CN104782374A - 一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，该技术所需材料及配比如下：纳米水性粘合剂10～15g/m²、高吸水性树脂60～80g/m²、植物种子40g/m²、复合肥颗粒35～40g/m²、木纤维225～250g/m²、无纺布13g/m²。其步骤是：使用液压喷播工艺，将草本植物种子、树脂、复合肥、木纤维搅拌均匀喷播到坡面后，再配置乔灌植物种子、复合肥、木纤维等进行定点式喷播，然后喷播纳米水性粘合剂溶液，最后盖无纺布并养护。其特点是所用原材料来源广，环保无污染，价格低廉，操作简单。所使用的两种功能材料具有良好的固土培根效果。所采用的植被喷播施工工艺能有效节约植物喷播成本，增强植物水土保持和生态修复效益。

Description

一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术

技术领域

本发明属于边坡水土保持和生态修复领域，具体涉及一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，属于新兴的高效环保边坡生态防护技术。

背景技术

目前，我国正处于大兴土木时期，大量的水利、交通、市政、采矿等工程大规模建设，涉及到大量的边坡工程防护问题。由于裸露边坡表层土壤结构脆弱、缺乏植被覆盖，极易遭受雨水冲刷，常导致边坡水土流失和失稳，甚至引发地质灾害，威胁主体工程的安全。因此，如何高效快速地恢复裸露边坡植被，实现边坡的水土保持和生态修复，是近年来国内外边坡工程建设的研究热点之一。传统的边坡防护技术主要以植被培育和工程支护为主，存在植物生长不稳定、长期养护效果不明显以及造价高等缺点。近些年，业内兴起一种利用高分子材料改良和加固边坡土体的边坡生态防护技术，该技术对土体改良和促进植被生长具有明显的效果。但这一类高分子材料如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、沥青等成本高，属于不可再生资源，在自然界降解过程中容易造成环境的二次破坏或污染，导致边坡生态环境的二次失衡。寻求新型环保功能材料来替代此类高分子材料，符合未来发展绿色环保边坡防护施工技术的需要。

目前，业内通常采用液压喷播、厚层基材喷射植被护坡等施工技术喷播植物种子。此类常规边坡建植施工技术在喷播植物种子时，通常将草本、灌木和乔木植物种子混合搅拌均匀喷射，因而植物种类在边坡表面的分布具有一定的随机性。由于不同种类植物具有不同的水土保持作用范围，而植物的随机分布容易导致边坡表面水土保持效果存在不均匀性。因此，采用科学合理的施工方式进行喷播，有利于管理调控不同植物的分布搭配，既能满足边坡水土保持需求，又能减少损耗，节约成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，用于解决目前南方赤红壤地区土质边坡生态防护中土壤物化性质差、不适宜植被生长、土壤改良材料成本高且存在污染以及植被喷播分布不合理等问题。

为达到本发明的目的，采用技术方案如下：

(1)所需材料及其配比为：纳米水性粘合剂和高吸水性树脂两种功能材料及其它辅助配比材料，按单位面积使用量计算，各材料配比如下：纳米水性粘合剂10～15g/m²、高吸水性树脂60～80g/m²、植物种子40g/m²、复合肥颗粒35～40g/m²、木纤维225～250g/m²、无纺布13g/m²。

其中，纳米水性粘合剂主要成分为聚乳酸和聚酯，常温下为水溶性白色液态，能粘合土壤微粒，促使土壤微粒团聚形成团粒结构，改良土壤结构，提高土壤孔隙率和改良透气性质，促进植被生长。通常配制成水溶液使用，其水溶液可渗入土壤深部，改良边坡深层土壤。另外，该材料在土壤中能自行降解，降解周期为24个月，最终降解产物为CO₂和H₂O，环保且无污染。

高吸水性树脂，其主要成分为聚丙烯酸偏钠盐，吸水率达250g/g。将高吸水性树脂与肥料、种子等喷播材料混合搅拌喷播后，能有效吸收土壤表面径流，改善土壤水理性质，提高土壤水分渗透能力，提高土壤田间含水率，涵养土壤水分供植被生长使用。同时高吸水性树脂可重复利用，其重复吸水膨胀和释水收缩的过程能有效蓬松土壤，降低土壤进密实度，有利于植被根系生长。

植被的选择充分考虑乔灌草搭配，以草本为主，以乔木和灌木为辅，优先使用本土常用水土保持植被品种，其中草本植物与乔灌木植物重量份比为7∶3。同时，在植物种子喷播前，进行必要的预处理有利于提高植被发芽率和成活率。考虑到草本、灌木和乔木三种植被对边坡的水土保持影响范围不同，本发明采用先进行草本植被混播，乔木和灌木植被定点喷播的施工工艺，有利于调控不同植被分布方式，增强植被对边坡水土保持和生态修复的效果，同时提高植被群落生态资源利用率，节约材料使用和降低后期养护成本。

复合肥颗粒，主要为符合国家DB15063-94标准的氮、磷、钾复合肥，水溶性磷含量≥40％，水分子含量低于5％，为白色-粉白色颗粒状，粒径为1～2mm，具较强水溶性。

木纤维，主要为植被碎屑或木屑，使用木纤维作为辅助喷播基材，有利于为土壤后期形成大粒径团粒提高骨架支撑，提高基材的团粒性和透气性，增强基材自身的抗冲刷能力，且木纤维腐烂后，又是非常好的有机肥料。通常将木纤维机械粉碎，过5目土工筛后与其他材料混合搅拌喷播。

(2)施工机械，包括粉碎机和空压机、小铲车湿式喷射机、液压喷播机、养护车等。

所述一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，具体包括以下步骤：

(1)坡面平整及清理：施工前对边坡进行清理和平整，清除浮根、碎石等杂物；

(2)配制喷播材料：根据配比称量相应材料，喷播前对植物种子进行预处理。将纳米水性粘合剂按剂水质量比为1∶10～1∶15的比例兑水搅拌均匀，配制纳米水性粘合剂水溶液；

(3)喷播基材：

第一步，喷播草本植物种子、木纤维、高吸水性树脂和复合肥料，喷播材料配比为：草本植物种子28g/m²+高吸水性树脂60～80g/m²+复合肥料30g/m²+木纤维200g/m²；

第二步，定点式喷播乔木和灌木植物种子、木纤维及复合肥料，喷播材料配比为：乔木和灌木植物种子12g/m²+复合肥料5～10g/m²+木纤维25～50g/m²；喷播施工方式为定点式喷播(如图2所示)，乔木和灌木植物种子三个相邻的喷播点连线呈等腰三角形，喷播点上下错开，每两个喷播点横向间距50cm，垂直距离50cm，平均每个喷播点喷播乔灌植物种子3g，喷播顺序采用“之”字形由左至右，由上至下定点式喷播；

第三步，使用液压喷播机在坡面均匀喷播纳米水性粘合剂水溶液；

第四步，对前三步施工中喷射不均匀的地方进行补喷。

(4)覆盖无纺布

喷播施工后加盖无纺布，覆盖时用U型钉或细铁丝固定，覆盖后对种子发芽和生长情况进行监测，待植株长度达5～6cm揭掉无纺布；

(5)养护管理

播种后第一个月内，每天8：00am前和16：00pm后使用雾化喷头各灌溉一次。同时进行一次补肥，肥料施加浓度以30g/m²为宜，肥料施加方式采用兑水溶解浇灌的方式。一个月之后，根据植物生长状况和降水情况调整灌溉次数，并根据植被生长状况对其适时施予肥和防治病虫害，对生长、不均匀的位置予以补喷。

本发明的优点为：

(1)所用材料来源广，环保无污染，价格低廉，易于购买。

(2)使用方法简单，易于操作，无需特殊培训，施工过程中不对环境造成任何污染，且施工造价低廉。

(3)所使用的纳米水性粘合剂和高吸水性树脂两种功能材料具有良好的固土培根效果。

(4)充分考虑植被种类搭配以及植被分布方式对边坡水土保持和生态修复效果的影响，根据不同植物保持水土的作用范围，科学合理地喷播不同植被，有效降低后期植被养护成本。

说明书附图

图1为施工工艺流程。

图2为乔灌植物种子定点式喷播施工示意图。

图2中：1-草本植被，2-乔木和灌木植被混播。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加详细地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，所需材料及其配比为：纳米水性粘合剂和高吸水性树脂两种功能材料及其它辅助配比材料，按单位面积使用量计算，各材料配比如下：纳米水性粘合剂15g/m²、高吸水性树脂60g/m²、植物种子40g/m²、复合肥颗粒35g/m²、木纤维225g/m²、无纺布13g/m²。

所述一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，具体包括以下步骤：

(1)坡面平整及清理：施工前对边坡进行清理和平整，清除浮根、碎石等杂物；

(2)配制喷播材料：根据配比称量相应材料，喷播前对植物种子进行预处理。将纳米水性粘合剂按剂水质量比为1∶15的比例兑水搅拌均匀，配制纳米水性粘合剂水溶液；

(3)喷播基材：第一步，均匀喷播草本植物种子、木纤维、高吸水性树脂和复合肥料，按照配比为：草本植物种子28g/m²+高吸水性树脂60～80g/m²+复合肥料30g/m²+木纤维200g/m²，使用搅拌机将喷播材料混合搅拌均匀后喷播到坡面上；

第二步，定点式喷播乔木和灌木植物种子、木纤维及复合肥料，按照配比为：乔木和灌木植物种子12g/m²+复合肥料5～10g/m²+木纤维25～50g/m²，使用搅拌机将喷播材料混合搅拌均匀后喷播到坡面上；喷播施工方式为定点式喷播，乔木和灌木植物种子三个相邻的喷播点连线呈等腰三角形，喷播点上下错开，每两个喷播点横向间距50cm，垂直距离50cm，平均每个喷播点喷播乔灌植物种子3g，喷播顺序采用“之”字形由左至右，由上至下定点式喷播；

第三步，使用液压喷播机在坡面均匀喷播纳米水性粘合剂水溶液；

第四步，对前三步施工中喷射不均匀的地方进行补喷。

(4)覆盖无纺布

喷播施工后加盖无纺布，覆盖时用U型钉或细铁丝固定，覆盖后对种子发芽和生长情况进行监测，待植株长度达5～6cm揭掉无纺布；

(5)养护管理

播种后第一个月内，每天8：00am前和16：00pm后使用雾化喷头各灌溉一次。同时进行一次补肥，肥料施加浓度以30g/m²为宜，肥料施加方式采用兑水溶解浇灌的方式。一个月之后，根据植物生长状况和降水情况调整灌溉次数，并根据植被生长状况对其适时施予肥和防治病虫害，对生长、不均匀的位置予以补喷。

实施例2

一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，所需材料及其配比为：纳米水性粘合剂和高吸水性树脂两种功能材料及其它辅助配比材料，按单位面积使用量计算，各材料配比如下：纳米水性粘合剂10g/m²、高吸水性树脂80g/m²、植物种子40g/m²、复合肥颗粒40g/m²、木纤维250g/m²、无纺布13g/m²。

所述一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，具体包括以下步骤：

(1)坡面平整及清理：施工前对边坡进行清理和平整，清除浮根、碎石等杂物；

(2)配制喷播材料：根据配比称量相应材料，喷播前对植物种子进行预处理。将纳米水性粘合剂按剂水质量比为1∶10的比例兑水搅拌均匀，配制纳米水性粘合剂水溶液；

(3)喷播基材：第一步，均匀喷播草本植物种子、木纤维、高吸水性树脂和复合肥料，按照配比为：草本植物种子28g/m²+高吸水性树脂60～80g/m²+复合肥料30g/m²+木纤维200g/m²，使用搅拌机将喷播材料混合搅拌均匀后喷播到坡面上；

第二步，定点式喷播乔木和灌木植物种子、木纤维及复合肥料，按照配比为：乔木和灌木植物种子12g/m²+复合肥料5～10g/m²+木纤维25～50g/m²，使用搅拌机将喷播材料混合搅拌均匀后喷播到坡面上；喷播施工方式为定点式喷播，乔木和灌木植物种子三个相邻的喷播点连线呈等腰三角形，喷播点上下错开，每两个喷播点横向间距50cm，垂直距离50cm，平均每个喷播点喷播乔灌植物种子3g，喷播顺序采用“之”字形由左至右，由上至下定点式喷播；

第三步，使用液压喷播机在坡面均匀喷播纳米水性粘合剂水溶液；

第四步，对前三步施工中喷射不均匀的地方进行补喷。

(4)覆盖无纺布

喷播施工后加盖无纺布，覆盖时用U型钉或细铁丝固定，覆盖后对种子发芽和生长情况进行监测，待植株长度达5～6cm揭掉无纺布；

(5)养护管理

播种后第一个月内，每天8：00am前和16：00pm后使用雾化喷头各灌溉一次。同时进行一次补肥，肥料施加浓度以30g/m²为宜，肥料施加方式采用兑水溶解浇灌的方式。一个月之后，根据植物生长状况和降水情况调整灌溉次数，并根据植被生长状况对其适时施予肥和防治病虫害，对生长、不均匀的位置予以补喷。

Claims (2)

1.一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，其特征在于：按单位面积使用量计算，各材料配比如下：纳米水性粘合剂10～15g/m²、高吸水性树脂60～80g/m²、植物种子40g/m²、复合肥颗粒35～40g/m²、木纤维225～250g/m²、无纺布13g/m²。

2.根据权利要求1所述的一种基于功能材料的边坡水土保持和生态修复技术，其特征在于：所述边坡水土保持和生态修复技术具体包括以下步骤：

(1)坡面平整及清理：施工前对边坡进行清理和平整，清除浮根、碎石等杂物；

(2)配制喷播材料：根据配比称量相应材料，喷播前对植物种子进行预处理。将纳米水性粘合剂按剂水质量比为1∶10～1∶15的比例兑水搅拌均匀，配制纳米水性粘合剂水溶液；

(3)喷播基材：

第一步，均匀喷播草本植物种子、木纤维、高吸水性树脂和复合肥料，按照配比为：草本植物种子28g/m²+高吸水性树脂60～80g/m²+复合肥料30g/m²+木纤维200g/m²，使用搅拌机将喷播材料混合搅拌均匀后喷播到坡面上；

第二步，定点式喷播乔木和灌木植物种子、木纤维及复合肥料，按照配比为：乔木和灌木植物种子12g/m²+复合肥料5～10g/m²+木纤维25～50g/m²，使用搅拌机将喷播材料混合搅拌均匀后喷播到坡面上；喷播施工方式为定点式喷播，乔木和灌木植物种子三个相邻的喷播点连线呈等腰三角形，喷播点上下错开，每两个喷播点横向间距50cm，垂直距离50cm，平均每个喷播点喷播乔灌植物种子3g，喷播顺序采用“之”字形由左至右，由上至下定点式喷播；

第三步，使用液压喷播机在坡面均匀喷播纳米水性粘合剂水溶液；

第四步，对前三步施工中喷射不均匀的地方进行补喷。

(4)覆盖无纺布

喷播施工后加盖无纺布，覆盖时用U型钉或细铁丝固定，覆盖后对种子发芽和生长情况进行监测，待植株长度达5～6cm揭掉无纺布；

(5)养护管理

播种后第一个月内，每天8:00am前和16:00pm后使用雾化喷头各灌溉一次。同时进行一次补肥，肥料施加浓度以30g/m²为宜，肥料施加方式采用兑水溶解浇灌的方式。一个月之后，根据植物生长状况和降水情况调整灌溉次数，并根据植被生长状况对其适时施予肥和防治病虫害，对生长、不均匀的位置予以补喷。