)。
根据本实用新型的某些优选实施方式,所述隔离层505包括内防水土工布层、第二防水膜层和外防水土工层。隔离层505的设置能够保证水渗透到下方的盐碱土层流失;还能保证盐碱土层的盐水不至反渗到大坑中,甚至反渗到种植土层501,从而对种植土层501造成破坏;另外,内防水土工布层还有助于加强隔离层505的韧性和强度,防止碎石等损坏隔离层505;同样,外防水土工层还有助于防止大坑外盐碱土对隔离层505的损坏。
根据本实用新型的某些优选实施方式,所述排盐沟504间隔设置在坑底,设置间距为6-8米,宽度和深度均为25-45cm。
根据本实用新型的某些优选实施方式,所述排水管506为PVC渗管;更优选地,排水管506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。
根据本实用新型的某些优选实施方式,所述排盐层503为15-22cm厚的石屑或粗砂;所述石屑或粗砂的粒径为0.5-10mm。
根据本实用新型的某些优选实施方式,所述原土层502为50-80cm厚的原盐碱土粉碎后颗粒;优选地,所述原土层502中可根据需要拌入改良剂;通常来说,现有盐碱土的改良大多采用有机肥、草炭土、山皮砂等改良剂;优选地,本实用新型使用的改良剂包括亚临界水解污泥、亚临界水解鸡粪、复合菌肥和纤维粘合剂(均为现有商品,例如上海亘远环保股份公司生产的亚临界水解污泥和亚临界水解鸡粪,复合菌肥是由潍坊神洲生物肥料有限公司生产的复合微生物肥商品,纤维粘合剂由河南路腾化工产品商贸有限公司公司生产的土壤纤维粘合剂商品)。
所述亚临界水解污泥、亚临界水解鸡粪、复合菌肥和纤维粘合剂质量比为5-15:1-3:20-50:100-150。
实验表明,使用本实用新型的改良剂,比现有常规盐碱土改良剂有机肥、草炭土、山皮砂等提高50-100%的改良效果。
根据本实用新型的某些优选实施方式,所述种植土层501厚度为40-50cm;种植土层上可种植各种植物509。
本实用新型的盐碱地水资源收集系统1000和盐碱地改良系统500相互配合具有优秀的改良效率;1)盐碱地水资源收集系统1000本身不仅是雨水收集系统,也是一种盐碱土的改良手段,具有双重作用;2)雨水期间盐碱地改良系统500可利用雨水对自身的原土层进行改良,在不降雨时,又可以利用盐碱地水资源收集系统1000收集的雨水进行改良,水资源得到了充分利用。
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 (9)

1.一种盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,其特征在于,包括盐碱地水资源收集系统和盐碱地改良系统;所述盐碱地水资源收集系统包括土壤本体中设置的蓄水层,蓄水层通过暗管和蓄排井连接,蓄排井的井口设有取水管;所述盐碱地改良系统包括在盐碱土内挖出的大坑,坑底设置有排盐沟,大坑内设置隔离层,所述隔离层铺满坑的所有侧壁、坑底和排盐沟,大坑内从上到下依次设置有第二种植土层、原土层、排盐层;所述取水管的出口设置在第二种植土层上方。
2.根据权利要求1所述盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,其特征在于,所述盐碱地水资源收集系统包括从上到下依次设置的第一种植土层、透水膜层、蓄水层、防水层和盐碱土层;所述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排井;所述蓄排井间隔设置在土壤本体内,其深度自上而下延伸至防水层,且所述蓄排井与蓄水层接触部分井壁为渗管结构,以满足排气和渗水双重作用;其它部分井壁为不透水结构,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;所述蓄排井壁上设有溢流排水管,该溢流排水管与第一种植土层下表面平齐;所述蓄排井的井底设有取水窝,自蓄排井的井口设有取水管一直延伸到取水窝内。
3.根据权利要求1所述盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,其特征在于,所述排盐沟内设有排水管,排水管四周包覆4-6cm厚的粗砂外加8-12cm厚细砂,或包覆透水土工布,所述排水管出口通向市政排水井。
4.根据权利要求3所述盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,其特征在于,所述排水管圆周上开出多排窄条形或圆形渗水孔。
5.根据权利要求1所述盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,其特征在于,所述大坑的深度为0.6-1.5米,第一种植土层厚度为60-140cm,第二种植土层厚度为30-50cm,原土层厚度为30-100cm。
6.根据权利要求1所述盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,其特征在于,所述隔离层包括内防水土工布层、防水膜层和外防水土工层。
7.根据权利要求1所述盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,其特征在于,所述排盐沟间隔设置在坑底,设置间距为6-8米,宽度和深度均为25-45cm。
8.根据权利要求1所述盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,其特征在于,所述排盐层为15-22cm厚的石屑或粗砂;所述石屑或粗砂的粒径为0.5-10mm。
9.根据权利要求1所述盐碱地水资源收集和盐碱土改良系统,其特征在于,所述暗管每间隔6-8米设置;所述暗管为PVC渗管且2%坡向连通蓄排井,所述暗管外可包覆透水土工布。
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