CN111485599B - 适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置及施工方法 - Google Patents

适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置及施工方法，防护装置包括集水灌溉装置、防水土工布、导流层和植被种植层；集水灌溉装置由预制储水箱、预制桩和水分传感器组成；预制储水箱箱体上设有进水口和出水口，且均设有过滤网；植被种植层布置水分传感器；在出水口处安装电子控制阀门；预制桩位于预制储水箱下方，预制桩与预制储水箱之间通过焊接或螺栓固定连接；防水土工布铺设于边坡上，导流层位于防水土工布上方，植被种植层铺设于导流层上方。本发明实现了植被种植与后期灌溉系统一体化施工，基于独特的浇灌方式和坡面结构设计，减少了水分蒸发和深层入渗，提高了雨水利用率。

Description

适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置及施工方法
技术领域
本发明涉及边坡防护领域，具体为适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置及施工方法。
背景技术
为了实现边坡的水土保持和美观，需要在道路边坡上种植植物。植物生长离不开水，但在干旱地区水资源十分匮乏。为了保证植物的正常生长，现有技术提出了多种水资源收集与灌溉方法，包括坡面截流方法(CN 108755654 A)，山坡苗木滴灌系统(CN 104094720A)，节水灌溉系统(CN 206274913 U)。现有灌溉技术都是从地表进行灌溉，在干旱少雨地区，地表灌溉会导致灌溉水分的蒸发，导致灌溉效果不佳；另外，对于本身水资源十分匮乏的地区，如果浇灌用水不断向地层深处入渗，将无法再被植被吸收利用，造成水资源的浪费；此外，现有的坡面截流和灌溉技术需要铺设众多管道用于坡面灌溉，施工较难且造价较高；再者，坡面植被多为后期种植，但是现有技术未能将植被种植与后期灌溉系统有机结合，集水灌溉与植被种植单独施工，导致工程量大，造价较高。
发明内容
本发明的目的在于提供适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置及施工方法，防护装置包括集水灌溉装置、防水土工布、导流层和植被种植层；
所述集水灌溉装置由预制储水箱、预制桩和水分传感器组成；
所述预制储水箱分为两部分，上部断面形状为梯形箱口，下部为矩形箱体，上部梯形设计使得储水箱口小于箱体，用于减小水分蒸发；
上部梯形箱口部分设置有过滤层；
所述预制储水箱箱体靠近上坡方向设置进水口，进水口位于导流层范围内，且进水口处设置有过滤网，用于防止上坡方向的泥土进入箱体，坡体内多余的水分经所述导流层沿边坡向下流动，并通过进水口过滤后流入储水箱；
所述预制储水箱箱体靠近下坡方向设置出水口，出水口位于植被种植层土体内，且出水口处设置有过滤网，用于防止下坡方向的泥土进入箱体；当需要对坡面植被进行浇灌时，打开出水口，箱体内的水便经出水口进入到植被种植层，起到对植被进行浇灌的目的，同时浇灌后未被植被吸收的水分会在重力作用下进入导流层，最终流入下一级储水箱，用于下一级灌溉；从而实现雨水收集和再利用的最大化，而且无需水泵即可完成植被灌溉；
在所述植被种植层布置水分传感器，通过水分传感器实时获知土壤含水量，从而确定何时需要进行植被灌溉，并将数据信息传输至远端控制端；同时，在出水口处安装电子控制阀门，通过远端的控制实现植被的全自动灌溉；
所述预制桩位于预制储水箱下方，预制桩与预制储水箱之间通过焊接或螺栓固定连接；所述预制桩可以起到支撑储水箱荷载的作用，避免水箱倾倒或下沉，其次可以增加边坡抗滑力，有利于提高边坡稳定。
所述防水土工布铺设于边坡上，防水土工布一方面可以使得导流层土体与原状边坡土体之间形成足够的摩擦力，防止导流层土体滑动。另一方面可以防止雨水渗入原状边坡的坡体内，造成原本水资源匮乏的干旱地区的雨水浪费；
导流层位于防水土工布上方，植被种植层铺设于导流层上方；
所述预制桩可以采用钢管桩或者预制混凝土管桩；
所述导流层的厚度为5厘米-10厘米之间。
所述的适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，其优选方案为所述集水灌溉装置分为坡顶集水灌溉装置、坡中集水灌溉装置和坡脚集水灌溉装置，通过在边坡不同位置处设置集水灌溉装置，提高边坡的集水效率，同时也满足整个边坡的灌溉需求。
所述的适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，其优选方案为所述坡脚集水灌溉装置的预制储水箱内部设有水泵，当坡中和坡顶处的集水灌溉装置中的预制储水箱缺水时，通过水泵向边坡上面的预制储水箱注水。
所述的适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，其优选方案为所述导流层具有渗透系数大的特点，选择级配合理的土体作为导流层材料，较大的渗透系数有利于水分流向储水箱内。
所述的适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，其优选方案为所述植被种植层土体采用适于植被生长的土体，植被种植层厚度依据拟种植的植被根系生长需求确定，从而保障植被正常生长。
所述的适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，其优选方案为所述预制储水箱可采用预制钢结构或预制钢筋混凝土结构，经优选建议采用预制钢结构。
适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置的施工方法，其特征在于：1)对原始边坡进行修整，并开挖预制储水箱安放沟槽；2)打入预制桩，并在预制桩上方安装预制储水箱；3)铺设防水土工布；4)铺设导流层，并进行夯实处理；5)铺设植被种植层土体。
适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置及的工作原理：通过在边坡不同位置处设置集水灌溉装置，地表雨水经坡面径流进入储水箱会经过过滤层进行过滤，从而避免泥沙进入储水箱。坡体内多余的水分经导流层沿边坡向下流动，并通过进水口过滤后进入储水箱。
当需要对坡面植被进行浇灌时，打开出水口，储水箱内的水便经出水口进入到植被种植层，起到对植被进行浇灌的目的，同时浇灌后未被植被吸收的水分会在重力作用下进入导流层，最终流入下一级储水箱，用于下一级灌溉，从而实现雨水收集和再利用的最大化，而且无需水泵即可完成植被灌溉。
通过水分传感器实时获知土壤含水量，从而确定何时需要进行植被灌溉，并将数据信息传输至远端控制端。出水口处设置的电子控制阀门，通过远端的控制实现植被的全自动灌溉；提高边坡的集水效率，同时也能满足整个边坡的灌溉需求。实现了植被种植与后期灌溉系统一体化施工，基于独特的浇灌方式和坡面结构设计，减少了水分蒸发和深层入渗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)提供了适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置及施工方法，可以解决现有浇灌方法存在的水分蒸发、浇灌用水向深层入渗、浇灌管道复杂以及工程量大等问题；
2)采用预制的集水灌溉装置，提高了施工速度，降低了施工成本；
3)靠重力作用即可完成坡面的灌溉，更加适合于野外的灌溉操作；
4)植被种植与集水灌溉系统一体化施工，避免二次施工；
5)独特的浇灌方式以及预制储水箱的结构形式，有利于减少水分蒸发；
6)合理的坡面结构设计，即由外向内依次为植被种植层、导流层、防水土工布和原状坡体，减少了水分深层入渗，实现了水资源的最大化利用；
7)集水灌溉装置不仅满足了灌溉需求，同时预制桩的打入也提高了边坡的稳定性；
8)水分传感器和电子阀门实现了全程自动化浇灌控制，不需要人员现场浇灌。
附图说明
图1为本发明结构剖面图；
图2为集水灌溉装置结构示意图。
图中：1、集水灌溉装置，2、防水土工布，3、导流层，4、植被种植层，5、预制储水箱，6、预制桩，7、水分传感器，8、箱口，9、箱体，10、进水口，11、出水口,12、过滤层，13、过滤网，14、电子控制阀门，15、水泵，16、坡顶集水灌溉装置，17、坡中集水灌溉装置，18、坡脚集水灌溉装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1-2所示的适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，防护装置包括集水灌溉装置1、防水土工布2、导流层3和植被种植层4；
所述集水灌溉装置1由预制储水箱5、预制桩6和水分传感器7组成；
所述预制储水箱5分为两部分，上部断面形状为梯形箱口8，下部为矩形箱体9，上部梯形设计使得储水箱口8小于箱体9，用于减小水分蒸发；
上部梯形箱口8部分设置有过滤层12；
所述预制储水箱5箱体9靠近上坡方向设置进水口10，进水口10位于导流层3范围内，且进水口10处设置有过滤网13，用于防止上坡方向的泥土进入箱体9，坡体内多余的水分经所述导流层3沿边坡向下流动，并通过进水口10过滤后进入储水箱；
所述预制储水箱5箱体9靠近下坡方向设置出水口11，出水口11位于植被种植层4土体内，且出水口11处设置有过滤网13，用于防止下坡方向的泥土进入箱体9；当需要对坡面植被进行浇灌时，打开出水口11，箱体9内的水便经出水口11进入到植被种植层4，起到对植被进行浇灌的目的，同时浇灌后未被植被吸收的水分会在重力作用下进入导流层，最终流入下一级储水箱，用于下一级灌溉；从而实现雨水收集和再利用的最大化，而且无需水泵15即可完成植被灌溉；
在所述植被种植层4布置水分传感器7，通过水分传感器7实时获知土壤含水量，从而确定何时需要进行植被灌溉，并将数据信息传输至远端控制端；同时，在出水口11处安装电子控制阀门14，通过远端的控制实现植被的全自动灌溉；
所述预制桩6位于预制储水箱5下方，预制桩6与预制储水箱5之间通过焊接或螺栓固定连接；所述预制桩6可以起到支撑储水箱荷载的作用，避免水箱倾倒或下沉，其次可以增加边坡抗滑力，有利于提高边坡稳定性；
所述防水土工布2铺设于边坡上，防水土工布2一方面可以使得导流层土体与原状边坡土体之间形成足够的摩擦力，防止导流层土体滑动。另一方面可以防止雨水渗入原状边坡的坡体内，造成原本水资源匮乏的干旱地区的雨水浪费；
导流层3位于防水土工布2上方，植被种植层4铺设于导流层3上方；所述预制桩可以采用钢管桩或者预制混凝土管桩；
所述导流层3的厚度为5厘米-10厘米之间。
所述集水灌溉装置1分为坡顶集水灌溉装置16、坡中集水灌溉装置17和坡脚集水灌溉装置18，通过在边坡不同位置处设置集水灌溉装置1，提高边坡的集水效率，同时也满足整个边坡的灌溉需求。
所述坡脚集水灌溉装置18的预制储水箱5内部设有水泵15，当坡中和坡顶处的集水灌溉装置1中的预制储水箱5缺水时，通过水泵15向边坡上面的预制储水箱5注水。
所述导流层3具有渗透系数大的特点，选择级配合理的土体作为导流层材料，较大的渗透系数有利于水分流向储水箱内。
所述植被种植层4土体选择适于植被生长的土体，植被种植层厚度依据拟种植的植被根系生长需求确定，从而保障植被正常生长。
所述预制储水箱可采用预制钢结构或预制钢筋混凝土结构，经优选建议采用预制钢结构。
适应干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置的施工方法，其特征在于：1)对原始边坡进行修整，并开挖预制储水箱5安放沟槽；2)打入预制桩6，并在预制桩6上方安装预制储水箱5；3)铺设防水土工布2；4)铺设导流层3，并进行夯实处理；5)铺设植被种植层4土体。
适应干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置的工作原理：通过在边坡不同位置处设置集水灌溉装置，地表雨水经坡面径流进入储水箱会经过过滤层进行过滤，从而避免泥沙进入储水箱。坡体内多余的水分经导流层沿边坡向下流动，并通过进水口过滤后进入储水箱。
当需要对坡面植被进行浇灌时，打开出水口，储水箱内的水便经出水口进入到植被种植层，起到对植被进行浇灌的目的，同时浇灌后未被植被吸收的水分会在重力作用下进入导流层，最终流入下一级储水箱，用于下一级灌溉，从而实现雨水收集和再利用的最大化，而且无需水泵即可完成植被灌溉。
通过水分传感器实时获知土壤含水量，从而确定何时需要进行植被灌溉，并将数据信息传输至远端控制端。出水口处设置电子控制阀门，通过远端的控制实现植被的全自动灌溉；提高边坡的集水效率，同时也能满足整个边坡的灌溉需求。实现了植被种植与后期灌溉系统一体化施工，基于独特的浇灌方式和坡面结构设计，减少了水分蒸发和深层入渗。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

Claims (4)

1.适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，其特征在于：防护装置包括集水灌溉装置、防水土工布、导流层和植被种植层；
所述集水灌溉装置由预制储水箱、预制桩和水分传感器组成；
所述预制储水箱分为两部分，上部断面形状为梯形箱口，下部为矩形箱体，上部梯形设计使得储水箱口小于箱体，用于减小水分蒸发；
上部梯形箱口部分设置有过滤层；
所述预制储水箱箱体靠近上坡方向设置进水口，进水口位于导流层范围内，且进水口处设置有过滤网，用于防止上坡方向的泥土进入箱体；
所述预制储水箱箱体靠近下坡方向设置出水口，出水口位于植被种植层土体内，且出水口处设置有过滤网，用于防止下坡方向的泥土进入箱体；当需要对坡面植被进行浇灌时，打开出水口，箱体内的水便经出水口进入到植被种植层，起到对植被进行浇灌的目的，同时浇灌后未被植被吸收的水分会在重力作用下进入导流层，最终流入下一级储水箱，用于下一级灌溉；
在所述植被种植层布置水分传感器，通过水分传感器实时获知土壤含水量，从而确定何时需要进行植被灌溉，并将数据信息传输至远端控制端；同时，在出水口处安装电子控制阀门，通过远端的控制实现植被的全自动灌溉；
所述预制桩位于预制储水箱下方，预制桩与预制储水箱之间通过焊接或螺栓固定连接；
所述防水土工布铺设于边坡上，导流层位于防水土工布上方，植被种植层铺设于导流层上方；
所述预制桩可以采用钢管桩或者预制混凝土管桩；
所述导流层的厚度为5厘米-10厘米之间；
所述集水灌溉装置分为坡顶集水灌溉装置、坡中集水灌溉装置和坡脚集水灌溉装置，通过在边坡不同位置处设置集水灌溉装置，提高边坡的集水效率，同时也满足整个边坡的灌溉需求；
所述坡脚集水灌溉装置的预制储水箱内部设有水泵，当坡中和坡顶处的集水灌溉装置中的预制储水箱缺水时，通过水泵向边坡上面的预制储水箱注水；
所述导流层具有渗透系数大的特点，选择级配合理的土体作为导流层材料，较大的渗透系数有利于水分流向储水箱内。
2.根据权利要求1所述的适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，其特征在于：所述植被种植层土体选择适于植被生长的土体，植被种植层厚度依据拟种植的植被根系生长需求确定，从而保障植被正常生长。
3.根据权利要求1所述的适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置，其特征在于：所述预制储水箱可采用预制钢结构或预制钢筋混凝土结构。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的适应于干旱地区的全自动集水灌溉坡面防护装置的施工方法，其特征在于：1)对原始边坡进行修整，并开挖预制储水箱安放沟槽；2)打入预制桩，并在预制桩上方安装预制储水箱；3)铺设防水土工布；4)铺设导流层，并进行夯实处理；5)铺设植被种植层土体。
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