暗管排水工程技术.pdf

Q 1 生箜 塑 丕 型 皇 [ 文章编号] 1 0 0 2 —0 6 2 4 ( 2 0 1 2 ) 0 8 —0 0 1 9 —0 2 工 程施工 暗 管 排 水 工 程 技 术 张喜和 1 ， 国书龙 2 ( 1 ． 吉林省东辽县水利勘测设计队， 吉林 东辽 1 3 6 6 0 0 ； 2 ． 中水东北勘测设计研究有限责任公司， 吉林 长春 1 3 0 0 2 1 ) [ 摘 要]文章从暗管排水研究进展 ， 排水降盐机理 ， 暗管的材料与布设几个主要方面展开， 阐 述 暗管工程技 术 ， 分析和探 讨其发展 方 向。 [ 关键词]暗管； 排水渖} 盐； 效果 [ 中图分类号] T v 8 7 1 ． 1 [ 文献标识码] B 1 研究概 况 暗管排水始 于1 9世纪初 ， 到 2 0世纪 中期在欧 美 日等发达国家广泛应用。 6 0年代 ， 塑料暗管技术 的发展使 暗管排水技 术 出现 了一个 重大 突破 ， 暗 管排水获得 了大规模发展 。相 比传统的瓦管及 鼠 道排水 ， 塑料暗管具有 质轻、 便于机械化施 工 、 使 用寿命长、 排水效果好 、 增产作 用显著等优点 。 目 前 ， 荷兰、 以色列等国农田几乎全部都采 用塑料暗 管排 水 ， 美 国 、 英 国 、 德 国等 也达 到 6 0 ％以上 ， 北 非 、 西亚、 南亚等一些发展 中国家正在大 面积推 广 使 用暗 管排水技术。荷兰是暗管技术发展较早 的 国家 ， 对暗管排 水排 盐的机理 ， 暗管 的材 料选 择 ， 铺设 工艺 ， 暗 管埋深与间距 的确定 ， 内部污 染、 铁 锰 物质的沉积堵塞 、 根 系的穿入 、 内压 等关键 技术 性 的问题已经做 了长 时间的研究 ，在这些方面达 到 了相对成熟 的水平【 1 】 。我 国暗管技术起步较晚 ， 目前还处于边试 用边推 广阶段 ，但是随着几代人 的努力 ， 已经看到 了可喜的成果。 2 暗管运作机理 暗管指的是在地下埋设的管壁有多孔或缝隙 的管道 ， 主要处理 对象是 “ 水 ” 和 “ 盐” 。依靠暗管排 除的过剩水 ， 包括两部分， 即“ 地表残留水” 和“ 土 壤 中的重力水 ” ， 地表残 留水是指贮存在坑凹外 的 地表水 ， 靠地表 白然排水方法无法排 除的水 ， 过去 认 为暗管排水的主要作 用， 是排除壤 中水 ， 但经过 大量的调查研究 ，人们 逐渐认识 到暗管排水作用 更重要 的是排除地表残留水 。多余盐分 的产生则 有很 多原 因 ， 如气候作 用 、 耕作技术不合 理、 施肥 不当、 地下水位 抬高等 ， 在降盐方面要求暗 管排水 能降低 土壤表层积盐量 ， 还作物适宜的生长环境 ， 它主要根据 “ 盐随水来 ， 盐随水去 ” 的原理 ： 土壤 中 的多余水分可 以从暗管接头处或管壁滤水微孔渗 入管 内排走 ，调节土壤水分的同时 ，盐分 随之流 走 ， 土壤理化性质得以改善。 暗管排水系统 由田间排 水管和集水管 两部分 组成 ： 前者用以直接排除土壤 中多余 的水 ， 降低地 下水位 ， 调控土壤水盐状况 ； 后者用于汇集由吸水 管排除的地下水 ， 并输送 到排水骨干河沟中去。为 了增强排水效果 ，也可采 用深暗管与浅明沟相结 合的双层排水形式。侧向来水可按截渗排水要求 布设暗管。一级管和二级管相结合 ， 一级管的渗入 水汇入二级管 中， 然后流入污水管排走。如果污水 管道埋的深度较浅不能自行排泄渗水 ，可在二级 管末端设集水井 ， 定期强排 。 3 暗管材料与布设 3 ． 1 暗管材料 暗管材料包括暗管本身的选材和外包材料。 暗 1 9 工 东北水利水电 2 0 1 2 年第 8 期 管本身的选材应该本着“ 经济实用” 的原则。 荷兰作 为暗管技术发展较早的国家，曾先后引进粘土瓦 管 ， 混凝土管 ， 随后又尝试 了 P V C( 聚氯乙烯 ) 原料 制成的光壁波纹管， 直到发现目前普遍使用的 P V C 塑料波纹管。波纹塑料管具有重量轻、 运输和铺设 中损耗小、 耐腐蚀、 整体性好、 适于机械施工等特 点， 已被广泛使用。美英等国曾尝试的P E管， 价格 虽 便宜 ， 但耐低 温性能差 ， 对紫外线敏感 ， 且不耐 压 。我国学者也对暗管选材 ( 主要为 P VC塑料 管 材 ) ， 开孔率进行 了研究 ， 取得 了一定成果。 外包材料是保证排水效果的关键部分。暗管 埋设 区域 的特殊性要求外包料要 有 良好的耐腐蚀 性和通 透性 ， 外密 内疏型为佳 ， 而且外包料应有一 定厚度， 以防止土壤细颗粒堵塞外包料孔隙。早期 使用过 泥炭纤维 、 术屑片、 锯木屑 、 谷物秸秆 、 炉灰 等， 但这些原料来源及数量有限， 且处理起来也很 费工 ； 后 来人们 尝试过使用玻 璃纤维 ， 因为对化学 堵塞敏感， 也没有应用。 土工织物具有产品系列多、 性能稳 定、 重 量轻 、 运输施工方便、 劳动强度低 、 工 效高、 施工质量易保证等优点 ， 已普遍使用 。 3 ． 2 施 工 工 艺 施 工工艺主要分 为机械施工和人工施工 。随 着施工技术的发展 ，人工施工逐渐被机械施工所 替代 。机械施工 目前普遍使用荷兰斯廷伯根公 司 生产的 E GS 3 0 0 0刀链式开沟铺管机。主要用于铺 设田间一级水管，由于该机配备了双坡面激光控 制系统 ， 可保证准确的暗管纵坡， 操作方便 ， 铺设 效果好 。人工施工则多采用工人开挖铺管的方法 ， 施工中应采用“ 先下后上” 的办法， 先做出水井， 埋 设 主干 管、 集水 井 、 集 水管 ， 再埋 设吸水 管 、 检 查 井、 检查孔等。 各级管道的接口和进出口要进行严 格处理， 施工程序要有周密的安排。 3 ． 3 暗管布设 管径、 坡降、 埋深和间距是塑料暗管排水设计 规划的主要参数。管径和坡降二者存在一定的相 关关系。 暗管管径大小的确定， 应在自由流的状态 下满足设计流量结合多种因素确定。 根据经验， 通 常农一级暗管管径 6 3 — 7 5 r n ln ， 并根据管道长度逐 渐增加管径， 满足排水要求。当管径小于 1 0 0 m m 时 ，管道坡降在 1 ／ 3 0 0 ～ 1 ／ 8 0 0之间；当管径大于 1 0 0 mm时， 管道坡降在 1 ／ 8 0 0 ～ 1 ／ 2 0 0 0之间。 2 0 根 据经验 ，暗管埋深在渍害 区为 0 ． 8 ～ 1 ． 5 m， 视作物根深而定 ； 在盐渍化区为 1 ． 5 - 2 ．5 m， 视临 界深度而定。排水暗管通 常布设在同一深度 ， 按等 距排列。 暗管间距视暗管埋深 、 土壤透水性和排水标准 而定。农沟间距一般在 6 0 ～ 8 5 m之间， 可采用暗管 沿原农沟位置布置的方式。 对于透水性较差的粘性 土或在上部有浅位阻水层时 ， 暗管间距宜加密。 对于暗管布设 ，仅凭经验数据达不到最好的 效果。 目前普遍应用的有 D R A I N MO D模型， 输入 土壤剖面水分平衡时的含水量，地下水和土壤剖 面的水分存贮和移动等水文资料进行明暗排组合 抉择和暗排间距决策 ； 荷兰很早建立的 S p r e e d s h e e f 程序， 可用于计算暗管埋深和间距： 我国学者也结 合我国实际情况， 建立了相关数学模型进行分析 ， 并取得了一定的成 果。综上所述 ， 根据实际情 况、 建立合理的数学和计算机模型在确定暗管布设参 数方面具有广阔的应用前景。 3 ． 4 管道维护 暗管管道维 护主要是 防止堵塞和 管道淤积 。 粉砂 和轻砂 等矿 质颗粒 因为太大难 以被胶结 ， 很 容易造成堵塞 ，而铁锰等化合物是造成管道永 久 淤塞的主要来源。 总体而言 ， 一个排水系统要正常 运行 ， 并尽可能地延长其使用寿命 ， 首先是设计工 程时，应根据施工区的具体情况正确选择适宜的 外包裹材料，其次是施工时对环境条件的选择和 正确的埋管操作 ，最后则应根据系统的淤塞特点 定期清淤维护 ， 保持 系统 良好运行状态[2 1 。 4 讨论 与建议 综上所述， 暗管技术具有广泛的效益： 首先 ， 有助于控制地下水位 ，将地下水位控制在与作物 的根系相适宜 的埋深之下 ，以此来使作物免 受浸 渍； 其次， 在土壤得到科学的灌排淋洗后， 暗管技 术 能够加速土壤 的脱盐 ； 再次 ， 暗管技术有利 于土 壤水气现状的改善，也有利于土壤物理特性的改 善； 最后， 暗管技术有助于作物的增产 ， 利用暗管 技术区域的田间作物长势与产量都要好过一般的 田地 ， 且随着时间的推移 ， 这种优 势更为明显。 但暗管技术也存在一些 问题 ：暗管一次性投 入很大， 施工要求高； 暗管排水的同时降低了土壤 ( 下转第 6 6页 ) 工程建设与管理 东北水利水电 部门之间传递的信息，不能视为代表单位的正式 传输信息。 紧急情况或特殊情况下， 必须立即由个 人或各单位业务部门间直接传输信息时，事后应 尽快按正常程序正式补该信息。 5 ) 除合同文件有专门规定或业主另有指示外 ， 业主各部门对承建单位有关工程质量的指示、 规 定和要求等 ， 都应经监理机构转发至承建单位。 6 ) 除合同文件有专门规定或业主另有指示外 ， 承建 单位 向业 主报送 的有关 工程质 量的文件 、 表 报和要求 ， 都须经监理单位 审核并转发 ， 一般情况 下不得跨越。 7 ) 监审机构在收到业主转发的设计文件后， 应 尽快指派监理 工程 师按照程序进行审核后 ，并将 审核意见上报业主单位。 8 ) 造成 质量事故 或质量 缺陷 ， 承建 单位应尽 快提交此事故情况报告或缺陷表报，为事故认定 类型、 原因的分析判断， 处理措施研究提供信息。 9) 为确保 信息 质量 ， 承建 单位报送 的施 工组 织设计 、 各种 报告 、 文 函及各种 报表等 ， 应严格 按 照合 同要 求及监理 细则以及业 主单位 的规 定 、 通 知等文件的要求整理 、 编制。若文件 编制粗糙 、 资 料不全 、 信 息不准或重要 内容欠缺的 ， 监理单位有 2 0 1 2年第 8期 权要求补 充 ， 增加信 息数量 ， 直至将其退 回 ， 重新 报送 。 1 0 ) 监 理工程 师应准确 、 及 时做好 监理 日记 、 现场值班记录 ， 全面收集现场环境 条件 、 承建单位 资源投入I 注意各级责任人员在岗情况 ) 、 设备运 行情况、施工中存在的问题以及可能影响施工质 量、 进度的其他信息， 并做好必要分析、 加工、 交流 和存储 工作。 3 信息管理的几点体会 1 ) 业主 的支持是监理做好信息管理 工作 的有 力保障。监理受业主委托 ， 在业主授权范围内行使 职权 ， 如 果没有业主对监理工程 师信任 、 支持和 指 导 ， 监理工作将难 以顺利开展。 2 ) 搞好信息管理工作就需要有一支高素质 ， 专 业性强的监理 队伍。在监理工作实践 中 ， 监理工程 师除要有较高的学历、广博 的理论知识和实践经 验外 ， 更 重要 的是要 有 良好的职业道德 ， 要公 正 、 廉洁， 要有强烈的责任心。 【 收稿 日期】 2 0 1 1 —1 1 —0 1 <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< <<<<<<<<<<<‘<<< <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< <<<<<<<<<(<<< ( 上转第 2 O页 ) 的速效养分。氮元素流失严重， 已经得到关注 ； 管 径 小 ， 间距 大 ， 外包装老化 、 破 损等原 因易造成 暗 管堵塞 ， 排水慢 ， 农 田淹水 。 针对 以上 问题 ， 在今后暗管技术的应 用中 ， 应 该注意 土壤的培肥和管道 的维护 ，明管和暗管相 互组合 ， 并建 立合理 的项 目管理体系 ， 使 用和管理 同时进行 ， 工程措施( 暗管技术等 ) 、 生物措施( 选 择耐盐植物， 使用有机肥料 ， 采用E M) 、 农业耕作 措施、 化学措施( 加入石膏， 腐植酸， 醋渣等 ) 有效 结合， 针对实际情况综合治理 ， 这将是暗管技术今 后发展的大方向； 建立数学模型， 用计算机模拟塑 料暗管埋 深 、 间距等 ， 具有 广阔的应用前景 ， 在这 方面的工作有待深入； 与此同时， 暗管排水新材料 的研发是暗管排水发展的一个永恒的话题，应通 6 6 过加强科技投入 ， 支撑新材料的研发， 尽快寻找成 本低， 耗材少， 适用性强的新型暗管材料。 [ 参 考 文 献】 [ 1 ]N i c h o l l s K H， Ma c c r i m mo n H R ． N u t r i e n t s i n s u b s L l r f ~ c e a n d r u n o ff w a te r s o f t h e H o ll a n d M a r s h , O n t a r io [J ] ． J o u rn a l o f E n v i r o n me n t a l Qu a l i t y ， 1 9 7 4 ， 3 ( 1 】 ： 3 1 — 3 5 ． [ 2 ] 李占柱． 我国暗管排水工程经济效益的一些分析 [ J ] ． 灌溉排水， 1 9 8 5 ( 0 2 】 ： 7 — 1 3 ． [ 3 ]刘燕．荷 兰农田 暗管 排水技术的 发展[J ] ．世界农 业， 1 9 9 5 ( O 1 ) ： 2 5 — 2 8 ． [ 4 ] 赵少勇． 暗管排水技术应用[ J ] ． 宁夏农林科技， 2 0 0 5 ( O 6) ： 6 7 ． 【 收稿日 期】 2 0 1 2 — 0 4 — 1 7