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。     

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。     

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。      

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。     

海涂围垦区降渍脱盐的试验研究

针对五四农场新围垦区存在的渍害问题，进行了两年的田间试验，结果表明，控制内河水位，实施暗管排水具有明显的降渍脱盐，增产效果，将大麦受渍时间缩短为３天，１ｍ土体含盐量由试验前的０．２３５％降到０．１５％以下，大麦增产２０％以上。     

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。     

海涂围垦区降渍脱盐的试验研究

针对五四农场新围垦区存在的渍害问题，进行了两年的田间试验。结果表明，控制内河水位，实施暗管排水具有明显的降渍脱盐，增产效果，将大麦受渍时间缩短为３天，１ｍ土体含盐量由试验前的０．２３５％降到０．１５％以下，大麦增产２０％以上。     

新垦盐渍化农田暗管排水技术研究

针对新垦盐渍化农田生产中存在的问题,利用建筑用PVC下水管制作农田简易暗管,在新垦盐渍化农田改良利用中排水、排盐,水稻地一条200 m长的暗管.在地下水矿化度513 g/L的情况下,年排水童2×1044 × 104 m3,排盐量200 t以上.     

论三江平原地区涝渍灾害与地上地下排水

黑龙江省三江平原地区易涝易渍（包括盐渍）耕地较多。涝渍是个连续过程，其对作物产量影响是与受淹时间和受渍时间呈密切二元一次方程相关关系。渍害严重影响了耕作（尤其机械化耕作）和农田生态。该区耕地雨后地表残存积水多（比3—5年一遇日降雨径流量还大，既呈涝灾又加重渍害），而不能地上排水。为此，根据三江平原地区地上排水导致渍害得不到治理和涝灾依然严重存在的现状，应特别重视地下排水（包括井灌井排）与地上排水相结合，加强地表残存积水及其治理研究，才能根治涝渍，并尽快把地下排水提到涝渍统一治理的日程上。     

岩溶山区泉渍低产田暗管排水试验研究

为配合联合国粮食计划署对湖南湘西援助的“W.F.P.中国3779项目”的实施,探索岩溶山区泉渍低产田治理工程技术措施和经验,我们从1989年起连续三年进行了以暗管排水为主要措施的治理试验。 本文对泉渍低产田暗管排水系统的规划设计进行了总结,对治理工程产生的环境和经济效益进行了分析,对岩溶山区泉渍低产田暗管排水标准及工程技术要素进行了总结和探索。     

鲁北主要粮食作物防渍标准的研究

根据在鲁北地区开展的几种主要粮食作物耐渍涝的大田调查和筒栽试验，通过对地表水、地下水和土壤水的动态观测，分析土壤通气率对作物生态的影响，。而提出了玉米、大豆、高粱、谷子不同生育期的耐涝和耐渍的控制标准极限及其高水位允许的持续时间，可为同类地区规划在田排水工程提供设计参数和科学依据。     

涝渍连续过程以时间为尺度的作物排水控制指标研究

在易涝易渍地区雨季,涝渍相伴相随,对作物影响很大,研究涝渍连续过程作物排水控制指标具有重要生产意义。根据这类地区涝渍发生特点,以棉花涝渍相随试验为基础,建立了作物排水分析基本模型,依据模型提出了涝、渍连续过程排水控制指标的确定方法。从涝、溃连续过程的统一体中确定适宜的排涝、排渍指标与传统的从涝、渍分别试验确定排涝、排渍指标有很大不同,它符合涝渍地域生产实际,体现了涝渍兼治的排水控制新理念。     

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.     

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。     

暗管控制排水对棉田排水的影响

对几次较大规模降雨产生排水后排水量、排水氮素含量、地下水位等进行观测,结果发现暗管排水使得地表、地下排水量被重新分配,控制水位排水使地表排水量所占比例提高、而总排水量比常规排水减少36.4%～82.7%、地下排水峰值量较常规排水减少7.2%～85.4%。地表、地下排水硝氮质量浓度较低,一般低于4 mg/L;地表排水总氮质量浓度在2.3～11.5 mg/L之间,地下排水总氮质量浓度在0.6～9.1 mg/L之间。要减少氮素流失总量,减少排水量是关键。     

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。     

Drainage Design in the Gharb Plain in Morocco

The Gharb plain in Morocco faces both problems of excesswinter rainfall and salinity hazards due to a shallow,permanent and saline groundwater. A large area of 80.000 hahas been equipped with subsurface drains out of a totalplanned area of 200.000 ha. This system has been designedwithout any local references and has encountered severalmaintenance problems mainly caused by high drain depths.A pilot experiment has been installed to provide drainagedesign criteria appropriate to the local conditions. Mainexperimental results based on water and salinity balance andon groundwater flow are presented in the paper. They show thatin the Gharb plain, drainage systems should be designed fromwinter drainage design criterion. The paper also stresses onthe particular attention to paid to the surface drainage whichremove about 40% of the excess water.     

Numerical simulations of steady-state subsurface drainage with vertically decreasing hydraulic conductivity

Most subsurface drainage equations assume either homogeneous, two-layer or three-layer soil conditions. Finite difference simulations were performed to quantify the effect of gradually decreasing hydraulic conductivity on watertable depths for steady-state subsurface drainage. For vertically decreasing hydraulic conductivity, and for cases where drain spacing was based on effective hydraulic conductivity of the 0.5 to 2.0 m layer, mid-spacing watertable depth ranged from 0.282 to 0.900 m. The average value was 0.718 m, which is considerably shallower than the 0.9 m design value used for determining drain spacing. These higher watertables may have detrimental effects on crop yield, especially in arid areas where soil salinity is a problem. The importance of the difference between actual and design watertable depths was mostly related to the type of hydraulic conductivity decrease function, drain depth, and drainage rate. These differences are explained by the position of the drain within the soil profile and the effect of the spacing on the equivalent depth of flow. Using effective hydraulic conductivity of the 0.5 to 3.0 m layer for determining drain spacing reduced the error. For an effective hydraulic conductivity value of 0.3 m/d, the average watertable depth increased from 0.748 m for the 2.0 m auger hole to 0.829 m for the 3.0 m hole. The results presented can be used to estimate the error on watertable depth resulting from ignoring the vertical variations of hydraulic conductivity.     

Predicting effects of drainage water management in Iowa's subsurface drained landscapes

Long-term hydrologic simulations are presented predicting the effects of drainage water management on subsurface drainage, surface runoff and crop production in Iowa's subsurface drained landscapes. The deterministic hydrologic model, DRAINMOD was used to simulate Webster (fine-loamy, mixed, superactive, mesic) soil in a Continuous Corn rotation (WEBS_CC) with different drain depths from 0.75 to 1.20 m and drain spacing from 10 to 50 m in a combination of free and controlled drainage over a weather record of 60 (1945-2004) years. Shallow drainage is defined as drains installed at a drain depth of 0.75 m, and controlled drainage with a drain depth of 1.20 m restricts flow at the drain outlet to maintain a water table at 0.60 m below surface level during the winter (November-March) and summer (June-August) months. These drainage design and management modifications were evaluated against conventional drainage system installed at a drain depth of 1.20 m with free drainage at the drain outlet. The simulation results indicate the potential of a tradeoff between subsurface drainage and surface runoff as a pathway to remove excess water from the system. While a reduction of subsurface drainage may occur through the use of shallow and controlled drainage, these practices may increase surface runoff in Iowa's subsurface drained landscapes. The simulations also indicate that shallow and controlled drainage might increase the excess water stress on crop production, and thereby result in slightly lower relative yields. Field experiments are needed to examine the pathways of water movement, total water balance, and crop production under shallow and controlled drainage in Iowa's subsurface drained landscapes.