暗管排水技術(shù)在農(nóng)田水利中的應(yīng)用研究

李帥

摘要 暗管排水是一項通過在田間鋪設(shè)地下管道排除多余的地下水以及土壤水分的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可有效保護土壤，為農(nóng)作物創(chuàng)造了良好的生長環(huán)境，增加經(jīng)濟效益。根據(jù)暗管排水技術(shù)的特點，簡述了排水暗管系統(tǒng)的構(gòu)成與作用，進一步闡述暗管排水工程中應(yīng)注意的重點問題。

關(guān)鍵詞 暗管排水;農(nóng)業(yè)生產(chǎn);暗管系統(tǒng)

中圖分類號：S607 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）10–0147–02

隨著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，暗管排水技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用，暗管排水技術(shù)一般可分為集水管道和吸水管道。吸水管是利用管道之間連接管壁上的孔將多余的水過濾并包裹在土壤中，將物料包裹在外面，并滲入管道內(nèi)，而集水管是不透水的，集水管將水收集到下一個集水明渠中，最終排入排水區(qū)。

1 暗管排水技術(shù)分析

暗管排水技術(shù)是指人們在農(nóng)田挖出的地下溝渠，將排水管道鋪設(shè)在里面，以達到排水效果的一種措施，地下水或者土壤中多余的水分通過管道壁上的小孔或者管道連接處進入到暗管內(nèi)排出，有效地調(diào)節(jié)和控制了土壤中的水分，促進農(nóng)作物的生長，增加農(nóng)民的經(jīng)濟效益，在農(nóng)田排水措施中，暗管排水技術(shù)有利于農(nóng)業(yè)機械化，可以提高土地利用效率。

1.1 暗管排水系統(tǒng)組成

暗管排水系統(tǒng)主要由吸水管、集水管、截滲管、檢查井和出口控制建筑物等組成。其中，吸水管是在管壁上開有孔或間隙并外壁包有過濾材料的管道，外濾料的作用是防止泥沙進入吸水管，吸水管用于吸收和清除田間多余的地下水;集水管是不透水管，用于收集田間排水管中的水流，并將水流輸送到明渠排放;截滲管用于截取河流或者高邊坡的地下徑流，以此來降低農(nóng)田附近地區(qū)的地下水位，同時避免低洼地區(qū)浸入地下水，起到防止內(nèi)澇的作用;檢查井是對暗管內(nèi)的水流情況進行觀察，并進行維修及清理工作;出口控制建筑物是用于對地下水流的調(diào)節(jié)和控制。

1.2 暗管排水結(jié)構(gòu)形式

暗管排水技術(shù)主要有3種結(jié)構(gòu)形式：（1）暗管：即不同材料制成的各種形狀的管子埋在地下，周圍用過濾材料包圍，地下水通過水壓的作用經(jīng)多孔管壁或管接頭間隙滲入管內(nèi)，通過集水管排放出去;（2）暗溝：在田間挖掘一定深度的溝槽，填筑完畢后，用土壤表面或預(yù)制頂蓋覆蓋;（3）鼠道：適用于粘性土壤地區(qū)，在砂性土壤地區(qū)使用時應(yīng)采取固壁措施。

1.3 排水暗管材料的組成

隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟以及暗水管道技術(shù)的快速發(fā)展，研究人員相繼開發(fā)了水泥土管、石灰土管、水泥過濾管、塑料管道等。當(dāng)前我國用于地下排水工藝的排水塑料管主要有聚丙烯光管與雙螺旋形波紋管，波紋管槽內(nèi)設(shè)置精密排水槽，使水易于進入管道，但不易進入泥沙，且縱向柔韌性優(yōu)于光滑塑料管，在運輸和安裝過程中不會損壞，抗土壤載荷能力高于光滑塑料管，已經(jīng)逐漸廣泛應(yīng)用到暗管排水技術(shù)中。

1.4 暗管外壁濾料和裹料的組成

暗管排水系統(tǒng)包括2種材料：過濾材料和包裹材料。過濾材料主要起過濾作用，能有效防止細(xì)土料進入排水管道，一般情況下正常的濾料都可以實現(xiàn)濾料對土壤細(xì)粒的過濾作用，對過濾材料的質(zhì)量與材質(zhì)要求較低。包裹材料可以改善水流條件，增大進入排水管道的水面積，發(fā)揮暗水管道排水系統(tǒng)的導(dǎo)水作用，改善管床條件，在用于包裹的材料中，分為有機、無機與合成材料，即礫石料、農(nóng)副產(chǎn)品或植物莖葉、玻璃纖維布等。

2 暗管布設(shè)技術(shù)及施工機械

2.1 規(guī)劃布設(shè)

暗管排水工程參數(shù)的準(zhǔn)確性十分重要，特別是埋深深度、間距和管徑的確定，通常排水暗管的埋設(shè)深度是一樣的，排列順序相等。在施工過程中，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)區(qū)域的土壤情況以及出水情況確定合適的管道埋設(shè)深度和間距。對暗管排水技術(shù)的應(yīng)用推廣，不僅要考慮其應(yīng)用效果，還要考慮建設(shè)成本，相關(guān)部門應(yīng)建立健全相關(guān)制度，規(guī)范暗管工程的設(shè)計、施工與管理。

2.2 施工機械

隨著科技的不斷發(fā)展，暗管工程技術(shù)也在不斷優(yōu)化升級，鋪設(shè)方式已從傳統(tǒng)的人工鋪設(shè)轉(zhuǎn)型為機械鋪設(shè)，傳統(tǒng)的水泥管材質(zhì)差，容易腐蝕漏水，已逐漸被波紋塑料排水管所代替，傳統(tǒng)的管道外包礫石過濾材料已被成土工織物所取代，以往的暗管排水采用挖溝、埋管、填充濾料、填充原土等人工方式進行。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械化水平也得到了很大的提高，開挖和鋪管接頭施工機械得到不斷研究和應(yīng)用，部分機械可以一次性完成過濾材料和回填作業(yè)，大大提高了工作效率。

目前工程機械主要分為2大類：鏈?zhǔn)焦こ虣C械和犁式工程機械。大型機械配有激光仰角控制系統(tǒng)、傾斜控制、擺動牽引系統(tǒng)和加熱設(shè)備，機械設(shè)計更趨向于人性化和智能化。

2.3 管道維護

管道維護的主要目的是防止管道堵塞而影響正常排水功能，暗管工程投資較大，對施工技術(shù)要求極高，若暗管外壁砂濾層處理不當(dāng)，容易堵塞、失效，增加維修成本。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)做好維護與保養(yǎng)工作，根據(jù)管道系統(tǒng)淤積特點定期進行清洗和維護，使暗管系統(tǒng)持續(xù)保持良好的工作狀態(tài)，同時根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件和土壤類型制定暗管排水工程技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

3 暗管排水工程應(yīng)注意的問題

3.1 暗管排水區(qū)域與管材選擇

暗管排水管道應(yīng)選擇安裝在排水條件較好的區(qū)域，出水高度應(yīng)在下沉溝大水位30 cm 以上，避免淹沒式出流。暗管管材的選擇應(yīng)結(jié)合區(qū)域的土質(zhì)、地形等因素來考慮，目前使用最多的是波紋塑料管，材料重量輕，便于運輸與鋪設(shè)，極其適用于機械施工。波紋塑料管有3種：平行環(huán)形、單螺紋與雙螺紋，表面粗糙度為0.016，要求進水孔在管壁周圍均勻開啟，每1 m管長進水孔面積不小于800 mm2，暗管直徑的確定應(yīng)滿足自由流條件下的設(shè)計流量，一般在63～75 mm之間，根據(jù)管道長度的變化逐漸增大直徑，滿足排水要求。

3.2 施工方法

暗管排水工程的主要作用是有效調(diào)節(jié)地下水位，集中改造0～40 cm農(nóng)作耕層，實現(xiàn)1 m土體含鹽量下降至0.2%以下，有效改善與控制農(nóng)作耕層土壤含鹽量，應(yīng)采用機械化施工方法來提高工程質(zhì)量。

工程機械有2種：非開挖鋪管機和開挖鋪管機。當(dāng)前，EGS3000型鏈?zhǔn)酵跍蠙C應(yīng)用廣泛，開挖深度可達到2 m，挖溝寬度可調(diào)，開挖速度較快，且配有雙斜率激光控制系統(tǒng)，能保證準(zhǔn)確的暗管斜率，操作簡單，鋪設(shè)效率高。

3.3 暗管埋深及間距

暗管的埋深與間距與當(dāng)?shù)赝寥蕾|(zhì)地，氣候條件，出水情況有密切的關(guān)系，在鹽漬地區(qū)埋管深度應(yīng)作為臨界埋深，一般為1.5～2.5 m;在濕害地區(qū)埋管深度可依據(jù)作物根系埋深，一般為0.8～1.5 m;暗管之間的距離取決于埋管的深度、土壤滲透性和排水標(biāo)準(zhǔn)，暗管可沿原溝位布置，間距通常在60～85 m之間，同時地下管線應(yīng)在平坦地區(qū)等間距鋪設(shè)，垂直管線應(yīng)鋪設(shè)在山前，以確保排水通暢。

3.4 外包材料選用

選擇質(zhì)量好的管道外包材料可以有效提高暗水管道的排水效果。暗水管道鋪設(shè)在地底下，土壤鹽化較為嚴(yán)重且腐蝕性強，故要選擇耐腐蝕性以及滲透性較好的外包材料，且材料要外表致密、內(nèi)部薄，防止土壤中的顆粒對管道外壁的細(xì)小排水孔造成堵塞。當(dāng)前較為廣泛使用的外包材料為土工織物，具有產(chǎn)品種類多、便于運輸、耐腐蝕性強、厚度高、重量輕等良好的性能，大大提高了施工質(zhì)量以及暗水管道排水效果。

3.5 觀察井設(shè)置

觀測井通常位于管道的交匯處，觀察排水管的出水情況，并進行地下管道疏浚作業(yè)，通常觀察井的直徑在75～100 cm之間，觀察井內(nèi)的暗管底部應(yīng)高于集水管頂部約10 cm，觀察井底應(yīng)低于集水管底部約30 cm，避免淤泥堆積。

4 結(jié)束語

有效的灌溉利于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。暗管排水技術(shù)可以有效控制地下水位，充分發(fā)揮排水效益、改良土壤、提高農(nóng)田的綜合產(chǎn)能，增加作物產(chǎn)量與收入，具有顯著的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，是當(dāng)前農(nóng)田排水技術(shù)研究的重點。利用暗管排水工程進行排水，施工速度快，可提高水資源的利用率，且成本較低，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Study on Application of Underground Pipe Drainage Technology in Farmland Water Conservancy

LI Shuai （Taiyuan University， Shanxi， Taiyuan 030032）

Abstract Subsurface Drainage is a technique to remove excess groundwater and soil water by laying underground pipes in the field. It is widely used in agricultural production， which effectively protects the soil， according to the characteristics of the underground drainage technology， this paper briefly describes the composition and function of the underground drainage pipe system， which creates a good growing environment for crops and increases economic benefits， the key problems that should be paid attention to in the underground pipe drainage engineering are further expounded.

Key words Concealed Pipe Drainage; Agricultural Production; Concealed pipe system