一種先打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法
2023-07-06 06:02:21
一種先打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法
【專利摘要】本發明公開了一種先打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法，其特徵在於，包括如下步驟：1）在待改良土壤中打斜向下的斜孔；2）在斜孔中填充砂壤土得到斜砂柱，以斜砂柱增加待改良土壤通透性。本發明提供的方法工藝簡便，適用於對黏質土、粘漬板土、中低產田、濱海鹽漬土、黏質斑塊和低滲性草坪的改良。
【專利說明】一種先打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水土工程【技術領域】。尤其涉及一種先打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法。
【背景技術】
[0002]黏土具有土層黏重、通透性差的特點，不利於作物生長和水土保持。黏土夾層或黏質斑塊的存在也影響著土地的產量。科學改良黏質土壤，對土地資源的有效利用和生態環境建設具有重要的現實意義。
[0003]增加土壤通透性，是對黏質土壤進行改良中的關鍵性問題。內設砂柱——即先打孔後注砂技術，在工程實踐中被證明對增加土壤的通透性有一定效果。該技術在中新天津生態城、江蘇啟東工業園等地進行了實踐應用。
[0004]天津海林園藝環保科技工程有限公司已申請與內設砂柱相關的專利(專利200410072547.9:節水型鹽鹼灘地物理-化學-生態綜合改良及植被構建技術；200710057760.6:鹽鹼灘農田土壤與植被綜合改良方法)。上述專利將內設「豎直砂柱」技術與其它土方工程相結合，對鹽鹼灘地進行綜合改良。所述方法要求先將原土搬起，下面鋪好石碴和墊層後再填回原土，在此基礎上打豎直孔後注砂。該技術工藝較複雜，工程成本偏聞。
[0005]相關學術文獻對內設砂柱技術進行了報導。張博等在鹽土改良中砂柱的作用機理研究(張博等，鹽土改良中砂柱的作用機理研究，《農業機械學報》,2013年06期)一文中採用了室內土柱模擬試驗結合田間試驗的方法，對砂柱在鹽土改良中的作用機理及應用效果進行了初步研究，該文獻研究的砂柱為在鹽土上直接打孔注砂得到的豎直砂柱，但由於豎直砂柱對距離砂柱越遠的土壤影響越小的緣故，砂柱群的最適間隔為0.67m，需要設置很密集的砂柱，工程成本也不低。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法，以改良黏質土、粘潰板土、中低產田、濱海鹽潰土、黏質斑塊、低滲性草坪等多種通透性較差的土壤。
[0007]本發明提供的一種打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法，包括如下步驟:
[0008]I)在待改良土壤中打斜向下的N個斜孔；
[0009]2)在斜孔中填充砂壤土得到斜砂柱，以斜砂柱增加待改良土壤通透性；
[0010]所述N為大於等於I的自然數。
[0011]當N大於I時，N個斜孔相互之間的排列關係為:平行排列、X交叉排列、延長線上交叉的線段中的任一種或幾種。
[0012]其中，所述打斜向下的斜孔，用動力車驅動打孔機打孔。
[0013]其中，所述的斜孔，其與地平面呈O (不含)~90 (不含)度夾角。
[0014]其中，所述的斜孔，其垂直深度為5 (含)~150 (含)cm。[0015]其中，所述的斜孔，垂直該斜孔的橫截面為邊長I (含)~10 (含)cm的正方形或直徑I (含)~10 (含)Cm的圓形。
[0016]其中，所述的斜孔的分布密度為:每塊水平斷面為Icm2的正方形的長方體土體分布I~40個斜孔。
[0017]本發明的另一目的是提供先打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法在提高待改良土壤通透性上的應用。
[0018]其中，所述待改良土壤為黏質土、粘潰板土、中低產田、濱海鹽潰土、黏質斑塊或低滲性草坪土等低通透性土壤中的一種。
[0019]本發明的有益效果在於:
[0020]本發明提供的利用斜砂柱改良的土壤，土壤中水溶液的運移速率顯著提高，土壤中溶質的滲出時間顯著縮短。
[0021]本發明提供的方法在實際應用中可與暗管地下排水技術相結合，實現操作的全機械自動化。
[0022]本發明提供的方法適用於改良黏質土、粘潰板土、中低產田、濱海鹽潰土、黏質斑塊和低滲性草坪等多種低通透性土壤。與現有的方法相比，本發明的方法成本較低，操作便捷，施工方便，能適用於原 土和客土，效果更好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1:為實施例1的單一斜孔，其橫截面為正方形。
[0024]圖2:為實施例1的單一斜孔,其橫截面為圓形。
[0025]圖3:為實施例1斜砂柱與豎直砂柱水流方向比較圖。
[0026]圖4:為實施例2的交叉斜孔，2個斜孔的橫截面均為正方形。
[0027]圖5:為實施例2的交叉斜孔，2個斜孔的均為圓形。
[0028]圖6:為實施例2的平行排列的雙孔，2個斜孔的橫截面均為正方形。
[0029]其中，深色部分為待改良土壤，淺色部分為斜孔。
【具體實施方式】
[0030]以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0031]實施例1:
[0032]1、待改良土壤為高lm、水平斷面為邊長0.3m的正方形的長方體濱海粘壤質鹽土土體，黏粒成分佔33.9%，土壤飽和導水率為1.7 cm/d ο
[0033]2、改良土壤的方法分以下3種:
[0034]2.1在粘壤質土壤中鑽I個垂直高度為lm、橫截面為邊長4cm的正方形的孔，該孔與土壤的水平面呈73度角(如圖1 )，然後向孔中倒入砂壤土。
[0035]2.2在土壤中鑽I個垂直高度為lm、橫截面為直徑4cm的圓形的孔，該孔與土壤的水平面呈73度角(如圖2)，然後向孔中倒入砂壤土。
[0036]2.3垂直砂柱對照:在土壤中鑽I個垂直高度為lm、橫截面為直徑4cm的圓形的孔，該孔與土壤的水平面呈90度角，然後向孔中倒入砂壤土。
[0037]2.4空白對照:不設斜砂柱的對照(指不鑽孔)。[0038]所用砂壤土的砂粒質量百分含量為61.4%,砂壤土飽和導水率為37.9cm/d。
[0039]3、進行淋洗實驗:土體下端為地下水，土體表層保持2cm積水。對土體中的鹽分進行淡水淋洗。
[0040]淋洗結果顯示:鹽土中不設斜砂柱時，土體中95%鹽分的淋出時間為25天；設置垂直砂柱時,土體中95%的鹽分的淋出時間為21天；鹽土中設置I根斜砂柱時,不管橫截面為正方形還是圓形，土體中95%的鹽分的淋出時間為15天，所用淋洗時間為不設砂柱的60%，時間效率提高了 67%。斜砂柱比垂直砂柱淋洗效率高，斜砂柱與豎直砂柱水流方向比較圖見圖3。
[0041]斜砂柱比垂直砂柱淋洗效率高的原理:在垂直砂柱設置中，同一水平線上的砂柱和鹽土中的水壓相同，因此斜向壓力分量為0，土柱水流和砂柱水流均為縱向，砂柱和周圍土壤之間水分交換近似為O。在斜砂柱中，砂柱中水分流動較快，同水平線上砂柱水壓低於鹽土的水壓，因此在邊界處水不斷從鹽土流向砂柱，從而使鹽分也快速地隨水流進入砂柱被淋洗走。
[0042]實施例2:
[0043]1、待改良土壤為高lm、水平斷面為邊長0.3m的正方形的長方體濱海粘壤質鹽土土體，黏粒成分佔33.9%，土壤飽和導水率為1.7 cm/d ο
[0044]2、改良 土壤的方法分以下2種:
[0045]2.1在土壤中分別鑽2個高為lm、橫截面為邊長4cm的正方形的孔，2個孔分別與土壤的水平面呈73度夾角且彼此以34度水平夾角相交(如圖4)，然後向孔中倒入砂壤土。
[0046]2.2在土壤中分別鑽2個高為lm、橫截面為直徑4cm的圓形的孔，2個孔分別與土壤的水平面呈73度夾角且彼此以34度水平夾角相交(如圖5)，然後向孔中倒入砂壤土。
[0047]2.3在土壤中分別鑽2個高為lm、橫截面為邊長4cm的正方形的孔，2個孔分別與土壤的水平面呈73度夾角且彼此平行(如圖6)，然後向孔中倒入砂壤土。
[0048]2.4不設斜砂柱的對照(不鑽孔)。
[0049]所用砂壤土的砂粒質量百分含量為61.4%,砂壤土飽和導水率為37.9cm/d。
[0050]3、進行淋洗實驗:土體下端為地下水，土體表層保持2cm積水。對土體中的鹽分進行淡水淋洗。
[0051]淋洗結果顯示:鹽土中不設砂柱時，土體中95%鹽分的淋出時間為25天；鹽土中設置2根斜砂柱時(不管是正方形橫截面、圓形橫截面，只要是交叉排列，效果一致)，土體中95%的鹽分的淋出時間為10天，所用淋洗時間為不設砂柱的40%，效率提高了 150%。
[0052]雖然，上文中已經用一般性說明、【具體實施方式】及試驗，對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。
【權利要求】
1.一種先打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法，其特徵在於，包括如下步驟: 1)在待改良土壤中打斜向下的N個斜孔； 2)在斜孔中填充砂性土壤得到斜砂柱，以斜砂柱增加待改良土壤通透性； 所述N為大於等於I的自然數。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，當N大於I時，N個斜孔相互之間的排列關係為:平行排列、X交叉排列、延長線上交叉的線段中的任一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的斜孔，其與地平面呈O(不含)~90(不含)度夾角。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的斜孔，其垂直深度為5(含)~150(含)cm。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的斜孔，垂直該斜孔的橫截面為邊長I (含)~10 (含)Cm的正方形或直徑I (含)~10 (含)Cm的圓形。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的斜孔的分布密度為:每塊水平斷面為Im2的正方形的長方體土體分布I~40個斜孔。
7.根據權利要求1~6任一項所述的先打斜孔後注砂的低滲性土壤改良方法在提高待改良土壤通透性上的應用。
8.根據權利要求7所述的應用，其特徵在於，所述待改良土壤為黏質土、粘潰板土、中低產田、濱海鹽潰土、黏質斑塊或低滲性草坪土中的任一種。
【文檔編號】A01B77/00GK103959951SQ201410145929
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】李保國, 孫雪雁 申請人:中國農業大學