CN113186945A - 一种用于生态护坡的智能化养护系统及养护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于生态护坡的智能化养护系统及养护方法，包括监测系统、储水系统和供水系统；监测系统包括控制器与多个湿度传感器；储水系统包括开设在边坡的储水沟槽，储水沟槽上表面设置有浅层护坡基材；供水系统包括微渗网和供水管路。该系统利用监测控制设备与微渗技术相配合，对坡面进行自动化养护，通过润湿植物根系的方法节约水源，控制成本，避免了传统养护方式对水的浪费及对基材的侵蚀。
Description
技术领域
本发明属于生态护坡系统技术领域，特别涉及一种用于生态护坡的智能化养护系统及养护方法。
背景技术
生态护坡是一种新兴的边坡治理措施，与常规的工程护坡相比，具有美观、经济、安全、高效等特点，能有效解决工程开发带来的生态问题。20世纪末我国学者从国外引进了一系列的喷播类护坡设备和方法，经过不断地应用探索与创新，开发出了更经济、更适合我国国情的生态护坡技术，目前我国常用的喷播类生态护坡技术主要有客土喷播技术、高次团粒喷播技术、厚层基材喷播技术、植被混凝土生态护坡技术等。
边坡的生态修复过程主要包括坡面种植与后期养护两个部分，坡面的养护直接关系到护坡植物能否顺利生长发育并最终形成一个稳定的生态系统。目前传统的边坡养护措施主要采用喷灌、滴灌或人工浇灌的方式，由于坡度影响，且护坡基材的渗透性普遍较小，因此需要大量水源补充才能满足坡面植物生长，不仅造成了资源浪费和成本增加，同时部分护坡基材也会因长时间的积水浸泡导致强度降低，对边坡防护效果有很大的限制。
对于边坡养护系统的改进，目前国内只是对养护方式进行针对性优化，尚未有专门的技术能充分全面的利用资源，克服传统养护方式的弊端。如公开号为CN110637668A的中国专利公开了一种离子型稀土废弃矿区边坡土壤立体修复结构及方法，利用马道和截水池改进为生态截水沟，具有较好的修复效果；公开号为CN105104011A的中国专利公开了一种用于边坡绿化的储水防冲刷养护系统，利用滴灌技术和防冲刷装置进行坡面的养护，有效防止了水滴对坡面的侵蚀；公开号为CN110149877A的中国专利公开了一种矸石山高陡边坡植被养护系统，通过水泵将蓄水池内水泵入供水管道，由供水管道内微孔进行喷洒养护，在控制成本同时能有较好的养护效果。以上这些方式未形成自动一体化系统，需人工进行辅助养护，且养护成本高。目前国内也有自动一体化养护系统，如公开号为CN112262738A的中国专利公开了一种区块化管理边坡混凝土植被养护系统，由供电系统、检测系统、滴灌系统组成，能利用太阳能对系统进行供电，同时检测系统能对坡面含水率进行监测并通过滴灌系统进行补水，真正意义上实现了自动一体化养护。但该装置受坡度、坡高限制，若坡度较高时极易出现坡面上部供水不足而下部供水过多的情况，并且该养护方式最终仍由滴灌系统给水，易造成水源的浪费和对基材的侵蚀。
因此，有必要发明一种智能化边坡养护系统，该养护系统能适应于各类边坡，要避免传统养护方式的弊端，同时实现智能化，能在保证养护效果的前提下减少养护成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于生态护坡的智能化养护系统及养护方法，该系统利用监测控制设备与微渗技术相配合，对坡面进行自动化养护，通过润湿植物根系的方法节约水源，控制成本，避免了传统养护方式对水的浪费及对基材的侵蚀。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于生态护坡的智能化养护系统，包括监测系统、储水系统和供水系统；监测系统包括控制器与多个湿度传感器；储水系统包括开设在边坡的储水沟槽，储水沟槽上表面设置有浅层护坡基材；供水系统包括微渗网和供水管路。
优选地，湿度传感器设置在边坡表面的护坡基材内1/2厚度处；湿度传感器与控制器电性连接。
优选地，储水沟槽为开设在坡顶或马道的槽状结构，槽状结构的横截面为上宽下窄的梯形结构，沟槽上宽约40cm，下宽约30cm，深约50cm；储水沟槽内壁铺设水泥砂浆。
优选地，储水沟槽内壁连接有过滤层，过滤层设置在储水沟槽1/3高度位置处；过滤层包括滤板和滤板表面包覆的土工织布。
优选地，过滤层上方设置有碎石与粗粒土混合的粗料层，粗料层上表面为凹陷的弧面结构；浅层护坡基材设置在粗料层上方，浅层护坡基材厚约为3cm-4cm。
优选地，浅层护坡基材内种植有草本植物；草本植物优选根系不发达的草本植物，起到净化固土和美化的作用。
优选地，微渗网为外部包覆的无纺布的棉绳组成的网状结构，微渗网设置在边坡的护坡基材内；棉绳优选16mm直径的三股棉绳；微渗网铺设规格与常规铁丝网铺设一致，埋深约为距坡面基材厚度1/2处。
优选地，供水管路包括PVC通水管，通水管埋设于坡面内，一端与储水沟槽底端配合，一端与微渗网连接；通水管上设置有水泵与控制器电性连接。
优选地，储水沟槽底面与通水管吸口接触的位置开设有引水凹槽用于引水。
优选地，上述一种用于生态护坡的智能化养护系统的养护方法，包括以下步骤：
S1，基槽开挖：在马道或坡顶距坡面适当位置进行基材开挖，开挖前用全站仪与线绳拉出基槽的轮廓线；按照所需的储水沟槽尺寸进行开挖，并每隔固定距离在沟槽底部设置引水凹槽以方便通水管吸水；对开挖后的沟槽进行沟底夯实并用水泥抹面防止雨水下渗；
S2，埋设通水管与水泵：将通水管与水泵相连，使通水管一端吸口与储水沟槽底面开设的引水凹槽接触配合；
S3，在储水沟槽内存储适当水分以满足坡面前期给水要求；在储水沟槽内壁设置过滤层和粗料层，粗粒层上表面为凹陷弧面结构，凹陷弧面结构上进行浅层护坡基材喷播；
S4，安置微渗网：将三股棉绳外包无纺布并织成网状结构，按施工要求布设锚钉和微渗网，微渗网铺设在距坡面4cm-5cm处；微渗网上部与通水管另一端相连；
S5，安置检测系统：将多个湿度传感器布设于坡面4cm-5cm处并固定，布设规格为4m2/个，将多个湿度传感器与控制器电性连接；
S6，遵循植物种子配料规范配置植物种子；按施工要求喷播护坡基材，基层不含种子，喷射厚度约为8cm，面层含植物种子，喷射厚度约为2cm；储水沟槽上表面的浅层护坡基材内包含根系不发达的草本植物种子，并在浅层护坡基材中适当增加土壤中粗粒土比例；
S7，喷播完成后及时覆盖无纺布，并在后期进行虫害防止、局部残缺修补工作；通过湿度传感器反馈的湿度数据，控制器自动控制水泵进行给水，控制坡面各点处湿度在设定范围内波动。
进一步地，所述施工要求为《水电工程陡边坡植被混凝土生态修复技术规范》的施工要求；所述物种子配料规范为“草灌结合、本地物种与先锋物种结合、冷暖季结合”的原则。
本发明的有益效果为：
1，本发明能用手机电脑等设备实时监控坡面含水率，并能自动调节坡面含水率在某一范围内，实现了生态护坡的自动化养护，节约了人力资源；
2，本发明可以用微渗网替代传统挂网，能适应于各类边坡，不仅能满足加筋要求，水分也能直接渗入植物根系所在土壤，在保证工程安全的前期下节约了成本，并能更好的对植物进行养护，避免了喷灌、滴灌及人工养护等方式对坡面基材的侵蚀；
3，由于微渗网的微渗作用，植物根系会攀附在其上，由此形成的“根-土-微渗网”复合结构比传统防护网强度更高，安全性更好；微渗网是柔性网，能更好的贴合坡面尤其是不规则坡面，同时微渗网能在坡面因受暴雨侵蚀导致含水率过高时吸取一部分多余水分，进一步提高工程安全。
附图说明
图1为本发明在一段坡体的截面结构示意图。
图2为本发明在多个坡体的结构示意图。
图中：坡体1，护坡基材2，浅层护坡基材3，草本植物4，粗料层5，过滤层6，储水沟槽7，通水管8，水泵9，微渗网10，湿度传感器11。
具体实施方式
实施例1：
如图1~图2中，一种用于生态护坡的智能化养护系统，包括监测系统、储水系统和供水系统；监测系统包括艾飞星创-LOT08A型控制器与多个艾飞星创-AC03型湿度传感器11；储水系统包括开设在边坡的储水沟槽7，储水沟槽7上表面设置有浅层护坡基材3；供水系统包括微渗网10和供水管路。
优选地，艾飞星创-AC03型湿度传感器11设置在边坡表面的护坡基材2内1/2厚度处，以避免光照对传感器的影响，同时坡面传感器与艾飞星创-LOT08A型控制器相连，通过控制器将坡面传感器的检测数据发送到终端设备，控制器所在位置不能有障碍物遮挡信号的传输；湿度传感器11与控制器电性连接。
优选地，储水沟槽7为开设在坡顶或马道的槽状结构，槽状结构的横截面为上宽下窄的梯形结构，沟槽上宽约40cm，下宽约30cm，深约50cm；储水沟槽7内壁铺设水泥砂浆。
优选地，储水沟槽7内壁连接有过滤层6，过滤层6设置在储水沟槽71/3高度位置处；过滤层6包括滤板和滤板表面包覆的土工织布。
优选地，过滤层6上方设置有碎石与粗粒土混合的粗料层5，粗料层5上表面为凹陷的弧面结构；浅层护坡基材3设置在粗料层5上方，浅层护坡基材3厚约为3cm-4cm。
优选地，浅层护坡基材3内种植有草本植物4；草本植物4优选根系不发达的草本植物4，起到净化固土和美化的作用。
优选地，微渗网10为外部包覆的无纺布的棉绳组成的网状结构，微渗网10设置在边坡的护坡基材2内；棉绳优选16mm直径的三股棉绳；微渗网10铺设规格与常规铁丝网铺设一致，埋深约为距坡面基材厚度1/2处。
优选地，供水管路包括PVC通水管8，通水管8埋设于坡面内，一端与储水沟槽7底端配合，一端与微渗网10连接；通水管8上设置钱虎DB-12B型水泵9与艾飞星创-LOT08A型控制器电性连接。
优选地，储水沟槽7底面与通水管8吸口接触的位置开设有引水凹槽用于引水。
实施例2：
优选地，上述一种用于生态护坡的智能化养护系统的养护方法，包括以下步骤：
S1，基槽开挖：在马道或坡顶距坡面适当位置进行基材开挖，开挖前用全站仪与线绳拉出基槽的轮廓线；按照所需的储水沟槽7尺寸进行开挖，并每隔固定距离在沟槽底部设置引水凹槽以方便通水管8吸水；对开挖后的沟槽进行沟底夯实并用水泥抹面防止雨水下渗；
S2，埋设通水管8与钱虎DB-12B型水泵9：将通水管8与水泵9相连，使通水管8一端吸口与储水沟槽7底面开设的引水凹槽接触配合；
S3，在储水沟槽7内存储适当水分以满足坡面前期给水要求；在储水沟槽7内壁设置过滤层6和粗料层5，粗粒层上表面为凹陷弧面结构，凹陷弧面结构上进行浅层护坡基材3喷播；
S4，安置微渗网10：将三股棉绳外包无纺布并织成网状结构，按施工要求布设锚钉和微渗网10，微渗网10铺设在距坡面4cm-5cm处；微渗网10上部与通水管8另一端相连；
S5，安置检测系统：将多个艾飞星创-AC03型湿度传感器11布设于坡面4cm-5cm处并固定，布设规格为4m2/个，将多个湿度传感器11与艾飞星创-LOT08A型控制器电性连接；
S6，遵循植物种子配料规范配置植物种子；按施工要求喷播护坡基材2，基层不含种子，喷射厚度约为8cm，面层含植物种子，喷射厚度约为2cm；储水沟槽7上表面的浅层护坡基材3内包含根系不发达的草本植物4种子，并在浅层护坡基材3中适当增加土壤中粗粒土比例；
S7，喷播完成后及时覆盖无纺布，并在后期进行虫害防止、局部残缺修补工作；通过艾飞星创-AC03型湿度传感器11反馈的湿度数据，艾飞星创-LOT08A型控制器自动控制钱虎DB-12B型水泵9进行给水，控制坡面各点处湿度在设定范围内波动。
进一步地，所述施工要求为《水电工程陡边坡植被混凝土生态修复技术规范》的施工要求；所述物种子配料规范为“草灌结合、本地物种与先锋物种结合、冷暖季结合”的原则。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于生态护坡的智能化养护系统，其特征在于：包括监测系统、储水系统和供水系统；监测系统包括控制器与多个湿度传感器（11）；储水系统包括开设在边坡的储水沟槽（7），储水沟槽（7）上表面设置有浅层护坡基材（3）；供水系统包括微渗网（10）和供水管路。
2.根据权利要求1所述的一种用于生态护坡的智能化养护系统，其特征在于：所述湿度传感器（11）设置在边坡表面的护坡基材（2）内；湿度传感器（11）与控制器电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于生态护坡的智能化养护系统，其特征在于：所述储水沟槽（7）为开设在坡顶或马道的槽状结构，槽状结构的横截面为上宽下窄的梯形结构；储水沟槽（7）内壁铺设水泥砂浆。
4.根据权利要求1所述的一种用于生态护坡的智能化养护系统，其特征在于：所述储水沟槽（7）内壁连接有过滤层（6），过滤层（6）包括滤板和滤板表面包覆的土工织布。
5.根据权利要求1所述的一种用于生态护坡的智能化养护系统，其特征在于：所述过滤层（6）上方设置有碎石与粗粒土混合的粗料层（5），浅层护坡基材（3）设置在粗料层（5）上方。
6.根据权利要求1所述的一种用于生态护坡的智能化养护系统，其特征在于：所述浅层护坡基材（3）内种植有草本植物（4）。
7.根据权利要求1所述的一种用于生态护坡的智能化养护系统，其特征在于：所述微渗网（10）为外部包覆的无纺布的棉绳组成的网状结构，微渗网（10）设置在边坡的护坡基材（2）内。
8.根据权利要求1所述的一种用于生态护坡的智能化养护系统，其特征在于：所述供水管路包括通水管（8），通水管（8）埋设于坡面（1）内，一端与储水沟槽（7）底端配合，一端与微渗网（10）连接；通水管（8）上设置有水泵（9）与控制器电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种用于生态护坡的智能化养护系统，其特征在于：所述储水沟槽（7）底面与通水管（8）吸口接触的位置开设有引水凹槽用于引水。
10.根据权利要求1~9任一项所述的一种用于生态护坡的智能化养护系统的养护方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，基槽开挖：在马道或坡顶距坡面适当位置进行基材开挖，开挖前用全站仪与线绳拉出基槽的轮廓线；按照所需的储水沟槽（7）尺寸进行开挖，并每隔固定距离在沟槽底部设置引水凹槽以方便通水管（8）吸水；对开挖后的沟槽进行沟底夯实并用水泥抹面防止雨水下渗；
S2，埋设通水管与水泵：将通水管（8）与水泵（9）相连，使通水管（8）一端吸口与储水沟槽底面开设的引水凹槽接触配合；
S3，在储水沟槽（7）内存储适当水分以满足坡面前期给水要求；在储水沟槽（7）内壁设置过滤层（6）和粗料层（5），粗粒层（5）上表面为凹陷弧面结构，凹陷弧面结构上进行浅层护坡基材（3）喷播；
S4，安置微渗网：将三股棉绳外包无纺布并织成网状结构，按施工要求布设锚钉和微渗网（10），微渗网（10）铺设在距坡面4cm-5cm处；微渗网（10）上部与通水管（8）另一端相连；
S5，安置检测系统：将多个湿度传感器（11）布设于坡面4cm-5cm处并固定，布设规格为4m2/个，将多个湿度传感器（11）与控制器电性连接；
S6，遵循植物种子配料规范配置植物种子；按施工要求喷播护坡基材（2），基层不含种子，喷射厚度约为8cm，面层含植物种子，喷射厚度约为2cm；储水沟槽（7）上表面的浅层护坡基材（3）内包含根系不发达的草本植物（4）种子，并在浅层护坡基材（3）中适当增加土壤中粗粒土比例；
S7，喷播完成后及时覆盖无纺布，并在后期进行虫害防止、局部残缺修补工作；通过湿度传感器（11）反馈的湿度数据，控制器自动控制水泵（9）进行给水，控制坡面各点处湿度在设定范围内波动。
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