一種先打斜孔后注砂的低滲性土壤改良方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種先打斜孔后注砂的低滲性土壤改良方法，其特征在于，包括如下步驟：1）在待改良土壤中打斜向下的斜孔；2）在斜孔中填充砂壤土得到斜砂柱，以斜砂柱增加待改良土壤通透性。本發(fā)明提供的方法工藝簡(jiǎn)便，適用于對(duì)黏質(zhì)土、粘漬板土、中低產(chǎn)田、濱海鹽漬土、黏質(zhì)斑塊和低滲性草坪的改良。
【專利說明】一種先打斜孔后注砂的低滲性土壤改良方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水土工程【技術(shù)領(lǐng)域】。尤其涉及一種先打斜孔后注砂的低滲性土壤改良方法。
【背景技術(shù)】
[0002]黏土具有土層黏重、通透性差的特點(diǎn)，不利于作物生長(zhǎng)和水土保持。黏土夾層或黏質(zhì)斑塊的存在也影響著土地的產(chǎn)量?？茖W(xué)改良黏質(zhì)土壤，對(duì)土地資源的有效利用和生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]增加土壤通透性，是對(duì)黏質(zhì)土壤進(jìn)行改良中的關(guān)鍵性問題。內(nèi)設(shè)砂柱——即先打孔后注砂技術(shù)，在工程實(shí)踐中被證明對(duì)增加土壤的通透性有一定效果。該技術(shù)在中新天津生態(tài)城、江蘇啟東工業(yè)園等地進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用。
[0004]天津海林園藝環(huán)?？萍脊こ逃邢薰疽焉暾?qǐng)與內(nèi)設(shè)砂柱相關(guān)的專利(專利200410072547.9:節(jié)水型鹽堿灘地物理-化學(xué)-生態(tài)綜合改良及植被構(gòu)建技術(shù)；200710057760.6:鹽堿灘農(nóng)田土壤與植被綜合改良方法)。上述專利將內(nèi)設(shè)“豎直砂柱”技術(shù)與其它土方工程相結(jié)合，對(duì)鹽堿灘地進(jìn)行綜合改良。所述方法要求先將原土搬起，下面鋪好石碴和墊層后再填回原土，在此基礎(chǔ)上打豎直孔后注砂。該技術(shù)工藝較復(fù)雜，工程成本偏聞。
[0005]相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)對(duì)內(nèi)設(shè)砂柱技術(shù)進(jìn)行了報(bào)道。張博等在鹽土改良中砂柱的作用機(jī)理研究(張博等，鹽土改良中砂柱的作用機(jī)理研究，《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)》,2013年06期)一文中采用了室內(nèi)土柱模擬試驗(yàn)結(jié)合田間試驗(yàn)的方法，對(duì)砂柱在鹽土改良中的作用機(jī)理及應(yīng)用效果進(jìn)行了初步研究，該文獻(xiàn)研究的砂柱為在鹽土上直接打孔注砂得到的豎直砂柱，但由于豎直砂柱對(duì)距離砂柱越遠(yuǎn)的土壤影響越小的緣故，砂柱群的最適間隔為0.67m，需要設(shè)置很密集的砂柱，工程成本也不低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種打斜孔后注砂的低滲性土壤改良方法，以改良黏質(zhì)土、粘潰板土、中低產(chǎn)田、濱海鹽潰土、黏質(zhì)斑塊、低滲性草坪等多種通透性較差的土壤。
[0007]本發(fā)明提供的一種打斜孔后注砂的低滲性土壤改良方法，包括如下步驟:
[0008]I)在待改良土壤中打斜向下的N個(gè)斜孔；
[0009]2)在斜孔中填充砂壤土得到斜砂柱，以斜砂柱增加待改良土壤通透性；
[0010]所述N為大于等于I的自然數(shù)。
[0011]當(dāng)N大于I時(shí)，N個(gè)斜孔相互之間的排列關(guān)系為:平行排列、X交叉排列、延長(zhǎng)線上交叉的線段中的任一種或幾種。
[0012]其中，所述打斜向下的斜孔，用動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)打孔機(jī)打孔。
[0013]其中，所述的斜孔，其與地平面呈O (不含)~90 (不含)度夾角。
[0014]其中，所述的斜孔，其垂直深度為5 (含)~150 (含)cm。[0015]其中，所述的斜孔，垂直該斜孔的橫截面為邊長(zhǎng)I (含)~10 (含)cm的正方形或直徑I (含)~10 (含)Cm的圓形。
[0016]其中，所述的斜孔的分布密度為:每塊水平斷面為Icm2的正方形的長(zhǎng)方體土體分布I~40個(gè)斜孔。
[0017]本發(fā)明的另一目的是提供先打斜孔后注砂的低滲性土壤改良方法在提高待改良土壤通透性上的應(yīng)用。
[0018]其中，所述待改良土壤為黏質(zhì)土、粘潰板土、中低產(chǎn)田、濱海鹽潰土、黏質(zhì)斑塊或低滲性草坪土等低通透性土壤中的一種。
[0019]本發(fā)明的有益效果在于:
[0020]本發(fā)明提供的利用斜砂柱改良的土壤，土壤中水溶液的運(yùn)移速率顯著提高，土壤中溶質(zhì)的滲出時(shí)間顯著縮短。
[0021]本發(fā)明提供的方法在實(shí)際應(yīng)用中可與暗管地下排水技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)操作的全機(jī)械自動(dòng)化。
[0022]本發(fā)明提供的方法適用于改良黏質(zhì)土、粘潰板土、中低產(chǎn)田、濱海鹽潰土、黏質(zhì)斑塊和低滲性草坪等多種低通透性土壤。與現(xiàn)有的方法相比，本發(fā)明的方法成本較低，操作便捷，施工方便，能適用于原 土和客土，效果更好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1:為實(shí)施例1的單一斜孔，其橫截面為正方形。
[0024]圖2:為實(shí)施例1的單一斜孔,其橫截面為圓形。
[0025]圖3:為實(shí)施例1斜砂柱與豎直砂柱水流方向比較圖。
[0026]圖4:為實(shí)施例2的交叉斜孔，2個(gè)斜孔的橫截面均為正方形。
[0027]圖5:為實(shí)施例2的交叉斜孔，2個(gè)斜孔的均為圓形。
[0028]圖6:為實(shí)施例2的平行排列的雙孔，2個(gè)斜孔的橫截面均為正方形。
[0029]其中，深色部分為待改良土壤，淺色部分為斜孔。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]1、待改良土壤為高lm、水平斷面為邊長(zhǎng)0.3m的正方形的長(zhǎng)方體濱海粘壤質(zhì)鹽土土體，黏粒成分占33.9%，土壤飽和導(dǎo)水率為1.7 cm/d ο
[0033]2、改良土壤的方法分以下3種:
[0034]2.1在粘壤質(zhì)土壤中鉆I個(gè)垂直高度為lm、橫截面為邊長(zhǎng)4cm的正方形的孔，該孔與土壤的水平面呈73度角(如圖1 )，然后向孔中倒入砂壤土。
[0035]2.2在土壤中鉆I個(gè)垂直高度為lm、橫截面為直徑4cm的圓形的孔，該孔與土壤的水平面呈73度角(如圖2)，然后向孔中倒入砂壤土。
[0036]2.3垂直砂柱對(duì)照:在土壤中鉆I個(gè)垂直高度為lm、橫截面為直徑4cm的圓形的孔，該孔與土壤的水平面呈90度角，然后向孔中倒入砂壤土。
[0037]2.4空白對(duì)照:不設(shè)斜砂柱的對(duì)照(指不鉆孔)。[0038]所用砂壤土的砂粒質(zhì)量百分含量為61.4%,砂壤土飽和導(dǎo)水率為37.9cm/d。
[0039]3、進(jìn)行淋洗實(shí)驗(yàn):土體下端為地下水，土體表層保持2cm積水。對(duì)土體中的鹽分進(jìn)行淡水淋洗。
[0040]淋洗結(jié)果顯示:鹽土中不設(shè)斜砂柱時(shí)，土體中95%鹽分的淋出時(shí)間為25天；設(shè)置垂直砂柱時(shí),土體中95%的鹽分的淋出時(shí)間為21天；鹽土中設(shè)置I根斜砂柱時(shí),不管橫截面為正方形還是圓形，土體中95%的鹽分的淋出時(shí)間為15天，所用淋洗時(shí)間為不設(shè)砂柱的60%，時(shí)間效率提高了 67%。斜砂柱比垂直砂柱淋洗效率高，斜砂柱與豎直砂柱水流方向比較圖見圖3。
[0041]斜砂柱比垂直砂柱淋洗效率高的原理:在垂直砂柱設(shè)置中，同一水平線上的砂柱和鹽土中的水壓相同，因此斜向壓力分量為0，土柱水流和砂柱水流均為縱向，砂柱和周圍土壤之間水分交換近似為O。在斜砂柱中，砂柱中水分流動(dòng)較快，同水平線上砂柱水壓低于鹽土的水壓，因此在邊界處水不斷從鹽土流向砂柱，從而使鹽分也快速地隨水流進(jìn)入砂柱被淋洗走。
[0042]實(shí)施例2:
[0043]1、待改良土壤為高lm、水平斷面為邊長(zhǎng)0.3m的正方形的長(zhǎng)方體濱海粘壤質(zhì)鹽土土體，黏粒成分占33.9%，土壤飽和導(dǎo)水率為1.7 cm/d ο
[0044]2、改良 土壤的方法分以下2種:
[0045]2.1在土壤中分別鉆2個(gè)高為lm、橫截面為邊長(zhǎng)4cm的正方形的孔，2個(gè)孔分別與土壤的水平面呈73度夾角且彼此以34度水平夾角相交(如圖4)，然后向孔中倒入砂壤土。
[0046]2.2在土壤中分別鉆2個(gè)高為lm、橫截面為直徑4cm的圓形的孔，2個(gè)孔分別與土壤的水平面呈73度夾角且彼此以34度水平夾角相交(如圖5)，然后向孔中倒入砂壤土。
[0047]2.3在土壤中分別鉆2個(gè)高為lm、橫截面為邊長(zhǎng)4cm的正方形的孔，2個(gè)孔分別與土壤的水平面呈73度夾角且彼此平行(如圖6)，然后向孔中倒入砂壤土。
[0048]2.4不設(shè)斜砂柱的對(duì)照(不鉆孔)。
[0049]所用砂壤土的砂粒質(zhì)量百分含量為61.4%,砂壤土飽和導(dǎo)水率為37.9cm/d。
[0050]3、進(jìn)行淋洗實(shí)驗(yàn):土體下端為地下水，土體表層保持2cm積水。對(duì)土體中的鹽分進(jìn)行淡水淋洗。
[0051]淋洗結(jié)果顯示:鹽土中不設(shè)砂柱時(shí)，土體中95%鹽分的淋出時(shí)間為25天；鹽土中設(shè)置2根斜砂柱時(shí)(不管是正方形橫截面、圓形橫截面，只要是交叉排列，效果一致)，土體中95%的鹽分的淋出時(shí)間為10天，所用淋洗時(shí)間為不設(shè)砂柱的40%，效率提高了 150%。
[0052]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明、【具體實(shí)施方式】及試驗(yàn)，對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種先打斜孔后注砂的低滲性土壤改良方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)在待改良土壤中打斜向下的N個(gè)斜孔； 2)在斜孔中填充砂性土壤得到斜砂柱，以斜砂柱增加待改良土壤通透性； 所述N為大于等于I的自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)N大于I時(shí)，N個(gè)斜孔相互之間的排列關(guān)系為:平行排列、X交叉排列、延長(zhǎng)線上交叉的線段中的任一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的斜孔，其與地平面呈O(不含)~90(不含)度夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的斜孔，其垂直深度為5(含)~150(含)cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的斜孔，垂直該斜孔的橫截面為邊長(zhǎng)I (含)~10 (含)Cm的正方形或直徑I (含)~10 (含)Cm的圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的斜孔的分布密度為:每塊水平斷面為Im2的正方形的長(zhǎng)方體土體分布I~40個(gè)斜孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的先打斜孔后注砂的低滲性土壤改良方法在提高待改良土壤通透性上的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述待改良土壤為黏質(zhì)土、粘潰板土、中低產(chǎn)田、濱海鹽潰土、黏質(zhì)斑塊或低滲性草坪土中的任一種。
【文檔編號(hào)】A01B77/00GK103959951SQ201410145929
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】李保國(guó), 孫雪雁 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)