用于农田非饱和土壤排水的双翼型暗管装置

本发明涉及农业水土工程技术领域，尤其是一种用于农田非饱和土壤排水的暗管装置。

背景技术：

暗管排水是农田盐碱治理过程中用于压盐、洗盐的一种重要措施，是通过埋设地下暗管，利用灌溉水、雨水对暗管以上含盐碱土层进行冲洗，排除土壤中过高的盐分，同时控制地下水位在一定深度，防止向上返盐，从而为植物生长提供良好的土壤条件，以其治理效果明显、治理周期较短、后期维护和管理简易等特点受到人们的青睐，目前已发展为一种比较成熟的改良盐碱地的技术措施。

传统的农田暗管排水设计都是建立在土壤饱和流理论上的，生产实践中采用的农田暗管排水系统也都是在饱和流状态下工作的。传统排水暗管在非饱和土壤中的排水效率不高，因为土壤在非饱和条件下，暗管中的大气压力和土壤中的基质吸力的共同作用会使土壤水分很难自动进入暗管，水分总是沿着暗管周围进行绕流运动；只有当暗管周围土壤达到饱和时，水分才进入暗管并被排走。

现在技术中,公开的中国专利:用于非饱和土壤中排水的无壁暗管,专利号：zl201922470191.9，是一种由网架和外包土工织物组成的无壁暗管，目的是减小水分进入暗管的阻力、利用土工布的基质吸力引导土壤水分进入暗管，实现较好的排水效果；其外形结构是由三块拱形网架组合而成的，利用土工织物作为滤层将土壤和暗管排水空间阻隔开。但在实际使用过程中,还存在着不足,不能有效地减缓水分沿排水暗管周围的绕流现象，以及不能有效避免水分进入暗管后在暗管底部产生二次渗漏。

为了解决上述农田地下排水暗管的易形成绕流现象，底部易产生二次渗漏现象，使工作效率降低等问题，本发明在已有技术的基础上进行了突破性的改进。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可有效地减缓水分沿排水暗管周围的绕流现象，避免水分进入暗管后在暗管底部产生二次渗漏，还能够保持管道断面形状不变形，有效提高工作效率，结构合理、经济实用的用于农田非饱和土壤排水的双翼型暗管装置。

本发明公开了一种用于农田非饱和土壤排水的双翼型暗管装置，其结构包括网架与隔离层，其中网架的结构由两个翼型网架、两个支撑网架拼合而成，其中翼型网架结构包含“<”型网架、“—”型不透水翼部，所述“<”型网架的横断面形状为“<”型，所述“—”型不透水翼部的横断面形状为“—”型，所述“—”型不透水翼部与“<”型网架下端固定连接且水平设置；所述“<”型网架的结构包含纵向支撑杆ⅰ、横向支撑杆ⅰ，多个纵向支撑杆ⅰ与横向支撑杆ⅰ间隔交叉固定连接，连接后的所述纵向支撑杆ⅰ与横向支撑杆ⅰ之间形成孔洞；所述“<”型网架的端部及折角部均设有热合粘接部ⅰ；所述“—”型不透水翼部的结构为一平板，平板上设有嵌槽；

所述支撑网架结构包含纵向支撑杆ⅱ、横向支撑杆ⅱ，多个所述纵向支撑杆ⅱ与横向支撑杆ⅱ间隔交叉固定连接，连接后的所述纵向支撑杆ⅱ与横向支撑杆ⅱ之间形成孔洞；所述支撑网架的两端分别设有热合粘接部ⅱ；

所述两个翼型网架左右对称设置，两者的“<”型网架上端部的热合粘接部ⅰ通过热合工艺进行粘接固定，两者的“<”型网架下端部的热合粘接部ⅰ也通过热合工艺进行粘接固定；两者的所述“<”型网架折角部的热合粘接部ⅰ，分别与一个支撑网架上端的热合粘接部ⅱ通过热合工艺进行粘接固定，所述支撑网架的下端所设的热合粘接部ⅱ，刚好嵌合在所述“—”型不透水翼部的嵌槽内，通过热合工艺进行粘接固定；

所述隔离层设于拼合而成的网架的外侧面。

作为优选，所述纵向支撑杆ⅰ与横向支撑杆ⅰ之间所形成的孔洞形状，为方形、圆形、菱形或三角形；所述纵向支撑杆ⅱ与横向支撑杆ⅱ之间所形成的孔洞形状，为方形、圆形、菱形或三角形。

作为优选，所述网架由pvc材料制作而成，所述隔离层为土工织物。

本发明的结构由两组pvc翼型网架与两组pvc支撑网架组合而成、且外形为三角形状的网架排水暗管；该管外界面缠裹土工织物（无纺布），并以土工织物作为管道与土壤之间的隔离层和滤层，增大了管壁孔隙率，避免了孔隙堵塞；其中，两组pvc翼型网架与两组pvc支撑网架利用pvc条热合粘接（粘接面高度为4-5mm）在一起，利用三角形结构的抗压特性，很好地保持管道断面形状，进而能很好支撑土工织物不塌陷。本发明将这种暗管结构称为三角形双翼暗管结构。

翼型网架和支撑网架材质为硬pvc材料，可形成大网孔，而网孔形状为矩形、圆形、三角形或菱形。两组pvc翼型网架与两组pvc支撑网架之间用pvc条热合粘接，最终形成三角状网架，且该三角状网架架具有很强的抗压能力。翼型网架和支撑网架可由工厂一次制成。网架开孔率为90%左右，使暗管类似于鼠道结构。外包土工织物（无纺布）的尺寸与暗管的长度和外径周长相匹配。

本发明工作原理：

传统的农田地下排水暗管的管壁只是起到支撑土压力、保证管道内排水空间不减小的作用；本发明采用三角形网架结构来支撑管道外围的土压力，用土工织物（无纺布）做隔离层及滤层，将管道的排水空间与土壤隔离开，既避免土壤进入管道内，又能提高管道抗压能力、保持三角形管道的形状；由于土工织物有很好的渗透性，能保证水分进入管道内，从而，本发明最大程度地消除了土壤水分进入暗管的阻力。

同时,为了更有效地减缓水分沿排水暗管周围的绕流现象，以及避免水分进入暗管后在暗管底部产生二次渗漏，本发明在以网架做支撑的无壁排水暗管的基础上，对暗管横断面形式进行了改进，以三角形断面增加水分沿暗管周围的绕流阻力，同时，在暗管底部设置不透水的翼型结构，形成一种翼型暗管。本发明除了具有现有技术中无壁暗管的管壁开孔率大、稳定性好、能很好地支撑土工织物的优点外，三角形双翼暗管利用翼型结构（不透水翼部）拦截绕流，当基质流的流动方向转变时，流速会降低，其结构稳定、能够拦截绕流，进而形成局部积水并促进暗管排水，阻止暗管水分二次渗漏。双翼暗管利用两种外覆土工织物的网架通过热合工艺连接拼接固定。

如图8、图9所示：为本发明的三角形双翼暗管（开孔率85%，三角形边长6.5cm）与传统圆形截面暗管（开孔率85%,管径5.5cm）在相同灌水条件（6升）下的排水量比较；其中,两种暗管的总翼长均为10cm,外界面包裹的单层无纺布规格均为300g/㎡。实验显示，在同样的灌溉量以及外界环境下，本发明暗管周围土壤的含水率均大于圆形截面暗管周围土壤的质量含水率，说明本发明暗管对绕流起到的阻力大，产生的积水多；最终使得本发明的暗管的排水量大于传统圆形截面暗管的排水量。

与目前生产中应用的排水暗管相比，本发明的特点为开孔率增大，水流进入暗管的阻力大幅度减小，本发明由三角形网架做支撑，结构稳定，管道断面不易变形。由pvc条热合粘接制成外界面网架，使本发明具有加工简单、灵活的特点。除此以外，本发明还具有便于机械化加工的优点。

本发明提供的以两组pvc翼型网架与两组pvc支撑网架拼合构成暗管的三角外形结构，再在其外层裹上一层土工织物，即形成了这种三角形双翼排水暗管结构。该结构利用三角形网架的天然抗压能力和网架的大孔隙率等特点，使暗管具有管壁开孔率大、稳定性好、能很好地支撑土工织物、同时能很好保持管道断面形状等优点，可有效地减缓水分沿排水暗管周围的绕流现象，避免水分进入暗管后在暗管底部产生二次渗漏，是一种结构合理、经济实用的用于农田非饱和土壤排水的暗管装置。因此开发廉价、高效的渗滤一体的排水管，形成便于机械化施工的复合管材，对于提高暗管工程施工效率、改善暗管排水效果和使用寿命，具有重要的适用价值和广阔的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1的横截面主视结构示意图。

图2为图1中翼型网架的横截面主视结构示意图。

图3为图1中翼型网架的立体结构示意图。

图4为图1中翼型网架外侧覆盖隔离层的立体结构示意图。

图5为图1中支撑网架的横截面主视结构示意图。

图6为图1中支撑网架的立体结构示意图。

图7为图1中支撑网架外侧覆盖隔离层的立体结构示意图。

图8、图9为本发明的三角形双翼暗管（开孔率85%，三角形边长6.5cm）与传统圆形截面暗管（开孔率85%,管径5.5cm）在相同灌水条件（6升）下的排水量比较；其中,两种暗管的总翼长均为10cm,外界面包裹的单层无纺布规格均为300g/㎡。实验显示，在同样的灌溉量以及外界环境下，本发明暗管周围土壤的含水率均大于圆形截面暗管周围土壤的质量含水率，说明本发明暗管对绕流起到的阻力大，产生的积水多；最终使得本发明的三角形双翼暗管的排水量大于传统圆形截面暗管的排水量。

图中所示：1为隔离层，2为翼型网架，3为支撑网架，4为热合粘接部ⅰ，5为上端部，6为“<”型网架，7为折角部，8为下端部，9为嵌槽，10为“—”型不透水翼部，11为横向支撑杆ⅰ，12为纵向支撑杆ⅰ，13为热合粘接部ⅱ，14为横向支撑杆ⅱ，15为纵向支撑杆ⅱ，16为孔洞。

具体实施方式

实施例1：

参照图1-图9，为本发明实施例的结构示意图，一种用于农田非饱和土壤排水的双翼型暗管装置，其结构主要包括网架与隔离层1，其中网架的结构由两组个翼型网架2、两个支撑网架3拼合而成，其中翼型网架2结构包含“<”型网架6、“—”型不透水翼部10，所述“<”型网架6的横断面形状为“<”型，所述“—”型不透水翼部10的横断面形状为“—”型，所述“—”型不透水翼部10与“<”型网架6下端固定连接且水平设置；所述“<”型网架6的结构包含纵向支撑杆ⅰ11、横向支撑杆ⅰ12，多个纵向支撑杆ⅰ12与横向支撑杆ⅰ11间隔交叉固定连接，连接后的所述纵向支撑杆ⅰ12与横向支撑杆ⅰ11之间形成孔洞；所述“<”型网架6的端部及折角部7均设有热合粘接部ⅰ4；所述“—”型不透水翼部10的结构为一平板，平板上设有嵌槽9；

所述支撑网架3的结构包含纵向支撑杆ⅱ15、横向支撑杆ⅱ14，多个所述纵向支撑杆ⅱ15与横向支撑杆ⅱ14间隔交叉固定连接，连接后的所述纵向支撑杆ⅱ15与横向支撑杆ⅱ14之间形成孔洞16；所述支撑网架3的两端分别设有热合粘接部ⅱ13；

所述两个翼型网架2左右对称设置，两者的“<”型网架6上端部5的热合粘接部ⅰ4通过热合工艺进行粘接固定，两者的“<”型网架下端部8的热合粘接部ⅰ4,也通过热合工艺进行粘接固定；两者的所述“<”型网架折角部7的热合粘接部ⅰ4，分别与一个支撑网架3上端的热合粘接部ⅱ13通过热合工艺进行粘接固定，所述支撑网架3的下端所设的热合粘接部ⅱ13，刚好嵌合在所述“—”型不透水翼部10的嵌槽9内，通过热合工艺进行粘接固定；

所述隔离层1设于拼合而成的网架的外侧面。所述网架由pvc材料制作而成，所述隔离层1为土工织物。

所述纵向支撑杆ⅰ12与横向支撑杆ⅰ11之间所形成的孔洞形状为方形；所述纵向支撑杆ⅱ15与横向支撑杆ⅱ14之间所形成的孔洞形状为方形。

实施例2：

与实施例1相比，本实施例不同地方在于：所述纵向支撑杆ⅰ12与横向支撑杆ⅰ11之间所形成的孔洞形状为圆形；所述纵向支撑杆ⅱ15与横向支撑杆ⅱ14之间所形成的孔洞形状圆形。

实施例3：

与实施例1相比，本实施例不同地方在于：所述纵向支撑杆ⅰ12与横向支撑杆ⅰ11之间所形成的孔洞形状三角形；所述纵向支撑杆ⅱ15与横向支撑杆ⅱ14之间所形成的孔洞形状三角形。