CN110184997A - 一种复合型生态护坡的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合型生态护坡的方法，属于河堤护坡技术领域。本发明首先以废弃猪毛为原料，经过盐酸和亚硫酸钠预处理后，再用碱液溶解蛋白，得到自制功能产物，接着将固着能力强并且表面粗糙的耳叶丛藓和粘土混合得到功能粘土浆料，在待护坡体表面挖出凹坑，并在凹坑中种入柠条，养护后回填粘土浆料，继续洒水养护后即可完成护坡处理，利用本发明提供的护坡方法进行防护的坡面，3个月后土壤流失率低于3%，并且整体稳定性强，遭遇暴雨后无整体滑坡现象，坡面植物的覆盖率达到95～98%，相比加固前的植物覆盖率（30%）提高了65～68%，具有优异的景观效果。

Description

一种复合型生态护坡的方法
技术领域
本发明涉及一种复合型生态护坡的方法，属于河堤护坡技术领域。
背景技术
河岸作为水陆交错地带在防洪抗灾、水土保持以及调节气候方面都发挥着特别重要的作用。科学的河道生态系统可以使物质以适当的形式和速度通过界面区，有利于保持陆地的水土，同时，可有效避免河水“富营养化”问题的出现。河道生态护坡的主要目的是通过生态护坡的方式对受损的河岸生态系统进行重建，恢复其应有的生态功能。目前我国有关学者对河道生态护坡进行了大量的研究，但大多只是停留在相关定义的具体阐述上，或只对生态护坡技术的应用方法进行研究，对于已完成的生态护坡工程的生态监控以及效果评估却很少涉及，因此，无法充分认识到这一技术的演变过程以及其生态功能。科学的河道生态系统可以使物质以适当的形式和速度通过界面区，有利于保持陆地的水土，同时可有效避免河水“富营养化”问题的出现。而河岸在其中发挥着不可忽视的作用，因此需加大对河道生态护坡关键技术的分析和研究，使其充分发挥生态功能，加固河岸，增强河岸的结构稳定性，维护河流生态系统的健康，最终实现其保持河岸的生态稳定性的目的。
为了提高水利工程河堤的防冲、防渗能力，从而达到除险加固的施工目的，经常会对河道堤防采取一些除险加固的措施，这对于根治诸多河道险工险段存在的险情问题，保障水利工程的正常使用是非常有效的。在这些工程的建设过程中，大量以六棱花饰砖为代表的生态植草砖被广泛地应用到护坡工程中去。毋庸置疑，这些护坡砖经过一定时期的植被恢复，确实起到了一定的改善生态环境的效果，但是，通过长期的试验观测和调查发现，目前以六棱护坡砖为护坡材料的生态护坡工程在施工完成后的一至三年内存在着极其严重的土壤流失现象。
而植物防护分为种植、铺草皮的方式；以及柔性支护，分为三维植被网、钢绳网。这几种防护类型，护面墙和土钉墙这两种工程措施护坡，往往过分追求强度功效，破坏了生态自然，景观效果差，而且随着时间的推移，混凝土面、浆砌片石面会风化、老化，甚至造成破坏，后期整治费用高。
对于高陡边坡，若不采取工程措施，植物生长基质则难以附于坡面，植物便无法生长。在新型防护技术上，柔性防护措施——生态袋，考虑了生态、绿化功能，但是整体稳定性也较差，后期植被的生存条件也受限制，而且需要大量的锚杆固定生态袋。
因此，植被护坡技术必须是植物措施与工程措施相结合，发挥二者各自的优势，才能有效地解决边坡工程防护与生态环境破坏的矛盾，既保证了边坡的稳定，又可实现坡面植被的快速恢复。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对现有的护坡方式主要分为护坡砖工程护坡和植物防护两大类，工程护坡中使用的护坡砖景观效果差，随时间增长会出现极其严重的土壤流失，而植物防护存在整体稳定性差，生存条件受限，成本高昂的缺陷，提供了一种复合型生态护坡的方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种复合型生态护坡的方法，其特征在于具体护坡步骤为：
（1）在待护坡体表面每隔30cm挖出一个正方形凹坑，在每个凹坑中心种入柠条，种植完成后按每天500mL/株的灌溉量对柠条灌溉养护15～20天；
（2）待灌溉养护结束后，向凹坑中回填功能粘土浆料，直至将所有凹坑填满，每天向待护坡体表面淋洒水，静置养护20～30天直至坡体表面长出耳叶丛藓即可完成护坡处理；
所述功能粘土浆料的制备步骤为：
称取耳叶丛藓和高岭土以及蒙脱土，一起放入粉碎机中粉碎20～30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物和水以及自制功能产物混合后放入混料机中，混料1～2h得到功能粘土浆料，备用；
所述自制功能产物的制备步骤为：
（1）将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中，在60～70℃下预浸3～4h，得到预浸物；
（2）继续向上述反应釜中加入质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液，在60～70℃下继续浸泡3～4h，得到浸泡物；
（3）将得到的浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液混合后放入超声振荡仪中，超声振荡反应1～2h，反应结束后过滤分离去除滤渣，得到滤液，用浓度为0.5mol/L盐酸调节pH至中性，得到自制功能产物。
所述复合型生态护坡的具体护坡步骤（1）中，正方形凹坑的边长为1m，深度为30cm。
所述复合型生态护坡的具体护坡步骤（1）中，种入柠条的株高为50～60cm。
所述复合型生态护坡的具体护坡步骤（2）中，每天向待护坡体表面淋洒水的淋洒量为5L/m2。
所述功能粘土浆料的制备步骤中，耳叶丛藓和高岭土以及蒙脱土的质量比为1:2:2。
所述功能粘土浆料的制备步骤中，混合粉碎物和水以及自制功能产物的质量比为1:5:1。
所述自制功能产物的制备步骤（1）中，废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸的质量比为1:10。
所述自制功能产物的制备步骤（2）中，质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液的加入量为预浸物体积的50%。
所述自制功能产物的制备步骤（3）中，浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液的质量比为1:2。
所述自制功能产物的制备步骤（3）中，超声振荡反应的温度为70～80℃，超声振荡反应的频率为30～35kHz。
本发明的有益效果是：
（1）本发明首先以废弃猪毛为原料，经过盐酸和亚硫酸钠预处理后，再用碱液溶解蛋白，得到自制功能产物，接着将固着能力强并且表面粗糙的耳叶丛藓和粘土混合得到功能粘土浆料，在待护坡体表面挖出凹坑，并在凹坑中种入柠条，养护后回填粘土浆料，继续洒水养护后即可完成护坡处理，本发明以富含胱氨酸的猪毛为原料，提取得到富含猪毛蛋白的自制功能产物，并将其作为功能粘土浆料的原料，由于猪毛蛋白中二硫键数量多、柔性好，具有明显的两亲性，因此在功能粘土浆料中具有良好的起泡能力，另一方面，蛋白胶体黏度较高，部分肽链会在气液界面上伸展，形成一个二维保护网络，使得泡沫界面膜的机械强度增加，可促进泡沫的稳定性，在增加粘土粘性的同时还使其富含微小气泡孔隙，一方面粘土的回填使得整个坡体表面土层聚合力变强，抗水冲刷性提高，另一方面粘土浆层在养护结束后固化凝结，并且粘土层中的微小气泡孔隙会使波浪最大爬高高度降低，相应的土体浸润线最大高度降低，在波浪瞬间回落到波谷，土体内浸润线发生骤降时，气泡孔隙结构又能使波浪回落速度减缓，且由于微小气泡孔隙结构能保证坡体内外的连通性，通过对坡面的补给作用使坡体内的浸润线较缓慢的变化，这样就能有效地减小坡体孔隙水压力的骤变对坡体的破坏作用，起到护坡效果；
（2）本发明回填的功能粘土浆料中还含有固着能力强并且表面粗糙的耳叶丛藓，其在养护结束后会迅速长满整个河堤坡面，通过耳叶丛藓地上部分簇生成丛，根系不断发育，进入土体，耳叶丛藓的浅层根系密集分布在土体中，起到加筋作用，可有效控制表层土体移动，防止水土流失，而凹坑中种植的柠条的深层根系穿过坡体浅层风化层，将浅层不稳定土体锚固到深层稳定的岩土层上，起到预锚固作用，同时植被的侧根能够增加土壤聚合力，土壤内摩擦角不变的情况下，根系土层的抗张强度由于被土壤中根的机械束缚而增强，垂直生长的根系能够将根系土层稳固地锚固到深处的土层上，增加土体的迁移阻力，提高土层抗滑移能力，进而提高坡体的稳定性，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按质量比为1:10将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中，在60～70℃下预浸3～4h，得到预浸物，继续向反应釜中加入预浸物体积50%的质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液，在60～70℃下继续浸泡3～4h，得到浸泡物；将得到的浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液按质量比为1:2混合后放入超声振荡仪中，在70～80℃下以30～35kHz的频率超声振荡反应1～2h，反应结束后过滤分离去除滤渣，得到滤液，用浓度为0.5mol/L盐酸调节pH至中性，得到自制功能产物；按质量比为1:2:2称取耳叶丛藓和高岭土以及蒙脱土，一起放入粉碎机中粉碎20～30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物和水以及上述自制功能产物按质量比为1:5:1混合后放入混料机中，混料1～2h得到功能粘土浆料，备用；在待护坡体表面每隔30cm挖出一个边长为1m，深度为30cm的正方形凹坑，在每个凹坑中心种入株高为50～60cm的柠条，种植完成后按每天500mL/株的灌溉量对柠条灌溉养护15～20天；待灌溉养护结束后，向凹坑中回填备用的功能粘土浆料，直至将所有凹坑填满，每天按5L/m2的淋洒量向待护坡体表面淋洒水，静置养护20～30天直至坡体表面长出耳叶丛藓即可完成护坡处理。
实例1
预浸物的制备：
按质量比为1:10将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中，在60℃下预浸3h，得到预浸物；
浸泡物的获取：
继续向反应釜中加入预浸物体积50%的质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液，在60℃下继续浸泡3h，得到浸泡物；
自制功能产物的制备：
将得到的浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液按质量比为1:2混合后放入超声振荡仪中，在70℃下以30kHz的频率超声振荡反应1h，反应结束后过滤分离去除滤渣，得到滤液，用浓度为0.5mol/L盐酸调节pH至中性，得到自制功能产物；
功能粘土浆料的制备：
按质量比为1:2:2称取耳叶丛藓和高岭土以及蒙脱土，一起放入粉碎机中粉碎20min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物和水以及上述自制功能产物按质量比为1:5:1混合后放入混料机中，混料1h得到功能粘土浆料；
护坡的实施：
（1）在待护坡体表面每隔30cm挖出一个边长为1m，深度为30cm的正方形凹坑，在每个凹坑中心种入株高为50cm的柠条，种植完成后按每天500mL/株的灌溉量对柠条灌溉养护15天；
（2）待灌溉养护结束后，向凹坑中回填备用的功能粘土浆料，直至将所有凹坑填满，每天按5L/m2的淋洒量向待护坡体表面淋洒水，静置养护20天直至坡体表面长出耳叶丛藓即可完成护坡处理。
实例2
预浸物的制备：
按质量比为1:10将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中，在65℃下预浸4h，得到预浸物；
浸泡物的获取：
继续向反应釜中加入预浸物体积50%的质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液，在65℃下继续浸泡3h，得到浸泡物；
自制功能产物的制备：
将得到的浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液按质量比为1:2混合后放入超声振荡仪中，在75℃下以32kHz的频率超声振荡反应2h，反应结束后过滤分离去除滤渣，得到滤液，用浓度为0.5mol/L盐酸调节pH至中性，得到自制功能产物；
功能粘土浆料的制备：
按质量比为1:2:2称取耳叶丛藓和高岭土以及蒙脱土，一起放入粉碎机中粉碎23min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物和水以及上述自制功能产物按质量比为1:5:1混合后放入混料机中，混料2h得到功能粘土浆料；
护坡的实施：
（1）在待护坡体表面每隔30cm挖出一个边长为1m，深度为30cm的正方形凹坑，在每个凹坑中心种入株高为52cm的柠条，种植完成后按每天500mL/株的灌溉量对柠条灌溉养护18天；
（2）待灌溉养护结束后，向凹坑中回填备用的功能粘土浆料，直至将所有凹坑填满，每天按5L/m2的淋洒量向待护坡体表面淋洒水，静置养护22天直至坡体表面长出耳叶丛藓即可完成护坡处理。
实例3
预浸物的制备：
按质量比为1:10将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中，在62℃下预浸3h，得到预浸物；
浸泡物的获取：
继续向反应釜中加入预浸物体积50%的质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液，在62℃下继续浸泡3h，得到浸泡物；
自制功能产物的制备：
将得到的浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液按质量比为1:2混合后放入超声振荡仪中，在72℃下以32kHz的频率超声振荡反应2h，反应结束后过滤分离去除滤渣，得到滤液，用浓度为0.5mol/L盐酸调节pH至中性，得到自制功能产物；
功能粘土浆料的制备：
按质量比为1:2:2称取耳叶丛藓和高岭土以及蒙脱土，一起放入粉碎机中粉碎22min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物和水以及上述自制功能产物按质量比为1:5:1混合后放入混料机中，混料2h得到功能粘土浆料；
护坡的实施：
（1）在待护坡体表面每隔30cm挖出一个边长为1m，深度为30cm的正方形凹坑，在每个凹坑中心种入株高为52cm的柠条，种植完成后按每天500mL/株的灌溉量对柠条灌溉养护17天；
（2）待灌溉养护结束后，向凹坑中回填备用的功能粘土浆料，直至将所有凹坑填满，每天按5L/m2的淋洒量向待护坡体表面淋洒水，静置养护22天直至坡体表面长出耳叶丛藓即可完成护坡处理。
实例4
预浸物的制备：
按质量比为1:10将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中，在70℃下预浸4h，得到预浸物；
浸泡物的获取：
继续向反应釜中加入预浸物体积50%的质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液，在70℃下继续浸泡4h，得到浸泡物；
自制功能产物的制备：
将得到的浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液按质量比为1:2混合后放入超声振荡仪中，在80℃下以35kHz的频率超声振荡反应2h，反应结束后过滤分离去除滤渣，得到滤液，用浓度为0.5mol/L盐酸调节pH至中性，得到自制功能产物；
功能粘土浆料的制备：
按质量比为1:2:2称取耳叶丛藓和高岭土以及蒙脱土，一起放入粉碎机中粉碎30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物和水以及上述自制功能产物按质量比为1:5:1混合后放入混料机中，混料2h得到功能粘土浆料；
护坡的实施：
（1）在待护坡体表面每隔30cm挖出一个边长为1m，深度为30cm的正方形凹坑，在每个凹坑中心种入株高为60cm的柠条，种植完成后按每天500mL/株的灌溉量对柠条灌溉养护20天；
（2）待灌溉养护结束后，向凹坑中回填备用的功能粘土浆料，直至将所有凹坑填满，每天按5L/m2的淋洒量向待护坡体表面淋洒水，静置养护30天直至坡体表面长出耳叶丛藓即可完成护坡处理。
护坡效果
利用本发明提供的护坡方法进行防护的坡面，3个月后土壤流失率低于3%，并且整体稳定性强，遭遇暴雨后无整体滑坡现象，坡面植物的覆盖率达到95～98%，相比加固前的植物覆盖率（30%）提高了65～68%，具有优异的景观效果。

Claims (10)

1.一种复合型生态护坡的方法，其特征在于具体护坡步骤为：
（1）在待护坡体表面每隔30cm挖出一个正方形凹坑，在每个凹坑中心种入柠条，种植完成后按每天500mL/株的灌溉量对柠条灌溉养护15～20天；
（2）待灌溉养护结束后，向凹坑中回填功能粘土浆料，直至将所有凹坑填满，每天向待护坡体表面淋洒水，静置养护20～30天直至坡体表面长出耳叶丛藓即可完成护坡处理；
所述功能粘土浆料的制备步骤为：
称取耳叶丛藓和高岭土以及蒙脱土，一起放入粉碎机中粉碎20～30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物和水以及自制功能产物混合后放入混料机中，混料1～2h得到功能粘土浆料，备用；
所述自制功能产物的制备步骤为：
（1）将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中，在60～70℃下预浸3～4h，得到预浸物；
（2）继续向上述反应釜中加入质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液，在60～70℃下继续浸泡3～4h，得到浸泡物；
（3）将得到的浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液混合后放入超声振荡仪中，超声振荡反应1～2h，反应结束后过滤分离去除滤渣，得到滤液，用浓度为0.5mol/L盐酸调节pH至中性，得到自制功能产物。
2.根据权利要求1所述的一种复合型生态护坡的方法，其特征在于：所述复合型生态护坡的具体护坡步骤（1）中，正方形凹坑的边长为1m，深度为30cm。
3.根据权利要求1所述的一种复合型生态护坡的方法，其特征在于：所述复合型生态护坡的具体护坡步骤（1）中，种入柠条的株高为50～60cm。
4.根据权利要求1所述的一种复合型生态护坡的方法，其特征在于：所述复合型生态护坡的具体护坡步骤（2）中，每天向待护坡体表面淋洒水的淋洒量为5L/m2。
5.根据权利要求1所述的一种复合型生态护坡的方法，其特征在于：所述功能粘土浆料的制备步骤中，耳叶丛藓和高岭土以及蒙脱土的质量比为1:2:2。
6.根据权利要求1所述的一种复合型生态护坡的方法，其特征在于：所述功能粘土浆料的制备步骤中，混合粉碎物和水以及自制功能产物的质量比为1:5:1。
7.根据权利要求1所述的一种复合型生态护坡的方法，其特征在于：所述自制功能产物的制备步骤（1）中，废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸的质量比为1:10。
8.根据权利要求1所述的一种复合型生态护坡的方法，其特征在于：所述自制功能产物的制备步骤（2）中，质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液的加入量为预浸物体积的50%。
9.根据权利要求1所述的一种复合型生态护坡的方法，其特征在于：所述自制功能产物的制备步骤（3）中，浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液的质量比为1:2。
10.根据权利要求1所述的一种复合型生态护坡的方法，其特征在于：所述自制功能产物的制备步骤（3）中，超声振荡反应的温度为70～80℃，超声振荡反应的频率为30～35kHz。
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