CN103696457A - 喀斯特地区水土资源保持方法和分布式钢板仓储水库 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喀斯特地区水土资源保持方法和分布式钢板仓储水库，在喀斯特山体上分布有多个钢板仓储水库，上层钢板仓储水库的出水口通过管道与下层钢板仓储水库的进水口连通，管道上设置阀门；在各钢板仓储水库底部设置有清淤通道和密封门；在喀斯特山体上设置有与钢板仓储水库连通的回流通道。本发明可以实现喀斯特地区分层泥水收集的目的，泥沙可以被再次平铺到护坡上，从而到达保持水土不流失的目的。水资源被储存起来，还可以在喀斯特地区进行联合调度优化管理水资源，解决工程性缺水的问题，结合当地合适的种植管理，效果将非常显著。

Description

喀斯特地区水土资源保持方法和分布式钢板仓储水库

技术领域

本发明涉及关于喀斯特地区水土资源保护技术领域，具体涉及一种根据喀斯特山区地貌情况而分布若干个钢板仓构建成相互连通的联合调度用水的储水库。

背景技术

喀斯特（岩溶）在我国广泛分布，占国土面积的1/3强，其中裸露型喀斯特出露面积达91万平方公里，主要分布在以滇黔桂为主的南方八省区，是我国具有世界级特色的地理单元。

以贵州高原为中心的中国南方喀斯特地区是世界上面积最大、类型最复杂和分布最集中连片的生态脆弱区，该地区地势西高东低，平均海拔1100米左右。面积超过55万平方公里，聚居48个民族共一亿多人口，也是喀斯特发育最典型、最复杂、景观类型最丰富的一个片区。以贵州省为例，国土面积17.6万平方公里，其中山地占61.7％，丘陵占30.8％，山间坝子占7.5％，是全国唯一没有平原支撑的内陆山区省份。全省岩溶分布广泛、发育强烈，岩溶出露面积11万平方公里，占贵州省国土面积的62%，是世界岩溶地貌最典型的地区之一。特殊的地形地貌，造成贵州石多土少，土层瘠薄，易受侵蚀，水土流失严重；同时，该地区属中亚热带气候区，气候温和、雨量丰沛、雨热同季，多阴雨、少日照，多年平均气温15℃左右，年均降雨量1179毫米。受大气环流及地形等影响，气候地域性差异很大，具有明显的山地垂直气候特征，灾害性天气较多，干旱、洪涝、秋风、凌冻、冰雹等自然灾害频发。该地区位于长江和珠江两大流域上游，是长江、珠江重要生态屏障。境内河流众多，水资源丰富，多年平均径流量1062亿立方米，人均占有水资源量2793立方米，高于全国平均水平。但水资源时空分布很不均衡，加之岩溶地貌广泛发育，山高坡陡，地形破碎，保水蓄水十分困难，有水存不住、用不上，工程性缺水问题十分突出。石漠化治理难度异常巨大，生态环境和生存问题日显突出。

国家“十五”、“十一五”和“十二五”计划不断强调“推进黔桂滇岩溶石漠化的治理”，“进一步做好西南石漠化综合治理工作”已上升为国家层面的重大需求，各级政府和相关科研机构都在不断加强喀斯特地区综合治理调控工作的力度，因此，从工程学角度开展喀斯特岩体结构特征、演化规律和数学分析方法的基础研究，不仅可以揭示喀斯特地质灾变的发生机理，而且可以为石漠化综合治理过程中地质灾害的预防和治理提供理论支撑和技术支持。

在诸多研究中，西南喀斯特山区石漠化过程和适应性生态修复的基础理论问题，把以贵州为中心的西南喀斯特不同生态环境区的典型小流域作为研究对象，从研究喀斯特山地石漠化过程机理、驱动力和时空变化出发，以岩石－土壤－水－生物相互作用地球化学过程及其对石漠化的响应为核心，重点深入研究喀斯特山地石漠化过程中的土壤侵蚀、水土流失、生态系统退化的生物地球化学作用。也有学者开展基于水－岩－土－气－生相互作用的喀斯特地区碳循环模式与调控机理研究，旨在通过研究喀斯特地区的植被－土壤－大气－表层岩溶带－水生生态系统之间碳的生物地球化学过程，探讨流域尺度以水文循环为驱动的各系统间的碳汇与碳通量变化，以及气候变化和土地利用对碳循环的驱动机制、内在耦合关系，建立喀斯特地区的碳循环模式。这些研究从宏观和生态大系统的角度对喀斯特地质进行研究，取得了有益的成果，但从工程学角度的研究和工程治理方法仍待加强和完善。 

发明内容

本发明的目的是针对目前喀斯特地貌水土流失严重问题，提供一种不仅可将水资源保存起来，而且能将雨水冲刷的泥沙资源保存起来的方法。本发明的另一目的是基于喀斯特地区雨量丰沛，地表覆盖浅薄的特点，提出利用钢结构钢板仓作为储水单元，并且把这些储水单元用管道和水利机械联系起来，组成分布式钢板仓水库的构想。该分布式钢板仓水库可有效收集丰水期多余水量，减少了雨水对地表覆盖物的冲刷；同时，节余的水资源可作为枯水期人们的有效饮用水源和其他的必要的生活和农业用水补充。

实现上述目的所采取的技术方案：一种喀斯特地区水土资源保持方法，在喀斯特地区根据山体高程和坡度情况在护坡上分布若干个储水库，相邻储水库之间管道及泵站相互连通，可联合调度水量收集与分配使用。储水库周围设置用于收集泥水的回流通道，使泥水沿回流通道汇聚于附近的储水库内而不被直接冲刷到山地表面；储水库内泥沙沉淀于底部，蓄水位于上部，储水库内设置清淤设施并定期清淤，当淤积泥沙达到清理要求时将储水库上部的储水排入或泵入其它储水库内，将储水库底部的泥沙运输到储水库外侧用于对护坡加固。

对护坡的防护可以利用废旧轮胎网片作为护坡的外保护层，该废旧轮胎网片是利用钢绞线将各废旧轮胎串连起来形成网状结构，并对各钢绞线施加预应力。护坡上可以设置梯田，被清淤出的泥沙覆盖在梯田上，在梯田内侧设置回流通道。为了提高泥沙回流效果，梯田应向内倾斜，即梯田外侧下坡面高度大于内侧上坡面高度，梯田上表面与水平面夹角大于零度小于三十度。

为了达到上、下层储水库的水资源相互调节的目的，还可以设置使下层储水库回流到上层储水库的水泵。上、下层储水库内暂存的水资源也可以满足各层梯田种植用水，由水泵作为动力进行灌溉。上、下层储水库可以单线连通结构，也可以相互组成网状连通结构。

一种分布式钢板仓储水库，在喀斯特山体上分布有多个钢板仓储水库，每层钢板仓储水库包括进水口和出水口，上层钢板仓储水库的出水口通过管道与下层钢板仓储水库的进水口连通，管道上设置阀门；在各钢板仓储水库底部设置有清淤通道和密封门；在喀斯特山体上设置有与钢板仓储水库连通的回流通道。 

在钢板仓储水库内部的侧面或底部设置有过滤层形成过滤室，出水口位于过滤室侧壁。还可以在过滤室内安装水泵，水泵的出水口与上层钢板仓储水库的进水口连接或者与回流通道入口连接。所述钢板仓储水库是通过钢板卷曲而成的筒体，相邻上下钢板对接缝处为弯曲压合结构。

本发明的有益效果：1、本发明提供了一种解决喀斯特地区泥水流失问题的方法，可以实现喀斯特地区分层泥水收集的目的，利用储水库对泥水沉淀分离，蓄水可以通过管道转移到邻近储水库中，泥沙可以被再次平铺到护坡上，从而到达保持水土不流失的目的。由于水资源被储存起来，还可以在喀斯特地区进行联合调度优化管理水资源，解决工程性缺水的问题，结合当地合适的种植管理，效果将非常显著。

2、本发明利用钢板仓储水库，具有气密性好，适用广泛的优点。这种由专用设备折弯成型的咬口，密封性能特佳，可储存粒状、粉状、液状物料，同时可满足熏蒸杀虫等工艺要求，在建材、粮食、污水处理等领域已得到成熟的应用。施工周期短 投资见效快。现场施工、仓顶地面安装，投资见效迅速、投产快。占地面积少，自重轻。筒仓的高度、直径可在极大范围内任意选择，钢板仓间距小至50厘米，可充分利用空间。

3、螺旋卷边钢板仓的自重仅为同容积混凝土仓的1/6，与同容积混凝土仓的钢筋重量相当，可大大降低基础结构荷载和建仓成本。强度高、寿命长。钢板仓的连续螺旋咬边五倍于母材厚度，大大加强了仓体的抗载能力，比较可靠地延长了钢板仓的使用寿命。仓体材料可根据存储物料对抗腐蚀及磨削强度的要求，选用最佳板材配比，使得它的正常使用寿命达20～35年。

附图说明

图1是本发明实施情况的一种示意图；

图2是图1中储水库的结构示意图之一；

图3是图1中储水库的结构示意图之二；

图4是护坡的一种结构形式；

图5是图4中护坡采用的废旧轮胎网片结构示意图；

图6是本发明实施情况的另一种示意图；

图7是钢板仓储水库的卷曲状态示意图；

图8是钢板仓储水库的立体结构示意图。

图中标号1为喀斯特地区的山体，2为储水库，21为密封门，22为进水口，23为出水口，24为过滤层，25为水泵，26为水泵出水口，27为地基，3为管道，4为废旧轮胎，5为泥沙层梯田，6为钢绞线，7为回流通道。

具体实施方式                                            

实施例1：一种喀斯特地区水土资源保持方法，在喀斯特地区的山体1上分布若干个储水库2，储水库2的数量根据山体高程和坡度情况而定。相邻上、下层储水库2之间相互连通，连通方式根据实际情形而定，例如可以采取上、下层储水库单线连通的方式，参见图1，也可以采取上、下层储水库相互组成网状连通结构，参见图6。

在护坡上设置有用于收集泥水的回流通道7，泥水沿回流通道7汇聚于附近的储水库2内，从而不被直接冲刷到护坡下。设置储水库2的目的就是能够回收泥水，再重复利用。

储水库2内泥沙沉淀于底部，蓄水位于上部。储水库2内设置清淤设施并定期清淤，当淤积泥沙达到清理要求时将储水库上部的蓄水排入下层储水库内，将储水库2底部的泥沙运输到储水库外侧用于对护坡加固。为了达到上、下层储水库2的水资源相互调节的目的，还可以设置使下层储水库回流到上层储水库的水泵25。

对护坡的防护可以利用废旧轮胎网片作为护坡的外保护层，该废旧轮胎网片是利用钢绞线6将各废旧轮胎4串连起来形成网状结构，并对各钢绞线6施加预应力。

护坡上可以设置梯田，被清淤出的泥沙覆盖在梯田上形成泥沙层梯田5，在泥沙层梯田5内侧设置回流通道7。为了提高泥沙回流效果，泥沙层梯田5应向内倾斜，即泥沙层梯田5外侧高度大于内侧高度，泥沙层梯田5上表面与水平面夹角大于零度小于三十度。

上、下层储水库2内暂存的水资源也可以满足各层梯田种植用水，当遇到干旱季节，可将储水库2内水资源通过水泵排入泥沙层梯田5内满足种植用水。不仅可以解决了喀斯特地区泥土流失严重的问题，也可以解决喀斯特地区因缺乏水资源而不利于种植的问题。

实施例2：一种分布式钢板仓储水库，如图1或图6，在喀斯特地区的山体1上分布有多个钢板仓储水库，每层钢板2仓储水库包括进水口22和出水口23，上层钢板仓储水库的出水口通过管道3与下层钢板仓储水库的进水口连通，管道3上设置阀门；在各钢板仓储水库底部设置有清淤通道和密封门21；在喀斯特地区的山体1上设置有与钢板仓储水库连通的回流通道。为防止泥沙被排出，在钢板仓储水库内部的侧面或底部设置有过滤层24形成过滤室，出水口23位于过滤室侧壁。在过滤室内安装水泵25，水25泵的出水口26与上层钢板仓储水库的进水口连通用于实现上下水资源调节，水泵25也可以作为种植用水的动力。

为达到快速施工目的，钢板仓储水库采用图7所示的卷曲方式，通过钢板逐渐卷曲而成，卷曲过程相邻上下钢板对接缝处采用弯曲压合的方式。钢板仓储水库立体结构示意图参见图8。螺旋弯折过程举例：设备机组现场就位后，将495mm宽的卷板由开卷机送入成型机轧制成所需的几何形状，并入折弯机弯折、咬口，围绕仓壁外侧形成一条30mm～40mm宽、五倍母材厚度的螺旋咬边连续凸条带，利用承载支架将逐步完成的钢板仓，自动举升至所需高度后落仓。钢板仓专业设备机组有：开卷机、成型机、弯折机、承载支柱、连接框架、水平切边机、高频螺柱焊机等。

Claims (10)

1.一种喀斯特地区水土资源保持方法，其特征是：在喀斯特地区根据山体高程和坡度情况在护坡上分布若干个储水库，相邻储水库之间管道及泵站相互连通，可联合调度水量收集与分配使用；储水库周围设置用于收集泥水的回流通道，使泥水沿回流通道汇聚于附近的储水库内而不被直接冲刷到山地表面；储水库内泥沙沉淀于底部，蓄水位于上部，储水库内设置清淤设施并定期清淤，当淤积泥沙达到清理要求时将储水库上部的储水排入或泵入其它储水库内，将储水库底部的泥沙运输到储水库外侧用于对护坡加固。

2.根据权利要求1所述的喀斯特地区水土资源保持方法，其特征是：利用废旧轮胎网片作为护坡的外保护层，该废旧轮胎网片是利用钢绞线将各废旧轮胎串连起来形成网状结构，并对各钢绞线施加预应力。

3.根据权利要求2所述的喀斯特地区水土资源保持方法，其特征是：护坡上设置梯田，被清淤出的泥沙覆盖在梯田上，在梯田内侧设置回流通道。

4.根据权利要求3所述的喀斯特地区水土资源保持方法，其特征是：梯田外侧下坡面高度大于内侧上坡面高度，梯田上表面与水平面夹角大于零度小于三十度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的喀斯特地区水土资源保持方法，其特征是：还设置有使下层储水库回流到上层储水库的水泵。

6.根据权利要求5所述的喀斯特地区水土资源保持方法，其特征是：上、下层储水库为单线连通结构，或者为相互组成网状连通结构。

7.一种分布式钢板仓储水库，其特征是：在喀斯特山体上分布有多个钢板仓储水库，每层钢板仓储水库包括进水口和出水口，上层钢板仓储水库的出水口通过管道与下层钢板仓储水库的进水口连通，管道上设置阀门；在各钢板仓储水库底部设置有清淤通道和密封门；在喀斯特山体上设置有与钢板仓储水库连通的回流通道。

8.根据权利要求1所述的分布式钢板仓储水库，其特征是：在钢板仓储水库内部的侧面或底部设置有过滤层形成过滤室，出水口位于过滤室侧壁。

9.根据权利要求1所述的分布式钢板仓储水库，其特征是：在过滤室内安装水泵，水泵的出水口与上层钢板仓储水库的进水口连接或者与回流通道入口连接。

10.根据权利要求1所述的分布式钢板仓储水库，其特征是：所述钢板仓储水库是通过钢板卷曲而成的筒体，相邻上下钢板对接缝处为弯曲压合结构。

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