秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长与水分利用效率的影响

为了推进秸秆复合管地下灌溉技术的应用,以冬小麦为供试作物,通过田间试验,研究了秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长及水分利用效率的影响。结果表明,与无灌溉对照相比,秸秆复合管地下灌溉、地表滴灌和地下滴灌对冬小麦的生长与产量的提升均有促进作用,其中秸秆复合管地下灌溉的提升效果最显著。与地表滴灌相比,秸秆复合管地下灌溉显著提升了冬小麦起身期至抽穗期的株高、开花期之后的叶面积指数及地上干物质量,冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.84%和9.23%,产量提升了15.55%,水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了21.88%与15.55%,净收益提高了77.95%。与地下滴灌相比,秸秆复合管地下灌溉提高了冬小麦返青期后的株高、叶面积指数与开花期后的地上干物质量,冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.15%和9.8%,产量提高了5.11%,水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了8.81%与5.11%,净收益提升了23.53%。秸秆复合管地下灌溉有助于促进拔节期以后冬小麦生长,提高冬小麦的产量与水分利用效率,经济效益较高,在补充灌溉区对大田密植作物具有较好的推广应用前景。

河套灌区暗管外包滤料的透水效果及防淤堵性能研究

为探究不同外包滤料条件下的暗管透水效果、保土和防淤堵性能,设置5种暗管外包滤料方案,分别为砂滤料(A)、68 g/m^(2)土工布(B)、90 g/m^(2)土工布(C)、68 g/m^(2)土工布+砂滤料(D),以及无外包滤料(E)方案作为对照,通过室内渗透试验,田间春灌和秋浇排水过程的监测调查,综合分析不同外包滤料对暗管透水效果、保土和防淤堵性能的影响。结果表明:方案A、B和D的排水流量衰减率平均稳定在5.60%,方案C的衰减率仅次于方案E(15.094%),为11.15%。不同外包滤料达到稳定状态时的渗透系数在7.46×10^(-4)~9.46×10^(-4)cm/s之间,且GR≤3;各方案秋浇的土壤流失量较春灌时平均减少42%,方案D的土壤流失量衰减率仅为35%,低于其他方案(P<0.05),同时方案A~D的流失土壤d90分别为14.8、18.50、9.0和15.50μm与方案E(d90=23.33μm)相较,保土性能显著;B、C和D方案内的淤土量分别为12.54、17.64和7.00 g,方案D的淤土量显著低于其他单一铺设土工布的方案,可见方案D的防淤堵效果最优。综上,针对河套灌区下游土壤性质,推荐优先选择方案D(68 g/m^(2)土工布+砂滤料)作为灌区暗管外包滤料,该研究结果可为河套灌区下游选择适宜暗管外包滤料提供参考。

基于镜像原理的田间暗管排水流量计算方法

针对目前尚无适宜的计入复合型外包滤料影响的暗管排水流量计算方法,结合渗流力学中的镜像法和势流叠加原理,以宁夏银北灌区冬灌洗盐为背景,提出一种田面积水土壤饱和条件下考虑外包滤料影响的暗管流量公式.通过室内渗流槽试验和HYDRUS-2D软件模拟确定相关水力特征参数,将试验数据、数值模拟和努美罗夫解与文中计算公式进行了对比分析,结果表明:公式计算值与渗流槽试验数据、数值模拟值的相对误差分别在7.00%及2.05%以内;当外包滤料厚度小于15 cm时,计算值及引入有效半径概念的努美罗夫解与模拟值有较高吻合度;当外包滤料厚度大于15 cm时,计算值与数值模拟值更接近,并且优于努美罗夫解;暗管的排水流量随外包滤料渗透系数或厚度的增加而逐渐增大,但增长率逐渐变缓.基于镜像法提出的考虑复合外包滤料影响的田间暗管排水流量计算公式合理可行,拓展了暗管排水计算思路.

暗管间距和埋深对田间水盐运移变化的影响

【目的】研究河套灌区漫灌模式下田间尺度不同暗管间距和埋深对土壤水盐运移特征的影响。【方法】基于田间监测数据率定验证HYDRUS-2D模型,并模拟暗管埋深1.5 m下5种间距(5、15、25、50、100 m)与暗管间距25 m下5种埋深(0.6、1.0、1.5、2.0、2.5 m)下的排水排盐量和土壤剖面水盐时空分布特征。【结果】(1)模型模拟水盐变化的精度较高,土壤剖面水分和盐分模拟结果的决定系数R^(2)分别为0.81和0.71,均方根误差RMSE分别为0.038和0.026,纳什系数NSE分别为0.93和0.86。(2)累积排水量和排盐量随暗管间距减小和暗管埋深增加而增加,埋深1.5 m下暗管间距从100 m减至5 m排水总量增长了4.96倍,排盐总量增长了5.06倍;暗管间距25 m下埋深从0.6 m增至2.5 m排水总量增长了64.24倍,排盐总量增长了60.08倍。(3)土壤剖面含水率在排水期随暗管间距减小和埋深增加而降低,土壤剖面含水率降幅随时间增加而减小;土壤剖面含盐量在非排水期随暗管间距减小和埋深增加而降低,土壤剖面含盐量降幅随时间增加而增大。(4)水平方向,土壤含盐量在非排水期随水平距离的增加而增大,增幅随暗管间距减小和埋深增大而减小。埋深1.5 m下暗管间距5 m与暗管间距100 m土壤含盐量差异从暗管处的26.67%增加到暗管中间的39.88%,暗管间距25 m下埋深0.6 m与埋深2.5 m土壤含盐量差异从暗管处的30.56%增加到暗管中间的50.39%;垂直方向,土壤含水率随土层深度增加呈先增大后减小的“镰刀”状变化;排水初期土壤含盐量随土层深度的增加而增大,非排水期随土层深度的增加而减小。【结论】减少暗管间距和增加暗管埋深可有效提高暗管排水排盐量并降低排水期的土壤剖面蓄水量和非排水期的土壤剖面积盐量,初步认为暗管间距在15~50 m,暗管埋深在1.0~2.0 m范围内作为河套灌区的暗管排水布设参数较为合适。

外包滤料对暗管排水与土壤脱盐效果的影响

为了探究不同外包滤料条件下的暗管排水性能和土壤脱盐效果,基于室内试验研究成果,在田间设置4种暗管排水系统(各系统中暗管埋深均为80 cm,间距均为20 m),所用外包滤料分别为68 g/m^(2)土工布(L)、砂滤料(S)、68 g/m^(2)土工布+砂滤料(LS)和无外包滤料(W),以当地常规明沟排水(CK)作为对照,通过田间试验分析了春灌过程中各暗管系统的排水性能指标及土壤脱盐效率.结果表明:相比处理W,处理L,S和LS平均排水速率提升了7.44%,12.55%和15.75%,平均流量衰减度降低4.07%;处理S和LS累积排水量提高了5.11%和8.31%(P<0.05).各暗管处理春灌后平均土壤脱盐率均达47%以上,较CK提升显著,其中处理LS效果最优,为50.94%.综上,应优先选择处理LS作为河套灌区暗管排水系统外包滤料布设方案.该研究结果可为河套灌区暗管排盐技术的推广应用提供理论支撑和科学指导.

暗管排水与秋葵种植协同改良滨海盐土的施肥效应研究

为探究不同施肥处理对暗管排水排盐的促进作用以及对土壤盐分含量的影响,采用模拟箱法,开展连续2 a的模拟试验。设计有机肥+化肥(NPK+OM)、有机肥(OM)、化肥(NPK)3种施肥处理,对照为不施肥(CK),以暗管排水水样和0~80 cm土层的土壤样品为研究对象,测定暗管排水量、暗管排盐量、暗管排水各盐分离子累计排出量、土壤电导率和土壤含盐量。结果表明,在暗管排水与秋葵种植条件下,施肥增加暗管排水量,不同施肥处理累计暗管排水量比CK高44.50%~74.55%。施肥增加暗管排盐量,不同施肥处理累计暗管排盐量比CK高33.35%~128.83%,以氯离子(Cl^(-))和钠离子(Na^(+))的排出量较高。施肥显著降低土壤电导率与土壤含盐量,2021年不同施肥处理0~80 cm土层土壤电导率比初始值低44.82%~74.06%,土壤含盐量比初始值低24.97%~66.80%,以NPK+OM处理效果最佳。在暗管排水与秋葵种植结合改良滨海盐碱地的过程中,施肥能够增加暗管排水量、排盐量,并降低土壤电导率与土壤含盐量,加快滨海盐碱地的改良速度,其中,以有机肥和化肥一起施用效果最好。

城市大型地下空间暗挖建造与地下水渗流控制关键技术研究

针对我国城市地下空间开发建设存在的问题,结合国内外地下空间建设技术现状和城市化发展需求,本项目重点进行了城市大型地下空间暗挖建造与地下水渗流控制关键技术研究,包括:一次扣拱暗挖逆作法建造大型地下结构关键技术研究、浅埋暗挖大直径管幕法地下结构建造技术研究、地下空间建造设计过程中的地下水渗流控制技术研究等,形成了拥有自主知识产权的地下空间开发技术成果和体系,并通过一系列有代表性的城市地下空间工程示范应用,促进了科技成果的转化和应用,有效提升了我国城市地下空间可持续开发能力和建造技术集成化水平。

小口径锅炉管生产技术开发

内蒙古包钢特种钢管有限公司围绕集团公司“突围打样提升产品质量”的要求,通过创新工艺设计,设计开发小口径锅炉管,并提高锅炉管的质量指标。机组原设计使用Φ150 mm连铸坯料轧制外径范围为51~114.3 mm、壁厚范围为3.5~12 mm的无缝钢管。锅炉管行业对于外径38~48 mm、壁厚3.5~8 mm的小口径锅炉管有较大的需求量。研究开发连轧机组大减径率技术,利用Φ150 mm连铸坯料生产外径范围为38~48 mm的无缝钢管,实现使用同一直径坯料生产两组外径范围无缝钢管,钢管的壁厚精度为-7.14%~9.14%。轧制材质为25MnG、15CrMoG和12Cr1MoVG小口径锅炉管时,在钢管的内表面出现了“内直道”缺陷,外表面出现了“青线”缺陷和“皮下裂纹”缺陷,结合变形工艺和材质特性分析了这些缺陷产生的原因,制定解决措施,产品超声探伤合格率由86.82%提高到91.32%。制定了材质为15CrMoG和12Cr1MoVG小口径锅炉管热处理制度,在该工艺制度下,产品的机械性能稳定,能够满足GB/T 5310—2017标准要求。

国内外暗管排水的发展现状与动态

暗管排水在20世纪中期初步形成,近30～40年在美国、日本、埃及等国家得到广泛应用.目前,农田排水逐步由地面排水转向地下排水,用塑料管道代替其他管道,由机械化施工代替人力施工,排水管的外包料也趋向管滤结合的工厂化生产方向发展.

保护地番茄栽培渗灌灌水指标的研究

通过对大棚番茄栽培渗灌灌水试验 ,从土壤水分含量、作物长势及果实产量、灌水次数及灌水量几方面进行分析研究 ,得出在渗灌管埋深 30 cm和灌水上限土壤水吸力值设定为 6 k Pa时 ,其灌水下限土壤水吸力值在苗期可控制在 2 5 k Pa,在开花 -果实膨大期可控制在 2 5～ 4 0 k Pa,而每次灌水量以 0 .93m3/hm2 左右时 。

三江平原低湿地水田土壤理化特性及暗管排水效果

低湿土壤渍涝问题是限制农业生产的瓶颈问题,为改良低湿土壤渍涝问题,该文研究低湿地水田草甸沼泽土土壤特性,并探讨利用暗管排水进行低湿地排水及种植水稻的效果。结果表明,草甸沼泽土土壤质地黏重、各层土壤黏粒质量分数在40%以上;有效孔隙低,在6.40%~7.81%之间,通气、透水性差,母质层几乎不透气、透水,土体容气度为5.55%~16.08%;含水率高,自然状态达到40%以上;土壤容重低,耕层为0.93 g/cm3,母质层1.30 g/cm3;硬度低,液性指数在0.38~0.61之间,整体处于可塑状态,机械承载力差;草甸沼泽土上设置暗管可以改善土壤的透水性,随距暗管距离不同,土壤排水效果有差异,距离暗管越近,土壤排水效果越好,水分降低的越明显;同样排水晒田后,暗管处理土壤表层状态呈干裂状态,对照(无暗管排水区)则仍呈湿润状态;从水稻产量看,有暗管的处理水稻产量比无暗管处理增产8.06%。研究可为低湿地水田合理利用及改良提供依据。

新疆浅层暗管排水降低土壤盐分提高棉花产量

土壤盐渍化问题严重制约着干旱区农业可持续发展，为达到土壤脱盐的效果，增加作物产量，该文针对膜下滴灌棉田，采用完全随机试验方案，在装有暗管的中度和轻度盐渍化土壤上种植棉花，分析暗管降盐技术对轻度和中度盐渍化农田土壤盐分变化规律及棉花产量的影响。结果表明：轻度和中度盐渍化农田土壤盐分剖面特征均由表聚型向脱盐型变化，中度盐渍化土壤0～20 cm土层盐分下降最快，其他土层盐分含量均呈现显著下降趋势；轻度和中度土壤最高脱盐率分别为50.96%和90.89%，中度盐渍化土壤盐分可降低至轻度水平；暗管排水的电导率变化范围为7.53～11.16 dS/m，pH值变化范围7.08～8.20；轻度和中度盐渍化棉田增产幅度分别为25.3%和55%。研究表明与滴灌配套的浅层暗管排水降盐技术可有效治理盐碱土壤，提高作物产量，该研究可为盐渍化土地的可持续利用提供依据。

暗管条件下深松对苏打草甸碱土理化性质的影响

在田间管理模式一致的条件下,通过对无深松、无暗管与无配套措施(ck1),无深松、有暗管(暗管埋深0.8 m,埋管间距5 m)与有配套措施(施用猪粪34m3/hm2、MM改碱剂15 t/hm2)(ck2),以及有深松(深松深度分别为0.3m和0.6m)、有暗管与有配套措施(分别为S1和S2)处理的研究,得出了暗管条件下不同深松深度对苏打草甸碱土的渗透性、有机质含量以及碱化度、钠离子吸附比等理化性状的影响。结果表明:①与ck1、ck2相比,S1(0.3 m)、S2(0.6 m)处理能改善苏打草甸碱土的渗透性,其中,与ck1相比,ck2的K10(水温度为10℃时的透水率)增加了13.15倍,S1处理的K10增加了17.23倍,S2处理的K10增加了17.85倍。②与ck1、ck2相比,S1、S2的土壤微团聚体所占的比例均有所上升,且S2处理的效果较好。③与ck1相比,S1、S2处理的土壤有机质含量、碱解氮、有效磷、速效钾含量和阳离子交换量均有所增加,并且S2处理有机质含量较高,比ck1增加3.58 g/kg,比ck2增加0.94 g/kg。④与ck1、ck2相比,S1、S2处理均能降低土壤pH、电导率、全盐量、总碱度、碱化度和钠离子吸附比等,其中,S2处理的效果较好,各化学指标最低,分别为7.34、0.42 ms/cm、2.01 g/kg、2.336 cmol/kg、39.47%和2.405。在暗管条件下,土地深松处理能提高土壤的渗透性,降低土壤pH、电导率、全盐量、总碱度、碱化度和钠离子吸附比等指标,改善土壤理化性质,且土地深松0.6m的处理对苏打盐碱土的改良效果最好。

基于DRAINMOD-S模型的滨海盐碱地农田暗管排水模拟

在分析农田暗管排水饱和-非饱和土壤水、盐运移数学模型的基础上,对DRAINMOD-S模型的基本原理和参数输入要求进行了详细描述,利用典型滨海盐碱地区实测土壤、气象、作物等资料,用DRAINMOD模型对不同排水暗管布置方案的地下水埋深进行了长序列模拟,在模拟率定参数的基础上,用DRAINMOD-S模型对0～80 cm土壤层剖面含盐量进行了模拟,结果表明:模型具有良好的水文模拟性能,地下水位及土壤含盐量模拟值与实测值拟合精度较高;可用于预测盐碱地地下水埋深、土壤层剖面中盐分含量,是改良盐碱地农田暗管排水工程设计和水管理的有效工具。

暗管排水排盐改良盐碱地机理与农田生态系统响应研究进展

暗管排水排盐技术是通过控制地下水位与高效利用降水或灌溉水资源改变土壤水盐运移规律,从而影响土壤盐分分布规律和土壤特性,达到改良盐碱地的效果。本文在对暗管排水排盐技术自身发展及其应用的关键条件总结概述的基础上,对其改良盐碱地机理与农田生态系统响应两方面的科学研究进展进行了综述。暗管排水排盐技术改良盐碱地机理方面的研究主要集中在暗管埋设对"四水"转化规律的改变以及由此带来的地下水埋深控制或灌溉制度变化、控制性排水和定水位排水条件下的土壤水盐运移规律、暗管埋设条件下土壤水盐运移模型模拟等方面。农田生态系统对暗管埋设排水的响应方面的研究主要集中在以土壤理化性状和土壤养分为主的土壤特性响应、作物生长发育和产量品质的生理生态适应性、农田生态系统土地与种植结构和服务功能的改变等方面。本文最后展望了未来研究的关注点。

暗管不同埋管间距对苏打草甸碱土的改良效果

针对松嫩平原苏打草甸碱土改良这一难题,该文采用暗管改碱技术,同时在施用农家肥(猪粪34m3/hm2)和改良剂(15t/hm2)等配套措施条件下,研究了暗管不同埋管间距(5、10、20和40m)对苏打草甸碱土表层的土壤渗透性、有机质含量以及碱化度(ESP)、钠离子吸附比(SAR)等理化性状的影响。结果表明:(1)与CK(无暗管和无配套措施)相比,CK1(无暗管和有配套措施)的渗透性显著提高;与CK1相比,L1(有配套措施,暗管间距5m)、L2(有配套措施,暗管间距10m)和L3(有配套措施,暗管间距20m)的渗透性显著提高,但L4(有配套措施,暗管间距40m)增加较小,不显著,且L1渗透系数最高。(2)与CK相比,CK1的有机质、速效钾含量和CEC显著提高;与CK1相比,L1、L2和L3处理的有机质含量显著提高,而碱解氮、速效钾含量以及CEC除L1外,其余各处理的作用不显著。(3)密布暗管处理能降低土壤pH值、电导率(EC)、总碱度(TA)、ESP和SAR;且L1处理的效果最为显著,其pH值、EC、TA、ESP和SAR最低,分别为7.85、0.15mS/cm、2.34cmol/kg、39.47%和2.41。综上,在暗管埋深0.8m,水稻种植和配套措施相同的条件下,间距5m处理的改良效果最好,到第3年时土壤表层pH值已经降到8.0以下。这些成果基本解决了苏打草甸碱土改良的难题,为提高土地生产能力以及探讨暗管改碱技术在苏打盐碱土区应用的可行性提供了重要的理论依据和技术支持,促进了暗管改碱技术的发展和应用推广。

暗管排水技术及其在苏打盐碱土改良上的应用

暗管排水技术是土壤改良中的一项重要水利工程措施,在干旱和半干旱地区应用较多。本文对暗管材料的种类、铺设暗管的手段和参考指标、排水质量的预测、以及暗管排水技术在苏打盐碱土改良上的应用进行了综述,而且对于吉林省苏打盐碱土改良来说,西部土地开发整理重大工程为暗管改碱提供了良好的条件。

基于无线传感网络的改碱暗管排盐监控系统

针对目前盐碱地暗管改碱技术应用过程中存在的有效评测数据缺乏、无法准确对实施效果进行科学评价的问题,设计了一种基于无线传感网络的改碱暗管排盐监控系统,以实现对管道内地下水的水质监测、流量统计以及蓄水池水位控制等。监测节点实时采集各路暗管的p H值、电导率和流量信息传输到中心节点,监控中心计算机通过RS232接口获取各采集信息并进行处理显示;同时,液位传感器实时获取蓄水池的水位信息并通过无线传输模块将水位信息发送至中心节点,中心计算机根据实际水位和设定水位信息进行控制决策,并通过中心节点向水位控制节点发送控制指令,实现蓄水池的水位远程自动控制。为验证系统整体性能,对监控系统开展了水位控制、传感器检测精度、通讯距离与丢包率试验测试。试验结果表明:系统p H值和电导率的平均测量误差分别为1.81%、1.89%,各节点的最大丢包率为2.6%,整体运行稳定,数据传输可靠,能够满足实际生产需要。该系统能够准确获取改碱暗管内的水质信息及迁移变化情况,为暗管改碱技术的效果评价提供有利的数据支撑。

塑料大棚番茄渗灌多孔管埋深的研究

渗灌管的埋深是渗灌的重要技术参数之一。本试验以 6kPa和 4 0kPa分别作为保护地渗灌的灌水上限和灌水下限 ,以土壤水分张力计读数控制灌水起始点 ,研究了不同的多孔管埋深 (分别为 2 0、30、4 0cm)对保护地土壤水分状况和温度状况等土壤环境条件以及番茄生长发育状况、产量、外观品质和水分利用率的影响。研究结果表明 ,与埋深 2 0cm和 4 0cm相比 ,渗灌多孔管埋深为 30cm时 ,番茄生长的根区土壤水分含量适中 ,土壤温度在白天上升较快 ,土壤肥力状况较好 ,番茄干物质积累较多 ,生长发育较好 ,有利于提高番茄产量、外观品质和分利用率 ,有利于田间耕作管理。这一技术参数最适宜于塑料大棚番茄栽培应用 ,相应的灌水周期为 8d左右 ,每次灌水量为 2 2 5m3 /hm2 。

河北滨海盐碱区暗管改碱技术的降雨有效性评价

在河北滨海盐碱荒地和盐碱低产田开展暗管改碱技术面临淡水资源严重短缺、灌溉条件差的问题,降水资源的利用对于该区域暗管改碱技术实施效果的影响很大。本文以河北省黄骅市为研究区域,对河北滨海盐碱区的降水特征及其对暗管改碱技术的影响进行分析。结果表明:当土壤含盐量<0.3%时,年内次降水量可完全满足土壤初次淋洗脱盐过程需要;当土壤盐分含量>0.3%但<0.5%时,在较容易淋洗的土壤上,暗管埋深合适时,脱盐需要的次降水量仍可基本满足;但当土壤含盐量达到0.5%左右时,仅靠自然降水不能保证土壤脱盐需要。暗管埋设条件下,雨季(6～9月)降水量对大面积的轻度盐碱地淋洗脱盐效果非常显著;但重度盐碱地却不能达到理想脱盐效果。从年降水量的变化情况看,研究区域降水量逐年降低的趋势比较明显,干旱年份多于洪涝年份,且旱情较为严重。因此未来推广实施暗管改碱工程时有必要考虑亏缺灌溉对自然降水淋盐的补充效果。