专利名称:水质更新的土壤改良方法
本发明涉及土壤改良方法，更详细讲是土壤脱盐或去污染的水质更新改良方法。
过去人们知道，盐碱地、城市和工业废水污染地严重危害农作物生长。盐碱地的改良，可用竖井排水减轻局部土壤地下咸水对土壤的影响，按照漏斗影响半径(r1)布置水井，井间距离小，打井过多，需要大量的投资;水井采用井壁不封闭井型，在提排过程中入渗的地表淡水经上部透水井壁汇流到抽水井中，而被抽提走，在少雨的返盐季节，高矿化地下咸水对土壤进行垂直向上的盐分补给，导致土壤脱盐效果缓慢而不巩固，且土壤淡化层难以形成;采用柴油机或电动机作抽水的动力机械，耗能成本高，要专人看管，在柴油、电力紧缺的情况下，不能维持长期正常运转，影响土壤改良效果;采用的抽水泵，在具有电解作用的高矿化地下咸水中不抗电化学腐蚀，即因电化学腐蚀损坏部件，水泵使用寿命短;输咸水的管道是用抗压塑料或水泥制做的埋于地下的暗管，成本较高;抽提上来的高矿化咸水被输送到入海的河道排走，未被利用;有的盐场虽抽提高矿化地下咸水晒盐，但盐场晒盐与土壤改良没有结合在一起，水井壁不封闭，打井深达60米，成本较高，每晒一吨盐的提咸水成本占盐产值的40%。长期以来，盐碱地由于出流不畅，地表雨水未合理利用，土壤改良的技术不过关，成本高、效果差，不能推广应用。随着城市、工业的快速发展，大量的废水流入农田，造成农田的严重污染，影响农业生产及危害人民的身体健康，对被污染土地的改良问题越来越突出，但是至今没有一种合理、经济、有效的改良方法。
本发明的目的在于提供一种能够消除上述缺点，扩大抽水井群控制土壤脱盐或去污面积;改变地表入渗水的流向，保证入渗水不汇流到抽水井中而被抽提走，使地下高矿化咸水或污染水被抽提走，而形成淡化层或净化层;利用风能作能源;制造使用新型的防电化学腐蚀的抽水泵;降低输水管道的成本;有效利用高矿化地下咸水，提高经济效益等特征的技术先进、成本低、效益高、效果好、易推广的水质更新的土壤改良方法。
为了达到上述目的，本发明水质更新的土壤改良方法的特征是按照生物表现半径布置抽水井，生物表现半径是漏斗影响半径与连续土壤脱盐距离之和，生物表现半径为200-300米，井间距为400-600米;抽水井上部5-15米井壁用不透水材料制造为封闭型井壁，不透水材料是水泥或陶瓷或金属或塑料或橡胶或防水涂料;利用风力作为抽水机的动力;制造使用防电化学腐蚀的双作用柱塞式往复泵，水泵采用柱塞作为双作用往复部件，在柱塞内部两端的中轴线上装有上出水阀和下出水阀，缸套由上下两个缸筒组成，上下两缸筒由连接环和柱塞环连接、密封，连接环是一环状结构，有3-6道阻流槽，其外表面有螺纹，用于将上缸筒和下缸筒连接在一起，连接环外表面也可制成光柱形，而通过上缸筒和下缸筒上的法兰盘用螺栓连接，建造防渗输水明渠，即在泥质水渠上铺一层塑料薄膜，薄膜上盖一层粘土，压紧;改良盐碱土与制盐或人工海水摸拟养殖相结合，将抽提的高矿化咸水用于制盐或人工海水摸拟养殖，盐场或人工海水摸拟养殖场与土壤改良面积之比为1∶40-60。
本发明水质更新的土壤改良方法的生物表现半径是200-300米(漏斗影响半径为150-200米)，井间距400-600米。在漏斗边缘之外，尚有水力坡度存在，在水力作用下带动地表入渗水以递流的形式，通过漏斗过水断面向下渗透，使漏斗边缘之外的一段距离的土壤连续脱盐或去污。漏斗影响半径与连续土壤脱盐或去污距离之和构成单井提排促进土壤脱盐或去污最大有效影响半径(R＝r1+r2)，单井提排促进土壤脱盐或去污最大有效影响半径与作物出苗和生长不受盐碱或污染危害的距离是一致的，因此，亦称生物表现半径。用生物表现半径来观测单井提排促进土壤脱盐或去污最大有效影响半径，方法简便而准确。本发明的水质更新水井，通过上部不透水井壁将地表入渗淡水或净水与高矿化咸水或污水分开，使地表入渗水沿重力方向垂直下渗，保证从抽水井中只能提出高矿化咸水或污水，有效地降低高矿化咸水或污水的潜水位，加大地下库容，增加淡水、净水入渗量，有效地蓄积自然降水，形成淡化层或净化层，可阻止下部的高矿化地下咸水或污水上升到地面，起到抑制土壤返盐或返污的作用，能为作物提供地下淡水或净水补给，是解决盐碱土或被污染土的淡水不足的重要技术措施。
本发明利用风力作抽水机的动力，不仅节省柴油、电力，而且自然风力用之不竭，可以长期维持抽水机运转，只要有2-3级风，即可自行启动抽水，4-5级风上水量可达到每小时10-15m3，8级以上风时，为破坏风速，能够自行停车或减速，使用管理方便。
本发明的防电化学腐蚀双作用柱塞式往复泵，采用柱塞作往复部件，在柱塞两端的中轴线上装有上出水阀和下出水阀，具有在双向行程时出水的功能。柱塞是一空心金属管制造，外表面经镀铬抛光处理，具有优良的抗腐蚀、耐磨损能力。缸套由上下两个缸筒组成。柱塞上下容积空间的密封由连接环和柱塞环组成。连接环的内表面与柱塞的外表面精密动配合，以引导柱塞的往复运动，在内表面上还有3-6道阻流槽，增加连接环的密封效果，外表面有螺纹，用于连接上缸筒和下缸筒。在不要求径向尺寸大小的场合，为方便机械加工，连接环的外表面可制成光柱型，而通过上缸筒和下缸筒上的法兰盘用螺栓连接。连接环起到了连接、定位、导向和密封的作用。柱塞环是橡胶、塑料等中性材料制做，具有抗电化学腐蚀的性能，其内表面与柱塞的外表面紧密接触，起到密封作用。由于连接环和柱塞环都是固定的，与活塞式结构相比，具有优良的密封性能和耐久性能。而且在水泵磨损后，还可以通过更换价格低廉的连接环和柱塞环，达到恢复水泵效能的目的，提高了水泵的使用寿命。盐碱地的地下水矿化度多在每升水含盐80克以上，有的地方高达180克，采用“农盐结合”技术措施，将农业土壤改良与盐场晒盐结合起来，大大提高经济效益。利用塑料薄膜铺在泥质水渠上，再覆盖上一层粘土而制成的防渗明渠，降低造价，而且在输水过程中蒸发大量水分，提高抽提上来的咸水流到盐场时的浓度。设置50亩的盐场，可与2500-3000亩改良盐碱土面积配套。也可在地势低洼处建立人工海水摸拟养殖场，由于地下咸水的含盐浓度高于海水的含盐浓度，所以在人工海水摸拟养殖场内先输入部分淡水，使人工海水的含盐浓度保持在1.5-3.0%。
本发明水质更新土壤改良方法适用于盐碱土的改良，也可在切断污染源的前提下用于城市、工业废水污染的土壤改良之中。
本发明水质更新的土壤改良方法的优点及效果①按生物表现半径布置水井，扩大水井间的距离，改良相同的土壤面积可少打30-40%的水井，节省投资。②通过水井上部封闭，将地表入渗淡水或净水与高矿化咸水或污水分开，保证从抽水井中只抽提高矿化咸水或污水，使土壤脱盐或去污和建立淡化层或净化层同步进行，在土壤改良的同时通过蓄存自然降水，也是解决盐碱土或污染土的地区淡水资源不足的重要途径。改良每亩土地平均需投资80-100元，3-4年可收回全部投资，2-3年能建立起土壤淡化层或净化层1.5-2米，盐碱地平均盐分脱降至0.2-0.3%，农作物由绝产或低产(皮棉亩产20-30公斤、粮食亩产100-150公斤)变为拿苗8成以上，皮棉亩产80公斤以上，粮食亩产400公斤以上。③利用风力作为动力，是在土壤改良领域中新开辟了利用廉价的用之不竭的自然风能的有效途径，比柴油抽水机每天可节约柴油5-10公斤，每天平均可以保持作业16小时左右，还不要专人看管。④制造使用的防电化学腐蚀的双作用柱塞式往复泵密封性能好，耐电化学腐蚀，便于修复，在抽提高矿化咸水中的使用寿命由双作用活塞式往复泵的20-50天提高到一年以上，降低造价20%，每年节约维修费用100元。⑤建造防渗明渠输水，比埋于地下的暗渠降低成本10倍以上，而且高矿化咸水还可在输水过程中蒸发，提高晒盐时的含盐浓度。⑥将抽提上来的高矿化地下咸水用于晒盐或进行人工海水摸拟养殖，具有综合利用高矿化地下咸水的作用。改良2500-3000亩土壤，可建立50亩盐场或人工海水摸拟养殖场，每年可晒盐500-800吨，收入1.2-2万元，或产鱼1万公斤，收入2万多元，提高了经济效益。总的来说，本发明的显著特点，是利用风能和自然降水这两大资源进行综合治理和开发，对新技术进行了新的组合，具有技术操作方便，节省成本，效果显著，经济、社会效益大，容易推广等特点。一次性投资80-100元/亩，比原技术节约120-150元/亩，每架风力提水机每年节约750-1500元柴油费，改良土壤时间缩短为3-4年，可建淡化层2-3米厚，每100元投资，可使每年增加纯收入50-60元。
为本发明水质更新的土壤改良方法绘制的附图共6幅，其如下图1是水井、输水管道、盐场的布置示意图。图中1-1为抽水井;1-2为输水管道;1-3为盐场或人工海水摸拟养殖场;1-4为漏斗半径;1-5为生物表现半径;1-6为井间距。
图2是水质更新水井剖面示意图。图中2-1为地表入渗水流方向;2-2为潜水位面;2-3为淡化水层或净化水层;2-4为咸水或污水过渡层;2-5为抽水管;2-6为封闭井壁;2-7为高矿化水层或重污染水层;2-8为抽水井;2-9为不封闭井壁。
图3是防电化学腐蚀的双作用柱塞式往复泵剖面示意图。图中3-1为出水筒;3-2为上进水阀;3-3为连接环;3-4为下出水阀;3-5为下进水阀;3-6为下缸筒;3-7为柱塞环;3-8为柱塞;3-9为上缸筒;3-10为上出水阀。
图4是连接环剖面示意图。4-1为阻流槽。
图5是柱塞环剖面示意图。5-1为凹槽。
图6是柱塞环俯视图。
按照以上，叙述本发明水质更新的土壤改良方法的实施方法如下实施例一。其方法步骤是①布置抽水井，横向井距为400m，“-”字排列，纵向排间距500m，“交错”排列(图1)。②建造抽水井，井深30m，井径40cm，从井底由下向上安装6cm厚的砾子水泥透水管，为不封闭井壁(图2-9)，上部7m安装6cm的细砂水泥不透水管，为封闭井壁(图2-6)，封闭井壁段的两节水泥管之间的连接处用不透水的沥青封闭，然后用粘土填满井壁与土壤之间的缝隙。③制造防电化学腐蚀双作用柱塞式往复泵，水泵高度42cm，外部直径13.6cm;柱塞直径10cm(图3-8)，其外表面经镀铬抛光处理;缸内直径10.1cm;上进水阀直径8cm(图3-10);出水筒直径5cm(图3-1);下出水阀直径6cm(图3-4);下进水阀直径7cm(图3-6);连接环宽度3cm(图3-3、图4)，连接环上有3道阻流槽(图4-1)，阻流槽宽2mm，连接环外表面有螺纹，用于将上缸筒和下缸筒连接在一起;柱塞环是聚四氟乙烯制造，在连接环两端各安装一个，在外表面上开有凹槽(图5-1)，以便装入不锈弹簧钢丝制做的弹力环(图3-7、图5、图6)，上腔容积588cm3，下腔容积785cm3，额定出水量3.528+4.71＝8.238m3/h，行程10cm，冲程次数100次/分钟。④安装“风泉牌”3马力风力抽水机。⑤修建输水管道，在土壤上挖一条土渠，渠宽0.5m，在土渠内表面铺一层塑料薄膜，又在塑料薄膜上盖一层7cm厚的粘土，压紧(图1-2)。⑥盐场或人工海水摸拟养殖场设置在顺比降地段，面积50亩，在人工海水摸拟养殖场中加入部分淡水，使水中的含盐量为1.5-3%(图1-3)。⑦在改良的盐碱土壤上第一年可种牧草，发展畜牧业，第二年可试种比较耐盐的农作物，第三年可大面积种植小麦、棉花、蔬菜等作物。
实施例二。其方法步骤是①布置抽水井，横向井距为500m，“-”字排列，纵向排间距600m，“交错”排列(图1)。②建造抽水井，井深40m，井径0.6m，从井底由下向上安装8cm厚的有孔透水瓷质管，为不封闭井壁(图2-9)，上部15m安装8cm厚的无孔不透水瓷质管，为封闭型井壁(图2-6)，封闭井壁段的两节瓷管之间的连接处用不透水的沥青封闭，然后用粘土填满井壁与土壤之间的缝隙。③制造防电化学腐蚀双作用柱塞式往复泵，水泵高度54.6cm，外部直径17.7cm;柱塞直径13cm(图3-8)，其外表面经镀铬抛光处理;缸内直径13.3cm;上进水阀直径15.5cm(图3-2);上出水阀直径10.4cm(图3-10);出水筒直径6.5cm(图3-1)，下出水阀直径7.8cm(图3-4);下进水阀直径11cm(图3-6);连接环宽度3.9cm(图3-3、图4)，连接环上有5道阻流槽，阻流槽宽2mm，连接环的外表面制成光柱形，而通过上缸筒(图3-9)和下缸筒(图3-5)上的法兰盘用螺栓连接;柱塞环是橡胶制造，在连接环两端各安装一个，在外表面上开有凹槽，以便装入不锈弹簧钢丝制做的弹力环(图3-7、图5、图6)，上腔容积1294cm3，下腔容积1725cm3，额定出水量10.09+13.45＝23.54m3/h，行程13.0cm，冲程次数130次/分钟。④安装“风泉牌”3马力风力抽水机。⑤建造输水管道，在土壤上挖一条土渠，渠宽0.6m，在土渠内表面铺一层塑料薄膜，又在塑料薄膜上盖一层6cm厚的粘土，压紧(图1-2)。⑥污水净化的氧化塘设置在顺比降地段，面积40亩，深7m，通过氧化塘净化处理后的水可抽提起来灌溉农田。⑦在改良的被污染地切断污染源，改良后的第一年可种绿肥，第二年种牧草，发展畜牧业，第三年可大面积种植农作物。
权利要求
1.水质更新的土壤改良法，其特征在于按照生物表现半径布置抽水井，生物表现半径是漏斗影响半径与连续土壤脱盐距离之和，井间距离为2倍生物表现半径、抽水井上部的井壁用不透水材料制造为封闭型井壁，利用风力作为抽水机的动力，制造使用防电化学腐蚀双作用柱塞式往复泵，建造防渗输水明渠，改良盐碱土与制盐或人工海水模拟养殖相结合，将抽提的高矿化咸水用于制盐或人工海水模拟养殖。
2.按照权利要求
1所述的方法，其中所说的生物表现半径为200-300米，井间距为400-600米。
3.按照权利要求
1所述的方法，其中制造封闭型井壁的不透水材料是水泥或陶瓷或金属或塑料或橡胶或防水涂料，封闭井壁长5-15米。
4.按照权利要求
1所述的方法中的防渗输水明渠，其特征在于在泥质水渠上铺一层塑料薄膜，薄膜上盖一层粘土，压紧。
5.按照权利要求
1所述的方法，其中盐场或人工海水模拟养殖场与土壤改良面积之比为1∶40-60。
6.权利要求
1所述的方法所说的防电化学腐蚀双作用柱塞式往复泵，它具有出水筒、上进水阀、下进水阀、上出水阀、下出水阀，由中性材料橡胶或塑料制成的柱塞环，柱塞，缸筒，上出水阀座，支撑上、下出水阀的螺旋弹簧，柱塞是一空心金属管制造，外表面经镀铬抛光处理，其特征在于水泵采用柱塞作双作用往复部件，在柱塞内部两端的中轴线上装有上出水阀和下出水阀，缸套由上下两个缸筒组成，上下两缸筒由连接环和柱塞环连接、密封。
7.按照权利要求
4所述的防电化学腐蚀双作用柱塞式往复抽水泵的连接环是一环状结构，有3-6道阻流槽，其外表面有螺纹，用于将上缸筒和下缸筒连接在一起，连接环外表面也可制成光柱形，而通过上缸筒和下缸筒上的法兰盘用螺栓连接。
专利摘要
本发明涉及土壤改良方法。本发明解决抽水井布置过密，井壁不封闭，土壤改良效果差，采用柴油或电力为动力源，抽水泵不抗电化学腐蚀，地下输水暗管成本高，高矿化咸水不能综合利用等技术问题。本发明的技术特征是按生物表现半径布置水井，水井井壁部分封闭，采用风力作动力，利用抗电化学腐蚀的水泵抽水，输水管道为防渗材料做的明渠，改良盐碱土与建立地下淡化层晒盐、人工海水模拟养殖相结合。本发明适用于盐碱土、被废水污染土的改良等领域。
文档编号A01B77/00GK87101338SQ87101338
公开日1988年12月7日 申请日期1987年5月19日
发明者史立本, 李洪生 申请人:山东省农业科学院土壤肥料研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan