一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置，包括田间脱盐组件、盐水处理组件和雨水收集湿地。田间脱盐组件包括若干个脱盐单元、进水部件和排水部件，每个脱盐单元均包括脱盐单元轮廓、进水分支部件和分区隔板；盐水处理组件包括沉淀池、溢流堰、生态走廊和过滤管；雨水收集湿地包括不透水层、集水池、配水井、穿孔连通管和储水多孔介质。本发明专利技术一方面对盐碱土地地下水进行换水，通过若干个循环使地下水逐渐淡化；另一方面采用微咸水和雨水轮灌的方式，既节约了滨海地区珍贵的淡水资源，又充分利用收集的雨水加入到地下潜水层的循环中，从而，从根本上解决滨海盐碱地脱盐问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置
本专利技术涉及盐碱地灌溉领域，特别是一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置。
技术介绍
沿海滩涂是我国重要的后备土地资源，是解决我国人地矛盾的有效措施。沿海滩涂的开发最大的限制因素是土地盐碱化严重，难以实现大规模围垦种植等农业活动。造成土地盐碱化主要原因是地下水盐碱化严重，具体有如下三种情况。1.当雨季来临时，地下潜水水位升高，将盐水带到土体表面，当潜水水位下降时，盐分会吸附到固体颗粒上留在土体中。2.土地表面蒸发加剧土体表面水分的散失，造成更加严重的盐分析出，残留于土地表面。3.毛细管返盐也是不容忽视的一个造成土地盐碱化原因。通过上述分析，造成土地盐碱化的主要问题还是土壤潜水盐碱化严重，如何降低土壤潜水盐碱化程度将会从根本上解决滨海盐碱地脱盐问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置，该耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置一方面对盐碱土地地下水进行换水，通过若干个循环使地下水逐渐淡化；另一方面采用微咸水和雨水轮灌的方式，既节约了滨海地区珍贵的淡水资源，又充分利用收集的雨水加入到地下潜水层的循环中，从而，从根本上解决滨海盐碱地脱盐问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置，包括田间脱盐组件、盐水处理组件和雨水收集湿地。田间脱盐组件包括若干个脱盐单元、进水部件和排水部件。脱盐单元的数量与田间地块的数量相等，每个脱盐单元均包括脱盐单元轮廓、进水分支部件和分区隔板；其中，脱盐单元轮廓为对应田间地块的轮廓，包括横向轮廓和竖向轮廓。进水部件包括进水干渠、进水支渠、淡水提水泵和若干个原位抽水井。进水分支部件包括进水管、微咸水提水泵、定水头水井和取水闸。排水部件包括排水干渠、排水支渠和排盐暗管。排盐暗管布置方向与进水管方向平行，每根排盐暗管等距埋设在脱盐单元的横向轮廓地下0.8m-1.2m的范围内。进水管设置在前后相邻两根排盐暗管中间地带的田间地块表面，进水管的进水端通过微咸水提水泵与原位抽水井相连接。原位抽水井设置在左右相邻两个脱盐单元的的中间交接处，且均位于对应进水支渠的轴线上，所有进水支渠均通过取水闸与进水干渠相连通，进水干渠上设置淡水提水泵。位于前后相邻两根排盐暗管之间的田间地块表面，以排水管为中心，等距布设有若干块分区隔板。分区隔板的高度从进水管侧向两端逐渐递减，分区隔板的最大高度不高于脱盐单元轮廓的高度。排水支渠与排盐暗管相垂直，且与远离原位抽水井的脱盐单元的竖向轮廓相邻近；每根排盐暗管的一端与排水支渠相连通，另一端封闭；每根排水支渠均与排水干渠相连通。定水头水井等距布设在排水支渠的中心轴线上，定水头水井的底部贯穿整个田间地块的地下潜水层。盐水处理组件包括沉淀池、溢流堰、生态走廊和过滤管；排水干渠的出水口端伸入沉淀池中，溢流堰设置在位于生态走廊侧的沉淀池中上部，过滤管的一端与生态走廊的渗水层相连通，过滤管内填充有过滤颗粒。雨水收集湿地包括不透水层、集水池、配水井、穿孔连通管和储水多孔介质；不透水层布设在开挖的地下，储水多孔介质铺设在不透水层上方，且储水多孔介质周围铺设有防渗土工膜；配水井均匀布设在储水多孔介质中，穿孔连通管的一端与过滤管的出水端相连接，穿孔连通管中部与所有配水井相连通，穿孔连通管尾端与集水池相连接；集水池与进水干渠的进水端相连接。配水井还通过连通管与脱盐单元中的每个定水头水井相连通。溢流堰上设置有盐度传感器，沉淀池上设置有排盐孔。排水干渠的出水端设置有流速控制泵。田间地块从上至下依次包括腐殖质层、混合层和原土层，混合层为掺合料与表层盐碱土的混合物。掺合料为砂、碎石和木屑，掺合料通过深耕的方式与表层盐碱土混合均匀；腐殖质层包括秸秆和木屑。储水多孔介质上种植有滩涂植物。排盐暗管直径为15-25cm，排盐暗管周围铺设有一圈碎石层。每个脱盐单元布设五口定水头水井，定水头水井顶高程低于配水井顶高程50-100cm，且连通定水头水井与配水井之间的连通管上设置有阀门。位于前后相邻两根排盐暗管之间的田间地块表面，等距布设六块分区隔板，六块分区隔板对称分布在进水管两侧，位于进水管单侧的三块分区隔板从进水管侧算起，高度分别为15cm、10cm和5cm。生态走廊底部敷设有砾石过滤层，砾石过滤层上种植有抗盐性植物。本专利技术具有如下有益效果：1、采用原位盐碱地地下微咸水对盐碱地脱盐，不仅节约滨海地区珍贵的地下淡水资源，而且产生了不错的洗盐效果，同时节约了输送淡水管道的投资。2、原位抽水井抽取地下水对盐碱地脱盐的同时，利用定水头水井对地下潜水层补充淡水，以较高的效率完成了对地下潜水层实行换水处理，降低盐碱地地下水盐度，从根本解决地下水返盐和表层土积盐现象。3、采用微咸水、雨水轮灌的方式，提高盐碱地脱盐效率。4、定水头水井所补充的淡水为滩涂收集的雨水，有效节约滨海地区地下水淡水资源。5、脱盐盐碱地表面采用分区灌溉的方式，在盐碱地内部形成较大驱动水头，靠近排盐暗管位置形成较小驱动水头，提高了盐碱地脱盐效率。6、土层表面添加掺合料，并做深耕均匀处理，增加表层土壤的渗透系数，增加脱盐效率，并且为后期植物种植提供碳源及腐殖质。7、本脱盐渠系系统在完成脱盐任务后，田间地块在后期种植过程中，还可以作为农田的灌排系统使用，满足农田灌溉排水的同时，也对滨海地区灌溉水实现循环使用，增加灌溉水使用效率。8、本设计还有一个数值模拟结果，进行佐证用咸淡水交换的方式可以有效降低地下潜水地下水的盐度。附图说明图1显示了本专利技术一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置的结构示意图。图2显示了图1中A-A截面示意图。图3显示了图1中B-B截面示意图。图4显示了相邻两个脱盐单元的放大示意图。图5显示了图4中M-M截面示意图。图6显示了定水头水井布置示意图。图7显示了潜水层咸淡水替换过程中潜水层浓度场等值线变化图。图8显示了地表下2m地下水盐度场等值线变化图。其中有：10.脱盐单元；11.脱盐单元轮廓；121.进水干渠；122.进水支渠；123.淡水提水泵；124.原位抽水井；125.微咸水提水泵；126.进水管；127.定水头水井；128.取水闸；13.分区隔板；141.排水干渠；142.排水支渠；143.排盐暗管；144.碎石层；15.田间地块；151.腐殖质层；152.混合层；153.原土层；21.沉淀池；211.流速控制泵；212.排盐孔；22.溢流堰；23.生态走廊；231.砾石过滤层；24.过滤管；30.雨水收集湿地；31.不透水层；32.集水池；33.配水井；34.穿孔连通管；35.储水多孔介质；40.地面高程。具体实施方式下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置，也即灌排系统，包括田间脱盐组件、盐水处理组件和雨水收集湿地30。田间脱盐组件包括若干个脱盐单元10、进水部件和排水部件。脱盐单元的数量与田间地块的数量相等，在图1中，田间脱盐组件在横向和竖向上包括了若干个如加粗黑框所示的脱盐单元。本申请中，横向也称为左右向，竖向也称为纵向或前后向。每个脱盐单元均包括脱盐单元轮廓11、进水分支部件和分区隔板13。脱盐单元轮廓为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置，其特征在于：包括田间脱盐组件、盐水处理组件和雨水收集湿地；田间脱盐组件包括若干个脱盐单元、进水部件和排水部件；脱盐单元的数量与田间地块的数量相等，每个脱盐单元均包括脱盐单元轮廓、进水分支部件和分区隔板；其中，脱盐单元轮廓为对应田间地块的轮廓，包括横向轮廓和竖向轮廓；进水部件包括进水干渠、进水支渠、淡水提水泵和若干个原位抽水井；进水分支部件包括进水管、微咸水提水泵、定水头水井和取水闸；排水部件包括排水干渠、排水支渠和排盐暗管；排盐暗管布置方向与进水管方向平行，每根排盐暗管等距埋设在脱盐单元的横向轮廓地下0.8m‑1.2m的范围内；进水管设置在前后相邻两根排盐暗管中间地带的田间地块表面，进水管的进水端通过微咸水提水泵与原位抽水井相连接；原位抽水井设置在左右相邻两个脱盐单元的的中间交接处，且均位于对应进水支渠的轴线上，所有进水支渠均通过取水闸与进水干渠相连通，进水干渠上设置淡水提水泵；位于前后相邻两根排盐暗管之间的田间地块表面，以排水管为中心，等距布设有若干块分区隔板；分区隔板的高度从进水管侧向两端逐渐递减，分区隔板的最大高度不高于脱盐单元轮廓的高度；排水支渠与排盐暗管相垂直，且与远离原位抽水井的脱盐单元的竖向轮廓相邻近；每根排盐暗管的一端与排水支渠相连通，另一端封闭；每根排水支渠均与排水干渠相连通；定水头水井等距布设在排水支渠的中心轴线上，定水头水井的底部贯穿整个田间地块的地下潜水层；盐水处理组件包括沉淀池、溢流堰、生态走廊和过滤管；排水干渠的出水口端伸入沉淀池中，溢流堰设置在位于生态走廊侧的沉淀池中上部，过滤管的一端与生态走廊的渗水层相连通，过滤管内填充有过滤颗粒；雨水收集湿地包括不透水层、集水池、配水井、穿孔连通管和储水多孔介质；不透水层布设在开挖的地下，储水多孔介质铺设在不透水层上方，且储水多孔介质周围铺设有防渗土工膜；配水井均匀布设在储水多孔介质中，穿孔连通管的一端与过滤管的出水端相连接，穿孔连通管中部与所有配水井相连通，穿孔连通管尾端与集水池相连接；集水池与进水干渠的进水端相连接；配水井还通过连通管与脱盐单元中的每个定水头水井相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种耦合潜水层咸淡水替换及淋洗脱盐装置，其特征在于：包括田间脱盐组件、盐水处理组件和雨水收集湿地；田间脱盐组件包括若干个脱盐单元、进水部件和排水部件；脱盐单元的数量与田间地块的数量相等，每个脱盐单元均包括脱盐单元轮廓、进水分支部件和分区隔板；其中，脱盐单元轮廓为对应田间地块的轮廓，包括横向轮廓和竖向轮廓；进水部件包括进水干渠、进水支渠、淡水提水泵和若干个原位抽水井；进水分支部件包括进水管、微咸水提水泵、定水头水井和取水闸；排水部件包括排水干渠、排水支渠和排盐暗管；排盐暗管布置方向与进水管方向平行，每根排盐暗管等距埋设在脱盐单元的横向轮廓地下0.8m-1.2m的范围内；进水管设置在前后相邻两根排盐暗管中间地带的田间地块表面，进水管的进水端通过微咸水提水泵与原位抽水井相连接；原位抽水井设置在左右相邻两个脱盐单元的的中间交接处，且均位于对应进水支渠的轴线上，所有进水支渠均通过取水闸与进水干渠相连通，进水干渠上设置淡水提水泵；位于前后相邻两根排盐暗管之间的田间地块表面，以排水管为中心，等距布设有若干块分区隔板；分区隔板的高度从进水管侧向两端逐渐递减，分区隔板的最大高度不高于脱盐单元轮廓的高度；排水支渠与排盐暗管相垂直，且与远离原位抽水井的脱盐单元的竖向轮廓相邻近；每根排盐暗管的一端与排水支渠相连通，另一端封闭；每根排水支渠均与排水干渠相连通；定水头水井等距布设在排水支渠的中心轴线上，定水头水井的底部贯穿整个田间地块的地下潜水层；盐水处理组件包括沉淀池、溢流堰、生态走廊和过滤管；排水干渠的出水口端伸入沉淀池中，溢流堰设置在位于生态走廊侧的沉淀池中上部，过滤管的一端与生态走廊的渗水层相连通，过滤管内填充有过滤颗粒；雨水收集湿地包括不透水层、集水池、配水井、穿孔连通管和储水多孔介质；不透水层布设在开挖的地下，储水多孔介质铺设在不透水层上方，且储水多孔介质周围铺设有防渗土工膜；...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁春辉，张加旭，叶逾，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32