[发明专利]农田非饱和条件下的暗管排水装置以及铺设方法

说明书

本发明提供了一种农田非饱和条件下的暗管排水装置以及铺设方法，其中，排水装置包括：暗管，暗管水平设置在土壤内，暗管上具有排水孔；过滤砂层，设置在土壤内，过滤砂层部分包裹暗管，且过滤砂层位于暗管的上方。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中土壤水分在非饱和状态下水难以排入暗管的问题。

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体而言，涉及一种农田非饱和条件下的暗管排水装置以及铺设方法。

背景技术

新疆盐碱地农田使用多年滴灌后，土壤中的盐分易在下部根系层(40～60cm)湿润峰处积累，导致次生盐渍化的风险增加，严重影响农田可持续利用。如何排除长期滴灌农田作物根区附近累积的盐分，成为当地农业发展敕待解决的重要问题。

在土壤改良工程技术中，暗管以其占地面积小、施工方便、快捷等优势，被应用于滴灌盐碱地改良中。但传统的暗管技术主要将暗管埋设于地下水以下，用以排除埋深较浅的地下水，抑制农田土壤盐分积累。对于地下水位埋深较大、地表盐分含量较高的滴灌农田，有学者、农田管理者提出将暗管埋设于60cm以下的非饱和根系层土壤中，以有效排走40～60cm土层累积的盐分。但滴灌农田暗管位于60cm以下时，土壤多处于非饱和状态，采用传统暗管排水形式，常出现土壤水绕过暗管，在暗管底部积聚，难以排入暗管的现象。究其原因，与暗管滤层结构及其运行条件密切相关。

现有技术中提供的排水装置的滤层结构如图1所示，暗管3埋在土壤1内，过滤砂层2完全包裹在暗管3的外侧。该排水装置位于地下水面时，可充分利用地下水产生的压力势和中砂垫层进气值低，导水性强的特点，促进暗管排水。而在非饱和条件下，暗管周围的非饱和土壤水压强小于大气压，不具备排出暗管的能态梯度，所以出现暗管绕流的现象。基于此分析，本发明设计了一种新型暗管排水装置以改善非饱和土条件下暗管周围土壤水分布，促进暗管排水，提高排水效率，为暗管排水工程发挥其功能提供新的途径。

发明内容

本发明提供一种农田非饱和条件下的暗管排水装置以及铺设方法，以解决现有技术中土壤水分在非饱和状态下水难以排入暗管的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种农田非饱和条件下的暗管排水装置，排水装置包括：暗管，暗管水平设置在土壤内，暗管上具有排水孔；过滤砂层，设置在土壤内，过滤砂层部分包裹暗管，且过滤砂层位于暗管的上方。

进一步地，过滤砂层包括第一过滤砂层，暗管以暗管的轴线分为上管壁和下管壁，第一过滤砂层包裹在暗管的上管壁。

进一步地，过滤砂层还包括第二过滤砂层，第二过滤砂层由顶端至底端倾斜设置在土壤内，第二过滤砂层的底端与第一过滤砂层连接，第二过滤砂层为漏斗型，第二过滤砂层的开口较大的一侧朝远离暗管的一侧设置，第二过滤砂层的开口较小的一侧与第一过滤砂层连接。

进一步地，第一过滤砂层的厚度和/或第二过滤砂层的厚度为5至8cm，第二过滤砂层与水平面的夹角在30°至60°之间。

进一步地，排水装置还包括：土壤分界层，水平设置在土壤内，土壤分界层用于将土壤分为容重不同的第一土壤层和第二土壤层，第一土壤层的容重小于第二土壤层的容重，暗管以及过滤砂层均位于第二土壤层内，第二过滤砂层的顶端与土壤分界层连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种暗管排水装置的铺设方法，铺设方法包括：将暗管水平铺设在土壤内；将过滤砂层部分包裹在暗管上，且过滤砂层位于暗管的上方。

进一步地，过滤砂层包括第一过滤砂层，将过滤砂层部分包裹在暗管上，具体包括：将第一过滤砂层水平设置在土壤内，且第一过滤砂层部分包裹在暗管上。

进一步地，过滤砂层还包括第二过滤砂层，将第一过滤砂层水平设置在土壤内后，将第二过滤砂层倾斜设置在土壤内，且第二过滤砂层的底端与第一过滤砂层连接。