CN107700429B - 边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法 - Google Patents

边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107700429B
CN107700429B CN201710980287.2A CN201710980287A CN107700429B CN 107700429 B CN107700429 B CN 107700429B CN 201710980287 A CN201710980287 A CN 201710980287A CN 107700429 B CN107700429 B CN 107700429B
Authority
CN
China
Prior art keywords
erosion
slope
fiber
side slope
reinforced
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710980287.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107700429A (zh
Inventor
赵民忠
高明清
尤金成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tibet Junfu Environmental Recovery Co ltd
Original Assignee
Tibet Junfu Environmental Recovery Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tibet Junfu Environmental Recovery Co ltd filed Critical Tibet Junfu Environmental Recovery Co ltd
Priority to CN201710980287.2A priority Critical patent/CN107700429B/zh
Publication of CN107700429A publication Critical patent/CN107700429A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107700429B publication Critical patent/CN107700429B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/12Revetment of banks, dams, watercourses, or the like, e.g. the sea-floor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01BSOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B79/00Methods for working soil
    • A01B79/02Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G13/00Protecting plants
    • A01G13/02Protective coverings for plants; Coverings for the ground; Devices for laying-out or removing coverings
    • A01G13/0256Ground coverings
    • A01G13/0262Mulches, i.e. covering material not-pre-formed in mats or sheets
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G13/00Protecting plants
    • A01G13/02Protective coverings for plants; Coverings for the ground; Devices for laying-out or removing coverings
    • A01G13/0256Ground coverings
    • A01G13/0268Mats or sheets, e.g. nets or fabrics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05DINORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D9/00Other inorganic fertilisers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05GMIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05GMIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/80Soil conditioners
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/12Revetment of banks, dams, watercourses, or the like, e.g. the sea-floor
    • E02B3/122Flexible prefabricated covering elements, e.g. mats, strips
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/12Revetment of banks, dams, watercourses, or the like, e.g. the sea-floor
    • E02B3/122Flexible prefabricated covering elements, e.g. mats, strips
    • E02B3/126Flexible prefabricated covering elements, e.g. mats, strips mainly consisting of bituminous material or synthetic resins
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/20Securing of slopes or inclines
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/20Securing of slopes or inclines
    • E02D17/202Securing of slopes or inclines with flexible securing means
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/005Soil-conditioning by mixing with fibrous materials, filaments, open mesh or the like
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A10/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
    • Y02A10/26Artificial reefs or seaweed; Restoration or protection of coral reefs

Abstract

本发明涉及环境保护领域,公开了边坡防径流冲刷侵蚀装置。本装置包括加筋三维聚丙烯网垫、锚杆、U型钉、土壤改良纤维混合物、植被种子、抗侵蚀纤维混合物、重物和无纺布;将加筋三维聚丙烯网垫通过锚杆固定于边坡的锚固沟后填充重物,将加筋三维聚丙烯网垫通过U型钉将三维聚丙烯网垫锚定在边坡的表面和边坡的锚固沟的表面;在加筋三维聚丙烯网垫的表面顺次喷播植被种子和土壤改良纤维混合物的混合物,植被种子和抗侵蚀纤维混合物的混合物,无纺布覆盖在植被种子和抗侵蚀纤维混合物的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置。因此本发明公开的装置适用于各种边坡和堤坝、河滩等生态防护,具有很强的抗冲刷性能,能够有效抵御径流的冲刷侵蚀。

Description

边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法
技术领域
本发明涉及环境保护领域,特别涉及边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法。
背景技术
由于工程建设、路桥建设等活动,河流、水渠的洪水位边坡经常面临径流侵蚀的威胁。防径流冲刷装置,通过在坡面铺设加筋三维聚丙烯网垫,并于网垫植草,植物根系与网垫、泥土形成一个牢固的结合体,有效减轻边坡水土流失问题。且工程材料与植物根系交织形成致密的覆盖层,对路基坡面形成连续的持久保护,使坡面不会因日晒雨淋而自然侵蚀剥落,减缓雨水冲击和水流的冲刷,以达到固土作用。同时,植物扎根较深,易于成活,固土蓄水,调节土体湿度,保持水土,使边坡不致受环境的变化而产生裂缝、坍塌或溜滑。传统的解决方法是土木工程护坡,包括钢筋锚杆支护、挂网、框格梁和浆砌石片等,成本高且造成生态二次破坏,工程结构不稳定,随着时间推移,混凝土面、浆砌石片面会慢慢风化、老化,甚至造成破坏,后期治理费用高,生态环境效果差。格梁结构影响植物生长,由于缺乏植物生长的环境,植被难以迅速恢复,且框格梁结构不耐雨水冲刷,容易造成不通程度的结构破坏。因此,研发一种不造成生态二次破坏,生态环境效果好的防径流冲刷侵蚀装置及防径流冲刷侵蚀方法是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明公开了边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法,能有效解决当前边坡治理的框格梁结构中存在的成本高,容易造成生态二次破坏,工程结构不稳定,容易发生坍塌或溜滑,且会影响植物生长的技术缺陷。
本发明采用的技术方案如下:
本发明公开了边坡防径流冲刷侵蚀装置,包括:加筋三维聚丙烯网垫、锚杆、U型钉、土壤改良纤维混合物、植被种子、抗侵蚀纤维混合物、重物和无纺布;
所述加筋三维聚丙型网垫通过锚杆固定在边坡的锚固沟中,所述加筋三维聚丙型网垫通过所述U型钉锚定在边坡的表面和边坡的锚固沟的表面,且所述重物置于固定有所述加筋三维聚丙型网垫的所述锚固沟内,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
所述植被种子和所述土壤改良纤维混合物的混合物设置在所述一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
所述植被种子和所述抗侵蚀纤维混合物的混合物设置在所述二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
所述无纺布置于所述三级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置;
所述土壤改良纤维混合物,包括土壤改良纤维、肥料和水;
所述土壤改良纤维包括:木纤维、生物炭、腐殖质、蘑菇渣、多聚糖、海藻精、羧甲基壳聚糖、生化黄腐酸钾、硅藻土、贝壳粉、木霉菌、固氮菌和复合芽孢杆菌;
所述抗侵蚀纤维混合物,包括抗侵蚀纤维、肥料和水;
所述抗侵蚀纤维包括:木纤维、保水剂、人造互锁纤维、高分子聚合物、颗粒微孔基、凹凸棒粉、壳聚糖、粘合剂、高岭土和染色剂。
进一步的,所述锚杆锚固于边坡的锚固沟中,所述锚杆能起到支撑加筋三维聚丙烯网垫的作用,其承重力大于U型钉,防止加筋三维聚丙烯网垫由于重力作用下滑。
作为优选,所述加筋三维聚丙烯网垫的制备方法:将聚丙烯熔融后喷丝挤出缠绕于所述六边形双绞合钢丝网的上表面和下表面,使所述聚丙烯网和所述六边形双绞合钢丝网相互固定连接形成所述加筋三维聚丙烯网垫。
进一步的,所述加筋三维聚丙烯网垫使用的钢丝采用镀高尔凡层进行防腐处理,具有优良的耐久性能和防腐性能,抗紫外线性能优良,抗拉强度高,化学稳定性好、使用寿命长。
进一步的,加筋三维聚丙烯网垫的钢丝网孔型号为6×8cm,网垫厚达 20mm。因此,能容纳更多的土壤改良纤维混合物和抗侵蚀纤维混合物,不仅为植物提供更多的生长空间,也为植物的生长承载更多的土壤改良纤维混合物和抗侵蚀纤维混合物。加筋三维聚丙烯网垫提供植物生长的基质提供足够空间,利于植物根系生长发育,且空隙具有良好的透水,促淤的效果。
进一步的,所述U型采用冷拔丝制成,U型钉间距1m,并呈梅花型布置在所述加筋三维聚丙烯网垫上表面。
进一步的,所述U型钉,为内径(2腿之间的距离)3.5cm,单腿长度25cm 为冷拔丝材料制成,分布间距1m,并呈梅花型固定在所述加筋三维聚丙烯网垫上表面。
作为优选,按照重量份计,所述土壤改良纤维包括:
木纤维 50~60重量份;
生物炭 14~18重量份;
腐殖质 25~30重量份;
蘑菇渣 10~15重量份;
多聚糖 3~6重量份;
海藻精 1~3重量份;
羧甲基壳聚糖 1~2重量份;
生化黄腐酸钾 1~3重量份;
硅藻土 1~3重量份;
贝壳粉 3~5重量份;
木霉菌 0.001~0.005重量份;
固氮菌 0.001~0.005重量份;
复合芽孢杆菌 0.001~0.005重量份。
其中,所述木纤维为经过消毒和再循环热处理的木纤维,是一种可循环利用的植物纤维物质,对木材或纸张的混合物高温蒸煮提取后200℃加热所得。经过热处理的木纤维更轻更细,单位重量可覆盖更大面积,保水和粘合性能更优越,且经过无菌处理,使木纤维消除了杂草种子和病原体。木纤维独具大量不规则的空隙,具有超强的亲水性能,吸湿速度快,干燥后不易板结,为种子迅速萌发、壮苗提供了理想的生长环境,因此木纤维可为土壤提供有机质,并提高保水能力。
所述生物炭为源自木材高温分解制成,生物炭具有高孔隙度的颗粒结构,生物炭的孔径为0.1809μm,多孔颗粒十分容易聚集营养物质和有益微生物,还可以提高土壤的水肥保持能力,增加阳离子交换量,为土壤益生微生物提供活动场所,从而使土壤变得肥沃,利于植物生长。
所述腐殖质为土壤有机质的主要部分,腐殖质为黑色的无定形的有机胶体,含有植物生长发育所需要的元素,能改善土壤,增加肥力。腐殖质在土壤中能在一定条件下缓慢地分解,释放出以氮和硫为主的养分来供给植物吸收。
所述蘑菇渣由菇类生产下脚料经粉碎发酵而制得,其含有蛋白质、氨基酸、菌体蛋白、Ca、Zn、Mg等大量营养物质,经发酵易于被植物吸收利用。
所述多聚糖为多糖交联物,能提供保水能力,同时还能增加基质矩阵的粘度和粘结强度,以防止冲刷。
所述海藻精以海藻酸为主要成分,还含有植物必需的元素、植物生长激素(生长素、细胞分裂素、赤霉素)、维生素、腐殖酸及植物抗逆因子等。海藻精能促进种子萌发,提高发芽率,利于植物生长。海藻精有利于育全苗、育壮苗,能促进植物根系发育,有利于植物吸收水分和养分。
所述羧甲基壳聚糖为一种水溶性壳聚糖衍生物,由壳聚糖在碱性条件下与氯乙酸制得。羧甲基壳聚糖含有植物生长过程中所需的几乎全部氨基酸、氮、磷、钾等物质,能促进植物吸收养分,增加植物抗性,还具有抗菌能力和改善土壤的作用。羧甲基壳聚糖具有良好的稳定性和可降解性,其降解物作为优质的有机肥料可供作物吸收,能有效改善土壤的团粒结构并具有一定的保墒效果。
所述生化黄腐酸钾为纯天然发酵品,富含植物生长过程中所需的几乎全部氨基酸、氮、磷、钾、糖类及多种酶类等物质,具有高生物活性功能的促长因子,提高植物微量元素的吸收与运转,并具有一定的抗寒抗旱作用,能促进植物根系生长和提高根系活动,有利于植株对水分和营养元素的吸收。
所述硅藻土为一种硅质岩石,具有特殊多孔性构造和较大的比表面积,吸附性能强、容重轻,在土壤中能起到保湿、疏松土质和改良土壤的作用,助长农作物生长效果并具有改良土壤的作用。
所述贝壳粉的主要成分是碳酸钙,并含有少量氨基酸、多糖物质以及少量的壳质素,贝壳粉还含有一定的微量元素(铜、镁、钾、钼、磷、锰、铁、锌),能为植物生长提供多种营养元素,且具有抗菌和抑菌作用。
所述木霉菌,在生长繁殖过程中能分解纤维素等有机质,产生氨基酸、多糖等物质,不仅能促进植物生长发育,而且能增加植物的抗性,有效防治土传性真菌病害,被广泛用于生物防治及生物肥料。
所述固氮菌,能在土壤中自行繁殖固定空气中的游离氮。固氮菌碳源广泛,包括葡萄糖、果糖、蔗糖、乙酸、硝酸盐、氨、氨基酸、延胡索酸、葡糖酸和乙醇。固氮菌作为有益固氮菌,在土壤中能和多种植物根际中固定空气中的氮,供植物氮素营养,又能分泌激素刺激植物生长。
所述复合芽孢杆菌包含枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及侧孢芽孢杆菌,在生长繁殖过程中能产生有机酸、氨基酸、多糖和激素等有利于植物吸收和利用的物质。枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及侧孢芽孢杆菌在土壤中繁殖后能产生赤霉素和吲哚乙酸等多种生理活性物质,使作物生长健壮,增强作物抗寒抗旱抗病和抗逆能力,在作物根部形成有益菌群,有效抑制土传病害发生。
所述木霉菌、固氮菌和复合芽孢杆菌,在生长繁殖过程分解纤维素等有机质,产生氨基酸、多糖等物质利于植物吸收和利用,还能在作物根部形成有益菌群,有效抑制土传病害发生,增强植物抵抗病菌能力。
所述蘑菇渣、腐殖质、贝壳粉等其余组分能进一步改良土壤的化学性质,增加土壤活力,促进植物建植。
进一步的,所述土壤改良纤维混合物中的水的用量为溶解所述土壤改良纤维和缓释肥料为宜。
进一步的,所述土壤改良纤维混合物中的肥料为缓释肥料,肥料包含氮肥、磷肥和钾肥,肥效不低于15%,且所述肥料的使用量由边坡的有机质含量决定,肥料的使用量与所述边坡的有机质含量关系如下:
边坡的有机质含量(%) 肥料的使用量(g/m<sup>2</sup>)
0~0.75 ≥30;
0.75~1.5 30~20;
1.5~2.0 20~15;
2.0~5.0 15~10。
作为优选,按照重量份计,所述抗侵蚀纤维包括:
木纤维 65~90重量份;
保水剂 2~5重量份;
人造互锁纤维 10~20重量份;
高分子聚合物 5~10重量份;
颗粒微孔基 5~10重量份;
凹凸棒粉 1~3重量份;
壳聚糖 1~3重量份;
粘合剂 1~3重量份;
高岭土 1~3重量份;
染色剂 1~2重量份。
其中,作为优选,所述木纤维为经过热处理的木纤维,以木材或纸张混合高温蒸煮提取后200℃加热所得。经过热处理的木纤维更轻更细,单位重量可覆盖更大面积,保水和粘合性能更优越,且经过无菌处理,消除了杂草种子和病原体。
作为优选,所述保水剂为聚丙烯酰胺。本发明发现,聚丙烯酰胺使用在沙漠的表面上具有调节土壤水分、改良土壤和提高土壤养分的作用。较其他化学保水剂相比,聚丙烯酰胺能在土壤中使用有效期较长。且聚丙烯酰胺无毒无害,反复释水、吸水,其高吸水性,能为种子提供萌发所需水分,并在植物生长后期调节植物生长所需的水环境。
作为优选,所述人造互锁纤维是由天然可降解高分子化合物及其衍生物溶解后纺丝加工所得。
进一步的,天然可降解高分子化合物及其衍生物具体为木材、竹子、椰壳、海藻、秸秆和芒草属植物。
本发明发现通过木材、竹子、椰壳、海藻、秸秆、芒草属植物加工制备得到的人造互锁纤维,可增加物理抗张强度,并缩短喷施后的愈合时间;此外,该人造互锁纤维还具有生产工艺简单、多孔、吸湿性好等特点。
作为优选,所述高分子聚合物是聚丙烯腈纤维,聚丙烯腈纤维为线性结晶聚合物,平均分子量较低。本发明发现将聚丙烯腈纤维添加到所述抗侵蚀纤维中能优化抗侵蚀纤维的持水保肥能力,提高粘附效果,这得益于聚丙烯腈纤维具有无毒无污染、不易形变、强度低、耐候性和耐日晒性好等特点。
作为优选,所述颗粒微孔基是一种多孔材料,包括粉料和速溶泡花碱混合制备而成。其中,所述速溶泡花碱为粉状速溶硅酸钠;所述粉料包括钢铁厂的水淬高炉矿渣、粉煤灰和硫酸钠混合而成;所述钢铁厂的水淬高炉矿渣占所述颗粒微孔基总重量的70%,粉煤灰占所述颗粒微孔基总重量的15%,硫酸钠(Na2SO4)占所述颗粒微孔基总重量的15%;速溶泡花碱为所述粉料的总重量的1%。所述粉料和速溶泡花碱混合后过100目筛。
其中,颗粒微孔基能大大提升了抗侵蚀纤维的空间稳定性和结构的强度,增加了抗侵蚀纤维的孔隙度,增大了抵抗雨水冲刷强度的同时可以保持更多的水分促进植物生长。所述颗粒微孔基的每个颗粒可以捕捉并保持水分和营养,减少土壤表面水分蒸发,改善氧气交换,增强植被培育效果。
作为优选,所述凹凸棒粉是一种层链状的粘土矿物,具有特殊纤维状结构,可以增强纤维间的粘结性,同时具有很强的吸附能力。
作为优选,所述壳聚糖是天然高分子聚合物,可生物降解,降解为优质的有机肥料供植物吸收,具有抗菌和改良土壤的作用。
作为优选,所述粘合剂是淀粉粘合剂,以玉米为原料,可天然降解,具有良好的稳定粘性和含水性能。
作为优选,所述高岭土是一种主要成分为高岭石的多孔性材料,易分散悬浮于水或其他溶液中,分散后可塑性、粘结性、离子吸附性以及抗酸碱腐蚀性均较强。高岭土可填补纤维间的空隙,提高纤维稳定性和增强其粘结性。
作为优选,所述染色剂为食品级染色剂。
更为优选的,所述染色剂选用绿色的食品级染色剂,为环保颜色,喷播时可作为有效覆盖和覆盖厚度的直观判定指标,减少施工区域重叠的风险。染色剂的寿命取决于紫外线,根据紫外线强弱,颜色3-7天内褪色。
进一步的,所述抗侵蚀纤维混合物中的水的用量为溶解所述土壤改良纤维和肥料为宜。
进一步的,所述抗侵蚀纤维混合物中的肥料为缓释肥料,肥料包含氮肥、磷肥和钾肥,肥效不低于15%,且所述肥料的使用量由边坡的有机质含量决定,肥料的使用量与所述边坡的有机质含量关系如下:
边坡的有机质含量(%) 肥料的使用量(g/m<sup>2</sup>)
0~0.75 大于等于30;
0.75~1.5 30~20;
1.5~2.0 20~15;
2.0~5.0 15~10。
作为优选,所述重物为土壤、沙子和石头的一种或多种。
作为优选,所述抗侵蚀纤维使用量以边坡的坡度决定,所述坡度与抗侵蚀纤维的使用量的关系如下;
边坡的坡度 抗侵蚀纤维的使用量(g/m<sup>2</sup>)
H/L≤1:4 ≤300;
1:4<H/L≤1:3 300~350;
1:3<H/L≤1:2 350~400;
1:2<H/L≤1:1 400~450;
H/L>1:1 450~500;
其中,所述H为坡面的垂直高度,所述L为坡面的水平宽度。
进一步的,本发明还提供了一种边坡防径流冲刷侵蚀方法,包括以下步骤:
S101:制备加筋三维聚丙烯网垫、土壤改良纤维混合物和抗侵蚀纤维混合物,并将边坡的坡顶挖出锚固沟;
S102:将所述加筋三维聚丙型网垫通过所述锚杆固定在边坡的锚固沟中,通过U型钉将加筋三维聚丙型网垫锚定在边坡的表面和边坡锚固沟的表面,且所述重物放置在固定有所述加筋三维聚丙型网垫的所述锚固沟内,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
S103:所述植被种子和所述土壤改良纤维混合物的混合物喷播在所述一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
S104:所述植被种子和所述抗侵蚀纤维混合物的混合物喷播在所述二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
S105:所述无纺布置于所述三级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置。
作为优选,所述S101之前还包括将边坡的表面进行预处理,所述预处理为清除边坡上的杂物,并进行仔细整平。
其中,土壤改良纤维混合物的肥料为缓释肥料,水的用量为能溶解土壤改良纤维和肥料至浆液状为准。
其中,抗侵蚀纤维混合物的肥料为缓释肥料,水的用量为能溶解抗侵蚀纤维和肥料至浆液状为准。
进一步的,所述加筋三维聚丙烯网垫铺入边坡的锚固沟的沟底,使加筋三维聚丙烯网垫端正且与沟槽边底紧贴,不得悬空、歪斜或有褶皱。
进一步的,边坡的锚固沟的沟槽内的所述加筋三维聚丙烯网垫铺入土中 30cm。
进一步的,土壤改良纤维混合物抗侵蚀纤维混合物的使用能更好的防止种子和水土流失,减轻边坡土体自重,有利于系统的稳固。加筋三维聚丙烯网垫与植被种子结合能形成稳固的边坡防护系统,防止水土流失,且植物根系通过加筋网深入土层,形成坚固的绿色复合保护层,对堤坡形成永久性保护,避免雨水对坡面造成的冲刷,有效保护边坡的稳定,并起到固土蓄水的作用,达到水土保持和边坡绿化的目的。
进一步的,选择根系强大,耐瘠薄、耐旱或耐水淹品种,结合当地乡土植物,配合一些先锋植物品种。由于边坡的地表径流,营养物质较为匮乏,选择耐瘠薄、耐旱的植物品种。先锋植物播种后能迅速成坪,起到固土,防止水土流失的作用,而当地乡土植物的使用,能适应当地气候且与周围环境协调相一致。
进一步的,所述无纺布以聚丙烯为原料,聚丙烯经高温拉丝聚合成网,然后再用热轧法黏合成布的一种,是一种有较好透气性、吸湿性和透光性的布状覆盖物,具有防寒、保湿、防霜、防冻、透光、调气等作用,并具有重量轻、使用方便、耐腐蚀等特点。覆盖草种。
进一步的,本发明的适用范围为停车场排水渠、堤岸、滞留地、边坡和居民区洼地。
进一步的,一种边坡防径流冲刷侵蚀方法,包括以下步骤:
1:对边坡结构进行预处理,预处理为清除边坡或堤坡上的树枝、石块等杂物,并进行仔细整平;
2:在坡度为1:1的坡顶挖宽0.8m、深0.4m的梯形锚固沟,并制备加筋三维聚丙烯网垫、土壤改良纤维混合物和抗侵蚀纤维混合物;
3:加筋三维聚丙烯网垫铺入梯形锚固沟的沟底,使加筋三维聚丙烯网垫端正且与梯形锚固沟的沟槽边底紧贴,加筋三维聚丙烯网垫铺入沟底,不得悬空、歪斜或有褶皱,并埋入土中30cm;
4:使用锚杆将加筋三维聚丙烯网垫固定于锚固沟中,U型钉将加筋三维聚丙烯网垫锚定在边坡的表面和边坡锚固沟的表面,重物置于边坡的锚固沟并进行夯实,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置,其中,U型钉间距1m,并呈梅花型布置;
5:植被种子和土壤改良纤维混合物的混合物喷播在一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置,其中,土壤改良纤维混合物的肥料为缓释肥料,水的用量为能溶解土壤改良纤维和肥料至浆液状为准;
6:植被种子和抗侵蚀纤维混合物的混合物喷播在二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置,其中,抗侵蚀纤维混合物的肥料为缓释肥料,水的用量为能溶解抗侵蚀纤维和肥料至浆液状为准;
7:喷播结束后,在植被种子和抗侵蚀纤维混合物的混合物覆盖无纺布作业面。
综上所述,与现有技术相比,本发明公开的一种防径流冲刷侵蚀装置,包括:加筋三维聚丙烯网垫、锚杆、U型钉、土壤改良纤维混合物、植被种子、抗侵蚀纤维混合物、重物和无纺布,将加筋三维聚丙烯网垫通过锚杆固定在边坡的锚固沟中,并使用U型钉将加筋三维聚丙烯网垫锚定在边坡的表面及边坡锚固沟的表面,边坡的锚固沟填充重物,这使得边坡上加筋三维聚丙型网垫在坡面上形成一层物理柔性连接层,一方面,网垫表面呈凸凹不平的层状结构孔网,能降低雨滴的冲击能量,使风和水流在网垫表层产生小涡流,阻挡雨水的流速降低地表径流速度,起到缓冲消能作用,使其携带物沉积,避免了表层土粒剥蚀流失,另一方面,三维立体空间的加筋三维聚丙型网垫能容纳更多的土壤改良纤维混合物和抗侵蚀纤维混合物,赋予植物提供更多的生长空间,且抗雨水冲刷性能避免种子流失;同时,加筋三维聚丙型网垫也铺设在边坡的锚固沟后被重物填充,大大加强了抗冲刷的能力。在加筋三维聚丙烯网垫的表面顺次喷播植被种子和土壤改良纤维混合物的混合物,和植被种子和抗侵蚀纤维混合物的混合物,无纺布覆盖在植被种子和抗侵蚀纤维混合物的表面,形成防径流冲刷侵蚀装置,其中,土壤改良纤维混合物、抗侵蚀纤维混合物有层次的与加筋三维聚丙烯网垫结合植草,不仅为植物生长提供营养物质,且土壤改良纤维混合物和抗侵蚀纤维混合物均具有抗雨水、风的侵蚀作用,并具有持水保水性能。当植草覆盖率高时,抗风、抗水冲蚀能力强,植物根系与三维网垫、泥土形成一个牢固的结合体,能更好的防止种子和水土流失,减轻边坡土体自重,有利于系统的稳固,加强较陡边坡的防护,有效减轻边坡水土流失问题;最后覆盖无纺布能起到保温、保湿、促进种子发芽等作用。
本发明公开的边坡防径流冲刷侵蚀方法具有以下优点:较客土喷播的现有技术来说,本发明的方法使用简单、便捷,且有改良土壤质地、抗雨水冲刷、防止种子和水土流失的作用。特制的加筋三维聚丙烯网垫与土壤改良纤维、抗侵蚀纤维的结合使用,能更好的应用于岩石边坡、堤坝、河滩以及沙丘等地貌,因此本发明的边坡防径流冲刷侵蚀方法:施工方便,可灵活根据河道或水渠的走向改变;不易受霜冻或地势起伏影响;为水生生物和野生动物提供更理想的栖居环境;节约成本;美化坡面环境,更加赏心悦目;允许渗水,有利于补充地下水位;改善坡面安全状况;具有很强的抗冲刷性能,能够有效抵御径流的冲刷侵蚀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为加筋三维聚丙烯网垫平面;
图2为U型钉示意图;
图3为防径流冲刷侵蚀系统;
其中,图中标记如下所述:
1.加筋三维聚丙烯网垫;2.锚杆;3.土壤改良纤维混合物;4.抗侵蚀纤维混合物;5.U型钉;6.无纺布;7.重物。
具体实施方式
本发明公开了边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
下面结合实施例,进一步阐述本发明。
本发明实施例中使用的原料或试剂均为市售或自制来源。
实施例1
请参阅图1至图3,本实施例1公开了边坡防径流冲刷侵蚀装置,包括:加筋三维聚丙烯网垫1、锚杆2、U型钉5、土壤改良纤维混合物3、植被种子、抗侵蚀纤维混合物4、重物7和无纺布6;加筋三维聚丙型网垫1通过锚杆2固定在边坡的锚固沟中,加筋三维聚丙型网垫1通过U型钉5锚定在边坡的表面和边坡的锚固沟上,且重物7置于边坡的锚固沟内,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置;植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物设置在一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置;植被种子和抗侵蚀纤维混合物4的混合物设置在二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置;无纺布6置于三级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置;土壤改良纤维混合物3,包括土壤改良纤维、肥料和水;土壤改良纤维包括:木纤维、生物炭、腐殖质、蘑菇渣、多聚糖、海藻精、羧甲基壳聚糖、生化黄腐酸钾、硅藻土、贝壳粉、木霉菌、固氮菌和复合芽孢杆菌;抗侵蚀纤维混合物4,包括抗侵蚀纤维、肥料和水;抗侵蚀纤维包括:木纤维、保水剂、人造互锁纤维、高分子聚合物、颗粒微孔基、凹凸棒粉、壳聚糖、粘合剂、高岭土和染色剂。
实施例2
请参阅图1至图3,本实施例2公开了一种防径流冲刷侵蚀装置,包括:加筋三维聚丙烯网垫1、锚杆2、U型钉5、土壤改良纤维混合物3、植被种子、抗侵蚀纤维混合物4、重物7和无纺布6;加筋三维聚丙型网垫1通过锚杆2固定在边坡的锚固沟中,起到支撑加筋三维聚丙烯网垫1的作用,U型钉5将加筋三维聚丙型网垫1锚定在边坡的表面和边坡锚固沟的表面,且重物7置于边坡的锚固沟内,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置;植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物设置在一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置;植被种子和抗侵蚀纤维混合物4的混合物设置在二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置;无纺布6 置于三级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置;土壤改良纤维混合物3,包括土壤改良纤维、肥料和水;土壤改良纤维包括:木纤维、生物炭、腐殖质、蘑菇渣、多聚糖、海藻精、羧甲基壳聚糖、生化黄腐酸钾、硅藻土、贝壳粉、木霉菌、固氮菌和复合芽孢杆菌;抗侵蚀纤维混合物4,包括抗侵蚀纤维、肥料和水;抗侵蚀纤维包括:木纤维、保水剂、人造互锁纤维、高分子聚合物、颗粒微孔基、凹凸棒粉、壳聚糖、粘合剂、高岭土和染色剂。
进一步的,加筋三维聚丙烯网垫1的制备方法:将聚丙烯熔融后喷丝挤出缠绕于六边形双绞合钢丝网的上表面和下表面,使聚丙烯网和六边形双绞合钢丝网相互固定连接形成加筋三维聚丙烯网垫1。
进一步的,按照重量份计,土壤改良纤维包括:
木纤维 50~60重量份;
生物炭 14~18重量份;
腐殖质 25~30重量份;
蘑菇渣 10~15重量份;
多聚糖 3~6重量份;
海藻精 1~3重量份;
羧甲基壳聚糖 1~2重量份;
生化黄腐酸钾 1~3重量份;
硅藻土 1~3重量份;
贝壳粉 3~5重量份;
木霉菌 0.001~0.005重量份;
固氮菌 0.001~0.005重量份;
复合芽孢杆菌 0.001~0.005重量份。
进一步的,按照重量份计,抗侵蚀纤维包括:
Figure BDA0001439256170000141
Figure BDA0001439256170000151
进一步的,重物7为土壤、沙子和石头的一种或多种。
实施例3
本发明实施例3公开了一种边坡防径流冲刷侵蚀方法,包括以下步骤:.
S201:制备加筋三维聚丙烯网垫1、土壤改良纤维混合物3和抗侵蚀纤维混合物4,并将边坡的坡顶挖出锚固沟;
S202:将加筋三维聚丙型网垫1通过锚杆2固定在边坡的锚固沟中,U型钉 5将加筋三维聚丙型网1锚定在边坡的表面和边坡锚固沟的表面,且重物7置于边坡的锚固沟内,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
S203:植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物喷播在一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
S204:植被种子和抗侵蚀纤维混合物4的混合物喷播在二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
S105:无纺布6覆盖在三级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置。
进一步的,实施例3的土壤改良纤维各组分使用量如下:
Figure BDA0001439256170000152
Figure BDA0001439256170000161
实施例3的抗侵蚀纤维各组分使用量如下:
木纤维 65份
保水剂 2份
人造互锁纤维 10份
高分子聚合物 5份
颗粒微孔基 5份
凹凸棒粉 1份
壳聚糖 1份
粘合剂 1份
高岭土 1份
染色剂 1份
实施例4
本发明实施例4是对实施例3的一种优化,为边坡防径流冲刷侵蚀方法,具体步骤如下:
S301:对边坡结构进行预处理,预处理为清除边坡或堤坡上的树枝、石块等杂物,并进行仔细整平;
S302:在坡度为1:1的坡顶挖宽0.8m、深0.4m的梯形锚固沟,并制备加筋三维聚丙烯网垫1、土壤改良纤维混合物3和抗侵蚀纤维混合物4;
S303:加筋三维聚丙烯网垫1铺入梯形锚固沟的沟底,使加筋三维聚丙烯网垫1端正且与梯形锚固沟的沟槽边底紧贴,加筋三维聚丙烯网垫1铺入沟底,不得悬空、歪斜或有褶皱,并埋入土中30cm;
S304:使用锚杆2将加筋三维聚丙烯网垫1锚定在边坡的锚固沟的表面;使用U型钉5将加筋三维聚丙烯网垫1锚定在边坡的表面和边坡的锚固沟的表面,重物7回填边坡的锚固沟并进行夯实,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置,其中,U型钉5间距1m,并呈梅花型布置;
S305:植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物喷播在一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置,其中,土壤改良纤维混合物3的肥料为缓释肥料,水的用量为能溶解土壤改良纤维和肥料至浆液状为准;
S306:植被种子和抗侵蚀纤维混合物4的混合物喷播在二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置,其中,抗侵蚀纤维混合物4的肥料为缓释肥料,水的用量为能溶解抗侵蚀纤维和肥料至浆液状为准;
S307:S306喷播结束后,在植被种子和抗侵蚀纤维混合物4的混合物覆盖无纺布6作业面。
进一步的,S304还包括使用φ14的锚杆2将加筋三维聚丙烯网垫1锚定边坡的锚固沟内。
进一步的,实施例4的土壤改良纤维各组分使用量如下:
木纤维 60份
生物炭 18份
腐殖质 30份
蘑菇渣 15份
多聚糖 6份
海藻精 3份
羧甲基壳聚糖 2份
生化黄腐酸钾 3份
硅藻土 3份
贝壳粉 5份
木霉菌 0.005份
固氮菌 0.005份
复合芽孢杆菌 0.005份
实施例4的抗侵蚀纤维各组分使用量如下:
Figure BDA0001439256170000171
Figure BDA0001439256170000181
实施例5
本发明实施例5与现有技术对比进行抗冲刷试验,具体步骤如下:
试验设计:室内设置3条完全一样的明渠,分别标记为明渠1、明渠2和明渠3;对明渠1进行人工撒播植被种子;对明渠2喷播土壤改良纤维混合物 3、抗侵蚀纤维混合物4和植被种子和覆盖无纺布6;明渠3安装防径流冲刷侵蚀装置,明渠3的防径流冲刷侵蚀装置包括:加筋三维聚丙烯网垫1、U型钉5、土壤改良纤维混合物3、植被种子、抗侵蚀纤维混合物4、重物7和无纺布6;使用锚杆2将加筋三维聚丙烯网垫1锚定边坡的锚固沟内;加筋三维聚丙型网垫1通过U型钉5锚定在边坡的表面和边坡的锚固沟上,且重物7 置于边坡的锚固沟内,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置;植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物设置在一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置;植被种子和抗侵蚀纤维混合物4的混合物设置在二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置;无纺布6置于三级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置,土壤改良纤维总用量为16.6kg,单位面积用量为450g/m2,土壤改良纤维各组分使用量如下:
Figure BDA0001439256170000182
Figure BDA0001439256170000191
抗侵蚀纤维总用量为16.6kg,单位面积用量为450g/m2,抗侵蚀纤维各组分使用量如下:
木纤维 77.5份
保水剂 3.5份
人造互锁纤维 15份
高分子聚合物 7份
颗粒微孔基 7份
凹凸棒粉 2份
壳聚糖 2份
粘合剂 2份
高岭土 2份
染色剂 1.5份
3条明渠使用的植被种子种类和重量完全一样,均为耐瘠薄、耐旱的黑麦草、高羊茅、麦冬和早熟禾植被的种子。对以上三条明渠进行抗冲刷试验3 天后,每5天设置人工模拟降雨15mm/h,共设置3次,收集并检测流水浊度,检测工具为GDS—3型光电式浑浊度仪。土壤侵蚀定义标准参照《土壤侵蚀分类分级标准SL190—2007》。
试验过程,具体操作步骤如下:
S401:室内设置坡度10°的糙化明渠3个,3个明渠(分别标记为明渠1、明渠2和明渠3),3个明渠坡度为10°,3个明渠两侧边坡的坡度为40°, 3个明渠长度为8米,底端设置收集水的容器。3个明渠的边坡和底部覆土压实。
S402:明渠周围设置人工模拟降雨系统,明渠底端设置流水收集容器。
S403:明渠坡面和底部覆盖土壤,并将土壤夯实。
S404:明渠1人工撒播试验设计所述的植被种子。
S405:明渠2于土壤表面喷播植被种子和土壤改良纤维混合物3;于土壤改良纤维混合物3的表面喷播抗侵蚀纤维混合物4和植被种子,并覆盖无纺布6。
S406:明渠3于坡面和底部安装加筋三维聚丙烯网垫1并固定,于加筋三维聚丙烯网垫1喷播植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物;于土壤改良纤维混合物3的表面喷播植被种子和抗侵蚀纤维混合物4的混合物,并覆盖无纺布6。其中,S404、S405和S406所用的植被种子的总重量一样,且植被种子的种类一样。其中S405和S406所用的土壤改良纤维总重量为16.6kg (单位面积用量均为450g/m2),S405和S406所用的抗侵蚀纤维总重量为16.6kg(单位面积用量均为450g/m2)。
S407:明渠1~明渠3施工3天后,设置流水,每5天设置一次人工模拟降雨,降雨量15mm/h,每次持续1小时。
S408:收集并检测流水的浊度及明渠侵蚀状况,结果如表1所示。
表1不同明渠水浊度检测值及侵蚀状况记录表
Figure BDA0001439256170000201
试验结果:每次人工模拟流水后,检测收集流水的浊度,明渠1流水浊度最高,水土流失最为严重,土壤侵蚀达中度,坡面出现侵蚀径流。种子流失相对严重,流失率达30%。明渠2流水浊度较大,有种子流失现象,流失率小于明渠1,坡面几乎无冲坡现象。明渠3坡面几乎无种子流失,无坡面冲刷痕迹。一个月后,明渠1部分草种发芽,草坪覆盖度相对较低,约40%;明渠2底部草坪分布较高,侧边坡有部分草坪分布,覆盖度达约60%,但草坪密度不如明渠3。明渠3侧边坡和明渠底部均有草种发芽,且草坪覆盖度达 80%,明渠底部未出现径流冲刷痕迹。
本发明公开的防径流冲刷侵蚀装置及防径流冲刷侵蚀方法可有效减少种子和水土流失。
实施例6
试验设计:于室外设置人工模拟水流。在坡度为15°的土壤坡面同一高度开挖四个明渠,明渠顶端和底端设有水沟,便于水渠进水和排水。明渠1 渠底为土壤基层,明渠2渠底铺鹅卵石,明渠3底部和渠侧边坡铺设加筋三维聚丙烯网垫1,明渠4底部和渠侧边铺设加筋三维聚丙烯网垫1,并喷播土壤改良纤维和抗侵蚀纤维。明渠顶端设有入水沟,底端设有排水沟。
试验过程:
S501:于15°土壤坡面同一高度开挖4个明渠,4条明渠的条件完全相同,明渠宽2米,深50cm,长4米,渠两侧边坡坡度为45°。
S502:明渠1的渠底为土壤基层,开挖后的渠底已土壤镇压。明渠2的渠底铺设一层粒径为3-5cm的鹅卵石。明渠3的渠底部和渠侧边坡铺设加筋三维聚丙烯网垫1,加筋三维聚丙烯网垫1的网垫面采用U型钉5锚固在明渠的表面,加筋三维聚丙烯网垫1的网垫面采用锚杆2固定在明渠的锚固沟内后放置重物7,U型钉5呈梅花型布置。明渠4底部和渠侧边采用U型钉5 和锚杆2加固铺设加筋三维聚丙烯网垫1,间距1m,呈梅花型布置,并喷播植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物,在喷播植被种子和抗侵蚀纤维混合物4的混合物;实施例6的土壤改良纤维各组分使用量如下:
Figure BDA0001439256170000211
Figure BDA0001439256170000221
实施例6的抗侵蚀纤维各组分使用量如下:
木纤维 90份
保水剂 5份
人造互锁纤维 20份
高分子聚合物 10份
颗粒微孔基 10份
凹凸棒粉 3份
壳聚糖 3份
粘合剂 3份
高岭土 3份
染色剂 2份
其中,土壤改良纤维混合物3和抗侵蚀纤维混合物4采用的肥料为缓释肥料,水的用量为能溶解土壤改良纤维/抗侵蚀纤维和肥料至浆液状为宜。
S503:人工模拟河流,4个明渠每天均有相同流速的水流淌。
S504:15天后,检查4个明渠水流冲刷情况。
由于的长度、深度和坡度设置均相同,故4个明渠的Sf和R值相同,C 值取1,n值由实验数据测得。
曼宁公式如式1所示,
Figure BDA0001439256170000222
V=平均速度(英尺/秒,米/秒)
C=1.49美制单位=1标准单位
n=糙率
R=水力半径,为流体截面积与湿周长比值(英尺,米)
Sf=明渠坡度(英尺/英尺,米/米)
曼宁公式是明渠道流量或速度经验公式,反应了水流与河床的部分关系以及河床内部诸因素之间的相互关系。通过公式推算河水的流速,对防径流冲刷侵蚀装置的运用提供科学理论的参考。
表2 曼宁公式数值表
明渠 S<sub>f</sub> R C n
明渠1 0.2679 0.0625 1 0.025
明渠2 0.2679 0.0625 1 0.0225
明渠3 0.2679 0.0625 1 0.03
明渠4 0.2679 0.0625 1 0.035
经曼宁公式计算,V1=3.26米/秒;V2=3.62米/秒,V3=2.72米/秒,
V4=2.33米/秒。
最大剪应力公式如式2所示,
τ=γdSo 式2;
τ=剪应力(磅/平方英尺,帕)
γ=水的单位重量(62.4磅/立方英尺,9.8千牛/立方米)
d=最大水流深度(英尺,米)
S0=明渠坡度(英尺/英尺,米/米)
表3 不同坡面基质类型剪应力及水流数值表
Figure BDA0001439256170000231
Figure BDA0001439256170000241
表3中的:“/”代表不适用,也是就说表格中“/”没有植被,无法检测其有植被的最大剪应力。
经曼宁公式计算,可以看出,相同速度的水流在不同明渠的水流速度不同,说明加筋三维聚丙烯网垫1对水流有一定的减缓作用,加筋三维聚丙烯网结合喷播纤维减缓水流作用最佳,而且经观察,明渠1底部有部分冲刷痕迹,明渠2卵石有被冲刷的现象,明渠3和明渠4几乎无冲刷,说明本发明的防径流冲刷侵蚀装置具有优良的抗冲刷能力。
最大剪应力公式定义为单位面积上所承受的最大力,物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。从表3可知:设置加筋三维聚丙烯网垫1能大大提高无植被最大剪切应力 (N/m2)、无植被最大水流速度(m/s)和有植被最大剪切应力(N/m2)的能力,说明加筋三维聚丙烯网垫1与土壤改良纤维混合物3、抗侵蚀纤维混合物 4和植被种子的联合应用能加大边坡的抗冲刷和防径流能力。最大剪应力的计算,对防径流冲刷侵蚀装置应用的可能性和对材料本身的破坏性提供参考。说明本发明所选用的材料均符合科学性和实用性。
实施例7
施工地点:拉萨河河床
施工前情况:施工前拉萨河枯水期,河岸坡度约35°,河滩淤泥裸露,以碎石、泥沙为主,有一处弯道,水流速相对较。雨季,部分河漫滩被水湮没。
本发明实施例7对拉萨河河床进行防径流冲刷侵蚀装置的施工,具体操作步骤如下:
S601:排水渠河道转弯处施工,转弯处为应对强力冲击采取了刚性散抛石处理,并于进行覆土。
S602:全部河床河岸基础施工前,平整、清理大石块,并在坡顶挖横向锚固沟。
S603:全部河床、河岸铺设加筋三维聚丙烯网垫1,坡面顶端采用锚杆2 固定在锚固沟内。加筋三维聚丙烯网垫1的网垫面采用U型钉5固定在坡面的表面,以防加筋三维聚丙烯网垫1悬空。
S604:将加筋三维聚丙烯网垫1通过锚杆2固定在锚固沟中,U型钉5 将加筋三维聚丙烯网垫1锚定在边坡的表面和边坡锚固沟的表面,且重物7 置于边坡的锚固沟内,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置;植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物喷播在一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置;植被种子和抗侵蚀纤维混合物4的混合物喷播在二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的植被种子和土壤改良纤维混合物3的混合物的混合物表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置。其中,植被种子为:垂穗披碱草,多年生黑麦草,紫花苜蓿,紫穗槐,车桑子。土壤改良纤维用量为500g/m2,实施例7的土壤改良纤维各组分使用量如下:
Figure BDA0001439256170000251
Figure BDA0001439256170000261
抗侵蚀纤维用量为450g/m2,实施例7的抗侵蚀纤维各组分使用量如下:
木纤维 65份
保水剂 2份
人造互锁纤维 10份
高分子聚合物 5份
颗粒微孔基 5份
凹凸棒粉 1份
壳聚糖 1份
粘合剂 1份
高岭土 1份
染色剂 1份
S605:喷播作业完成后,无纺布6覆盖在三级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置。
施工效果:一个月后防径流冲刷侵蚀装置形成,兼具美观与防护功能。
结论:边坡防径流冲刷侵蚀系统可应用于河滩、河岸、堤坝等处,具有优良的抗冲刷性能,且施工工艺简单,不破坏原有生态,材料均环保无毒。施工后见效快,兼具一定的植物景观性,为水生生物提供栖息之所。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种边坡防径流冲刷侵蚀装置,其特征在于,包括:加筋三维聚丙烯网垫、锚杆、U型钉、土壤改良纤维混合物、植被种子、抗侵蚀纤维混合物、重物和无纺布;
所述加筋三维聚丙烯网垫通过锚杆固定在边坡的锚固沟中,所述加筋三维聚丙烯网垫通过所述U型钉锚定在边坡的表面和边坡的锚固沟的表面,且所述重物置于固定有所述加筋三维聚丙烯网垫的所述锚固沟内,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置;所述加筋三维聚丙烯网垫的制备方法:将聚丙烯熔融后喷丝挤出缠绕于六边形双绞合钢丝网的上表面和下表面,使所述聚丙烯网和所述六边形双绞合钢丝网相互固定连接形成所述加筋三维聚丙烯网垫;
所述植被种子和所述土壤改良纤维混合物的混合物设置在所述一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
所述植被种子和所述抗侵蚀纤维混合物的混合物设置在所述二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
所述无纺布置于所述三级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置;
所述土壤改良纤维混合物,包括土壤改良纤维、肥料和水;
所述土壤改良纤维包括:木纤维、生物炭、腐殖质、蘑菇渣、多聚糖、海藻精、羧甲基壳聚糖、生化黄腐酸钾、硅藻土、贝壳粉、木霉菌、固氮菌和复合芽孢杆菌;
所述抗侵蚀纤维混合物,包括抗侵蚀纤维、肥料和水;
所述抗侵蚀纤维包括:木纤维、保水剂、人造互锁纤维、高分子聚合物、颗粒微孔基、凹凸棒粉、壳聚糖、粘合剂、高岭土和染色剂;
按照重量份计,所述土壤改良纤维包括:
Figure FDA0002423271530000011
Figure FDA0002423271530000021
按照重量份计,所述抗侵蚀纤维包括:
Figure FDA0002423271530000022
其中,所述人造互锁纤维是由天然可降解高分子化合物及其衍生物溶解后纺丝加工所得;所述天然可降解高分子化合物及其衍生物具体为木材、竹子、椰壳、海藻、秸秆和芒草属植物;
所述高分子聚合物是聚丙烯腈纤维;
所述颗粒微孔基包括粉料和速溶泡花碱混合制备而成,所述速溶泡花碱为粉状速溶硅酸钠;所述粉料包括钢铁厂的水淬高炉矿渣、粉煤灰和硫酸钠混合而成。
2.根据权利要求1所述的边坡防径流冲刷侵蚀装置,其特征在于,所述肥料为缓释肥料;所述缓释肥料包括氮肥、磷肥和钾肥;所述肥料的使用量由边坡的有机质含量决定,肥料的使用量与所述边坡的有机质含量关系如下:
Figure FDA0002423271530000023
Figure FDA0002423271530000031
3.根据权利要求1所述的边坡防径流冲刷侵蚀装置,其特征在于,所述土壤改良纤维的使用量以防径流冲刷装置边坡的有机质含量决定,所述边坡的有机质含量与所述土壤改良纤维的使用量的关系如下;
Figure FDA0002423271530000032
4.根据权利要求1所述的边坡防径流冲刷侵蚀装置,其特征在于,所述抗侵蚀纤维使用量以边坡的坡度决定,所述坡度与抗侵蚀纤维的使用量的关系如下;
Figure FDA0002423271530000033
其中,所述H为坡面的垂直高度,所述L为坡面的水平宽度。
5.根据权利要求1所述的边坡防径流冲刷侵蚀装置,其特征在于,所述重物为土壤、沙子和石头的一种或多种。
6.一种边坡防径流冲刷侵蚀方法,其特征在于,包括以下步骤:
S101:制备加筋三维聚丙烯网垫、土壤改良纤维混合物和抗侵蚀纤维混合物,并将边坡的坡顶挖出锚固沟;
S102:将所述加筋三维聚丙烯网垫通过锚杆固定在边坡的锚固沟中,通过U型钉将加筋三维聚丙烯网垫锚定在边坡的表面和边坡锚固沟的表面,且重物放置在固定有所述加筋三维聚丙烯网垫的所述锚固沟内,形成一级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
S103:植被种子和所述土壤改良纤维混合物的混合物喷播在所述一级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成二级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
按照重量份计,所述土壤改良纤维包括:
Figure FDA0002423271530000041
S104:植被种子和所述抗侵蚀纤维混合物的混合物喷播在所述二级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成三级边坡防径流冲刷侵蚀装置;
按照重量份计,所述抗侵蚀纤维包括:
Figure FDA0002423271530000042
Figure FDA0002423271530000051
其中,所述人造互锁纤维是由天然可降解高分子化合物及其衍生物溶解后纺丝加工所得;所述天然可降解高分子化合物及其衍生物具体为木材、竹子、椰壳、海藻、秸秆和芒草属植物;
所述高分子聚合物是聚丙烯腈纤维;
所述颗粒微孔基包括粉料和速溶泡花碱混合制备而成,所述速溶泡花碱为粉状速溶硅酸钠;所述粉料包括钢铁厂的水淬高炉矿渣、粉煤灰和硫酸钠混合而成;
S105:无纺布置于所述三级边坡防径流冲刷侵蚀装置的表面,形成边坡防径流冲刷侵蚀装置。
7.根据权利要求6所述的边坡防径流冲刷侵蚀方法,其特征在于,所述步骤S103之前还包括将边坡的表面进行预处理,所述预处理为清除边坡上的杂物,并进行仔细整平。
CN201710980287.2A 2017-10-19 2017-10-19 边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法 Active CN107700429B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710980287.2A CN107700429B (zh) 2017-10-19 2017-10-19 边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710980287.2A CN107700429B (zh) 2017-10-19 2017-10-19 边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107700429A CN107700429A (zh) 2018-02-16
CN107700429B true CN107700429B (zh) 2020-09-22

Family

ID=61181316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710980287.2A Active CN107700429B (zh) 2017-10-19 2017-10-19 边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107700429B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108396751A (zh) * 2018-03-07 2018-08-14 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 陡倾边坡板-网一体化生态覆绿的新方法
CN109847441A (zh) * 2018-12-29 2019-06-07 西藏俊富环境恢复有限公司 一种纤维过滤管及其制备方法和应用
CN109815579B (zh) * 2019-01-18 2023-04-07 石家庄铁道大学 边坡参数的确定方法、计算机可读存储介质及终端设备
CN109792935B (zh) * 2019-01-31 2021-10-22 西藏俊富环境恢复有限公司 一种抗冲刷纤维喷播基质及其在边坡生态恢复过程中的应用
CN115067134A (zh) * 2019-06-21 2022-09-20 俊富生态修复科技有限公司 一种干旱地区的植树构造
CN110593198A (zh) * 2019-10-18 2019-12-20 四川靓固科技集团有限公司 一种消落带防冲刷防护系统及施工方法
CN110557997B (zh) * 2019-10-18 2023-09-08 上海靓固生态环境科技股份有限公司 一种边坡生态恢复系统的施工方法
CN113668571A (zh) * 2020-05-15 2021-11-19 厦门仁祥生态科技有限公司 一种基于三维土工材料复合土壤改良纤维的坡面修复方法
CN113668570A (zh) * 2020-05-15 2021-11-19 厦门仁祥生态科技有限公司 一种基于三维土工合成材料防侵蚀纤维的坡面防护方法
CN113668567A (zh) * 2020-05-15 2021-11-19 厦门仁祥生态科技有限公司 一种基于加筋型水土保护毯的陡峭边坡防护方法
CN113728882A (zh) * 2021-09-26 2021-12-03 矿冶科技集团有限公司 用于生态修复的复合基质层以及寒旱区矸石堆的生态修复方法
CN115467342A (zh) * 2022-07-08 2022-12-13 广西交科集团有限公司 一种不良土质边坡绿化护坡系统和施工方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1182770C (zh) * 2002-06-14 2005-01-05 章梦涛 一种岩质坡面喷混植生料及其制备、施工方法
CN1548663A (zh) * 2003-05-20 2004-11-24 �㶫ʡ��̬�����������о��� 陡峭软边坡的绿化技术
CN107118018A (zh) * 2017-05-09 2017-09-01 西藏俊富环境恢复有限公司 一种土壤改良剂及其制备方法和应用
CN107251729A (zh) * 2017-05-16 2017-10-17 江苏绿岩生态技术股份有限公司 一种用于边坡的类壤土基质喷播施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107700429A (zh) 2018-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107700429B (zh) 边坡防径流冲刷侵蚀装置及边坡防径流冲刷侵蚀方法
CN107711170B (zh) 一种高陡边坡加固绿化装置与高陡边坡加固绿化方法
CN106900342B (zh) 一体化半岩质高边坡植被重建保护方法
CN107710945B (zh) 一种沙丘边坡复绿装置及沙丘边坡复绿方法
US10405502B2 (en) Water and soil conservation and ecological restoration method of high and steep, abandoned slag piles at high elevation with large temperature difference in dry, hot valley
CN107750746B (zh) 一种沙漠固沙绿化装置及沙漠固沙绿化方法
CN107382608A (zh) 一种植被复绿无土混合纤维喷播辅助材料、喷播材料及植被复绿施工方法
WO2021175263A1 (zh) 全生态坡面喷播结构及施工方法
CN107836288B (zh) 一种危险坡加固复绿装置和危险坡加固复绿方法
CN101818499A (zh) 高陡岩质边坡植被重建系统及该系统的实施方法
CN102296567B (zh) 一种针对河岸带护坡和面源污染控制的软隔离带方法
CN101507391B (zh) 岩石坡面生态化治理方法
CN102138508B (zh) 利用生物结皮对陡峭道路边坡进行绿化和防护的方法
CN110485441A (zh) 矿山修复用浸网式生态护坡结构及其喷播施工方法
CN107750894B (zh) 一种防侵蚀纤维喷播剂及其制备方法和应用
CN108547307A (zh) 基于人造壤土的边坡生态防护方法
CN107964963B (zh) 高陡边坡创面纤维骨架团粒结构修复技术及其施工方法
CN103708776A (zh) 一种植生生态混凝土与高分子团粒结合应用的生态恢复方法
CN107237334B (zh) 一种道路路基挖方边坡框格梁护坡码砌植生袋绿化的施工方法
CN112211203A (zh) 一种高陡边坡高强结构有机纤维复合修复方法
CN106576474A (zh) 华南地区边坡高效生态恢复方法
CN111955309A (zh) 一种用于边坡生态修复的人工海绵基质及施工方法
CN114642134B (zh) 一种砒砂岩高陡边坡植生绿化的可持续柔性护坡方法及系统
CN210946834U (zh) 矿山修复用浸网式生态护坡结构
CN111802183A (zh) 生态护坡及垂直绿化工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant