CN105696606A - 一种半干旱地区生态护坡结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生态护坡技术领域，尤其涉及一种半干旱地区生态护坡结构及其施工方法，由坡顶、坡面和坡底组成；在坡顶的边沿处设置有若干个集水槽，集水槽的侧面设有能导流到坡底的引水沟槽；该集水槽槽体采用生物堆袋堆制而成，外层包裹厚度为5-10mm的膨润土防水毯；所述坡面包括栽植层和位于栽植层下方的保水层，所述集水槽通过多股毛管导水纤维与所述坡面保水层连通；所述坡底设置蓄水池，蓄水池内部设置自吸泵，自吸泵将收集的渗水通过回流管注入所述集水槽内。本发明在收集坡顶集水、收集坡面经流水和坡面构造设计的同时，借助毛管导水纤维的导水能力实现坡面绿色植物的根部保水和灌溉。

Description

一种半干旱地区生态护坡结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及生态护坡技术领域，尤其涉及一种半干旱地区生态护坡结构及其施工方法。

背景技术

传统的护坡方法主要有浆砌或干砌块石护坡、混凝土护坡等，在满足护坡功能性要求的同时，一方面隔绝了土壤与水体之间的物质交换，忽视了环境保护和生物生存的需要，破坏了河湖岸区原有的生态系统。随着河湖水生态的恶化和生态环境保护需要的进一步加强，传统工程护坡已经不能适应现有坡地治理、美化、固土保水的需求。在边坡治理的同时考虑如何恢复生态已经被越来越多的专家学者所重视。综合了工程学、农学、生态学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护，形成由植物或工程和植物组成的综合护坡系统的生态护坡的出现，顺应了人与自然共生的要求，减小了对生态环境的破坏，为河湖生态环境的健康发展提供了更多的选择。

目前国内外已有很多生态护坡的研究报道，如中国发明专利(CN104674755A提供了一种生态护坡方法，通过双层的生态混凝土实现生态护坡功效，但是其施工过于复杂，混凝土方量增多，造成造价增加。中国实用新型专利(CN204418108U)提供了一种生态护坡系统，通过多级网格生态护坡构造，由板和桩构成台阶单元，提高污水过滤能力和观赏效果。基于生态护坡的发展，本发明提供了一种适合半干旱地区的生态护坡结构及其施工方法，可有效实现坡面绿色植物的根部保水和灌溉的双重解决方案，有望成为半干旱地区生态护坡治理工程领域较为经济可行的应用模式。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能在收集坡顶集水、收集坡面径流水和坡面构造设计的同时，借助毛管导水纤维的导水能力实现坡面绿色植物的根部保水和灌溉的半干旱地区生态护坡结构及其施工方法；既通过坡顶集水达到生态护坡的作用，又通过保水措施和导水纤维对植物根部的自灌溉作用，同时又能起到稳定边坡，减少水土流失的作用。

本发明主要适用于具有一定坡度起伏的多种坡地，如：公路护坡、沟渠护坡、景观地形堆坡等。

本发明的一种半干旱地区生态护坡结构，由坡顶、坡面和坡底组成，在所述坡顶的边沿处设置有若干个集水槽，集水槽的侧面设有能导流到坡底蓄水池的引水沟槽；该集水槽槽体采用生物堆袋堆制而成，外层包裹厚度为5-10mm的膨润土防水毯；所述坡面包括栽植层和位于栽植层下方的保水层，所述集水槽通过多股毛管导水纤维与所述坡面保水层连通；所述坡底设置蓄水池，蓄水池内部设置自吸泵，自吸泵将收集的渗水通过回流管注入所述集水槽内。

进一步的，所述毛管导水纤维一端没入集水槽底部，并铺满槽底的2/3，另一端从集水槽引出；从集水槽引出的多股毛管导水纤维沿等距离方向均匀布置，整体形成毛管纤维布水网络。

进一步的，从集水槽引出的毛管导水纤维距离坡底端0.3-0.5m。

进一步的，在所述集水槽的顶部铺设有具有透水性能的无砂大孔混凝土的盖板，盖板呈凹形结构，厚5-7cm；在所述集水槽内部沿水流方向间隔2-3m设置微型围堰，微型围堰高3-5cm。

进一步的，在集水槽槽体内沿长度方向每隔2-3m设置一排堆袋隔离堰，并高于槽底部15-25cm。

进一步的，集水槽为U型槽或者尺寸为50cm*30cm(宽*高)的矩形槽，集水槽的高度、宽度根据坡面具体情况设定，长度与坡顶相符合。

进一步的，所述坡面栽植层与保水层的厚度均为10-20cm；保水层由具有一定的渗透性能、蓄水能力和空间稳定性的轻质材料组成，优选砂土、木质素纤维、高岭土、壳聚糖，比例为1:2:1:0.2。

进一步的，所述坡底设置有用于收集坡面雨水的排水沟，沟内收集的雨水汇流至蓄水池。

进一步的，采用风能及光能混合动力蓄电为所述自吸泵提供运行的动力，对于河道或湖泊的护坡，可以取消蓄水池，溢流雨水直接进入水体；若所需坡面需采用分级护坡法，则同时在坡底也设置如坡顶一样的集水槽。

一种半干旱地区生态护坡结构的施工方法，具体实施步骤如下：

S1：在坡顶边沿预留若干U型集水槽，或者50cm*30cm矩形断面槽；矩形断面槽的高度、宽度可根据坡面具体情况设定，长度与坡顶位置相符合，侧面留有导流到坡脚蓄水池的引水沟槽；槽体采用生物堆袋堆制而成，外层包裹膨润土防水毯防渗，防水毯厚度为6mm；在槽体沿长度方向每隔2-3m，设置一排堆袋隔离堰，并高于槽底部15-25cm，便于储存雨水，每排堆袋设置膨润土防水毯隔离，保证堆袋隔离的两个相邻区域不会透水，既保证水槽内存水，又保证超出雨水通过堆袋隔离堰顶端导流，最终汇集到坡底蓄水池；

S2：在集水槽的顶部铺设一块具有透水性能的无砂大孔混凝土的盖板，呈凹形结构，便于径流雨水收集，并在水流方向2-3m间隔设置凸起微型围堰，微型围堰高3-5cm，便于增加渗透沟槽量，盖板厚5-7cm，作为透水铺装，盖板内水泥、石子的配合比为1:5-1:8，石子粒径5-10mm，透水系数控制在0.05cm/s以上，可过滤雨水并防止水分挥发，超出围堰雨水沿沟槽方向导流到坡底蓄水池中；

S3：清理边坡，去除杂物，并进行坡面整平，将导水纤维网一端平缓没入集水槽底部，并铺满沟底的2/3，集水槽靠近边坡的外边沿顶部预留一小缺口，作为毛管导水纤维的通道，导水纤维与顶端盖板隔开一定距离，从集水槽引出多股毛管导水纤维沿等距离方向均匀布置，并距离坡底端0.3-0.5m，形成毛管纤维布水网络；

毛管导水纤维优选导水能力极强的天然植物纤维和复合导水材料粘土、粘性高吸水性树脂构成的材料；

S4：在清理干净和布置好的坡面覆盖保水层和栽植层，厚度均为30cm，保水层是由砂土、木质素纤维、高岭土以及壳聚糖组成的混合料，比例为1:2:1:0.2。容重控制在1.5～2.0x103kg/m³；

S5：清理边坡底部杂物，并开挖至设计基础高程；

S6：坡底布置，生态护坡底部种植植物作为坡面保护带，距离坡底一定距离设置一个蓄水池，收集坡顶及坡面溢流下来的雨水，用于二次循环利用，蓄水池的大小、数量、位置根据坡面面积及位置设定，蓄水池内部设置一台自吸泵，将坡面收集的渗水通过回流管注入坡顶集水槽，采用风能及光能混合动力蓄电以提供水泵运行的动力；

坡底设置排水沟收集坡面雨水，沟内收集的雨水汇流至集水井，对于河道或湖泊的护坡，可以取消蓄水池，溢流雨水直接进入水体；

S7：在栽植层间种种植根系发达、生长迅速、抗干旱等生命力强的的灌木植物和草本植物。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明通过坡顶盖板、透水铺装和坡顶不透水集水槽收集雨水，导水纤维网布水护坡。既满足收集坡顶集水和生态护坡的功用，又能实现半干旱地区坡面绿色植物的根部保水和灌溉，减少坡面系统的水土流失，含蓄水源，该方法使用寿命长、施工简单、成本低廉，因而大大节约了护坡治理和维护的资金有望成为较为经济可行的生态护坡应用模式。

本发明是基于传统的护坡提出了自集水慢灌溉的方法，可以实现如下功能：

(1)护坡固土作用

生态护坡坡面构造设计相对于传统采用绿植/栽植的护坡方式，本发明提出了生态坡面的复合结构，包括栽植层和保水层。栽植层间隔种植根系发达的沙地柏、小檗、胡颓子、火棘、苜蓿、野牛草、香根草等根系发达的灌木和草本经济植物，耐贫瘠、具有良好的护坡固土等作用，可有效防止土壤侵蚀和水土流失。

(2)生态护坡的自灌溉功能

通过坡顶多级集水槽，及与之连接的毛管导水纤维。通过导水纤维的自动引水作用，可有效地为作物根部提供生长所需的水分，也减少水分的流失。

(3)雨水收集利用

节约用水，减少外排。通过坡顶多级集水槽，收集径流雨水，进行灌溉减少绿化用水；另外多余雨水导流进入坡底蓄水池，经过管路循环可以进一步灌溉，使径流雨水全部留在本区域。

本发明主要适用于半干旱地区公路护坡、河道护坡、矿山破坏面、堆土边坡、景观地形堆坡等领域，通过在坡顶集水槽中添加连接生态护坡保水层的毛管导水纤维，将收集净化的径流雨水导入坡面导水纤维网，并将富余水量收集回流、储存、循环利用，实现半干旱地区坡面保水自灌溉，达到集水和灌溉的双重目的。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的一种半干旱地区生态护坡结构的结构示意图；

图2是本发明的系统结构图。

1、盖板；2、毛管导水纤维；3、保水层；4、栽植层；5、自吸泵；6、排水沟；7、回流管；8、集水槽；9、膨润土防水毯；10、蓄水池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1所示，一种半干旱地区生态护坡结构，由坡顶、坡面和坡底组成，在所述坡顶的边沿处设置有若干个集水槽8，集水槽8的侧面设有能导流到坡底蓄水池的引水沟槽；该集水槽8槽体采用生物堆袋堆制而成，外层包裹厚度为5-10mm的膨润土防水毯9；所述坡面包括栽植层4和位于栽植层4下方的保水层3，所述集水槽8通过多股毛管导水纤维2与所述坡面保水层连通；所述坡底设置蓄水池10，蓄水池内部设置自吸泵5，自吸泵5将收集的渗水通过回流管7注入所述集水槽8内。

进一步的，所述毛管导水纤维2一端没入集水槽底部，并铺满槽底的2/3，另一端从集水槽引出；从集水槽引出的多股毛管导水纤维沿等距离方向均匀布置，整体形成毛管纤维布水网络。

进一步的，从集水槽引出的毛管导水纤维，纤维间距0.5-0.8m，距离坡底端0.3-0.5m。

进一步的，在所述集水槽的顶部铺设有具有透水性能的无砂大孔混凝土的盖板1，盖板呈凹形结构，厚5-7cm；在所述集水槽内部沿水流方向间隔2-3m设置微型围堰，微型围堰高3-5cm。

进一步的，在集水槽槽体内沿长度方向每隔2-3m设置一排堆袋隔离堰，并高于槽底部15-25cm。

进一步的，集水槽为U型槽或者尺寸为50cm*30cm的矩形槽，集水槽的高度、宽度根据坡面具体情况设定，长度与坡顶相符合。

进一步的，所述坡面栽植层与保水层的厚度均为10-20cm；保水层由具有一定的渗透性能、蓄水能力和空间稳定性的轻质材料组成，优选砂土、木质素纤维、高岭土、壳聚糖，比例为1:2:1:0.2。

进一步的，所述坡底设置有用于收集坡面雨水的排水沟6，沟内收集的雨水汇流至蓄水池。

进一步的，采用风能及光能混合动力蓄电为所述自吸泵提供运行的动力，对于河道或湖泊的护坡，可以取消蓄水池，溢流雨水直接进入水体；若所需坡面需采用分级护坡法，则同时在坡底也设置如坡顶一样的集水槽。

参见图2所示，一种半干旱地区生态护坡结构的施工方法，具体实施步骤如下：

S1：在坡顶边沿预留若干U型集水槽，或者50cm*30cm矩形断面槽；矩形断面槽的高度、宽度可根据坡面具体情况设定，长度与坡顶位置相符合，侧面留有导流到坡脚蓄水池的引水沟槽；槽体采用生物堆袋堆制而成，外层包裹膨润土防水毯防渗，防水毯厚度为6mm；在槽体沿长度方向每隔2-3m，设置一排堆袋隔离堰，并高于槽底部15-25cm，便于储存雨水，每排堆袋设置膨润土防水毯隔离，保证堆袋隔离的两个相邻区域不会透水，既保证水槽内存水，又保证超出雨水通过堆袋隔离堰顶端导流，最终汇集到坡底蓄水池；

S2：在集水槽的顶部铺设一块具有透水性能的无砂大孔混凝土的盖板，呈凹形结构，便于径流雨水收集，并在水流方向2-3m间隔设置凸起微型围堰，微型围堰高3-5cm，便于增加渗透沟槽量，盖板厚5-7cm，作为透水铺装，盖板内水泥、石子的配合比为1:5-1:8，石子粒径5-10mm，透水系数控制在0.05cm/s以上，可过滤雨水并防止水分挥发，超出围堰雨水沿沟槽方向导流到坡底蓄水池中；

S3：清理边坡，去除杂物，并进行坡面整平，将导水纤维网一端平缓没入集水槽底部，并铺满沟底的2/3，集水槽靠近边坡的外边沿顶部预留一小缺口，作为毛管导水纤维的通道，导水纤维与顶端盖板隔开一定距离，从集水槽引出多股毛管导水纤维沿等距离方向均匀布置，并距离坡底端0.3-0.5m，形成毛管纤维布水网络；

毛管导水纤维优选导水能力极强的天然植物纤维和复合导水材料粘土、粘性高吸水性树脂构成的材料；

S4：在清理干净和布置好的坡面覆盖保水层和栽植层，厚度均为30cm，保水层是由砂土、木质素纤维、高岭土以及壳聚糖组成的混合料，比例为1:2:1:0.2。容重控制在1.5～2.0x10³kg/m³；

S5：清理边坡底部杂物，并开挖至设计基础高程；

S6：坡底布置，生态护坡底部种植植物作为坡面保护带，距离坡底一定距离设置一个蓄水池，收集坡顶及坡面溢流下来的雨水，用于二次循环利用，蓄水池的大小、数量、位置根据坡面面积及位置设定，蓄水池内部设置一台自吸泵，将坡面收集的渗水通过回流管注入坡顶集水槽，采用风能及光能混合动力蓄电以提供水泵运行的动力；

坡底设置排水沟收集坡面雨水，沟内收集的雨水汇流至集水井，对于河道或湖泊的护坡，可以取消蓄水池，溢流雨水直接进入水体；

S7：在栽植层间种种植根系发达、生长迅速、耐盐碱、抗干旱等生命力强的的灌木植物和草本植物。

本发明的结构特点：

(1)一套收集灌溉系统；

(2)双层导流结构：沟盖板、沟槽；

(3)双重净化措施：沟盖板过滤，沟槽、蓄水池沉淀；

(4)三重雨水回用：沟槽内雨水直接通过毛管导水纤维灌溉坡面；沟槽径流雨水进入蓄水池循环利用；多级坡面径流雨水进入蓄水池循环利用。

本发明主要适用于半干旱地区公路护坡、河道护坡、矿山破坏面、堆土边坡、景观地形堆坡等领域，通过在坡顶集水槽中添加连接生态护坡保水层的毛管导水纤维，将收集净化的径流雨水导入坡面导水纤维网，并将富余水量收集回流、储存、循环利用，实现半干旱地区坡面保水自灌溉，达到集水和灌溉的双重目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半干旱地区生态护坡结构，由坡顶、坡面和坡底组成，其特征在于：在所述坡顶的边沿处设置有若干个集水槽，集水槽的侧面设有能导流到坡底的引水沟槽；该集水槽槽体采用生物堆袋堆制而成，外层包裹厚度为5-10mm的膨润土防水毯；所述坡面包括栽植层和位于栽植层下方的保水层，所述集水槽通过多股毛管导水纤维与所述坡面保水层连通；所述坡底设置蓄水池，蓄水池内部设置自吸泵，自吸泵将收集的渗水通过回流管注入所述集水槽内。

2.根据权利要求1所述的半干旱地区生态护坡结构，其特征在于：所述毛管导水纤维一端没入集水槽底部，并铺满槽底的2/3，另一端从集水槽引出；从集水槽引出的多股毛管导水纤维沿等距离方向均匀布置，整体形成毛管纤维布水网络。

3.根据权利要求1所述的半干旱地区生态护坡结构，其特征在于：从集水槽引出的毛管导水纤维沿斜坡面方向均匀布置，纤维间距0.5-0.8m，纤维距离坡底端0.3-0.5m。

4.根据权利要求1所述的半干旱地区生态护坡结构，其特征在于：在所述集水槽的顶部铺设有具有透水性能的无砂大孔混凝土的盖板，盖板呈凹形结构，厚5-7cm；在所述集水槽内部沿水流方向间隔2-3m设置微型围堰，微型围堰高3-5cm。

5.根据权利要求4所述的半干旱地区生态护坡结构，其特征在于：在集水槽槽体内沿长度方向每隔2-3m设置一排堆袋隔离堰，并高于槽底部15-25cm。

6.根据权利要求4或5所述的半干旱地区生态护坡结构，其特征在于：集水槽为U型槽或者尺寸为50cm*30cm的矩形槽，集水槽的高度、宽度根据坡面具体情况设定，长度与坡顶相符合。

7.根据权利要求1所述的半干旱地区生态护坡结构，其特征在于：所述坡面栽植层与保水层的厚度均为10-20cm；保水层由具有一定的渗透性能、蓄水能力和空间稳定性的轻质材料组成，优选砂土、木质素纤维、高岭土、壳聚糖，比例为1:2:1:0.2。

8.根据权利要求1所述的半干旱地区生态护坡结构，其特征在于：所述坡底设置有用于收集坡面雨水的排水沟，沟内收集的雨水汇流至蓄水池。

9.根据权利要求1所述的半干旱地区生态护坡结构，其特征在于：采用风能及光能混合动力蓄电为所述自吸泵提供运行的动力，对于河道或湖泊的护坡，可以取消蓄水池，溢流雨水直接进入水体；若所需坡面需采用分级护坡法，则同时在坡底也设置如坡顶一样的集水槽。

10.一种半干旱地区生态护坡结构的施工方法，其特征在于：具体实施步骤如下：

S1：在坡顶边沿预留若干U型集水槽，或者50cm*30cm矩形断面槽；矩形断面槽的高度、宽度可根据坡面具体情况设定，长度与坡顶位置相符合，侧面留有导流到坡脚蓄水池的引水沟槽；槽体采用生物堆袋堆制而成，外层包裹膨润土防水毯防渗，防水毯厚度为6mm；在槽体沿长度方向每隔2-3m，设置一排堆袋隔离堰，并高于槽底部15-25cm，便于储存雨水，每排堆袋设置膨润土防水毯隔离，保证堆袋隔离的两个相邻区域不会透水，既保证水槽内存水，又保证超出雨水通过堆袋隔离堰顶端导流，最终汇集到坡底蓄水池；

S2：在集水槽的顶部铺设一块具有透水性能的无砂大孔混凝土的盖板，呈凹形结构，便于径流雨水收集，并在水流方向2-3m间隔设置凸起微型围堰，微型围堰高3-5cm，便于增加渗透沟槽量，盖板厚5-7cm，作为透水铺装，盖板内水泥、石子的配合比为1:5-1:8，石子粒径5-10mm，透水系数控制在0.05cm/s以上，可过滤雨水并防止水分挥发，超出围堰雨水沿沟槽方向导流到坡底蓄水池中；

S3：清理边坡，去除杂物，并进行坡面整平，将导水纤维网一端平缓没入集水槽底部，并铺满沟底的2/3，集水槽靠近边坡的外边沿顶部预留一小缺口，作为毛管导水纤维的通道，导水纤维与顶端盖板隔开一定距离，从集水槽引出多股毛管导水纤维沿等距离方向均匀布置，并距离坡底端0.3-0.5m，形成毛管纤维布水网络；

毛管导水纤维优选导水能力极强的天然植物纤维和复合导水材料粘土、粘性高吸水性树脂构成的材料；

S4：在清理干净和布置好的坡面覆盖保水层和栽植层，厚度均为10cm，保水层是由砂土、木质素纤维、高岭土以及壳聚糖组成的混合料，比例为1:2:1:0.2。容重控制在1.5～2.0x10³kg/m³；

S5：清理边坡底部杂物，并开挖至设计基础高程；

S6：坡底布置，生态护坡底部种植植物作为坡面保护带，距离坡底一定距离设置一个蓄水池，收集坡顶及坡面溢流下来的雨水，用于二次循环利用，蓄水池的大小、数量、位置根据坡面面积及位置设定，蓄水池内部设置一台自吸泵，将坡面收集的渗水通过回流管注入坡顶集水槽，采用风能及光能混合动力蓄电以提供水泵运行的动力；

坡底设置排水沟收集坡面雨水，沟内收集的雨水汇流至集水井，对于河道或湖泊的护坡，可以取消蓄水池，溢流雨水直接进入水体；

S7：在栽植层间种种植根系发达、生长迅速、耐盐碱、抗干旱等生命力强的灌木植物和草本植物。