[发明专利]利用柱状换土毛细作用提升地下水的方法

说明书

本发明提供一种利用柱状换土毛细作用提升地下水的方法，是在地下水位与胡杨生长胁迫水位差小于4‑6m的区域内，在胡杨根系生长范围内从地面打井到达地下水位以下，形成柱状井孔，选取不透水材料对成型的柱状井孔位于指胡杨生长胁迫水位以下区域进行固壁处理；在处理后的柱状孔内填充起毛细作用的换填砂；柱状孔距地面留1m左右深度采用打井的原土层回填。该方法实现了无能耗的胡杨生态自我恢复，且后期不需要任何运行管理，不产生后续经济投入，具备较佳的经济性。

技术领域

本发明涉及一种塔里木河胡杨恢复的新途径，属于林业领域的根部给水，具体而言是一种利用柱状换土毛细作用提升地下水的方法。

背景技术

塔里木河（以下简称塔河）处于塔里木盆地，沿塔克拉玛干沙漠北缘，由西向东，自阿克苏河、叶尔羌河、和田河三河汇口处肖夹克至特马湖，全长1321km。塔里木盆地气候属于中纬度地区温暖带极端干旱气候，具有典型大陆性气候特征，干旱少雨，年平均降雨量为17.4~76.0mm。塔河流域受水资源严重匮乏及其时空分布差异性大的影响，使该地区植被生态系统差异较大，十分脆弱，植被水源补给主要依靠地下水资源。胡杨作为塔河流域的建群种，维护着塔河下游生态系统及两岸“绿色走廊”的稳定和安全。近年来，随着塔河上游及其支流区域工农业产业的快速发展，工农业用水量急剧增加，并且在塔河上游建成了西海子水库等拦河式水利枢纽，拦截了塔河上游来水，致使塔河下游320km河道出现断流、湖泊萎缩并迅速减少、下游区域地下水位明显下降等。对于依靠地下水维持生长的胡杨，出现大面积的生长胁迫，衰败枯死的问题。

为了挽救塔河下游衰败胡杨林生态系统，塔里木河流域管理局在2000年5月至2018年3月共实施了十九次间歇性应急生态输水，有效的抬升了塔河下游河道附近的浅层地下水位，满足了近河道胡杨的生长所需，河道沿岸胡杨林得到了恢复与自然更新。但生态输水是沿塔河两岸进行的线状输水，远离河道自然区域的地下水位变化不显著，未得到有效抬升。有研究显示，间歇性应急生态输水可有效抬升近河道两岸的地下水位，但距河道1000m以外区域地下水位受生态输水影响小，地下水埋深仍维持在6~8m。学者通过化学元素含量变化、放射性元素浓度、年轮资料等研究地下水与植物生长联系，从而确定植物生长适宜水位和胁迫水位。针对塔河下游胡杨生长胁迫问题，通过研究胡杨可溶性糖含量、叶片脯氨酸含量、液流通量、胡杨径向生长对地下水变化的敏感性，以及胡杨径向生长量与地下水的关系，确定胡杨生长的胁迫水位为4.71m。综上所述，胡杨胁迫水位4.71m，地下水埋深6~8m，所以地下水位与胡杨生长胁迫水位差为1.29~3.29m，应急生态输水不能解决远离河岸区域的胡杨生长胁迫问题。

发明内容

发明目的：为了解决远离河岸区域的胡杨生长胁迫问题，本发明提出了柱状换土毛细作用提升地下水位技术。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的利用柱状换土毛细作用提升地下水的方法，包括以下步骤：

步骤1，在地下水位与胡杨生长胁迫水位差小于4-6m的区域内，在胡杨根系生长范围内从地面竖直向下机械打井，形成柱状井孔，打井深度到达地下水位以下。

步骤2，选取不透水材料对成型的柱状孔位于指胡杨生长胁迫水位（4.71m）以下区域进行固壁处理；使柱状孔下部区域毛细水在上升过程中不发生水平向流动，减少毛细水量的损失。

步骤3，在处理后的柱状孔内填充起毛细作用的换填砂。

步骤4，柱状孔距地面留1m左右（0.8-1.5m）深度采用原土层回填。保护换填土柱顶端，并保证毛细水不上升至地表面，减小地表蒸发等可能引起的水分损失。

作为优选，所述步骤2中的不透水材料选用天然黏土。

作为优选，所述步骤3中，换填砂经颗粒级配确保毛细水最大上升高度大于地下水位与胡杨生长胁迫水位差。