一种利用边坡地下水灌溉作物的方法与流程

本发明属于边坡处治工程、农业水利工程技术领域，涉及修建边坡地下水排导系统和作物灌溉利用系统的材料与工艺，特别是一种利用边坡地下水灌溉作物的方法。该方法适用于解决西北干旱半干旱地区边坡稳定与农作物节水灌溉。

背景技术：

随着“西北大开发”的深入和“一带一路”的建设，在西北干旱地区修建了大量的边坡工程。边坡的稳定与诸多因素有关，水是边坡失稳的重要因素之一。因此在处治边坡中要充分考虑到水的影响。水对土质边坡的影响分为地表水和地下水。地表水对边坡的影响主要以侵蚀为主，而地下水则影响边坡土体的抗剪强度。地下水含量越高，土体的抗剪强度越低，边坡越易失稳破坏。因此在处治边坡时，首先要做好对边坡水的处理，做好排水系统。目前对边坡水的处理措施，可以分为地表防渗措施和地下排导措施。地表防渗措施，就是实施地表排水措施，将地表水进行截流、汇集，再迅速排导到远离危害边坡稳定的地方，或对地表进行防渗处理，防止地表水下渗到坡体中；地下排导工程是在坡体中用渗透效果较好的材料将地下水排出体外，常用的措施有暗沟、明暗沟、水平钻孔排水管，有时采用集水井、泄水隧道等。

我国干旱半干旱地区降雨量比较稀少，地下水位较深，作物灌溉条件较差。但是，在“治沟造地”、“土地整治”等工程的边坡处治中，地下水排导系统往往是将排导出的地下水就地排放蒸发，这不仅是水资源的浪费，而且容易引发农田盐渍化和农田过湿不能耕作问题。因此，在干旱半干旱地区如何处理好边坡工程地下水的排导与利用，对于边坡工程的稳定和水资源的充分利用、农业生产发展具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用边坡地下水灌溉作物的方法。该方法包含边坡地下水排导系统和作物灌溉利用系统两部分，即在边坡土体内部放入导水管，形成边坡地下水排导系统，将边坡地下水排导系统和农田中的渗灌系统通过管件进行联接，达到排导地下水、保证边坡稳定和灌溉农田作物、促使农作物高产的目的。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种利用边坡地下水灌溉作物的方法，其特征在于，该方法至少包括下列步骤：

步骤一，确定边坡地下水排导施工区域

根据边坡地下水的出水量、土质含水率和农田渗灌位置等，确定施工区域与面积；

步骤二，安装施工支护装置

采用模板和脚手架等制作施工支护装置，确保施工安全；

步骤三，布设标桩

在确定的施工区域布设中线、边线，每隔一定距离设标桩。在桩上应设标记，进行高程测量；

步骤四，成孔

采用洛阳铲或钻孔机械设备，在坡面上打钻孔，孔的直径、深度、倾角、孔距根据边坡地下水出水量、土质含水率、导水管等来确定；

步骤五，制作导水管和渗灌管

导水管和渗灌管的材质选用聚氯乙烯或聚乙烯或其他材质，制作方法是截取一定长度的聚氯乙烯或聚乙烯或其他材质的管材，在其上制作一定孔径和孔距的梅花孔，采用无纺布包裹，并用钢丝绑扎，制成导水管和渗灌管；

步骤六，放置导水管

将制备好的导水管放入已经成型的钻孔中，并灌入水泥土泥浆或砂浆使其固定；

步骤七，建立边坡地下水排导系统

将各个钻孔中的导水管通过管件进行连通，形成边坡地下水排导系统；

步骤八，布设渗灌系统

在农田中开挖一定深度和长度的沟槽，铺设一定厚度的砂砾石层，然后将渗灌管放入沟槽内，并通过管件将其连通，形成渗灌系统，最后将沟槽回填平整；

步骤九，连通边坡地下水排导系统和渗灌系统

将边坡地下水的排导系统和农田的渗灌系统通过管件进行联接，形成集边坡排水和作物灌溉一体化系统。

本发明的利用边坡地下水灌溉作物的方法，不仅能够及时排除边坡地下水，减少边坡坡体的含水率，保证边坡的稳定性；而且在干旱半干旱地区可以充分利用边坡地下水水资源，满足作物生长的需求。其施工简便，成本低廉，节约能源，易于维护，对保证干旱半干旱地区富含地下水边坡的稳定，促进当地农业的发展具有重要价值。

附图说明

图1是本发明的利用边坡地下水灌溉作物的一个具体实施例，其中，(a)是总体布置示意图，图(b)是(a)的导水管局部放大图，图(c)是(a)的渗灌管局部放大图；

图2是导水管示意图；

图3是具体施工工艺流程图。

图中的标记分别表示：1、原浸润线，2、导水管，3、三通接头，4、排水管，5、坡脚，6、梯田，7、两通接头，8、渗灌管，9、现浸润线，10、田埂，11、原坡面，12、现坡面，13、无纺布，14、钢丝，15、梅花孔。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

参见图1，沿原坡面11进行“坡改梯工程”，形成现坡面12、梯田6和坡脚5，梯田6的范围从坡脚5至田埂10。在现坡面12下方，原浸润线1降低至现浸润线9，在现坡面12上打孔，孔深穿过现浸润线9，并放置导水管2，其一端联接三通接头3，然后联接平行于现坡面12的排水管4，排水管4的下端通过两通接头7与位于梯田6内部的渗灌管8一端联接，这样就完成了第一处梯田的改造。然后再隔一段距离平行地进行第二处梯田改造，以此类推。

参见图3，本实施例给出一种利用边坡地下水灌溉作物的方法，其施工的原材料包括聚氯乙烯(PVC)管、无纺布、砂砾石等，主要设备为洛阳铲、电钻。

主要操作步骤如下：

步骤一，确定边坡地下水排导施工区域：根据边坡地下水的出水量、土质含水率和农田渗灌位置等，确定施工区域面积为长×宽＝60m×4m；

步骤二，安装施工支护装置：采用模板和脚手架等制作施工支护装置，确保施工安全；

步骤三，布设标桩：在确定的施工区域布设中线、边线，每隔2m设标桩。在桩上应设标记，进行高程测量；

步骤四，成孔：采用洛阳铲在现坡面12上打钻孔，根据边坡地下水出水量、土质含水率，设计钻孔的直径为φ75mm，深度300cm，倾角10°～12°。钻孔横向间距为1m，竖向间距为2m，并保证每一垂直于现坡面12的竖直平面内的钻孔对齐；

步骤五，制作导水管2和渗灌管8(图2)：

截取长度300cm、直径φ75mm PVC管，采用电钻在PVC管长度方向100cm～300cm之间的圆周上打孔径为φ4mm的梅花孔15，孔距10cm，一周4排孔。将具有梅花孔15的PVC管采用无纺布13包裹，并采用φ2mm钢丝14绑扎3匝，即制成导水管2和渗灌管8；其中，无纺布13的主要作用是反滤作用，防止土颗粒进入导水管2和渗灌管8内引起堵塞。

步骤六，放置导水管：将制备好的导水管2放入已经成型的钻孔中，注意将导水管2的100cm～300cm范围的打孔端放入钻孔的最里面，并灌入水泥土泥浆使导水管2固定；

步骤七，建立边坡地下水排导系统：将导水管2的一端使用三通接头3与平行于坡面的排水管4相联接，并使排水管4末端达到坡脚处；

步骤八，布设渗灌系统：在坡脚处排水管4末端位置开挖深度为30cm～40cm、长度30m的沟槽，比降2‰～5‰，先铺设厚度3～5cm的砂砾石层，将渗灌管8放置在沟槽内，并回填平整。

步骤九，连通边坡地下水排导系统和渗灌系统：采用两通接头7将坡脚处渗灌管8与排水管4相联接，将边坡排水管4收集的地下水排到渗灌管8中，用于灌溉农作物。