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。     

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.     

沿海新垦区灌水和降雨条件下暗管排水洗盐效果试验研究

为了探索沿海新垦区土壤快速脱盐的途径,设计了3种间距(10m、15m、20m)和3种埋深(0.6m、0.9m、1.2m)的暗管排水组合处理,在灌水洗盐和降雨洗盐2种方式下,开展了暗管排水效果以及排水含盐量变化规律的试验研究。结果表明:埋深相同,暗管间距越小,排水量占灌(降)水量的比例越大,地下水降落速度也越快;间距相同,暗管埋深越大,排水量占灌(降)水量的比例越大,地下水降落速度也越快;暗管埋深对暗管初始排水的盐度、电导率也有一定的影响,间距相同,暗管埋深越大,初始排水的盐度、电导率也越大。该研究为江苏沿海滩涂新垦区利用暗管排水技术改良盐渍土提供了支撑。     

改进暗管排水技术淤堵防护措施试验研究

基于室内土柱试验,依据太沙基准则,考虑2种反滤体铺设方式、2种土工布类型以及3种土工布铺设位置,模拟改进暗管排水条件下反滤体或土工布的单一防护措施以及反滤体与土工布结合的组合防护措施下排水流量的衰减过程,得到不同方案的土工布淤堵量及土壤流失量,提出改进暗管排水条件下反滤体及土工布的合理布局。研究结果表明,依据太沙基准则选择改进暗管排水的砂砾石规格是合理可行的;仅在暗管周围铺设土工布的分层和混合反滤体方案对防护土工布淤堵和土壤流失均有较好效果;综合考虑流量衰减过程、土工布淤堵量和土壤流失量,确保改进暗管排水的长期稳定运行,应优先考虑分层反滤体结合暗管周围铺设合理土工布的方案。     

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。     

农田暗管-明沟组合排水系统布设参数计算与设计软件编程

暗管排水是高地下水埋深地区农田排水的主要方式之一。【目的】确定农田暗管-明沟组合排水系统的布设参数。【方法】根据农田排水理论,建立了农田暗管-明沟组合排水系统布设参数计算模型及其C#语言编程。【结果】在题设条件下,考虑地下水蒸发影响时的吸水管间距比不考虑其影响可增大2.9%~17.3%;吸水管间距由15 m增大到25 m时,地下水埋深降深减小24.7%~27.5%;当吸水管埋深由1.5 m增加到2.0 m时,地下水埋深降深可增大34.8%。计算结果与相关算例的最大相对差异小于1.2%,运行速度快,在5 s内可以完成计算过程,适用于不同土壤质地、地下水埋深、地下水蒸发条件和作物种植条件。【结论】设计的软件减轻了农田水利工程基层设计人员的工作量,可以进一步推广。     

山西省山阴县暗排工程被树根堵塞调查

<正> 1986年,山西省雁北地区山阴县后所乡发现暗管排水工程—黄南总(山)三干沟局部地段被树根堵塞,影响排水效益。为了吸取经验教训,我们深入实地作了一次调查。后所乡地处水峪口洪积扇缘,地下水埋深0.5～1.0米,耕地面积5.5万亩其中94.6％为下湿盐减地。为了改变农业生产条件,1979年开始埋设暗管,经过三年时间的配套建设,初步建成三级暗排系统。干沟上游埋     

暗管排水对鄂尔多斯地区重度盐碱地盐分迁移规律的影响

【目的】探究暗管排水对鄂尔多斯市达拉特旗重度盐碱地土壤盐分运移的影响机制。【方法】按照暗管间距18 m、吸水管埋深1.2～1.5 m、集水管埋深1.8～2.0 m的参数,铺设暗管进行田间小区试验,利用空间插值、线性回归、主成分分析等统计方法,对2019年5—10月暗管排水条件下1 m土层的土壤含盐量、地下水埋深、地下水矿化度、灌排水水质、盐分离子等数据及其相互关系进行分析。【结果】(1)试验区1 m土层的盐分空间分布属于中等变异(25%～75%),土壤盐分类型为表聚型。(2)铺设暗管使地下水埋深增加了50～60 cm,试验结束时土壤盐分较试验开始时土壤盐分平均降低10%左右。(3)暗管铺设条件下,土壤盐分的主导离子为K~++Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-,地下水中主导离子为K~++Na~+、Cl~-和HCO_3~-。(4)暗管铺设下黄河水灌溉后,土壤中HCO_3~-量增加56%,而其他盐离子量降低,SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-降幅较大分别为36%、34%、31%;灌水淋洗后,排水、地下水中各离子量均增加,排水矿化度增加幅度是地下水矿化度增加幅度的3.43倍。【结论】重度盐碱地铺设暗管,能控制地下水埋深,并降低土壤含盐量,有效促进土壤中SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-的淋洗排出,但同时要注意黄河水灌溉中HCO_3~-可能引起的土壤碱化问题。     

不同排水模式下棉田排水效果和生产效果

通过厢沟与暗管组合排水试验,研究了不同小区雨后排水效果、棉花叶绿素荧光参数和棉花的农艺性状。结果表明,其他条件一定时,暗管区排水效果均优于非暗管区;其他排水条件一定时,2m厢沟间距的小区排水效果和生产效果好于3.6m厢沟间距的小区,其产量在5%水平上差异显著。地下水浅埋条件下,厢沟和暗管组合排水的生产效果和排水效果最佳。     

基于RZWQM2模型的农田排水暗管优化布置研究

【目的】研究河套灌区葵花种植区暗管排水条件下农田土壤水分变化状态,探求当地适宜的农田排水暗管布置和控制排水方案。【方法】基于2018—2020年田间试验数据,对RZWQM2模型进行率定和验证,并利用该模型对不同排水暗管布置方案(同一间距不同埋深和同一埋深不同间距)和控制排水方案(不同时期不同排水口深度)下的土壤水分运移和作物生长情况进行数值模拟。【结果】(1)模型率定和验证阶段,砂土层土壤含水率RMSE为0.049～0.065 cm3/cm3,其余土层土壤含水率RMSE为0.012～0.037 cm3/cm3,累计排水量和产量MRE分别在5.88%和3.40%以下,地下水位、1 m土层土壤储水量和叶面积指数R2分别在0.798、0.817和0.912以上;(2)以现有排水暗管埋深1.5 m、间距45 m为基础,模拟得到采用埋深1.4 m、间距45 m的布置方案其地下水位抬高5.2 cm、排水量减少40.0%、增产85.3 kg/hm2;(3)采用雨季1.5 m、非雨季1.2 m排水口深度的控制排水方案,地下水位抬高2.2 cm、排水量减少46.0%、增产66.4 kg/hm2。【结论】RZWQM2模型能较好模拟排水条件下葵花种植区农田土壤水分变化,研究区推荐采用1.4 m埋深、45 m间距的排水暗管布置方案,在现有布置下雨季1.5 m、非雨季1.2 m的控制排水方案较为合适。     

SWAP模型模拟暗管排水条件下土壤水盐运移

【目的】研究内蒙古河套灌区暗管排水条件下作物根系层水分通量和盐分通量变化,寻求适宜当地的农田排水暗管规格。【方法】基于2018年和2019年田间试验观测数据,对SWAP模型进行率定和验证,并利用该模型对不同暗管埋深(1.5、2.0 m)和间距(30、45 m)下的40 cm土壤剖面处水分通量和盐分通量进行数值模拟。【结果】①存在灌水和降雨时,40 cm土壤剖面的水分通量向下,在暗管间距为45 m,埋深为1.5 m时,就2019年整个生育期而言,暗管间距减小15 m,向下的水分通量累积量增加5.2%,暗管埋深增加0.5 m时,向下的水分通量累积量增加83.9%;没有灌水和降雨时,40 cm剖面处的土壤水分通量以向上为主,暗管埋深和间距的变化对向上的水分通量影响不大,向上的水分通量在0～0.14 cm/d之间变动。②土壤盐分通量变化趋势和水分通量一致,在暗管间距为45 m,埋深为1.5 m时,就2019年整个生育期而言,暗管间距减小15 m,向下盐分通量累积量增加5.1%,暗管埋深增加0.5 m时,向下盐分通量累积量增加82.6%,增幅与向下水分通量累积量基本一致,且暗管埋深的变化对向下的盐分通量影响较明显。【结论】合适的暗管布设埋深和间距有助于土壤根系层的排水脱盐,其中暗管埋深对排除土壤盐分的影响更为明显,综合考虑不同暗管布局的排水排盐效果以及对产量的影响,认为当地暗管埋深取2.0 m,暗管间距取45 m较为适宜。     

地下水埋深对土壤剖面盐分离子分异的影响

采用室内土柱模拟试验研究了不同地下水埋深对土体盐分离子作用规律的影响。结果表明,在0～30 cm土层电导率随地下水埋深的变化呈现规律性变化,即:EC100 cmEC120 cmEC80 cm≥EC60 cmEC40 cm。且不同地下水埋深对不同盐分离子作用的影响不同,土壤盐分、Ca2+、Mg2+、Na+和SO42-表聚的敏感地下水埋深是100 cm,而Cl-表聚的敏感地下水埋深是60 cm。在相同地下水埋深条件下,Ca2+、Na+和SO42-迁移规律与土壤盐分的迁移规律一致。     

稻后种麦地下水位控制标准

江汉平原的渍害低产水稻田,冬春季节的地下水位埋深一般不到0.5米,耕作层土壤含水量接近田间最大持水量,种植小麦因土壤渍湿而颗粒无收。为了探讨满足小麦正常生长发育的田间地下水位埋深与降雨后的排渍要求(允许滞水天数),我们在荆州地区四湖工程管理局丫角排灌试验站开展了测坑模拟试验,同时还在潜江县田湖大垸进行了暗管排水小区试验。     

农田排水条件下降雨补给与地下水埋深关系的试验研究

以室内一维土柱试验和室外水平衡小区观测资料为基础,对农田排水条件下降雨入渗补给与地下水埋深关系进行了分析。根据降雨,蒸发与地下水埋深关系相似的规律,仿照国内外排水计算中较为广泛应用的阿维里扬诺夫经验公式的结构形式,建立起降雨入渗补与地下水埋深的关系,并采用室内外试验资料对该关系进行了验证。     

农田排水条件下降雨补给与地下水埋深关系的试验研究

以室内一维土柱试验和室外水平衡小区观测资料为基础 ,对农田排水条件下降雨入渗补给与地下水埋深关系进行了分析 ,根据降雨、蒸发与地下水埋深关系相似的规律 ,仿照国内外排水计算中较为广泛应用的阿维里扬诺夫经验公式的结构形式 ,建立起降雨入渗补给与地下水埋深的关系 ,并采用室内外试验资料对该关系式进行了验证。     

一种基于大孔隙流理论的农田排水暗管的工作性能试验研究

【目的】解决滴灌条件下暗管排水困难的问题。【方法】提出一种具有大孔隙流作用的排水暗管结构,通过土槽试验研究其对暗管排水和排盐效果的促进作用。试验中设置3种大孔隙流导管布置密度(3、4、5根),设置2种布置形式,即垂直埋设和弯曲埋设,并以无大孔隙流暗管的排水暗管作为对照(CK);在相同灌水量和滴头流量条件下监测各种处理的土壤含水率和含盐量、暗管排水量和排盐量。【结果】(1)无大孔隙流导管的暗管不排水,而布置了大孔隙流导管的暗管均排出水分,排水量为7.81～12.25 L;并且随着大孔隙流导管布置密度的增大,暗管排水量也相应增加。(2)大孔隙流导管垂直布置时的排水量普遍比导管弯曲布置时的排水量大7.97%～19.57%。(3)CK的上层土壤脱盐、下层土壤积盐,而布置了大孔隙流导管的土壤整体处于脱盐状态,而且其表层土壤脱盐率最高可达92.86%,下层土壤脱盐率最高可达65.25%;导管布置密度越大,脱盐率越高。【结论】大孔隙流对暗管排水和排盐效果有促进作用,密度越大,促进作用越明显。     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤盐分动态及夏玉米生长的影响

进行暗管排水条件下微咸水灌溉田间试验,设置3种暗管埋深,分别为80 cm(D1)、120 cm(D2)以及无暗管排水(D0),3种微咸水浓度,其电导率分别为0.78 dS/m(S1),3.75 dS/m(S2)和6.25 dS/m(S3),共9个处理,每个处理3组重复.试验结果表明:暗管排水措施可以有效排除微咸水灌溉过程中土壤中累积的盐分;在玉米全生育期内,暗管埋深D1条件下,3种浓度微咸水S1,S2和S3灌溉时根系土壤电导率分别下降了39.00%,31.56%和29.43%,暗管埋深D2条件下,根系土壤电导率则分别下降了31.91%,18.08%和7.44%;夏玉米干物质累积量、穗棒累积量和穗棒质量分配率及最终产量均随着微咸水浓度的升高而降低;在相同微咸水浓度下,不同暗管埋设条件下的夏玉米最终产量从大到小依次为D1,D2,D0;3种暗管埋设条件下的作物需水量从大到小依次为D0,D2,D1的规律;暗管埋深80 cm的处理(D1)下夏玉米水分利用效率最高,而未埋设暗管的处理(D0)水分利用效率最低;当暗管埋设条件一定时,夏玉米水分利用效率随微咸水浓度的升高呈逐渐降低的趋势.     

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。     

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.     

膜调控润灌在不同土壤类型下的技术参数确定

【目的】探究膜调控润灌在不同土壤类型和滴头流量下的土壤水分运移规律,确定不同土壤类型下的技术参数。【方法】基于室内试验数据建立HYDRUS-2D模型,设置4种土壤类型（砂土、壤土、砂质黏壤土、粉土）和3个滴头流量（0.9、2.1、3.2L/h）,探究膜调控润灌在不同土壤类型和滴头流量下的技术参数。【结果】HDYDRUS-2D模型可以准确模拟膜调控润灌条件下的土壤水分运移及分布,相对误差在5%以内,决定系数（R2）和均方根偏差（RMSE）分别为0.97和0.007;砂土因其饱和导水率大易造成渗漏,在膜调控润灌系统下需要进一步调整滴灌管埋深和流量,膜调控润灌能较好地适应其余3种土壤,灌水结束时膜上水量占总灌水量的比例高于70%,大大减少了灌溉水渗漏量;随着滴头流量的增加,壤土膜上水量的占比逐渐减小。【结论】砂土条件下,需要调整滴灌管埋深以减少水分深层渗漏;推荐在砂质黏壤土和壤土条件下采用2 L/h的滴头流量进行灌溉;随着流量的增加,粉土膜上水量占比不会降低,推荐采用3 L/h的滴头流量进行灌溉。