CN111972225A - 一种新型土层结构的边坡绿化系统及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型土层结构的边坡绿化系统，包括边坡、马道、土层、储水灌溉系统、集水明渠和太阳能控制系统，土层覆盖在边坡的坡面上，土层由内至外依次由混合沙土层和黏土层构成，储水灌溉系统包括储水管、输水管和水泵，输水管水平布设在混合沙土层的最高处，输水管上均匀开设渗水孔，集水明渠包括开设在马道上的雨水汇流明渠，雨水汇流明渠底部开孔与混合沙土层连通，太阳能控制系统包括设置在马道上的太阳能发电板、控制器和湿度传感器。本发明结构简单合理，利于施工操作，在具有优良的边坡绿化能力的同时，利于雨水的快速下渗利用，节省维护成本，节约水资源。

Description

一种新型土层结构的边坡绿化系统及其施工方法
技术领域
本发明属于边坡绿化技术领域，具体涉及一种新型土层结构的边坡绿化系统及其施工方法。
背景技术
随着经济社会的快速发展，中国的基础设施建设速度加快，因实施交通、水利、矿山、电力等建设项目而形成了大量的裸露坡面。边坡需要进行必要的工程防护，同时，人们又希望能尽量恢复原有植被。这种双重需要催生了一门新的学科—边坡防护与绿化。目前其技术主要分三类：①植被混凝土边坡防护绿化工程技术；②岩石边坡植生基质生态防护技术；③植草塑料固土网垫技术。相关工程已经有效开展，同时植草技术也有很大进步。但坡度陡、保水性差等固有特性导致植物生长养护困难，植物生长参差不齐，配套的灌溉养护费用高昂，尤其西北地区干旱少雨，边坡绿化植物存活率不高的现象极为普遍。
目前在全国范围内边坡绿化遇到的最主要问题便是在高边坡绿化中，附近无有效利用的水源，灌溉扬程大，加之坡面高陡，灌溉水大都形成坡面径流汇集到坡脚，难以及时下渗到土壤中去，导致坡顶干旱，坡底内涝，甚至引起坡面冲刷破坏。同时边坡由于其固有特性，难以利用雨水，大多雨水经坡面径流后汇入路面排水系统中，降雨对于边坡的灌溉效果甚微。针对干旱地区高边坡灌溉及相应生态环境问题，较少有文章或专利进行讨论和解决，较普遍的解决途径有人工喷灌，耗水量较大，又由于边坡保水性差大部分灌溉用水仍通过坡面径流的形式排入路面排水系统中，水源利用率较低。采用喷播草种的方法进行植草，这种方法植草效率较高，但在西部干旱地区草种生长环境恶劣，坡面蒸发量较大加之坡面保水性差，喷播草种难以长期存活。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对在干旱地区布置边坡绿化系统的不足，提供一种新型土层结构的边坡绿化系统及其施工方法，边坡绿化系统结构简单，施工操作成本低、速度快，在具有优良的边坡绿化能力的同时，利于雨水的快速下渗利用，给边坡植物生长提供水分，同时采用可靠的管道储水供水技术，使得本系统安全可靠，非常适用于边坡绿化工程。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新型土层结构的边坡绿化系统，其特征在于，包括边坡、马道、土层、储水灌溉系统、集水明渠和太阳能控制系统，所述土层覆盖在边坡的倾斜坡面上，所述土层由内至外依次由混合沙土层和黏土层构成，所述马道为边坡顶部设置的水平平台，所述混合沙土层与所述马道之间设置砂砾石层，所述边坡坡面上均匀布设有多个用于提高边坡和土层稳定性的铆钉，所述储水灌溉系统包括储水管、输水管和水泵，所述输水管埋设在所述砂砾石层内，所述输水管的进水口通过水泵与储水管连通，所述输水管的侧壁上均匀开设有多个渗水孔，所述马道上靠近土层的一侧开设有集水明渠，所述集水明渠底部通过多个均匀布置的集水孔连通所述砂砾石层，所述太阳能控制系统包括太阳能发电板、控制器和湿度传感器，所述太阳能发电板设置在马道上，所述湿度传感器设置在混合沙土层内，所述湿度传感器与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制信号输出端与所述水泵连接，所述太阳能发电板通过蓄电池与水泵和控制器连接。
优选的，所述储水管安装在边坡侧边，储水管在各级边坡交界处通过止逆阀(只可由下而上注水，不可以出水)连接，通过止逆阀将储水管分为若干工作段，各段分别负责该段边坡上的供水工作。储水管中的水源通过人工高压注水予以实现。用于在边坡完工前期替代集水明渠给混合沙土层供水，以满足坡面植物的生长发育，在旱季储水管辅助集水明渠给混合沙土层进行供水，在雨季储水管暂停使用，完全通过集水明渠给混合沙土层供水，这样设计能有效节省灌溉用水和维护作业工作量，降低边坡养护费用。
优选的，所述混合沙土层和砂砾石层的厚度为30cm，黏土层厚度为5cm，混合沙土层中细沙、黏土和营养土的比例为3：4：3，铆钉的底端插入边坡坡面内，铆钉的顶端伸入黏土层。细沙用于提高混合沙土层的保水能力，黏土用于提高混合沙土层的稳定性，营养土用于为植物提供生长营养。砂砾石层将雨水消能后均匀下渗至混合沙土层，避免水流直接冲刷混合沙土层减少对混合沙土层的水流侵蚀和土壤流失。
优选的，所述集水明渠的内壁为弧形面，所述集水明渠上设置拦污栅，拦截杂物避免堵塞集水明渠和集水孔。集水明渠内底面连接溢流堰的一侧较高，能保证集水明渠的集水效果。
优选的，所述铆钉为四棱柱状混凝土铆钉，混凝土铆钉将坡面、混合沙土层和黏土层连为一体，加强坡面和土层的稳定性。
优选的，所述集水明渠的一端连接有溢流堰和排水沟，通过集水明渠底部的集水孔将汇流雨水直接由集水孔引流至砂砾石层，再从砂砾石层缓缓深入混合沙土层，利用混合沙土层的保水性将雨水储存用于坡面植物渗灌，当雨水水量较大且，集水明渠内水流深度高于溢流堰时，多余雨水通过溢流堰溢流至排水沟，经排水沟排至路面下水系统中，实现对雨水资源充分利用的同时避免在边坡积水。
优选的，所述储水管直径大于35cm，输水管的直径大于8cm。
本发明还提供了一种新型土层结构的边坡绿化系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在施工完成的边坡坡面开孔，埋设混凝土铆钉，铆钉在坡面的埋设深度为0.5m；
S2、铺设厚度为30cm的混合沙土层和砂砾石层，在边坡侧边架设储水管，在砂砾石层内埋设输水管，在储水管内安装水泵，将输水管连接在水泵出水端，在马道上安装太阳能发电板，将控制器和蓄电池装在防水保护箱内固定在边坡侧边；
S3、在马道上靠近砂砾石层的一侧开挖集水明渠和集水孔，同时开挖溢流堰和排水沟；
S4、在混合沙土层上洒水至饱和，静置一定时间后通过喷播机喷播草籽，在混合沙土层上喷播草籽；
S5、在混合沙土层和砂砾石层上方铺设黏土层；
S6、开启水泵向砂砾石层内注水，水流缓缓流入混合沙土层保水贮存供草籽生长。
S7、雨季时关闭控制器和水泵通过天然降水流入集水明渠为混合沙土层补充水分；
S8、旱季时控制器通过收到的湿度传感器信号，当混合沙土层湿度低于下限阈值时开启水泵补水，达到湿度上限阈值时关闭水泵，控制器和水泵由太阳能发电板和蓄电池供电。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明结构简单，施工操作成本低、速度快，在具有优良的边坡绿化能力的同时，利于雨水的快速下渗利用，给边坡植物生长提供水分，同时采用可靠的管道储水供水技术，使得本系统安全可靠，非常适用于边坡绿化工程。
2、本发明采用渗灌的方式灌溉，能有效保护土层避免水流冲击破坏土层结构造成水土流失，土层分为黏土层和混合沙土层，细沙用于提高混合沙土层的保水能力，黏土用于提高混合沙土层的稳定性，营养土用于为植物提供生长营养。
3、本发明通过控制器接收湿度传感器的土层湿度信息控制补水，补水精准，充分利用天然降水，保证边坡植被生长的基础上提高水资源利用效率，节省水资源。还设置溢流堰和排水沟，避免积水影响边坡质量。
4、本发明通过储水管、抽水泵和输水管还可实现水肥同期灌溉，可定期对混合沙土层进行营养供给，解决传统边坡绿化土层营养消耗无法补充，使用寿命短的问题。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的侧视结构示意图。
图2是本发明的立体结构示意图。
附图标记说明：
1—马道； 2—混合沙土层； 3—黏土层；
4—砂砾石层； 5—铆钉； 6—储水管；
7—输水管； 8—水泵； 9—集水明渠；
10—集水孔； 11—太阳能发电板； 12—拦污栅；
13—溢流堰； 14—排水沟。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括边坡、马道1、土层、储水灌溉系统、集水明渠和太阳能控制系统，所述土层覆盖在边坡的倾斜坡面上，所述土层由内至外依次由混合沙土层2和黏土层3构成，所述马道1为边坡顶部设置的水平平台，所述混合沙土层2与所述马道之间设置砂砾石层4，所述边坡坡面上均匀布设有多个用于提高边坡和土层稳定性的铆钉5，所述储水灌溉系统包括储水管6、输水管7和水泵8，所述输水管7埋设在所述砂砾石层4内，所述输水管7的进水口通过水泵8与储水管6连通，所述输水管7的侧壁上均匀开设有多个渗水孔，所述马道1上靠近土层的一侧开设有集水明渠9，所述集水明渠9底部通过多个均匀布置的集水孔10连通所述砂砾石层4，所述太阳能控制系统包括太阳能发电板11、控制器和湿度传感器，所述太阳能发电板11设置在马道1上，所述湿度传感器设置在混合沙土层2内，所述湿度传感器与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制信号输出端与所述水泵8连接，所述太阳能发电板11通过蓄电池与水泵和控制器连接。
本实施例中，控制器为单片机芯片。
本实施例中，所述储水管6安装在边坡侧边，储水管6在各级边坡交界处通过止逆阀连接，止逆阀使只可由下而上向储水管注水，不可以出水，通过止逆阀将储水管6分为若干工作段，各段分别负责该段边坡上的供水工作，各段储水管6内均设置水泵8，每一个水泵对应一根输水管7，一根输水管7负责一级边坡的灌溉。储水管6中的水源通过人工高压注水予以实现。储水管6用于在边坡完工前期替代集水明渠9给混合沙土层供水，以满足坡面植物的生长发育，在旱季储水管6辅助集水明渠9给混合沙土层2进行供水，在雨季储水管暂停使用，完全通过集水明渠9给混合沙土层2供水，这样设计能有效节省灌溉用水和维护作业工作量，降低边坡养护费用。
本实施例中，所述混合沙土层2和砂砾石层4的厚度为30cm，黏土层3厚度为5cm，混合沙土层1中细沙、黏土和营养土的比例为3：4：3，铆钉5的底端插入边坡坡面内，铆钉5的顶端伸入黏土层3。细沙用于提高混合沙土层2的保水能力，黏土用于提高混合沙土层2的稳定性，营养土用于为植物提供生长营养。砂砾石层4将雨水消能后均匀下渗至混合沙土层2，避免水流直接冲刷混合沙土层2减少混合沙土层2的水流侵蚀和土壤流失。
本实施例中，所述集水明渠9的内壁为弧形面，所述集水明渠9上设置拦污栅12，拦截杂物避免堵塞集水明渠9和集水孔10。集水明渠9内底面连接溢流堰13的一侧较高，能保证集水明渠9的集水效果。
本实施例中，所述铆钉5为长方体混凝土铆钉，铆钉5长0.85m，截面边长为0.15m，混凝土铆钉5将坡面、混合沙土层和黏土层连为一体，加强坡面和土层的稳定性。
本实施例中，所述集水明渠9的一端连接有溢流堰13和排水沟14，通过集水明渠9底部的集水孔10将汇流雨水直接由集水孔10引流至砂砾石层，再从砂砾石层缓缓深入混合沙土层2，利用混合沙土层2的保水性将雨水储存用于坡面植物渗灌，当雨水水量较大且集水明渠9内水流深度高于溢流堰13时，多余雨水通过溢流堰13溢流至排水沟14，经排水沟14排至路面下水系统中，实现对雨水资源充分利用的同时避免在边坡积水。
本实施例中，所述储水管6直径为40cm，输水管的直径为10cm。
本发明还提供了一种新型土层结构的边坡绿化系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在施工完成的边坡坡面开孔，埋设混凝土铆钉5，铆钉5在坡面的埋设深度为0.5m；
S2、铺设厚度为30cm的混合沙土层2和砂砾石层4，在边坡侧边架设储水管6，在砂砾石层4内埋设输水管7，在储水管6内安装水泵8，将输水管7连接在水泵8出水端，在马道1上安装太阳能发电板11，将控制器和蓄电池装在防水保护箱内固定在边坡侧边；
S3、在马道1上靠近砂砾石层4的一侧开挖并浆砌集水明渠9和集水孔，同时开挖并浆砌溢流堰13和排水沟14；
S4、在混合沙土层2上洒水至饱和，静置一定时间后通过喷播机喷播草籽；
S5、在混合沙土层2和砂砾石层4上方铺设黏土层3；
S6、开启水泵8向砂砾石层4内注水，水流缓缓流入混合沙土层2保水贮存供草籽生长。
S7、雨季时关闭控制器和水泵8通过天然降水流入集水明渠9为混合沙土层2补充水分；
S8、旱季时控制器通过收到的湿度传感器信号，当混合沙土层2湿度低于下限阈值时开启水泵8补水，达到湿度上限阈值时关闭水泵8，控制器和水泵8由太阳能发电板11和蓄电池供电。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型土层结构的边坡绿化系统，其特征在于，包括马道(1)、边坡、土层、储水灌溉系统、集水明渠(9)和太阳能控制系统，所述土层覆盖在边坡的倾斜坡面上，所述土层由内至外依次由混合沙土层(2)和黏土层(3)构成，所述马道(1)为边坡顶部设置的平台，所述混合沙土层(2)与所述马道之间设置砂砾石层(4)，所述边坡坡面上均匀布设有多个用于提高边坡和土层稳定性的铆钉(5)，所述储水灌溉系统包括储水管(6)、输水管(7)和水泵(8)，所述输水管(7)埋设在所述砂砾石层(4)内，所述输水管(7)的进水口通过水泵(8)与储水管(6)连通，所述输水管(7)的侧壁上均匀开设有多个渗水孔，所述马道(1)上靠近土层的一侧开设有集水明渠(9)，所述集水明渠(9)底部通过集水孔(10)连通所述砂砾石层(4)，所述太阳能控制系统包括太阳能发电板(11)、控制器和湿度传感器，所述太阳能发电板(11)设置在马道(1)上，所述湿度传感器设置在混合沙土层(2)内，所述湿度传感器与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制信号输出端与所述水泵(8)连接，所述太阳能发电板(11)通过蓄电池与水泵和控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型土层结构的边坡绿化系统，其特征在于，所述集水明渠(9)的内壁为弧形面，所述集水明渠(9)上设置拦污栅(12)。
3.根据权利要求1所述的一种新型土层结构的边坡绿化系统，其特征在于，所述铆钉(5)为柱状混凝土铆钉。
4.根据权利要求1所述的一种新型土层结构的边坡绿化系统，其特征在于，所述集水明渠(9)的一端连接有溢流堰(13)和排水沟(14)。
5.一种新型土层结构的边坡绿化系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在施工完成的边坡坡面开孔，埋设混凝土铆钉(5)；
S2、铺设混合沙土层(2)和砂砾石层(4)，安装储水灌溉系统和太阳能控制系统；
S3、在马道(1)上开挖集水明渠(9)，同时开挖溢流堰(13)和排水沟(14)；
S4、在混合砂土层(2)上洒水，静置一段时间后，在混合沙土层(2)上喷播草籽；
S5、在混合沙土层(2)和砂砾石层(4)上方铺设黏土层(3)；
S6、通过储水灌溉系统向砂砾石层(4)注水。
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