一种浅井侧渗灌节水灌溉方法

摘要

本发明公开了一种浅井侧渗灌节水灌溉方法，与现有技术相比，本发明具有技术含量高、工程量小、设施成本低、主要设施占地面积小，不影响地面作业，不用在生产过程中移动设备，可节省人力和能源；地下无管道，不影响耕田翻地；采用自流方式，在灌溉过程中几乎不需要动力，从耕作层下部灌水，灌水未经地表下渗，保持了表层土壤的连续通透性，没有间断作物根系的呼吸，没有使作物发育受阻；不会使营养流失；而本发明土表始终保持干燥状态，土壤层疏松，空气、光热充足，生物化学作用活跃，会产生出大量营养成分和二氧化碳，使作物生长茂盛；能够保持土壤层表面干燥疏松，可阻断地下水蒸发，使节水效果更加显著，具有推广使用的价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种农业灌溉实施技术，尤其涉及一种浅井侧渗灌节水灌溉方法。

背景技术

在广大内陆地区，由于干旱少雨，种植业的发展离不开灌溉。多少年来，由于人们使用了大水漫灌等不合理的灌田方式，一方面浪费了水资源，另一方面使地下水位不断抬升，使大面积土地发生次生盐碱化。后来人们逐步引入喷灌、滴灌、膜下微灌等节水灌溉技术，既节约了水资源，也减小了地下水位的抬升。但这些灌溉技术存在设施成本高、占用空间大、影响田间作业、增加种植劳动强度等一系列问题，农民不愿接受，推广利用进程缓慢。针对这种情况，进一步认识到，改进当前人们普遍利用的喷灌、滴灌、膜下微灌等节水灌溉技术只能从提高节水率、降低设备成本等方面取得进展，但无法消除其占用空间大，影响田间作业、增加劳动量、增加能耗等弊端。而这些弊端正是其难以推广利用的主要障碍。如果能够找到一种方式，既能节水，设施成本又低，又不影响田间作业，不增加劳动强度，这样的话，广大农民便愿意接受。从此，探索农民愿意接受的节水灌溉方法成为了我们课题组的主攻方向。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种浅井侧渗灌节水灌溉方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括以下步骤：

(1)确定实施地潜水面的深度位置：具体有以下3种方法：

①常规水文工程方法：选择有一定代表性的地段开挖探槽到潜水面位置，实际测量出潜水面深度位置；

②地球物理方法中的电阻率测深法：分析电测深曲线，由地表向下，电阻率值出现明显降低的突变点的位置为潜水面所在位置；

③地球物理方法中的浅层地震法：分析地震波传播特点，由地表向下，在横波速度突然降低处为潜水面所在位置；

(2)查明实施地浅部地层结构，确定好潜水面以上地层透水层和隔水层的具体位置：有如下2种具体方法：

Ⅰ普通水文工程方法：查阅实施地或邻近地区的钻孔资料，作为确定实施地透水层和隔水层具体位置的重要参考资料；选择有代表性地段开挖探槽到潜水面位置，直接测量出潜水面以上地层中透水层和隔水层的具体位置；

Ⅱ地球物理方法中的激发极化法和电阻率测深法：将激发极化法和电阻率测深法配合使用，可较为精确地确定透水层和隔水层的层位，即低极化率和低电阻率层位为隔水层，高极化率和高电阻率层位为透水层；

(3)据实施地浅部地层结构、潜水面、透水层和隔水层的具体位置确定“浅井”的深度、密度、单井形态和规模，具体方法如下：

A浅井深度的确定：浅井的底部位置视实施区潜水面、隔水层及透水层的深度及相对位置来确定，分以下2种情况：

第一种情况：潜水面埋深≦2.2m

在此种情况下，潜水面之上必有隔水层，当隔水层在近地表位置，即靠近耕作层的位置，也就是犁底层下的位置时，浅井的深度应等于犁底层的深度，即浅井的底部与犁底层在同一平面位置；当隔水层位于较深的位置，其上有透水层时，若透水层的厚度小于1.3m时，浅井的深度应视透水层的厚度而定，即浅井的深度应为透水层的厚度加耕作层的厚度；当透水层的厚度大于1.3m而小于2.0m时，也就是隔水层顶板埋深介于1.5m到2.2m时，浅井的深度一律确定为1.5m；

第二种情况：潜水面(E)埋深＞2.2m

当潜水面埋深大于2.2m时，又会出现二种情况，即在潜水面之上存在隔水层和不存在隔水层的情况：

(a)当有隔水层存在时，且其顶板埋深介于0.2到2.2m时，浅井深度的确定方法与第一种情况相同；当其顶板埋深介于2.2m到2.5m时，浅井深度也一律确定为1.5m；当其顶板埋深>2.5m时，应做特殊处理后再设置浅井，由于此种情况下的“特殊处理”投资高、技术含量高，故在本发明中不包括此类情况；

(b)当无隔水层存在时，也应做特殊处理后再设置浅井。此种情况也存在成本高和技术含量高的问题，因而在本发明中也不包括此类情况；

B浅井密度的确定：浅井的密度主要由地层的透水性来确定，位于透水性较好的地层中的浅井密度较小，位于透水性较差的地层中的浅井密度较大，一般情况，平均每亩地设置2口浅井；

C浅井的单井形态和规模：浅井采用“圆形竖井”形态，规模一般设置为内径1.5到2m，井壁高度一般为1.5-2.5m，其地下部分的深度与前述方法所确定的深度一致，其余为地上部分；

(4)浅井渗水速度的调节：可据地表3cm以下土层的湿度来确定，以用手可握成团且可以摔碎为宜，具体通过调节浅井的水面高度来调节渗水速度。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种浅井侧渗灌节水灌溉方法，与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)与传统的节水灌溉方法相比，具有技术含量高、工程量小、设施成本低(是普通喷灌设施成本的1/4到1/5)；

(2)主要设施占地面积小，不影响地面作业，不用在生产过程中移动设备，可节省人力和能源；地下无管道，不影响耕田翻地；

(3)主体设施埋设在地下，不受阳光、风雨等外力作用的破坏，经久耐用，比普通喷灌设施的使用寿命长3到4倍；

(4)传统的喷灌、滴灌技术，供水水源需要一定压力，需要消耗能源。而本发明由于灌水采用自流方式，在灌溉过程中几乎不需要动力，是一种典型的节能减排项目；

(5)从耕作层下部灌水，灌水未经地表下渗，保持了表层土壤的连续通透性，没有间断作物根系的呼吸，没有使作物发育受阻；

(6)传统的灌水方法灌水从地表下渗，灌水溶解土壤层中氮、磷、钾及其他营养成分一同渗入地下，使营养损失严重。该方法未经土表下渗，而是向上返渗，不会使营养流失；

(7)传统的灌水方法，水在下渗过程中，会使土壤团粒间的空隙缩小，使土壤板结，减少了土壤中的空气、水分和营养成分，使土壤肥力下降。而本发明土表始终保持干燥状态，土壤层疏松，空气、光热充足，生物化学作用活跃，会产生出大量营养成分和二氧化碳，使作物生长茂盛；

(8)能够保持土壤层表面干燥疏松，可阻断地下水蒸发，使节水效果更加显著。

附图说明

图1是本发明实施地地层潜水面埋深≦2.2m的垂直剖面示意图；

图2是本发明实施地地层潜水面埋深＞2.2m的垂直剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明包括以下步骤：

(1)确定实施地潜水面的深度位置：具体有以下3种方法：

①常规水文工程方法：选择有一定代表性的地段开挖探槽到潜水面位置，实际测量出潜水面深度位置；

②地球物理方法中的电阻率测深法：该方法具有高效、便捷、不破坏地表环境等优点，具体确定方法是：分析电测深曲线，由地表向下，电阻率值出现明显降低的突变点的位置为潜水面所在位置；

③地球物理方法中的浅层地震法：该方法也具有高效、便捷、不破坏地表环境、精确度高等优点，具体确定方法是，分析地震波传播特点，由地表向下，在横波速度突然降低处为潜水面所在位置；

(2)查明实施地浅部地层结构，确定好潜水面以上地层透水层和隔水层的具体位置：有如下2种具体方法：

Ⅰ普通水文工程方法：查阅实施地或邻近地区的钻孔资料，作为确定实施地透水层和隔水层具体位置的重要参考资料；选择有代表性地段开挖探槽到潜水面位置，直接测量出潜水面以上地层中透水层和隔水层的具体位置；

Ⅱ地球物理方法中的激发极化法和电阻率测深法：该方法也具有不破坏地表环境、高效、便捷、精确度高等优点，将激发极化法和电阻率测深法配合使用，可较为精确地确定透水层和隔水层的层位，即低极化率和低电阻率层位为隔水层，高极化率和高电阻率层位为透水层；

(3)据实施地浅部地层结构、潜水面、透水层和隔水层的具体位置确定“浅井”的深度、密度、单井形态和规模，具体方法如下：

A浅井深度的确定：浅井的底部位置视实施区潜水面、隔水层及透水层的深度及相对位置来确定，分以下2种情况：

第一种情况：潜水面埋深≦2.2m(如图1所示)。

在此种情况下，潜水面之上必有隔水层(若没有隔水层，不存在干旱问题，不需要灌溉)。当隔水层在近地表位置，即靠近耕作层的位置(因耕作层孔隙度大，一般都看作是透水层)，也就是犁底层下的位置时，浅井的深度应等于犁底层的深度，即浅井的底部与犁底层在同一平面位置(如图1中0.2m的深度位置)；当隔水层位于较深的位置，其上有透水层时，若透水层的厚度小于1.3m时，浅井的深度应视透水层的厚度而定，即浅井的深度应为透水层的厚度加耕作层的厚度(如图1中1.1m加0.2m，即1.3m的深度位置。此深度也为隔水层顶板的埋深)；当透水层的厚度大于1.3m而小于2.0m时，也就是隔水层顶板埋深介于1.5m到2.2m时，浅井的深度一律确定为1.5m(如图1中所示的1.5m的深度位置)；

第二种情况：潜水面(E)埋深＞2.2m(如图2所示)。

当潜水面埋深大于2.2m时，又会出现二种情况，即在潜水面之上存在隔水层和不存在隔水层的情况：

(a)当有隔水层存在时，且其顶板埋深介于0.2到2.2m时，浅井深度的确定方法与第一种情况相同；当其顶板埋深介于2.2m到2.5m时，浅井深度也一律确定为1.5m(如图2中的1.5m的深度位置)；当其顶板埋深>2.5m时，应做特殊处理后再设置浅井。由于此种情况下的“特殊处理”投资高、技术含量高，故在本发明中不包括此类情况；

(b)当无隔水层存在时，也应做特殊处理后再设置浅井。此种情况也存在成本高和技术含量高的问题，因而在本发明中也不包括此类情况；

B浅井密度的确定：浅井的密度主要由地层的透水性来确定，位于透水性较好的地层中的浅井密度较小，位于透水性较差的地层中的浅井密度较大，一般情况，平均每亩地设置2口浅井；

C浅井的单井形态和规模：浅井采用“圆形竖井”形态，规模一般设置为内径1.5到2m，井壁高度一般为1.5-2.5m，其地下部分的深度与前述方法所确定的深度一致，其余为地上部分；

(4)浅井渗水速度的调节：可据地表3cm以下土层的湿度来确定，以用手可握成团且可以摔碎为宜，具体通过调节浅井的水面高度来调节渗水速度。

如图1所示：图中共出现A、B、C、D、E5个层位，其中A层为耕作层，厚度为0.2m；B层为透水层，厚度为1.1m；C层为隔水层，厚度为0.5m，其顶板埋深为1.3m；D层为第2透水层，厚度为0.3m；E表示潜水面，只是一个平面，没有厚度。图中E(潜水面)的埋深为2.1m，即小于2.2m,属于前文所属的第1种情况。

如图2所示：图中共出现A、B、C、D、E5个层位，其中A层为耕作层，厚度为0.2m；B层为透水层，厚度为1.2m；C层为隔水层，厚度为0.7m，其顶板埋深为1.4m；D层为第2透水层，厚度为0.8m；E表示潜水面，只是一个平面，没有厚度。图中E(潜水面)的埋深为2.9m，即大于2.2m,属于前文所属的第2种情况。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。