CN109792935B - 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 - Google Patents

Abstract

本发明提供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，所述喷播基质包括热处理木纤维、人造互锁纤维，热处理木纤维和人造互锁纤维的质量比为56‑61:21‑25。所述热处理木纤维和人造互锁纤维的总质量占喷播基质总量的80‑84%。所述的应用：抗冲刷纤维喷播基质的喷播厚度控制在3‑6mm，喷播后的喷播基质孔隙率为75‑80%。采用所述的抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中应用，土壤流失量减少90%以上；植物成活率提高至90%以上。

Description

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

技术领域

本发明涉及护坡方法，具体涉及 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，属于环境保护技术领域。

背景技术

在土壤资源贫瘠的边远地区，比如新疆、西藏或山区等，因为土壤条件差，取土又不方便，无法采用传统的覆客土的方法进行边坡防护。如果传统覆客土技术应用在自然条件恶劣且经常性大雨天气的地区，存在雨水迅速冲刷边坡的问题和雨水不宜留存的问题，使得现有技术难以有效防护边坡。

因此，针对退化严重的边坡，如矿渣堆场、碎石堆场等，恢复难度非常大。这些边坡原土退化严重，矿渣堆场缝隙多，边坡含土量少，保水能力极差；碎石堆场，边坡以碎石为主，含土量少，表面不易附着，植物较难生长。采用普通方法恢复边坡，种子难以生长，客土资源本身就贫瘠，因此难以采用覆盖客土的方法，而且，即使采用昂贵的远距离运输土壤的方法，当然从成本学的角度考虑也难以实施，这些偏远地区和山区，大雨频繁，客土下面的原土层又不容易与客土结合，比如碎石等，因此大雨非常容易将植物种子以及客土等冲走，难以得到有效的植被恢复效果。种子发芽、生根、长大又需要一定的生长周期，在这种恶劣的环境下，存活率非常低。随着护坡技术的不断发展，对于土壤营养条件较差的边坡，采用了将植物种子与纤维、肥料、保水剂等混合后覆盖在边坡表面的以土壤改良为基础的防护技术。这种方法可以给种子或者植物生长提供一定的营养，克服原有土壤缺乏营养的问题，取得了较好的效果。但对于多雨又干旱的边远地区或者自然条件更为恶劣的山区，因为边坡原土土质贫瘠且多碎石分布，土壤改良层很难与其结合，土壤改良层非常容易被频繁的雨水冲刷而流失，不断流失的土壤改良层显然无法形成种子生长需要的客观条件，植物生存本身就很难，更难以达到护坡所要求的植被覆盖率、成活率。

专利CN201710979086.0提供了一种防侵蚀纤维喷播剂及其制备方法和应用，公开了防侵蚀纤维喷播剂，按重量份计包括以下组分：木纤维65～90份、保水剂2～5份、人造互锁纤维10～20份、高分子聚合物5～10份、颗粒微孔基5～10份、凹凸棒粉1～3份、壳聚糖1～3份、粘合剂1～3份、高岭土1～3份和染色剂1～2份。该技术方案延续了使用纤维作为土壤改良主要原料替代客土层并且增加各种营养要素的思路，但是公开的技术方案显示仍然是针对普通边坡的护坡方案，目的是对于土质较好的边坡，获得良好的发芽成坪效果、良好的防侵蚀有效性和长达18个月的持效期。因为增加了多种营养成分，有利于植物的生长，因此，对于极度需要种子生长良好环境而言，显然是非常有利的。种子在营养物质的培育下，会获得更快的生长速度，有利于形成较好的护坡效果和较快的速度。但是，对于多雨地区的矿渣堆场、碎石堆场等退化严重的边坡而言，尤其是边坡陡度较大的边坡而言，如何使喷播基质抗冲刷才是植物能否得到更好的生长以及根系充分生长并扎入原土层实现更好的防护效果的最大难题，原有的增加营养来增加植物生长的思路显然不能解决上述问题。

综上所述，现有技术无法从根本上解决偏远多雨地区的矿渣堆场、碎石堆场等退化严重的边坡改良绿化问题。

发明内容

针对以上技术问题，发明人团队经历多年研究开发了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，要达到以下发明目的：能够适用于偏远、边坡条件较差以及强降雨环境的边坡防护，施工2小时后具备较好的抗冲刷作用；有效保护喷播基质不被冲刷掉，保证植物快速生长，成活率高；植物根系深入到边坡的原土中生长，避免形成两层皮现象，进一步提高抗冲刷功能。

为达到该目的，本发明的技术方案是：

一种抗冲刷纤维喷播基质，所述喷播基质包括热处理木纤维、人造互锁纤维，热处理木纤维和人造互锁纤维的质量比为56-61:21-25。

所述热处理木纤维和人造互锁纤维的总质量占喷播基质总量的80-84%。

所述喷播基质还包括保水剂、高分子聚合物、颗粒微孔基。

所述颗粒微孔基的质量占喷播基质总量的2-5%。

所述的热处理木纤维：直径0.1-0.5mm，长度为3㎝的纤维含量≥50%；由树皮、碎木在高温高压条件下热解形成；所述高温高压条件：压力为340±5千帕，温度为195±2℃。

所述的喷播基质，按重量份计，包括以下组分：热处理木纤维77-85份、人造互锁纤维30-35份、保水剂4.5-6份、高分子聚合物12.8-16份、颗粒微孔基4-7份。

所述的应用：抗冲刷纤维喷播基质的喷播厚度控制在3-6mm，喷播后的喷播基质孔隙率为75-80%。

所述的应用：抗冲刷纤维喷播基质的喷播量在350-650 g/㎡。

采用所述的抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中应用，土壤流失量减少90%以上；植物成活率提高至90%以上。

采用所述的抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中应用，植物覆盖度提高至88%以上。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

采用本发明方法可快速提高边坡抗冲刷性能，坡面在喷播后2小时即可抵御中到大雨的冲刷，有效保护喷播基质不被大雨冲走。采用本发明可有效使1年内的喷播基质流失量减少至7%以内，对生土边坡进行植被恢复1年后，植被覆盖达88%以上，植被根系平均长度达30cm以上，植被根系扎入边坡生土中生长。本发明可使植物根系深入到边坡的原土中生长，实现渗入式改良，避免改良土壤和边坡原土发生两层皮现象。本发明方法采用的喷播基质可18个月自行分解完，对环境无污染；此时，植物已经可以很好的在边坡上扎根、生长，长期保持边坡植被的稳定。

具体实施方式

实施例1一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

一种抗冲刷纤维喷播基质的原料，按重量份计，包括以下组分：热处理木纤维80份、人造互锁纤维35份、保水剂5份、高分子聚合物13份、颗粒微孔基5份。

所述的热处理木纤维：为多孔纤维，长3㎝左右，直径0.1-0.3㎜；长度为3㎝的纤维含量≥50%；所述热处理木纤维：由树皮、碎木在高温高压条件下热解形成；所述高温高压条件：压力为340千帕，温度为194℃。

人造互锁纤维100%可生物降解，增加物理抗张强度，并缩短喷施后的愈合时间；

高分子聚合物：100%无毒无污染，优化持水保肥能力，提高粘附效果；

提升了纤维的空间稳定性和结构强度，增加了孔隙度，抵抗雨水冲刷的同时可以保持更多的水分促进植物生长。

可根据需要，在喷播基质中混入种子30-50g/㎡。

一种抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中的应用，具体包括：

先在边坡表面喷播一层土壤改良材料，喷播完成后，在上方喷播一层抗冲刷纤维喷播基质；或者，直接在边坡上喷播一层抗冲刷纤维喷播基质。

喷播抗冲刷纤维喷播基质的具体步骤如下：

步骤1、在种子喷播前先对植物种子进行浸泡，向喷播机中加入喷播材料和植物种子。植物种子使用量为30-40g/㎡ 。

喷播时，混合草籽与抗冲刷纤维喷播基质一起喷播，喷播的厚度控制在4-6mm左右；喷播后的喷播基质孔隙率为75-80%。

步骤2、将上述材料机械搅拌均匀，约需30min。确保混合均匀后方可实施喷播；喷播时，控制喷播机的转速在70r/min以下，根据实际需要可调整转速，喷播机的功率20kw。

步骤3、清理现场：已完工作业面，现场不得有任何遗弃的工程材料和工具，施工场地污染处理完毕，无施工垃圾遗留。

实施例2 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

一种抗冲刷纤维喷播基质的原料，按重量份计，包括以下组分：热处理木纤维85份、人造互锁纤维30份、保水剂6份、高分子聚合物14份、颗粒微孔基4份。

所述的热处理木纤维：为多孔纤维，长3㎝左右，直径0.3-0.5㎜；长度为3㎝的纤维含量≥50%；含空隙量为85%（体积百分数）。所述热处理木纤维的制备方法：由树皮、碎木在高温高压条件下热解形成；高温高压条件：所述高温高压条件：压力为345千帕，温度为193℃。

所述人造互锁纤维：由椰壳提取物与海藻酸钠、海藻胶按照5:4:1的质量比混合溶解纺丝得到；人造互锁纤维的长度为0.5-1cm，直径为0.05-0.1mm。

所述颗粒微孔基：由炭黑、磷灰石粉、高炉渣、粉煤灰、硫酸铵、硅酸钠按照2：5：11：5：7：4。

所述保水剂：为L-岩藻糖与田菁胶按照3:5的质量比混合而成。

所述高分子聚合物：为聚丙烯纤维，长度为0.2-0.7cm，细度为8D。

可根据需要，在喷播基质中混入种子30-50g/㎡。

一种抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中的应用，与实施例1相同。

实施例3 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

一种抗冲刷纤维喷播基质的原料，按重量份计，包括以下组分：热处理木纤维77份、人造互锁纤维33份、保水剂4.5份、高分子聚合物15.8份、颗粒微孔基7份。

所述的热处理木纤维：为多孔纤维，长3㎝左右，直径0.1-1㎜；长度为3㎝的纤维含量≥50%；含空隙量为85%（体积百分数）。所述热处理木纤维的制备方法：由树皮、碎木等在高温高压条件下热解形成；高温高压条件：所述高温高压条件：压力为345千帕，温度为193℃。

所述人造互锁纤维：由椰壳提取物与海藻酸钠、海藻胶按照5:4:1的质量比混合溶解纺丝得到；人造互锁纤维的长度为0.5-1cm，直径为0.05-0.1mm。

所述颗粒微孔基：由炭黑、磷灰石粉、高炉渣、粉煤灰、硫酸铵、硅酸钠按照2：5：11：5：7：4。

所述保水剂：为L-岩藻糖与田菁胶按照3:5的质量比混合而成。

所述高分子聚合物：为聚丙烯纤维，长度为0.2-0.7cm，细度为8D。

可根据需要，在喷播基质中混入种子30-50g/㎡。

一种抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中的应用，与实施例1相同。

实施例4 一种抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中的应用的效果实验

1、抗冲刷效果检测实验：

选择一坡面，坡度为H/L 2.5:1，将坡面划分为5部分，分别标记为5组，5组坡面，条件一致，无相互干扰；在坡体的5组采取不同处理措施；具体如下：

第1组安置稻草、棉花进行覆盖；

第2组安置双网稻草毯进行覆盖；

第3组安置粘合纤维矩阵进行覆盖；

第4组安置双网细刨花毯进行覆盖；

第5组采用本发明方法进行边坡防护。

上述5组措施处理完2小时后，模拟127mm/h降雨量，均匀撒至坡面；24h后监测流失泥沙的重量作为土壤流失量，连续监测5天，取均值。

试验结果为：

第1组：土壤流失量为84647kg/公顷；

第2组：土壤流失量为20203kg/公顷；

第3组：土壤流失量为10015kg/公顷；

第4组：土壤流失量为6781kg/公顷；

第5组：土壤流失量为194kg/公顷。

可见，本发明可以明显减少水土流失，抗冲刷效果好，土壤流失量减少99.77%。

、边坡植被恢复效果实验：

选择一处表面无植被覆盖的生土边坡，坡比为1:1.6。将坡面划分为等面积的4个区域。分别采用市购传统喷播基质进行植被恢复，以及采用实施例1-3的喷播基质进行植被恢复。施工完成后一年，记录边坡植被恢复情况，具体见表1。

表1

由上表可见，采用本发明可有效使1年内的喷播基质流失量减少至7%以内，对生土边坡进行植被恢复1年后，植被覆盖达88%以上，植被根系平均长度达30cm以上，植被根系扎入边坡生土中生长。

除特殊说明的外，本发明所述的百分数均为质量百分数，所述的比值均为质量比。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种抗冲刷纤维喷播基质，其特征在于：所述喷播基质包括热处理木纤维、人造互锁纤维，热处理木纤维和人造互锁纤维的质量比为56-61:21-25；

所述热处理木纤维和人造互锁纤维的总质量占喷播基质总量的80-84%；

所述喷播基质还包括保水剂、高分子聚合物、颗粒微孔基；

所述颗粒微孔基的质量占喷播基质总量的2-5%；

所述的喷播基质，按重量份计，包括以下组分：热处理木纤维77-85份、人造互锁纤维30-35份、保水剂4.5-6份、高分子聚合物12.8-16份、颗粒微孔基4-7份；

所述的热处理木纤维：直径0.1-0.5mm，长度为3㎝的纤维含量≥50%；由树皮、碎木在高温高压条件下热解形成；所述高温高压条件：压力为340±5千帕，温度为195±2℃；

所述人造互锁纤维：由椰壳提取物与海藻酸钠、海藻胶按照5:4:1的质量比混合溶解纺丝得到；所述人造互锁纤维的长度为0.5-1cm，直径为0.05-0.1mm；

所述颗粒微孔基：由炭黑、磷灰石粉、高炉渣、粉煤灰、硫酸铵、硅酸钠按照2：5：11：5：7：4；

所述保水剂：为L-岩藻糖与田菁胶按照3:5的质量比混合而成；

喷播抗冲刷纤维喷播基质，所述喷播抗冲刷纤维喷播基质中混入种子30-50g/㎡，所述抗冲刷纤维喷播基质的喷播量在350-650 g/㎡；抗冲刷纤维喷播基质的喷播厚度控制在3-6mm，喷播后的喷播基质孔隙率为75-80%。

2.根据权利要求1所述的一种抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中的应用，其特征在于： 采用所述的抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中应用，土壤流失量减少90%以上；植物成活率提高至90%以上。

3.根据权利要求1所述的 一种抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中的应用，其特征在于：采用所述的抗冲刷纤维喷播基质在边坡生态恢复过程中应用，植物覆盖度提高至88%以上。