农田排水沟道渗滤系统构建及护砌材料试验研究
|
摘要
农田排水沟道作为农业面源污染源与河流、湖泊等受纳水体的过渡带,对整个农田生态系统以及周边水生态系统具有着显著的影响。针对农田排水沟道的现状,本文致力于开发一种新型沟道护砌材料—透水型秸秆混凝土,通过该种护砌材料与排水垫层材料的有机组合,共同构建完整的农田排水沟道渗滤系统,通过该渗滤系统的物理吸附、植物吸收、微生物降解等作用,达到降低农业面源污染、改善农业生态环境的目的。
本文研究成果如下:
(1)提出了农田排水沟道渗滤系统的定义,阐述了农田排水沟道渗滤系统的内涵,分析了该系统的组成、特征和功能。
(2)通过对比试验研究,分析了透水型秸秆混凝土各物理性能指标的关系,明确了透水型秸秆混凝土的主要影响因素以及各因素取值范围,在此基础上,进一步通过正交试验得到了透水型秸秆混凝土的较优配合比。
(3)论述了垫层材料的排水功能及其种类,通过对比试验,综合其透水性能、排水效果、耐久性以及经济性等方面,确定最优的透水、排水材料组合,通过与普通混凝土单方材料的成本比较,得出其具有非常明显的经济效应。
(4)通过透水型秸秆混凝土浸泡试验,分析该种材料表面碱物质的流失情况;通过微生物吸附试验,分析该种材料对微生物的群落生长环境的影响;通过农田沟道渗滤系统的氮磷拦截的模拟试验,分析由该种材料构成的农田沟道渗滤系统对农业生态环境的影响作用。
本文对农田沟道渗滤系统的研究,丰富了农田水土环境与生态系统研究的内容,为控制与去除农田径流污染提供了新的思路。
As the transitional zone of Agricultural Non-point Source Pollution Source and the receiving water such as river and lake, farmland drainage ditch has remarkable effect on the whole farmland ecosystem and circumjacent water ecosystem.According to the present situation of farmland drainage ditch, job of this thesis is devoted to the development and manufacture of new ditch embankment material which is a kind of Pervious-Straw Concrete. The organic combination of this embankment material and drainage blanket material can construct a complete Filtration System of Farmland drainage ditch, which can reduce the Agricultural Non-point Source Pollution and improve agricultural environment through physical absorption, plant absorption and microbiological degradation, etc.
This paper research results as follows:
(1) Puts forward a definition of Filtration System of Farmland Drainage Ditch, describes its connotation, also systemic analyzes the composition, characteristics and functions of this system.
(2) Analyzing the relations of each physical properties indexes of Pervious-Straw Concrete by experimental study, finding main influence factors, and the value range of them, then arranging mix proportion to conduct the orthogonal test, so as to find a superior plan through analyzing the test results.
(3) Discusses the functions and kinds of drainage blanket material, and analyzes from several aspects such as permeability performance, drainage effect, durability and economic practicality of farmland drainage channel materials by contrast test, then finally confirms the best com??tion of permeable and drainage materials.
(4) Analyzing the alkali loss in this kind of permeable embankment materials surface by immersion test of Pervious-Straw Concrete. And analyzing the effects of this kind of embankment materials on the growth environment of microorganism community by microorganism adsorption test of Pervious-Straw Concrete. Then by simulation test of nitrogen and phosphorus interception, analyzing the influential action on agricultural ecological environment by the Filtration System of Farmland Drainage Ditch, which is made up of this permeable embankment materials.
Study on the filtration system of farmland drainage ditch of this paper, enriches the research contents of farmland soil and water environment and ecosystem, and provides a new ideal for controlling and removing agricultural non-point source pollution.
本文研究成果如下:
(1)提出了农田排水沟道渗滤系统的定义,阐述了农田排水沟道渗滤系统的内涵,分析了该系统的组成、特征和功能。
(2)通过对比试验研究,分析了透水型秸秆混凝土各物理性能指标的关系,明确了透水型秸秆混凝土的主要影响因素以及各因素取值范围,在此基础上,进一步通过正交试验得到了透水型秸秆混凝土的较优配合比。
(3)论述了垫层材料的排水功能及其种类,通过对比试验,综合其透水性能、排水效果、耐久性以及经济性等方面,确定最优的透水、排水材料组合,通过与普通混凝土单方材料的成本比较,得出其具有非常明显的经济效应。
(4)通过透水型秸秆混凝土浸泡试验,分析该种材料表面碱物质的流失情况;通过微生物吸附试验,分析该种材料对微生物的群落生长环境的影响;通过农田沟道渗滤系统的氮磷拦截的模拟试验,分析由该种材料构成的农田沟道渗滤系统对农业生态环境的影响作用。
本文对农田沟道渗滤系统的研究,丰富了农田水土环境与生态系统研究的内容,为控制与去除农田径流污染提供了新的思路。
As the transitional zone of Agricultural Non-point Source Pollution Source and the receiving water such as river and lake, farmland drainage ditch has remarkable effect on the whole farmland ecosystem and circumjacent water ecosystem.According to the present situation of farmland drainage ditch, job of this thesis is devoted to the development and manufacture of new ditch embankment material which is a kind of Pervious-Straw Concrete. The organic combination of this embankment material and drainage blanket material can construct a complete Filtration System of Farmland drainage ditch, which can reduce the Agricultural Non-point Source Pollution and improve agricultural environment through physical absorption, plant absorption and microbiological degradation, etc.
This paper research results as follows:
(1) Puts forward a definition of Filtration System of Farmland Drainage Ditch, describes its connotation, also systemic analyzes the composition, characteristics and functions of this system.
(2) Analyzing the relations of each physical properties indexes of Pervious-Straw Concrete by experimental study, finding main influence factors, and the value range of them, then arranging mix proportion to conduct the orthogonal test, so as to find a superior plan through analyzing the test results.
(3) Discusses the functions and kinds of drainage blanket material, and analyzes from several aspects such as permeability performance, drainage effect, durability and economic practicality of farmland drainage channel materials by contrast test, then finally confirms the best com??tion of permeable and drainage materials.
(4) Analyzing the alkali loss in this kind of permeable embankment materials surface by immersion test of Pervious-Straw Concrete. And analyzing the effects of this kind of embankment materials on the growth environment of microorganism community by microorganism adsorption test of Pervious-Straw Concrete. Then by simulation test of nitrogen and phosphorus interception, analyzing the influential action on agricultural ecological environment by the Filtration System of Farmland Drainage Ditch, which is made up of this permeable embankment materials.
Study on the filtration system of farmland drainage ditch of this paper, enriches the research contents of farmland soil and water environment and ecosystem, and provides a new ideal for controlling and removing agricultural non-point source pollution.
引文
[1]乔文军,程伦国,刘德福,等.农田排水技术的发展趋势,湖北农学院学报,2004.5
[2]郭元裕.农田水利学(第三版)[M],北京:中国水利水电出版社,1997. 4
[3]严思成.农田地下排水技术与施工机具[M],北京:机械工业出版社,1991. 10~21,102~103
[4]朱建强,乔文军,刘德福,等.农田排水面临的形势、任务及发展趋势,灌溉排水学报,2004.2
[5]国家防汛抗旱总指挥部办公室,水利部水文水资源研究所.中国水旱灾害[M],北京:中国水利水电出版社,1997.235 239
[6]水利部农村水利司,新中国农田水利史略[M],北京:中国水利水电出版社,1999
[7]水利部科技教育司,水利部科技推广中心,武汉水利电力大学.灌排工程新技术[M],北京:中国地质大学出版社,1993
[8]刘俊民.灌区地下水开发效应的灰色关联分析[J],西北农业大学学报, 1994,22(增刊):65～67
[9]宁夏农业综合开发项目组.中荷排水技术在河套灌区的开发与应用[M],银川:宁夏人民出版社,2004
[10]张蔚榛论文集编写组.张蔚榛论文集[C,武汉:武汉大学出版社,2002
[11] [澳]T.J.马歇尔,J.W.霍姆斯。土壤物理学[M],北京:科学出版社。1986.154～155
[12]王少丽,王修贵,丁昆仑,等.中国的农田排水技术进展与研究展望,灌溉排水学报,2008.2
[13]白林弟.冯家山灌区地下水位上升原因分析[J],地下水,1987,(4):235~23
[14]郭元裕.农田水利学(第三版)[M],北京:中国水利水电出版社,1997. 4
[15]温季,王少丽,王修贵.农业涝渍灾害防御技术[M],北京:中国农业科技出版社,2000
[16]许迪,蔡林根,茆智,等.引黄灌区节水决策技术应用研究[M],北京:中国农业出版社,2004
[17]张水龙,庄季屏.农业非点源污染研究现状与发展趋势[J],生态学杂志,1998,17(6):52-56
[18]张水龙,庄季屏.农业非点源污染研究现状[J],生态学杂志,1998.17(6)
[19]乔玉成,张友义.南方地区改造渍害田排水技术指南[M],武汉:湖北科学技术出版社,1994,51～55
[20]严登华,何岩,邓伟,等. 2001,吉林省典型湖库中无机氮含量比?媛沙跆絒J],环境科学学报,21(1):89～94
[21] Evans R O,Skaggs R W ,Gilliam J W.Controlled drainage versus conventional drainage effects on water quality[J].J Irrig And Drain En-grg,1995,21(4):271-276
[22]奚新国,许仲梓,陈建华.生态环境友好型混凝土的研究现状与展望.混凝土.2002(8):6-8
[23]刘叶锋,朋改非,易全新.高强透水性混凝土材料试验研究,全国中文核心期刊,2005,5:56～58
[24]姚祖康.公路设计手册,路面(第二版).人民交通出版社,1999.7
[25] Ghafoori. N. and S.Duta. Development of no-fines concrete pavement applications. Journal of Transportation Engineering,1995,121(3):282-288
[26]张鹏飞.路面内部排水系统的设计与研究.同济大学博士学位论文.1999.9
[27]中华人民共和国行业标准,公路排水设计规范(JTJ 018).北京:人民交通出版社,1998
[28] Lindly.J.K. and Ashraf.Open-graded highway bases make permeameter setup important .Journal
[29]李淑进,赵铁军.混凝土的渗透性与耐久性.海岸工程,2001.7
[30]覃维祖.混凝土耐久性若干问题的讨论[J].建筑技术,1999, (1):17-19
[31]赵铁军.等高性能混凝上的强度与渗透性的关系[J].工业建筑,1997,(5): 14-23
[32]王立峰,朱向荣.粉煤灰混凝土抗压强度的试验研究.煤炭科学技术,2002.7
[33]程卫国,朱广祥,寻绪俭,等.粉煤灰混凝土应用技术中若干问题的探讨.低温建筑技术,2004(2):72-73
[34]王红卫.粉煤灰特性及其在混凝土中的应用.山西建筑,2005(5):119-120
[35]石元坤,张学亮.粉煤灰透水砼的试制研究.粉煤灰综合利用,2002
[36]李金荣,杨振放.河流渗滤系统的自净作用.黄河水利出版社,2006:56
[37]郑木莲.多孔混凝土排水基层研究.长安大学博士学位论文,2004.5
[38]程娟,杨杨,陈卫忠.透水混凝土配合比设计的研究.混凝土,2006.10
[39]孟宏睿.透水性混凝土配合比正交设计方法.陕西工学院学报,2004.6
[40]韩建国,阎培渝,郑峰.高性能混凝上配合比正交设计方法. [J]建筑技术,2003,34(1):32-33
[41]叶明,黄艳春.粉煤灰掺量对高性能轻骨料混凝土的影响.[J]西建筑,2003 (14):57
[42]郭庆国,马理徐,彦文,等.砂石滤层准则的研究与进展.西北水电.2001(2):29-31
[43]付恩怀,张云,魏鹏.砂砾料反滤设计述评.西北水电,2005.4
[44]郭庆国,金亚玲.砂石滤层准则的研究与进展.水利水电科技进展,2002.6
[45]周立达.农田塑料暗管排水技术.江苏科学技术出版社.1994.5
[46]庄艳峰,王钊.土工织物的孔径测试方法.长江科学院院报,2002.6
[47]胡丹兵.土工织物反滤特性试验研究,硕士学位论文.武汉水电学院1990
[48]康军林,管万凯,刘春旭.土工织物反滤准则试验研究.东北水利水电,2005.7
[49]张敬,叶国良.土工织物耐久性及影响因素分析.中国港湾建设,2005.2
[50]陈志山.用于水污染治理的生态混凝土技术.建筑材料学报,2001.3
[51]陈志山,刘选举.生态混凝土净水机理及其应用.科学技术与工程,2003.8
[52]陈志山,陈何生.生态混凝土净水新技术.上海环境科学,2002.2
[53]陈志山.生态混凝土的净水机理和存在问题.给水排水[J],2001.4
[2]郭元裕.农田水利学(第三版)[M],北京:中国水利水电出版社,1997. 4
[3]严思成.农田地下排水技术与施工机具[M],北京:机械工业出版社,1991. 10~21,102~103
[4]朱建强,乔文军,刘德福,等.农田排水面临的形势、任务及发展趋势,灌溉排水学报,2004.2
[5]国家防汛抗旱总指挥部办公室,水利部水文水资源研究所.中国水旱灾害[M],北京:中国水利水电出版社,1997.235 239
[6]水利部农村水利司,新中国农田水利史略[M],北京:中国水利水电出版社,1999
[7]水利部科技教育司,水利部科技推广中心,武汉水利电力大学.灌排工程新技术[M],北京:中国地质大学出版社,1993
[8]刘俊民.灌区地下水开发效应的灰色关联分析[J],西北农业大学学报, 1994,22(增刊):65～67
[9]宁夏农业综合开发项目组.中荷排水技术在河套灌区的开发与应用[M],银川:宁夏人民出版社,2004
[10]张蔚榛论文集编写组.张蔚榛论文集[C,武汉:武汉大学出版社,2002
[11] [澳]T.J.马歇尔,J.W.霍姆斯。土壤物理学[M],北京:科学出版社。1986.154～155
[12]王少丽,王修贵,丁昆仑,等.中国的农田排水技术进展与研究展望,灌溉排水学报,2008.2
[13]白林弟.冯家山灌区地下水位上升原因分析[J],地下水,1987,(4):235~23
[14]郭元裕.农田水利学(第三版)[M],北京:中国水利水电出版社,1997. 4
[15]温季,王少丽,王修贵.农业涝渍灾害防御技术[M],北京:中国农业科技出版社,2000
[16]许迪,蔡林根,茆智,等.引黄灌区节水决策技术应用研究[M],北京:中国农业出版社,2004
[17]张水龙,庄季屏.农业非点源污染研究现状与发展趋势[J],生态学杂志,1998,17(6):52-56
[18]张水龙,庄季屏.农业非点源污染研究现状[J],生态学杂志,1998.17(6)
[19]乔玉成,张友义.南方地区改造渍害田排水技术指南[M],武汉:湖北科学技术出版社,1994,51～55
[20]严登华,何岩,邓伟,等. 2001,吉林省典型湖库中无机氮含量比?媛沙跆絒J],环境科学学报,21(1):89～94
[21] Evans R O,Skaggs R W ,Gilliam J W.Controlled drainage versus conventional drainage effects on water quality[J].J Irrig And Drain En-grg,1995,21(4):271-276
[22]奚新国,许仲梓,陈建华.生态环境友好型混凝土的研究现状与展望.混凝土.2002(8):6-8
[23]刘叶锋,朋改非,易全新.高强透水性混凝土材料试验研究,全国中文核心期刊,2005,5:56～58
[24]姚祖康.公路设计手册,路面(第二版).人民交通出版社,1999.7
[25] Ghafoori. N. and S.Duta. Development of no-fines concrete pavement applications. Journal of Transportation Engineering,1995,121(3):282-288
[26]张鹏飞.路面内部排水系统的设计与研究.同济大学博士学位论文.1999.9
[27]中华人民共和国行业标准,公路排水设计规范(JTJ 018).北京:人民交通出版社,1998
[28] Lindly.J.K. and Ashraf.Open-graded highway bases make permeameter setup important .Journal
[29]李淑进,赵铁军.混凝土的渗透性与耐久性.海岸工程,2001.7
[30]覃维祖.混凝土耐久性若干问题的讨论[J].建筑技术,1999, (1):17-19
[31]赵铁军.等高性能混凝上的强度与渗透性的关系[J].工业建筑,1997,(5): 14-23
[32]王立峰,朱向荣.粉煤灰混凝土抗压强度的试验研究.煤炭科学技术,2002.7
[33]程卫国,朱广祥,寻绪俭,等.粉煤灰混凝土应用技术中若干问题的探讨.低温建筑技术,2004(2):72-73
[34]王红卫.粉煤灰特性及其在混凝土中的应用.山西建筑,2005(5):119-120
[35]石元坤,张学亮.粉煤灰透水砼的试制研究.粉煤灰综合利用,2002
[36]李金荣,杨振放.河流渗滤系统的自净作用.黄河水利出版社,2006:56
[37]郑木莲.多孔混凝土排水基层研究.长安大学博士学位论文,2004.5
[38]程娟,杨杨,陈卫忠.透水混凝土配合比设计的研究.混凝土,2006.10
[39]孟宏睿.透水性混凝土配合比正交设计方法.陕西工学院学报,2004.6
[40]韩建国,阎培渝,郑峰.高性能混凝上配合比正交设计方法. [J]建筑技术,2003,34(1):32-33
[41]叶明,黄艳春.粉煤灰掺量对高性能轻骨料混凝土的影响.[J]西建筑,2003 (14):57
[42]郭庆国,马理徐,彦文,等.砂石滤层准则的研究与进展.西北水电.2001(2):29-31
[43]付恩怀,张云,魏鹏.砂砾料反滤设计述评.西北水电,2005.4
[44]郭庆国,金亚玲.砂石滤层准则的研究与进展.水利水电科技进展,2002.6
[45]周立达.农田塑料暗管排水技术.江苏科学技术出版社.1994.5
[46]庄艳峰,王钊.土工织物的孔径测试方法.长江科学院院报,2002.6
[47]胡丹兵.土工织物反滤特性试验研究,硕士学位论文.武汉水电学院1990
[48]康军林,管万凯,刘春旭.土工织物反滤准则试验研究.东北水利水电,2005.7
[49]张敬,叶国良.土工织物耐久性及影响因素分析.中国港湾建设,2005.2
[50]陈志山.用于水污染治理的生态混凝土技术.建筑材料学报,2001.3
[51]陈志山,刘选举.生态混凝土净水机理及其应用.科学技术与工程,2003.8
[52]陈志山,陈何生.生态混凝土净水新技术.上海环境科学,2002.2
[53]陈志山.生态混凝土的净水机理和存在问题.给水排水[J],2001.4