豎井排水用於土壤滲透性比較好的地方。高礦化度的水從井中用泵抽出,排人排水鬥溝或支溝。在抽出的井水礦化度不過高的情況下,有時亦與灌溉水混合,重用於灌溉,獲得良好效果。
由此即可計算每口豎井管理的田麵麵積。豎井排水不占用耕地,洗鹽治堿效果良好,但鑿井及抽水設備投資相對較大,運行電費等較高。
近來發展起來的暗管鋪設機械設備和技術,比較好的避免了明溝排鹽的缺陷,逐步得到應用。在粘土地區,開挖暗溝排水,亦已證明具有良好的效果r且機械裝備比較簡單,不需管材和濾料,雖然需要在幾年以內重行開挖。
鋪設暗管的機械裝備中有關開溝的部件和工藝,第6.5節已有論述,本節下麵將隻分別介紹與暗管鋪設和暗溝開挖有關的一些特殊問題。
6.6.2暗管的鋪設
一、暗管排水係統
布設形式暗管排水係統以田間一級排水管為主體,將水排人二級集水管或明溝鬥渠,二級管排入三級輸水管或明溝支渠。二級集水管的埋深較一級排水管口為低,但三級輸水管常不受二級管排口高度控製而淺埋,並在其出口處設泵點揚排入排幹渠。另外,在管係中還須設檢查井(或接頭井)、集水井及必要的泵站。整個係統的布設形式有如下幾種:
1.一級管單向布設
管道長度1訓-200m,彙流於二級管或明溝排水鬥渠,這種布設形式簡單、管理方便,但有效控製麵積小,成本偏高。
2.雙向布設
一級管分設在二級管或明溝排水鬥渠兩側,呈雙向彙流,每側管長多在150m左右。但如用明溝作排水鬥渠及排水支渠,則既占地,亦易影響明渠兩側農田的水鹽汙染,在易塌坡地區還會引起堵塞。如用集水管則造價較高。
3.三級管道組合,
一級管長150-200m,雙向彙流入二級管,二級管長約400m,雙向彙流人集水井,經揚排人三級管,再加入末端排水泵站或末級排水幹渠。這樣明溝隻供排瀝之用,無汙染農田之慮,但造價高。
二、暗管埋深與間距等的確定
1.暗管埋深的確定
以排掉地表明水為目的的明渠排瀝設計標準,前已述及。對以改進土壤鹽堿狀況即排鹽為主的一級排水暗管,其埋深的主要設計依據為地下水位臨界深度,以排漬為主的暗管埋深則按作物防潰深度確定。
對於土質均勻的土層,暗管埋深越大效率越高。因為管道間距可大;但過深則埋困難,一般以3m為限。當土質成層狀時,暗管最好埋在不滲透土層的上麵。通常,不滲透土層的位置難於精確確定,但土質總是隨深度而逐步變重、變密、不透水;埋深須在地表以下lm。為了減少二級集水管的埋深,一級管亦不宜過深。
2.暗管間距的確定
一級管的管道間距,一般根據實k的結果,並用理論計算核修,同時考慮當地實踐的經驗來確定。暗管間距的理論計算式較多,有的作為非穩定流,按蒸發和排水對地下水位下降速度的影響來計算,或按蒸發和排水的比例來計算。根據實測,在有排水的條件下,地下水位的下降速度是不均勻的,因為單純由於蒸發而造成的地下水位下降速度是隨地下水位埋深而變化的:地下水埋深深,蒸發變弱,水位下降速度減緩。在土層全部剖麵為粘質土壤的情況下,潛水深度約為2m時,水位將停止因蒸發而造成的下降。潛水埋深淺於此值時,蒸發成直線增加,潛水埋深為0時,因蒸發而引起的地下水位下降的最大速度約為17cm/d。
4.暗管縱向坡度的確定
暗管的縱向坡度從如下幾個角度考慮:管中流速不能過慢以免派積;不遊積的流速須大於0.2m/s,足以自己清淤的流速在0.3-0.4m/s,但流速過大亦易引起尖銳性砂及粉砂對管道的磨蝕,因而流速不宜超過4m/s。確定暗管縱向坡度時還須考慮用機器鋪設的方便;設計坡度小於1/1000時,不易全麵得到保證。通常一級暗管管徑小於10cm、長度約200m時,縱向坡度用1/1000或1.5/1000;當長度小於此值時,坡度可有所增加,二級管管徑在20-40cm、長度在500m以下時,可用1/2000的縱向坡度。一級管與二級管交彙點的落差應在10cm以上,一般為30cm。三級管為壓力流出,可無縱向坡度。如一級管向明溝排出,這時明溝排渠的縱向坡度一般用1/2500。
三、暗管管材及濾料的選擇
暗管用多孔材料製成,如粘土瓦管、混凝土管、水泥砂漿管,現代用聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)塑料管。
聚氯乙烯管的剛度比聚乙烯高一倍,低溫抗衝擊性能較好,可製成較薄的管以降低造價。塑料暗管的抗拉強度,剛度,低溫抗擊能力及抗老化性能(添加抗氧化劑)等須符合國家材料試驗標準。波紋塑料管拉伸時強度將有所下降,.因此在鋪設時拉伸須低於5%,用鋪管機鋪管時須注意減少管道與送管裝置之間的f擦阻力,及時排除卡管故障以減少拉伸,並避免長時間的日曬。
鋪設暗管時,暗管的周圍需要填墊濾料。濾料的功用為:①防止土壤顆粒進入排水管遊塞管道;②增大進水孔口周圍的滲流區域,減少滲流阻力,增大綜合滲透係數;③為暗管提供適當的座墊;④穩定管基土壤等。濾料可用價格低廉、透水性好、不易堵塞而能耐久的材料;麥秸、葦草、貝殼砂等為有機濾料;建築砂、爐渣、玻璃纖維布、丙綸絲泡沫多孔塑料等為無機濾料。波紋塑料管用丙綸絲或玻璃纖維布包裹,外層再環裹約10cm厚的建築砂,證明效果較好。
裹濾料的鋪放有上包、全包和下包等方式。全包式水可從上層和側向流入管道,流量通過係數最大。上包式水主要從上層滲入,可適用於水田排水或大田壓鹽。下包式水主要從側向滲入,適用於控製地下水位。
排水係統附屬建築物有:①檢查井,用以檢查、觀測、衝洗、清淤、通氣;設在較長的一級管或二級管的中部及一級管終端與二級管的交接處。設在一級管中部時直徑約為30cm,設在二級管中部時直徑約為60cm。②集水井,設在二級管末端出口處,以供機泵排水,其有效儲水容積須為水泵每秒排量的30-50倍,直徑在80cm,深度在lm以上。③壓力水池,用以連接二級管道和三級管道,能保證壓力水頭,能儲水和通氣,其高度視三級管道長度和壓差而定。④排水泵站,每400-500畝(26.6-33.3公頃)作為一獨立排水小單元,用50.8mm和101.6mm潛水茱各一台,小泵用於排鹽,大泵用於排瀝;按10年一遇的大雨設計。