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为配合滴灌技术的优点,使暗管在非饱和土壤中能实现良好的排水、排盐功能,解决盐碱地农田上的可持续利用问题,完善农田排水理论,本研究基于室内试验(土工布结构观测及水力性能测试试验、土柱试验和土槽试验),研究了作为农田排水暗管外包滤层的土工布的结构特征与其水力学性能的关系;试验观测了网壁暗管的管壁孔隙率和外包土工布对暗管在非饱和土壤中的排水、排盐效果的影响;分析了产生这些影响的内在机理。本研究的供试土工布包括针刺短丝(300g/m~2、400g/m~2和500g/m~2)、聚酯长丝(300 g/m~2和500 g/m~2)、超薄型(30 g/m~2、60 g/m~2、100 g/m~2、150 g/m~2和260 g/m~2)3种类型(共10个规格)的土工布,分别标注为D300、D400、D500、C300、C500、B30、B60、B100、B150、B260。用显微观测技术、渗透技术、变角度排水技术和改进砂芯漏斗技术,观测了土工布孔隙结构、饱和渗透特性、非饱和持水特性等指标,分析了土工布水力性能与其孔隙结构之间的关系。本研究对管壁孔隙率做了4个水平的处理,分别标注为P1(3.02%)、P2(31.6%)、P3(71.3%)和P4(88.9%)。用于土柱试验的暗管由4个管壁孔隙率(P1、P2、P3和P4)和5种土工布(D300、D500、C300、B30和B100)正交组合而成,共20个组合方式;用于土槽试验的暗管由4个管壁孔隙率(P1、P2、P3和P4)和2种土工布(D300和B30)正交组合而成,共8个组合方式。观测不同暗管在土柱或土槽试验中的排水量、排盐浓度、排盐量、土壤含水率、土壤基质吸力、土壤含盐量等指标,分析了网壁暗管的管壁孔隙率以及外包土工布对暗管在非饱和土壤中的排水、排盐效果的影响,得到主要研究结果及结论如下:(1)土工布的平面孔隙率和空间孔隙率都与其体积密度呈负相关关系。短丝和长丝类型的土工布的纵向孔隙率与其体积密度之间呈正相关关系;而超薄型土工布的纵向孔隙率随着体积密度的增大而先增大后减小,即存在最优值。各类土工布的垂直渗透性能都与土工布的纵向孔隙率呈正相关关系。短丝和长丝类型土工布的饱和度均随着土工布放置角度由小(0°)变大(90°)而降低;且随着放置角度的增大,体积密度更大的土工布,其排水量更少,即持水能力更强。在同一饱和度下,这两种类型土工布的吸力与其厚度呈正相关。(2)土工布作为暗管外包滤层,对提高网壁暗管排水、排盐效率及减缓土壤水分沿暗管周围的绕流现象有一定的作用。具有一定厚度的土工布(短丝土工布(D类型)和长丝土工布(C类型))的持水能力比超薄型土工布(B类型)的持水能力高,有利于将土壤水分吸持在管壁周围,减缓土壤湿润锋的绕流速度;水分沿土工布的圆弧工作面向下导水性更强,在土工布的侧底部更易形成局部饱和透水区,为水分进入暗管提供更有利的条件。试验结果显示,在同一管壁开孔率条件下,长丝土工布(C类型)和短丝土工布(D类型)所对应的排水量和排盐量,普遍比超薄型(B类型)土工布对应的排水量和排盐量大。土柱试验中,C300土工布对应暗管的平均排水量最大,D500、D300、B30、B100土工布对应暗管的平均排水量分别为C300土工布对应暗管平均排水量的55.92%、52.43%、30.68%、17.09%。C300土工布对应暗管的平均排盐量最大,B30、D500、D300、B100土工布对应暗管的平均排盐量,分别为C300土工布对应暗管的平均排盐量的82.53%、72.05%、66.32%、28.30%。土槽试验中,D300土工布对应的暗管的排水排盐效果良好,而B30土工布对应暗管均未排水,未排盐。(3)随着网壁暗管的管壁孔隙率(网孔率)的增大(30%-90%),管壁的透水面积的增大,土壤水分进入暗管的渗流阻力减小;非饱和条件下,土壤湿润锋沿管壁周围的绕流现象被减缓,管壁周围形成局部的高含水(低吸力)区,使得网壁暗管的排水和排盐量逐渐增大或存在最优质值,且相较于传统暗管(管壁孔隙率约3%),网壁暗管具有较好的排水、排盐性。土柱试验中,P4(88.9%)网孔率对应暗管的平均排水量和平均排盐量都最大,P1(3.02%)、P2(31.6%)和P3(71.3%)网孔率对应暗管的平均排水量,分别是P4(88.9%)网孔率对应暗管平均排水量的35.16%、69.41%和96.58%;P1(3.02%)、P2(31.6%)和P3(71.3%)网孔率对应暗管的平均排盐量,分别是P4(88.9%)网孔率对应暗管平均排盐量的41.15%、67.63%、93.22%。土槽试验中,D300土工布与P3(71.3%)网孔率组成的暗管排水量和排盐总量都最大,P1(3.02%)、P2(31.6%)和P4(88.9%)网孔率对应暗管排水量分别是P3(71.3%)网孔率时的50.93%、88.20%、71.43%,P1(3.02%)、P2(31.6%)、和P4(88.9%)网孔率对应暗管排盐总量分别是P3(71.3%)网孔率时的51.36%、98.46%、79.16%。