基于回归水再利用的农田排水暗管外包滤料选型试验北大核心

农田暗管排水循环利用是缓解灌溉水短缺的有效途径之一,而具备净化水质作用的暗管外包滤料是保障回归水质量的关键。选取宁夏银北灌区暗管排水工程现场基土,配以3种吸附性材料和当地通用的1种无纺土工布,设计了仅敷裹土工布和铺设土工布+单一吸附性材料的初设方案,利用课题组研发的土柱渗透试验装置进行筛选试验并根据初试结果,进一步设计出土工布+混合吸附性滤料的改进方案。试验中分别测试了外包滤料不同铺设型式下的流量衰减过程、渗透系数变化规律、盐分去除率及吸附量达到饱和的持续时间。结果表明,在排水性能方面,铺设土工布+10 cm厚吸附性滤料的方式优于仅敷裹土工布方式;铺设土工布+混合吸附性材料的方式优于土工布+单一吸附性材料的敷设方式。在净化水质方面,经水洗处理的秸秆与炉渣混掺铺设,去除水中盐分效果明显,吸附量达到饱和历时长,能够同时满足滤土排水和净化水质的要求。     

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。     

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.     

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。     

扬州沿运灌区暗管排水土工布外包滤料的水力性能试验研究

农田暗管排水系统建设是提高农业机械化作业效率的有效措施之一.土工布作为排水暗管外包滤料时,需要具有良好的透水性能和抗淤堵能力.文中以扬州段沿运灌区为例,针对当地土壤中粉粒含量较高,土工布外包滤料筛选困难等实际问题,参考相关技术准则,选用2种开孔率和厚度不同的土工布进行了水力渗透试验,并与传统的河砂反滤材料进行了对比,筛选出适合当地土壤的土工布外包材料.研究结果显示,所选用的2种土工布透水性能存在较大差异,其中厚度较大(0.41 mm)、孔径较小(180 μm)的土工布A的透水性能较好,渗透系数为初始值的54.1%,高于河砂滤层的46.1%,而厚度为0.35 mm、孔径为227 μm的土工布B渗透系数仅为初始值的30.2%.相比于土工布B,土工布A具有更好的抗淤堵能力,长期使用后淤堵率比土工布B低16%.通过对土工布表面形成的、透水性较低的滤饼分析发现,土工布B不但自身发生了较大程度淤堵,其表面形成的滤饼较为密实,是影响其渗透性能的直接原因.     

改进暗管排水及其性能研究

对于较大地下水埋深的地区较大,改进暗管排水技术是否可以起到除涝作用值得讨论。基于室内土柱试验,考虑地下水埋深、反滤体宽度以及土体介质3个因素,分析了非饱和土体、地表持续积水一定时间后,改进暗排的排水性能。结果表明:细砂土介质中,地下水埋深很大时,常规暗排的排水能力有很大局限性,而改进暗排的排水能力仍然显著;地下水埋深为暗管埋深2倍时,改进暗排自由出流排水流量为相同条件下常规暗排排水流量的2.5~3.5倍,为土体介质完全饱和条件下常规暗排排水流量的2倍;相同地下水埋深条件下,改进暗排在细砂土介质中的排水效果好于粗砂土介质,反滤体宽度对单位时间暗管排出水量和下渗补给地下水水量的比值有很大影响。研究成果可为在地下水埋深较大地区推广应用高效的暗排工程技术提供技术支撑。     

河套灌区下游排水暗管外包料筛选试验研究

【目的】筛选适合河套灌区下游的排水暗管外包料。【方法】利用自制水力渗透仪,选取68 g/m²和90 g/m²土工布与5种不同粒径(0.3、0.7、1.0、1.5、3.0 mm)的砂滤料组合,开展室内渗透试验,研究单一土工布和土工布与不同粒径砂滤料组合外包料的渗透性、保土性及防淤堵性。【结果】68 g/m²土工布的系统渗透系数高于90 g/m²土工布,外包料稳定后的渗透系数平均高出系统整体渗透系数稳定值4.5倍,不同水力梯度下,各处理的系统渗透系数稳定值变化范围较小,具有良好的透水和稳定性;68g/m²土工布加设0.8～1.0mm粒径砂滤料的处理对外包料的渗透系数提升效果显著,各处理的土壤流失量平均仅为0.5 g,均满足保土要求;90 g/m²土工布的淤堵量与淤堵率显著高于68 g/m²土工布,68 g/m²土工布更能有效防治外包料的淤堵;淤堵率随砂滤料粒径的增大呈高-低-高的变化规律,其中68 g/m^2...     

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.     

无粘性散粒体的结构和依斯托敏娜的滤层设计准则分析

由于采用太沙基砂砾料滤层设计准则或依斯托敏娜的无粘性散粒体滤层设计准则,时有个别工程的反滤层发生淤堵失效或不起保土作用的现象,鉴于此,对无粘性散粒体的结构和依斯托敏娜的无粘性散粒体滤层设计准则与散粒体的结构关系进行了分析,指出了这个设计准则的适用范围及应注意的问题。可作为无粘性散粒体滤层设计准则的基本模式。     

宁夏引黄灌区暗管排水工程外包料应用效果分析

在对宁夏引黄灌区暗管排水工程建设中外包料应用效果实地调查基础上,系统分析了灌区不同形式外包料透水、淤堵情况,结合室内透水试验,对暗管排水外包料透水性与防淤堵的效果进行综合评价,提出适合灌区特定自然条件的暗管排水适宜的透水、保土、防淤堵的外包料形式。为灌区暗管排水工程建设提供技术依据。     

Research and developments in selecting subsurface drainage materials

Subsurface drainage requires appropriate materials to ensure a proper functioning of the drainage system. The materials normally applied for subsurface drainage are drain pipes and envelopes. Besides a review of the materials used for drain pipes, their hydraulic characteristics — discharge capacity and entrance resistance — have been treated. Much attention is paid to subsurface drainage envelope materials because of practical problems and a serious gap in knowledge, in spite of considerable research efforts. After treating the aim of drainage envelopes, a review of the used materials is given. Practical experience with gravel envelopes, still often used in irrigated areas, shows serious shortcomings. Since organic envelopes are vulnerable to deterioration, the only possible alternative are synthetic envelopes. Their property to retain soil particles is characterized by the so-called filter criteria. Laboratory research and field experiments to evaluate the blocking and clogging aspects of synthetic envelopes are discussed and selection criteria given.     

几种地下滴灌(渗灌)灌水器性能的室内外试验研究

选择有代表性的 3种国产多孔渗水管和一种地面滴灌管进行室内外试验检测 ,比较各类灌水器的防堵性能、出流均匀性和压力流量关系等工作性能。结果表明 ,多孔管的上述测试指标均不理想 ,而具有压力补偿性能的滴灌管经无纺布外包处理地埋后 ,既具备防止负压堵塞的能力又可在田间 1m管距布设条件下获得良好的灌水均匀性。为此 ,研制一种既能抗负压堵塞、又具备较好压力补偿性能的地下滴灌灌水器是十分必要的。     

农田排水暗管系统施工方法和装备研究现状与展望

农田排水具有防涝、控水和排盐等多重功能,其中暗管排水是当今最有效的大面积农田排水解决方案。暗管系统的施工从完全人工安装、人工结合机械安装,发展到全机械化安装,实现了基于激光/卫星定位系统的坡降和高程（埋深）控制,作业质量和效率显著提高。然而,暗管排水技术专业性强,施工装备复杂,系统实施难度大、一次性投资高。因此,在施工过程中必须结合生产实际选用最宜技术和装备,进一步完善施工规范,积极探索和开发新工法、新材料和新装备,提高施工装备作业能力、效率和质量,依靠技术创新不断降低工程造价和投资风险,提高技术可接受性。此外,还需加强技术培训与国际合作,广泛汲取国际先进经验和教训,将我国暗管排水技术应用提升到世界先进水平,大规模提升我国盐渍和涝渍化土地质量,逆转或恢复日益恶化的盐碱土地生态环境,确保农林产业可持续发展。      

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。     

土工织物反滤层对多孔管汇流量影响的试验研究

为了探究土工织物反滤层对多孔管汇流量的影响,以室内试验为主结合理论分析进行探究.设置5种面密度的短纤针刺非织造土工布、4种层数,共20组试验.观测记录不同工况下多孔管汇流量的情况.通过量纲分析土工织物反滤层对多孔管汇流量的关系函数式,对其进行回归分析,得到土工织物反滤层参数与多孔管汇流量之间的关系表达式,计算所得的汇流量与试验值误差较小,具有较高的准确度,可用于指导实际工程;在多孔管参数一定时,土工织物反滤层下多孔管的汇流量与土工织物的面密度和层数有关.通过试验数据分析可知：土工织物反滤层面密度一定时,多孔管汇流量随着土工织物层数的增加而减小,且速率减小;在土工织物层数一定时,多孔管汇流量随着面密度的增加而减小,因此在实际工程中合理地选择土工织物的面密度和层数可达到更好的技术效果和经济效果.     

Subsurface drainage of a three layered soil with slowly permeable top layer

Heavy textured soils are known for the difficulties imposed to subsurface drainage. Field studies on heavy textured soils in the irrigation commands of India have shown that such soils have relatively more pervious soil at depths greater than 1 m from the ground surface. Considering this fact, a performance study of subsurface drainage in heavy textured layered soils of Mahi Right Bank Canal Command of Gujarat (India) was taken up by modifying the drainage equation of de Zeeuw and Hellinga [de Zeeuw, J.W., Hellinga, F., 1958. Neerslag en Afvoer, Land bocwkundig Tidschrift 70, 405–421] for layered soils, which predicted the water table fluctuations and drain discharge corresponding to irrigation or rainfall inputs taking into account the stratification of the soil profile. The equation was tested on the field data obtained from a pilot project of the study area. The study showed that the watertable head gets influenced by the location of interface between the soil layers. The predicted results conformed with the field data.