本發(fā)明涉及土壤排水以及鹽堿地治理,尤其涉及基于秸稈形成的鹽堿地排鹽系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù):
1、目前,用于改良鹽堿地的方法有很多,常見(jiàn)的有種植耐鹽堿作物品種,增施有機(jī)肥改良土壤,開挖明溝以利排水和脫鹽,采用塑料薄膜阻隔鹽堿,還有就是通過(guò)暗管-明溝排水脫鹽。通過(guò)鋪設(shè)暗管排水脫鹽,即通過(guò)埋置在鹽堿地土層下方的暗管管網(wǎng),把土壤中的含鹽水分,引入明溝,排出土壤,暗管壁上分布著諸多微孔,達(dá)到洗鹽脫鹽的效果。
2、目前的暗管材料有陶瓷管、混凝土管、塑料管等,有的管材價(jià)格比較高,難以普及推廣應(yīng)用;有的管材重量較重,施工困難;有些塑料管材埋在地下,容易形成二次污染。另外,暗管排水系統(tǒng)多采用帶有孔眼的波紋塑料管作為吸水管,由于吸水管埋設(shè)在較深的土壤之中,如管道外包濾料設(shè)置不當(dāng)或是在土壤淤積傾向較重的地方,容易發(fā)生孔眼的堵塞和管道的淤堵,降低了管道的排水能力,甚至導(dǎo)致排水暗管失效,而且無(wú)法進(jìn)行維護(hù)。同時(shí)田間漬水不能及時(shí)排出,影響土壤的通氣性,惡化了作物生長(zhǎng)環(huán)境。
3、傳統(tǒng)排水暗管在非飽和土壤中的排水效率不高,因?yàn)橥寥涝诜秋柡蜅l件下,暗管中的大氣壓力和土壤中的基質(zhì)吸力的共同作用會(huì)使土壤水分很難自動(dòng)進(jìn)入暗管,水分總是沿著暗管周圍進(jìn)行繞流運(yùn)動(dòng);只有當(dāng)暗管周圍土壤達(dá)到飽和時(shí),水分才進(jìn)入暗管并被排走。
4、鹽漬灌區(qū)普遍存在地下水位較淺,地下水在毛管力作用下上升至地表,淺層土壤出現(xiàn)有返潮、夜潮現(xiàn)象,導(dǎo)致土性涼冷、地溫低及土壤升溫慢,土壤透氣性差,造成作物的種子萌發(fā)和根系發(fā)育受阻。目前所采用性價(jià)比較高的暗管排水等方法來(lái)控制鹽漬灌區(qū)的地下水位,然而采用暗管排水技術(shù)不能解決鹽漬地區(qū)土性涼冷、地溫偏低、土壤升溫慢、土壤通風(fēng)透氣性差這個(gè)問(wèn)題。
5、黃河三角洲鹽堿土壤為黃河沖擊形成,成土年幼,土壤結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定,遇水極易水土流失,使得排水溝邊坡易坍塌,增加了管護(hù)成本,也不利于鹽堿地改良,因此亟需構(gòu)建快速的鹽堿農(nóng)田排水溝邊坡生態(tài)穩(wěn)固技術(shù)。
6、因此,為滿足鹽堿地綠色開發(fā)的技術(shù)需求,如何尋求一種綠色環(huán)保、排水脫鹽效果好、不易淤堵、可改善鹽堿地通氣性以及排水溝渠邊坡穩(wěn)定的鹽堿地治理系統(tǒng)和方法很有必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此,本發(fā)明提出了基于秸稈形成的鹽堿地排鹽系統(tǒng)和方法。
2、本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為:
3、第一方面,本技術(shù)方案提出了基于秸稈形成的鹽堿地排鹽系統(tǒng),包括埋設(shè)在鹽堿地中的秸稈排水體、埋設(shè)在鹽堿地中的集水井以及在鹽堿地表面開挖形成的排水溝;所述秸稈排水體與所述集水井相連通,所述集水井中設(shè)置有泵水機(jī)構(gòu),用于將集水井中收集的鹽堿水排入排水溝中;
4、所述的秸稈排水體包括若干組裝連接的排水單元,所述排水單元包括:
5、內(nèi)芯層,所述內(nèi)芯層位于排水單元的中部;所述內(nèi)芯層為秸稈束,所述秸稈束由若干秸稈捆扎成束形成;
6、骨架層,所述骨架層套設(shè)在內(nèi)芯層上,形成骨架支撐;所述骨架層包括兩對(duì)合而成的毛竹片,所述毛竹片周身開設(shè)有若干滲透孔;所述毛竹片由截面呈圓形的毛竹筒一分為二劈開后形成;所述毛竹筒的內(nèi)徑小于所述秸稈束的外徑;當(dāng)兩片毛竹片扣合在內(nèi)芯層上后,兩片毛竹片之間沿著毛竹片長(zhǎng)度方向形成有槽縫;
7、架空層,設(shè)置在位于上方的毛竹片的外表面;所述架空層包括第二秸稈繩,所述第二秸稈繩呈“s”形貼敷在毛竹片的表面;所述第二秸稈繩在毛竹片的表面構(gòu)建形成多個(gè)空腔格室;
8、透水濾布層,所述透水濾布層纏繞設(shè)置在最外層;所述透水濾布層將所述第二秸稈繩壓持固定;所述透水濾布層將所述架空層、骨架層、內(nèi)芯層收束包裹為一體;所述透水濾布層將所述的槽縫圍繞后構(gòu)成導(dǎo)向通道;所述的空腔格室與所述的導(dǎo)向通道相連通;
9、所述排水溝的邊坡上鋪設(shè)有秸稈草毯,所述秸稈草毯通過(guò)固定件固定在邊坡上。
10、優(yōu)選的,所述秸稈草毯包括位于最上方的面網(wǎng)層和位于最底部的底網(wǎng)層,以及位于所述面網(wǎng)層和所述底網(wǎng)層之間的營(yíng)養(yǎng)層,所述面網(wǎng)層和所述底網(wǎng)層平鋪縫合連接,所述營(yíng)養(yǎng)層和所述底網(wǎng)之間設(shè)置有墊紙,所述營(yíng)養(yǎng)層和所述面網(wǎng)層之間設(shè)有秸稈層,所述秸稈層和所述營(yíng)養(yǎng)層之間設(shè)置有草籽層。
11、優(yōu)選的,所述固定件為第一固定件,該第一固定件包括豎竹竿和橫竹竿,所述豎竹竿的底端具有斜形的尖刺部,所述豎竹竿的竿身開設(shè)有穿設(shè)孔;所述橫竹竿開設(shè)有槽口,所述槽口的寬度大于豎竹竿的直徑;所述橫竹竿能夠自由貫穿所述穿設(shè)孔,在使用時(shí),所述橫竹竿與所述豎竹竿形成十字形結(jié)構(gòu);所述槽口與所述穿設(shè)孔相卡合。
12、優(yōu)選的,所述固定件為第二固定件,該第二固定件包括空心外桿,所述空心外桿內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu);所述空心外桿的周身上開設(shè)有至少一個(gè)第一斜孔以及至少一個(gè)第二斜孔,第二斜孔位于第一斜孔的上方;所述第一斜孔中配合插設(shè)有作為倒刺使用的倒刺桿,所述倒刺桿具有第一竹節(jié),用于實(shí)現(xiàn)阻擋限位;所述倒刺桿的一端插入空心外桿內(nèi)部,另一端設(shè)置在倒刺桿的外部;所述倒刺桿的兩端均為斜形,分別形成第一斜形端和第二斜形端;所述第二斜孔中配合插設(shè)有壓持桿,用于實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈草毯的壓持固定,所述壓持桿具有第二竹節(jié),用于實(shí)現(xiàn)阻擋限位;還包括內(nèi)桿,所述內(nèi)桿的底端也為斜形,當(dāng)內(nèi)桿插入所述空心外桿的內(nèi)部空腔后,所述倒刺桿受到內(nèi)桿的擠壓,向外伸出,構(gòu)造形成倒刺結(jié)構(gòu)。
13、優(yōu)選的,所述空心外桿為竹竿;所述內(nèi)桿為柳木桿。
14、優(yōu)選的,所述導(dǎo)向通道中設(shè)有軟管,所述軟管在管身上布設(shè)若干第二微孔。
15、第二方面,本技術(shù)方案提出了基于秸稈形成的鹽堿地排鹽方法,采用所述的基于秸稈形成的鹽堿地排鹽系統(tǒng),具體方法如下:
16、s1:土地整平;
17、s2:根據(jù)土壤理化性質(zhì)、基礎(chǔ)資料和地塊規(guī)格,確定布局參數(shù)和方案;
18、s3:加工制作秸稈排水體;
19、s4:安裝:
20、在設(shè)計(jì)位置挖設(shè)排水溝、鋪設(shè)秸稈排水體以及安裝集水井;
21、s5:對(duì)挖設(shè)的排水溝的邊坡進(jìn)行護(hù)坡處理:
22、s51:對(duì)排水溝的邊坡進(jìn)行整平處理;
23、s52:在邊坡鋪設(shè)秸稈草毯:將秸稈草毯沿坡面展開,使之與地面充分接觸,然后用固定件將展開的秸稈草毯固定在坡面上;
24、s53:對(duì)秸稈草毯進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù);
25、s6:依據(jù)土壤的理化性質(zhì),選擇合適的作物,將作物種植在地塊上;
26、s7:土壤鹽分淋洗:
27、利用降雨或者灌溉對(duì)鹽堿地進(jìn)行淋洗,將上層土壤的鹽分淋洗至土壤下層;
28、s8:排水排鹽:含有淋洗鹽分的土壤水滲入秸稈排水體,由秸稈排水體匯入集水井,由集水井中的抽水泵排至排水溝,實(shí)現(xiàn)土壤鹽分含量的降低。
29、優(yōu)選的,s3中加工制作秸稈排水體的具體方法如下:
30、s31:準(zhǔn)備符合要求的毛竹筒、秸稈以及透水濾布層;
31、s32:將秸稈捆扎成束,形成秸稈束,利用切割裝置將秸稈束切割至符合要求的長(zhǎng)度,得到內(nèi)芯層;
32、s33:將毛竹筒切割,一分為二,得到符合要求的毛竹片;然后利用鉆孔工具在毛竹片周身打孔,形成滲透孔,得到骨架層;
33、s34:將兩片毛竹片構(gòu)成的骨架層套設(shè)在內(nèi)芯層上;兩片毛竹片之間沿著毛竹片長(zhǎng)度方向形成有槽縫;
34、s35:在位于上方的毛竹片表面安裝第二秸稈繩,構(gòu)建出空腔格室,形成架空層;
35、s36:將透水濾布層纏繞在所述骨架層上,將架空層、骨架層、內(nèi)芯層收束包裹為一體;透水濾布層將槽縫圍繞后構(gòu)成導(dǎo)向通道;至此,形成一組排水單元;
36、s37:在每組排水單元的導(dǎo)向通道中分別穿設(shè)拉繩,拉繩的兩端延伸至排水單元外,富有余量;
37、s38:將多個(gè)排水單元首尾拼接,連為一體,形成秸稈排水體;在拼接時(shí),將各個(gè)排水單元對(duì)應(yīng)的拉繩拴系,連為一體;這樣,導(dǎo)向通道中就形成一根完整的牽引繩;
38、s39:在牽引繩的一端拴系軟管,然后拖拽牽引繩的另一端,隨著牽引繩的移動(dòng),帶動(dòng)軟管從導(dǎo)向通道的一端向另一端移動(dòng),實(shí)現(xiàn)軟管的穿設(shè)連接;穿設(shè)完畢后,解除牽引繩與軟管的連接,制作形成帶有軟管的秸稈排水體。
39、優(yōu)選的,s35中安裝第二秸稈繩的具體方法為:
40、第一,提前加工制作若干固定簽,所述固定簽選用竹簽、棉稈簽或者柳條簽中的一種;
41、第二,將第二秸稈繩按照“s”型布設(shè)在毛竹片表面;
42、第三,將固定簽底端穿透第二秸稈繩,使固定簽底端插入毛竹片對(duì)應(yīng)的滲透孔中,直至固定簽底端插入內(nèi)芯層中;沿著第二秸稈繩的走向布置若干固定簽,完成第二秸稈繩的初步定型固定。
43、優(yōu)選的,s52中固定件的具體安裝方法為:
44、①若固定件選用第一固定件,具體方法為:將秸稈草毯沿坡面展開,使之與地面充分接觸;將橫竹竿插入豎竹竿的穿設(shè)孔中,組成十字形結(jié)構(gòu);然后,用錘頭敲擊豎竹竿,豎竹竿底部刺破秸稈草毯插入邊坡的土中,用力繼續(xù)錘擊豎竹竿,直至橫竹竿壓持在秸稈草毯表面,完成點(diǎn)位固定;重復(fù)上述過(guò)程,完成多個(gè)第一固定件的安裝;
45、②若固定件選用第二固定件,具體方法為:將秸稈草毯沿坡面展開,使之與地面充分接觸;將倒刺桿插入第一斜孔中,完成倒刺桿與空心外桿的組裝;然后,錘擊帶有倒刺桿的空心外桿,使得空心外桿刺破秸稈草毯并插入邊坡的土中,繼續(xù)錘擊,直至倒刺桿也進(jìn)入邊坡的土中;然后,將壓持桿塞入第二斜孔中,繼續(xù)錘擊空心外桿,使得空心外桿帶動(dòng)壓持桿下移,直至壓持桿底端將秸稈草毯壓持固定;最后,將內(nèi)桿插入空心外桿中,向下敲擊內(nèi)桿,內(nèi)桿外壁會(huì)擠壓倒刺桿,使倒刺桿沿著第一斜孔向遠(yuǎn)離空心外桿中心線的方向滑移,倒刺桿插入土中,形成倒刺結(jié)構(gòu),提高錨固力;重復(fù)上述過(guò)程,完成多個(gè)第二固定件的安裝。
46、上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:
47、1.本發(fā)明設(shè)計(jì)的秸稈排水體,采用綠色天然材料,形成“秸稈束+毛竹片+透水濾布層”的生態(tài)復(fù)合結(jié)構(gòu),利用毛竹片構(gòu)建形成骨架層,具有良好的支撐作用,避免在壓力作用下內(nèi)部的秸稈束被擠壓密實(shí),秸稈之間的間隙可以形成排水流通的通道,使得透水能力不被降低,保證土壤排水效果,其價(jià)格低廉、材料豐富、施工簡(jiǎn)單,對(duì)環(huán)境無(wú)污染,具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益。
48、2.秸稈排水體利用兩片毛竹片之間間隙構(gòu)造出槽縫,配合透水濾布層可形成導(dǎo)向通道,利用該導(dǎo)向通道可作為軟管的安裝孔使用,非常方便;使得秸稈排水體不僅具備排水排鹽能力,還具備防堵維護(hù)以及改良鹽堿地透氣性的能力,實(shí)現(xiàn)了鹽堿地治理的多重功效。
49、3.秸稈排水體中還具備架空層,利用第二秸稈繩在毛竹片表面構(gòu)建出空腔格室,該空腔格室可利于鹽堿水的透過(guò),減小水分進(jìn)入秸稈排水體的阻力,從而,本發(fā)明最大程度地消除了土壤水分進(jìn)入暗管的阻力。由于架空層與土壤的導(dǎo)水率存在差異,土壤中的水容易匯集在架空層,并通過(guò)架空層引流至內(nèi)芯層處,如此可保證排水的正常進(jìn)行。而且架空層位于排水體上方,這樣能夠保證水匯集在排水體上方,使排水體上方產(chǎn)生局部飽和區(qū)域,迫使水分通過(guò)毛竹片進(jìn)入內(nèi)芯層內(nèi),進(jìn)而能夠提高排水效率;能夠在土壤水處于非飽和狀態(tài)時(shí),依然能夠?qū)⑼寥浪畢R集在暗管處,并從暗管內(nèi)排出,保證暗管排水的正常進(jìn)行。
50、4.本發(fā)明中對(duì)排水溝的邊坡采用秸稈草毯進(jìn)行護(hù)坡處理,利用草種的根系,可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡的穩(wěn)固,確保鹽堿地護(hù)坡的安全穩(wěn)定性,綠化效果好;采用的秸稈草毯以及固定件,既能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)秸稈資源的充分再利用,又能夠快速施工,降低成本,同時(shí),還可構(gòu)建出耐鹽堿的“草-竹-柳”的生態(tài)護(hù)坡體系,實(shí)現(xiàn)植被建植,有效防止水土流失,改善鹽堿生態(tài)環(huán)境;同時(shí)操作簡(jiǎn)單,成本低廉。