农田暗管排水技术及其施工机械

基于暗管排水技术的国内外研究进展,介绍农田暗管排水技术的工作原理、应用情况,论述其在排盐方面的作用及效果,探讨暗管技术的布设、施工、维护机械设计研究现状,为提高暗管排水技术的推广应用提供理论参考。     

遗传算法在暗管间距优化中的应用

在低温平原湖区农田设置暗管排水能提高农机作业效率和土地的有效利用率，确保农田旱涝保收。采用实数编码遗传算法，对不同埋深、不同土壤性质条件下的暗管间距进行强词编码计算，结果表明符合田间的实际情况。     

田间控制排水系统布局模式与相关技术的研究

农田控制排水技术在我国南方稻麦(菜)轮作区已被广泛应用,而其田间排水工程的实施和管理现状呈现出功能单一,局限性大的问题,田间工程的布局欠缺整体性和时效性,以高邮灌区基础数据为依据,提出一种田间排水系统的工程优化布局模式,并提供相应的关键技术,为田间控制排水技术工程的规划布局提供理论价值和参考依据。研究内容主要包括:①水稻田格田排水新措施;②水稻田农沟水位和田间渗漏量的对应关系,并提出一种农沟水位控制措施;③旱作物作业情况下,农沟(深沟)排水和暗管排水两种工程措施的择优条件;④提出灌区格田排水、农沟排水以及暗管排水三种排水工程的优化布局模式。     

利用逆变器启停水泵的创新应用

正1创新背景暗管排水是一项有效的农田排水技术。暗管排水系统是由田间吸水管、集水管、检查井、集水井及出水管组成。吸水管用于直接排出土壤中多余的水,降低地下水位,调控土壤水盐状况;集水管用于汇集由吸水管排出的地下水,并输送到集水井。目前我国应用暗管排水,除能自流排出外,均使用电动水泵进行排水,在暗管排水集水井中安装潜水泵或污水泵,经过出水管将集水排到河、沟中,降低地下水位,调整田间土壤物理性状。为保证电动水泵使用效率及寿命,     

农田不同排水措施地下排水效果模拟试验研究

在地下水位较高、地表易于形成积水的中国南方地区,通过农田排水措施可以及时排除多余地表积水,快速降低地下水位,以达到排涝降渍、协同调控的目的.文中基于室内砂槽试验,揭示暗管排水、明沟排水、不同反滤体高度的反滤体排水及改进暗管排水等措施的地下排水规律及效果.结果表明:将暗管周围土体置换为高渗透性土体介质的改进暗管排水可明显提高排水流量,当土体置换高度达2 cm时(对应于田间条件40 cm),其排水流量均高于相同埋深条件下的其他排水措施,达暗管排水的1.59~1.66倍;改进暗排在地表积水消失时仍保持较大的排水流量,可达相同埋深暗管流量的2倍以上,在积水层消失后,能迅速降低农田土壤水的渍害胁迫,将地下水位降低至暗管埋设高度;各种排水措施,在地表积水即将消失时,出现了流量与水头变化幅度较大的现象.相对于各种地下排水措施,改进暗管排水在除涝降渍中存在明显优势.研究结果可为涝渍灾害易发地区高效除涝降渍减灾工程设计和建设提供参考.     

不同棉田暗管布置方式对氮素流失影响的模拟分析

为了研究不同棉田暗管布置方式对暗管排水中硝态氮流失量的影响,结合2007—2009年在湖北荆州丫角排灌试验站的控制排水试验,采用DRAINMOD田间水文模型进行数值模拟。结果表明,暗管出口高程和暗管间距对暗管排水中的硝态氮流失量均有极显著的影响,是进行农田控制排水设计的关键因素。具体而言,暗管排水中硝态氮的流失量随着暗管出口高程的减小而减小,随着暗管间距的增大而减小。因此,在进行农田控制排水设计时,应根据当地的环境要求以及作物的具体生长要求,调整暗管的出口高程和暗管间距,做到作物高产和环境保护的统一。     

滴灌条件下暗管滤层结构对排水、排盐效果的影响

为解决滴灌农田非饱和条件下暗管排水困难的问题,设置2种暗管滤层铺设方式,以常规暗管滤层进行排水为对照,基于室内土槽试验,分析了滤层铺设方式对暗管排水排盐效果的影响及其机理。T1处理为常规暗管滤层铺设方式,暗管四周铺设细砂滤层,T2处理为暗管上部铺设细砂,T3处理为细砂斜垫层斜铺连接体积质量分界层与暗管。结果表明,T1处理受土壤水滞后效应影响显著,暗管不排水,土壤水、盐积聚于暗管底部;T2、T3处理可在暗管上部产生局部饱和区,促使暗管排水。T2处理排水时所需历时较长,排出的水盐总量较少;T3处理可使暗管最早排水,排水时暗管下部土壤积盐最少,排水流量和排水盐总量最大。     

试述农田排灌中的暗管排水技术

叙述了暗管排水技术的特点及暗管的组成，并对其结构和清洗方法做了简要的说明，暗管式排水在荷兰、德国、美国和俄罗斯等国已得到广泛应用，在我国南方低湿地区推广，也以得了很好的效果。     

宁夏银北排水项目暗管排水外包滤料试验研究

采用一维和二维渗透模型对土工织物作为农田暗管排水外包滤料进行了试验研究。试验用的 2种土壤取自宁夏银北暗管排水区 ,对 1 2种不同土工织物的透水效果进行了测定和对比分析 ,其初选结果将用于野外现场作进一步观测评价 ,并最终为宁夏银北暗管排水滤料选择提供依据     

宁夏银北排水项目暗管排水外包滤料试验研究

采用一维和二维渗透模型对土工织物作为农田暗管排水外包灌料进行了试验研究,试验用的２种土壤取自宁夏银北暗管排水区,对１２种不同土工织物的透水效果进行了测定和对比分析,其初选结果将用于野外现场作进一步观测评价,并最终为宁夏银北暗管排水滤料选择提供依据。     

基于VBA的宁夏引黄灌区暗管排水间距计算方法研究

暗管排水工程是控制灌区地下水位,防治耕地盐碱化的主要技术手段。【目的】综合考虑排水条件、排水目的等因素,选择合适的计算方法计算暗管间距。【方法】对几种常用的暗管间距计算方法进行了理论分析并总结了其适用条件,编写了基于VBA的计算程序以实现不同计算方法的优选并确定相应的暗管间距。在此基础上,选取宁夏引黄灌区2个典型暗管排水工程案例进行了分析计算。【结果】稳定流状态下,当kH/q≤100时,宜选择阿维里扬诺夫-瞿兴业公式计算暗管间距,当kH/q>100时,宜选择Hooghoudt公式计算暗管间距;非稳定流状态下,以治渍为目的地区选择按地下水位下降速度计算暗管间距,以防治盐碱化为目的地区选择按排蒸比计算暗管间距。【结论】利用VBA开发的程序可以解决暗管间距计算过程中较繁琐的迭代、累加等计算问题,操作便捷,实用性强;非稳定流方法更适合于宁夏引黄灌区暗管排水间距的计算,银北灌区宜按排蒸比计算暗管间距,银南灌区宜按地下水位下降速度计算暗管间距。     

Impact of Subsurface Drainage on Improvement of Crop Production and Farm Income in North-West India

The Indian Council of Agricultural research has given priority to control and manage salinity problems that have developed in north-west India. Multi-disciplinary taskforces have recommended installation of subsurface drainage for salinity control, based on design and management techniques developed by the Central Soil Salinity Research Institute (CSSRI), to rehabilitate lands with excess soil salinity. After small-scale studies, large-scale pilot projects were launched to install subsurface drainage in problem areas. One such attempt in was initiated in the north-west region of India where a large-scale drainage project was carried out with Dutch collaboration. We assessed the impact of investments in subsurface drainage in order to validate past funding on research of drainage in India. The important methods used for assessing the efficiency benefits of drainage investment were: to determine the impact of subsurface drainage in terms of net present value, internal rate of returns, consumers' surplus and producers' surplus; to assess the social welfare in terms of social equality and sustainability of the drainage system; and to examine the factors affecting the sustainability of the technology. The internal rate of return was computed to assess the efficiency parameter of subsurface drainage for salinity management. In order to measure the changes in inequality distribution of income, Gini concentration ratios were computed with and without installing sub surface drainage. The Radar Approach, a method based on a graphical display of differences between actual ideal performance, was used to quantify drainage sustainability in terms of optimizing gains and conserving, or improving the quality of soil and water resources. There were several farm-level benefits as a result of installing subsurface drainage: these included: (i) a substantial increase in farm income; (ii) cropping intensification and diversification toward high value crops; and (iii) generation employment. A high internal rate of return justified investment in subsurface drainage. Income inequalities across farms were reduced. The radar approach showed improvement in sustainability in terms of economic gains and resource conservation. Despite of these economic, social, and environmental benefits, the sustainability of subsurface drainage technology is questionable. The specific reasons include: (i) the nature of the technology; (ii) lukewarm collective action by the beneficiaries; (iii) conflicting objectives among beneficiaries; and (iv) growing numbers of free riders. To a large extent these were addressed in the study area by forming village committees. Without appropriate institutional arrangements, subsurface drainage may not yield the desired results, and in the long run may result in neglect of operation and maintenance needs and ultimately the abandonment of the technology.     

太阳能暗管排水对银北灌区油葵土壤环境及产量影响

针对土壤盐渍化严重影响了宁夏银北灌区土壤环境和作物产量的问题,通过太阳能暗管排水区和非暗管排水区对比试验方法,着重研究了2017和2018两年太阳能暗管长时间持续排水对土壤环境和油葵产量的影响。结果表明:太阳能暗管排水可以有效改善土壤环境,使两年的地下水平均埋深分别增加4.5%和6.4%,地下水平均矿化度分别降低7.9%和9.0%,两年土壤平均脱盐率分别为4.7%和8.2%,对表层土壤的脱盐效果最为明显。同时提高了油葵产量和水分生产效率,两年油葵产量分别提高13.8%和21.6%,灌溉水分生产效率分别增加13.3%和21.8%,作物水分生产效率分别增加16.4%和22.9%。综合试验结果和经济成本考虑,油葵生育期灌水2次、播前灌水1次、冬灌1次,生育期5-9月持续排水,这是适宜惠农当地太阳能暗管排水条件下油葵的灌排制度。     

膜下滴灌暗管排水规律及土壤脱盐效果试验研究

为了探索膜下滴灌盐碱地在灌溉过程中暗管排水规律及土壤脱盐效率,设计了一种暗管排水模型试验装置系统来探究灌溉过程中暗管排水规律和排盐效果.试验通过控制灌水时间、灌水量、观测并记录暗管出水时间、排水流量、排水矿化度、土壤盐分剖面等指标,分析灌溉排水过程中暗管排水流速和排水矿化度特征以及各土层土壤脱盐效率.结果表明:经过3次灌水淋洗试验后,暗管排水流速最终趋于1.5~3.5 L/h稳定范围,排水矿化度稳定在20~40 g/L内;0~40 cm土层脱盐率高达85%,0~80 cm土层土壤脱盐率为80.5%,两暗管中间位置处脱盐率最小分别为57.96%,56.73%,69.29%,暗管上方脱盐率最大分别为71.73%,73.34%,84.26%,暗管排盐量占0~80 cm土层总盐分含量的28.9%,其余盐分被淋洗到了80 cm土层以下.     

外包滤料对暗管排水与土壤脱盐效果的影响

为了探究不同外包滤料条件下的暗管排水性能和土壤脱盐效果,基于室内试验研究成果,在田间设置4种暗管排水系统(各系统中暗管埋深均为80 cm,间距均为20 m),所用外包滤料分别为68 g/m²土工布(L)、砂滤料(S)、68 g/m²土工布+砂滤料(LS)和无外包滤料(W),以当地常规明沟排水(CK)作为对照,通过田间试验分析了春灌过程中各暗管系统的排水性能指标及土壤脱盐效率.结果表明:相比处理W,处理L,S和LS平均排水速率提升了7.44%,12.55%和15.75%,平均流量衰减度降低4.07%;处理S和LS累积排水量提高了5.11%和8.31%(P<0.05).各暗管处理春灌后平均土壤脱盐率均达47%以上,较CK提升显著,其中处理LS效果最优,为50.94%.综上,应优先选择处理LS作为河套灌区暗管排水系统外包滤料布设方案.该研究结果可为河套灌区暗管排盐技术的推广应用提供理论支撑和科学指导.     

微咸水灌溉改良盐碱地的可行性研究

针对水资源短缺和盐碱地不断恶化等问题，微咸水灌溉农作物在理论上受到大量关注，在实践上也有良好效果，但鲜有微咸水投入改良盐碱地的理论实践，缺少一定的理论指导。对目前国内外微咸水灌溉开发和利用研究进展进行综述，总结微咸水灌溉技术的实践情况，阐明微咸水灌溉对作物、环境和土壤水盐运动的影响，详细论述微咸水灌溉提升作物产量和改良盐碱地的成果，分析其灌溉改良盐碱地的可行性，并提出微咸水灌溉改良盐碱地的研究方向和实践操作。      

盐碱地综合治理管理系统设计与实现

为了实时了解研究区的土壤盐分、地下水位、地下水含盐量和气候等信息，为盐碱地改良效果提供数据支持，对研究区进行有效管理，设计了盐碱地综合治理管理系统。该系统将研究区作为一个整体，通过网络摄像头、土壤监测传感器、管道水监测传感器和气象站等多方位监测，用ZigBee无线网络和互联网技术对研究区信息进行可靠传送，在监控服务器端利用Web技术和Browser/Server网络结构，动态显示研究区的视频图像和各环境因子的变化情况，从而为盐碱地改良提供技术支持。      

滴灌条件下排水暗管间距对土壤盐分淋洗的影响

在滴灌淋洗条件下设计暗管排水试验,研究暗管不同埋设间距(15、20、25 m)对土壤剖面盐分分布及脱盐淋洗效果的影响。结果表明:滴灌淋洗期间,0~70 cm土层含盐量显著降低,与CK相比,试验地不同地段土壤平均含盐量减少10 g/kg以上。从暗管上方至相邻暗管中点位置处不同剖面土壤平均脱盐率逐渐减小,15、20、25 m间距小区在0~100 cm埋深土壤中点位置处最大脱盐率分别为84.01%、77.75%、73.98%,土壤整体脱盐率介于51.82%~60.43%之间。吸水管埋管间距越小,小区暗管排水阶段排水流量越大,排水矿化度、电导率也越大,但成本会略高。15 m间距相比20、25 m间距小区每公顷多投入的成本和平均脱盐率差值分别为8 430、12 570元和4.78%、8.61%;15 m间距暗管处理在水平距离暗管0、5、7.5 m处土壤脱盐率最大值分别为86.47%、85.15%、84.01%,且排水期间排水流量、矿化度、电导率最大,分别为2 m~3/h、189.15 g/L和35.9 mS/cm;土壤盐分淋洗效果优于20、25 m间距小区,淋洗相同盐分含量土壤所需灌水量也低于20、25 m间距;2次灌水后0~70 cm土层盐分整体已降至10 g/kg以下,作物生长条件大为改善,适宜作为指导新疆盐渍土改良滴管条件下暗管间距布设参数的依据。     

改进暗管排水结构型式对排水性能的影响

提出一种占用耕地少、排水流量较常规暗排大且环境友好的改进暗排。基于室内土柱试验,分析改进暗排在地表积水、土体饱和条件下的排水除涝性能及其机理,提出地表积水土体饱和入渗条件下改进暗排排水流量的理论计算公式。结果表明,改进暗排可以有效提高暗管排水能力,试验条件下,反滤体宽度为2~6 cm的改进暗排在自由出流条件下的排水流量为常规暗排排水流量的2~3倍;积水层深度相同时,改进暗排排水性能随反滤体宽度的增加而增大,但增幅逐渐减小;土体介质和反滤体的渗透系数差别越大,改进暗排的排水作用越明显。理论方法计算结果与试验结果相吻合,证明提出的理论计算公式是合理可行的。