CN113652235A - 一种边坡修复剂的制作方法及边坡施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种边坡修复剂的制作方法及边坡施工工艺，其采用常见的废弃秸秆为主要原料，生产土壤固化液和纤维固化剂，可按照边坡的水土流失程度自由选择纤维固化剂和土壤固化液的量，喷洒量纤维固化剂可以有效提高表层土壤的保水保肥能力，土壤固化液可以形成一定厚度的高渗透性土壤固结层；本发明可克服边坡植物萌发之前的裸坡阶段水土流失严重的问题，以作为边坡预处理和补充的水土保持方式。

Description

一种边坡修复剂的制作方法及边坡施工工艺

技术领域

本发明涉及水土保持技术领域，具体地指一种边坡修复剂的制作方法及边坡施工工艺。

背景技术

近年来，随着经济的迅速发展，水土流失问题已经成为了我国现今亟需解决的重大生态环境问题，水土保持也越来越受到关注和重视。水土保持措施是实施水土保持的各项技术措施，是指在水土流失区有效防治水土流失、改善农业生产条件和生态环境为主要目的农业技术措施、生物措施、工程措施的总称。

近年来，治理水土流失中单纯的运用一种措施显得势单力薄，多种水保措施相结合成为一种新的趋势，其中在土质边坡植物萌发之前的裸坡阶段，水土流失依旧很严重，现在工程上前期一般采用无纺布覆盖的方式，但是无纺布具有明显的缺点：强度不够容易撕裂，在边坡上容易因重力下滑，降解产物不明确容易产生污染，所以需要一种方法价格低廉，实施简单，生效迅速，可以作为边坡预处理和补充的水土保持方式。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种边坡修复剂的制作方法及边坡施工工艺，克服边坡植物萌发之前的裸坡阶段水土流失严重的问题，以作为边坡预处理和补充的水土保持方式。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种边坡修复剂的制作方法，所述边坡修复剂包括土壤固化液和纤维固化剂，它包括如下步骤：

步骤1）：将秸秆去掉根部以及穗子，切成小段，将切好的秸秆段用水浸润一段时间；

步骤2）：用榨汁机将秸秆和水的混合物一同榨汁备用；

步骤3）：向步骤2）榨汁后得到的秸秆汁中加入一定量的山梨酸钾和聚丙烯酰胺，加热后恒温搅拌至完全溶解；

步骤4）：根据当地的土壤条件以及边坡需要的作物特性，向步骤3）得到的溶液中加入添加定量的复合肥至完全溶解，即得土壤固化液；

步骤5）：将步骤2）榨汁后剩余的秸秆渣，在湿润的条件下进行机械揉搓，使内部纤维软化，初步分解；

步骤6）：将揉搓后的秸秆渣放入NaOH溶液中，在加热条件下恒温搅拌反应一段时间，然后用水冲洗至中性；

步骤7）：将冲洗后的秸秆渣放入亚氯酸钠溶液中，加热条件下恒温搅拌一段时间，过滤后将秸秆渣用水洗涤至中性，烘干后过筛网，收取通过筛网的物料，即得到纤维固化剂。

优选地，所述步骤1）具体为：秸秆采用玉米或水稻或高粱作物的秸秆，去掉根部以及穗子，切成长度为2-4cm的小段，将切好的秸秆段用清水浸润50—60分钟，其中清水分多次喷洒至秸秆饱和，秸秆和清水的质量比约为1:0.5。

优选地，所述步骤3）具体为：向步骤2）榨汁后得到的秸秆汁中加入山梨酸钾和聚丙烯酰胺，其中山梨酸钾加入量的质量占比为2%，聚丙烯酰胺加入量的质量占比为5%，然后在85℃下恒温搅拌至完全溶解。

优选地，所述步骤5）中，机械揉搓的时间为50-60min。

优选地，所述步骤6）具体为：将揉搓后的秸秆渣放入质量分数为5%的NaOH溶液中，在70-80℃下恒温搅拌反应110—120min，然后用清水冲洗至中性，其中放入的秸秆渣与NaOH溶液的质量比约为1:25。

优选地，所述步骤7）具体为：将冲洗后的秸秆渣放入10g/L的亚氯酸钠溶液中，加热至80℃-90℃并恒温搅拌50-60min，过滤后用水洗涤至中性，在恒温干燥箱内55-60℃下低温烘干，烘干后过0.5-2mm筛网，即得到纤维固化剂，其中秸秆渣与亚氯酸钠溶液的质量比约为1:25。

一种边坡修复剂的边坡施工工艺，它包括如下步骤：

步骤1）：在施工前，对需要进行水土保持的土质边坡体进行实地勘察，根据此处植被覆盖率和外观的要求，选择植物种子的种类和用量，根据土壤种类、面积和坡度计算土壤固化液和纤维固化剂所需的量；

步骤2）：制备土壤固化液和纤维固化剂；

步骤3）：将种子和纤维固化剂混合均匀，并加入水形成胶体，向土质边坡均匀喷洒纤维固化剂和种子的混合胶体；

步骤4）：向步骤3）的混合胶体表面均匀喷洒土壤固化液；

步骤5）：后期养护。

本发明的有益效果：

（1）本发明中的边坡修复剂，即土壤固化液和纤维固化剂制作方便，成本低廉，容易实现工业化大量生产；

（2）纤维固化剂能够显著提高下层土壤的保水保肥能力，土壤固化液能够形成一定厚度的高渗透性土壤固结层，在不影响种子破土的情况下增强坡面整体性和稳定性；

（3）山梨酸钾作为抗微生物剂抑制其中微生物的繁殖，方便固化液储存；

（4）土壤固化液中本身就含有一定量的植物必须的肥料养分，加入适量化肥过后，更有利于土壤种子萌发，完成边坡整体生态恢复；

（5）本发明这种将纤维固化剂和土壤固化液结合起来的喷洒式水土保持复合工艺实施简单，生效迅速，能够快速有效地控制表层水土流失，非常适合作为边坡预处理和补充的水土保持方式。

（6）本发明可以按照边坡的水土流失程度自由选择纤维固化剂和土壤固化液的量，喷洒一定量的纤维固化剂可以有效提高表层土壤的保水保肥能力，土壤固化液可以形成一定厚度的高渗透性土壤固结层，在不影响种子破土的情况下增强坡面整体性和稳定性；由于形成的高渗透性土壤固结层的高渗透性对降雨水分的入渗影响不大，但是可以切断下层持水土壤与大气的直接接触，所以减少了水分的蒸发，再加上纤维固化剂的保水作用，从而显著增加土壤含水率，有利于边坡的各种植物种子的萌发。

附图说明

图1 为冲刷速率随时间变化曲线图；

图2为累计冲刷量对比柱状图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

一种边坡修复剂的制作方法，所述边坡修复剂包括土壤固化液和纤维固化剂，它包括如下步骤：

步骤1）：将秸秆去掉根部以及穗子，切成小段，将切好的秸秆段用水浸润一段时间；

步骤2）：用榨汁机将秸秆和水的混合物一同榨汁备用；

步骤3）：向步骤2）榨汁后得到的秸秆汁中加入一定量的山梨酸钾和聚丙烯酰胺，加热后恒温搅拌至完全溶解；在本实施例中，聚丙烯酰胺是一种聚合物线性水溶性聚合物，在土壤中施用聚丙烯酰胺可以增加土壤颗粒间的粘结力，具有土壤颗粒沉降和絮凝能力强的特点。它能促进良好土壤团聚体结构的形成，防止土壤表层结皮的形成。具有减少因地表径流造成的土壤流失、提高土壤渗透力、保土保肥、缓解和调节土壤水分蒸发等作用。并且秸秆汁中含有果糖、粗蛋白和众多微量元素元素，和聚丙烯酰胺协同作用可以显著提高土的抗分离能力。

步骤4）：根据当地的土壤条件以及边坡需要的作物特性，向步骤3）得到的溶液中加入添加定量的复合肥至完全溶解，即得土壤固化液；

步骤5）：将步骤2）榨汁后剩余的秸秆渣，在湿润的条件下进行机械揉搓，使内部纤维软化，初步分解；

步骤6）：将揉搓后的秸秆渣放入NaOH溶液中，在加热条件下恒温搅拌反应一段时间，然后用水冲洗至中性；

步骤7）：将冲洗后的秸秆渣放入亚氯酸钠溶液中，加热条件下恒温搅拌一段时间，过滤后将秸秆渣用水洗涤至中性，烘干后过筛网，收取通过筛网的物料，即得到纤维固化剂。其中亚氯酸钠为强氧化剂，可以去除色素和部分杂质，在不损伤秸秆渣纤维的情况下对纤维软化以及漂白。

优选地，所述步骤1）具体为：秸秆采用玉米或水稻或高粱作物的秸秆，去掉根部以及穗子，切成长度为2-4cm的小段，将切好的秸秆段用清水浸润50—60分钟，其中清水分多次喷洒至秸秆饱和，秸秆和清水的质量比约为1:0.5。

优选地，所述步骤3）具体为：向步骤2）榨汁后得到的秸秆汁中加入山梨酸钾和聚丙烯酰胺，其中山梨酸钾加入量的质量占比为2%，聚丙烯酰胺加入量的质量占比为5%，然后在85℃下恒温搅拌至完全溶解。

优选地，所述步骤5）中，机械揉搓的时间为50-60min。

优选地，所述步骤6）具体为：将揉搓后的秸秆渣放入质量分数为5%的NaOH溶液中，在70-80℃下恒温搅拌反应110—120min，然后用清水冲洗至中性，其中放入的秸秆渣与NaOH溶液的质量比约为1:25。

优选地，所述步骤7）具体为：将冲洗后的秸秆渣放入10g/L的亚氯酸钠溶液中，加热至80℃-90℃并恒温搅拌50-60min，过滤后用水洗涤至中性，在恒温干燥箱内55-60℃下低温烘干，烘干后过0.5-2mm筛网，即得到纤维固化剂，其中秸秆渣与亚氯酸钠溶液的质量比约为1:25。

一种边坡修复剂的边坡施工工艺，它包括如下步骤：

步骤1）：在施工前，对需要进行水土保持的土质边坡体进行实地勘察，根据此处植被覆盖率和外观的要求，选择植物种子的种类和用量，根据土壤种类、面积和坡度计算土壤固化液和纤维固化剂所需的量；

步骤2）：制备土壤固化液和纤维固化剂；

步骤3）：将种子和纤维固化剂混合均匀，并加入水形成胶体，向土质边坡均匀喷洒纤维固化剂和种子的混合胶体；

步骤4）：向步骤3）的混合胶体表面均匀喷洒土壤固化液；

步骤5）：后期养护。

下面以具体两个实施例进一步详细描述：

实施例一：水土保持土壤固化液和纤维固化剂的制作

首先，准备新鲜的玉米秸秆10Kg，去除叶片，切成大约3cm长的小段，将切好秸秆段放入盆中，分5次共加入用5Kg清水，浸润50—60分钟；用榨汁机将浸润后秸秆榨汁，共得到5.5L秸秆汁；向制备好的秸秆汁中加入11g的山梨酸钾和28g阴离子型PAM（聚丙烯酰胺），搅拌至完全溶解。

秸秆榨汁后剩余的残渣，晾干后过0.5mm筛网，得到秸秆渣粉末2Kg，将秸秆渣粉末放入到5%的NaOH溶液中，反应120min后用清水冲洗。将冲洗后的固体加入到10g/L的亚氯酸钠溶液中水浴加热80℃，并伴随搅拌60min，过滤后用蒸馏水洗涤、烘干，得到纤维固化剂共1.2Kg。

实施例二：水土保持相关实验

实验1：模拟降雨实验，实验过程如下：

准备四个边坡模型，边坡模型主体砌筑在木制的试验箱中，试验箱内部尺寸为100cm×40cm×20cm（长×宽×高），试验箱下部设有用于导流坡面径流的导流槽和用于收集坡面径流的集水桶。向试验箱中用分层夯实的方法填入紫色土，并在室内自然条件下养护7天之后，在20°坡度情况下进行90mm/h的强降雨实验。

实验组：将0.2Kg纤维固化剂于0.8L清水中搅拌形成胶体，将胶体均匀喷洒在边坡模型上，随后喷洒0.8L制备好的土壤固化液；

对照组1：将0.2Kg纤维固化剂于0.8L清水中搅拌形成胶体，将胶体均匀喷洒在边坡模型上，随后喷洒0.8L清水；

对照组2：向边坡喷洒0.8L清水，随后喷洒0.8L制备好的土壤固化液；

对照组3：分两次喷洒0.8L清水；

从图1和2看出，上述实验结果可以说明，与喷洒清水的空白对照组3相比较，同时添加纤维固化剂和土壤固化液使得土壤的抗分离能力显著增加。在一小时强降雨作用下，累计水土流失量减少了79.31%，单独使用土壤固化液的对照组2累计水土流失量减少了71.26%，单独使用纤维固化剂的对照组1累计水土流失量也减少了27.24%。由此可以得出结论，土壤固化液可以显著提高土壤的抗分离能力，纤维固化剂主要是保水保肥的作用，同时也能改善土壤的物理化学性质使得土壤的抗分离能力提升，二者协同作用可以显著减少水土流失，可以推广应用。

实验2：种子萌发实验，实验过程如下：

实验组：选取50粒硬实健康的高羊茅种子，将种子和50g纤维固化剂混合均匀，并加入0.25L水形成胶体，将胶体喷洒于花盆表面，隔天后向表层土壤均匀喷洒0.25L土壤固化液；

对照组1：选取50粒硬实健康的高羊茅种子，将种子和50g纤维固化剂混合均匀，并加入0.25L水形成胶体，将胶体喷洒于花盆表面，隔天后向表层土壤均匀喷洒0.25L清水；

对照组2：选取50粒硬实健康的高羊茅种子，将种子均匀撒在花盆里，喷洒0.25L清水，隔天后再次喷洒0.25L清水。

观察萌发实验结果见表1所示：

表1纤维固化剂和土壤固化液影响下的高羊茅种子萌发率

上述实验结果说明，施用本发明的土壤固化液和纤维固化剂形成的固结层对种子的破土萌发阶段基本没有影响，并且种子萌发以后，植物和下层纤维的协同保水固肥能力会使得边坡的水土保持和生态恢复能力显著提高，可以推广应用。

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 (7)

1.一种边坡修复剂的制作方法，所述边坡修复剂包括土壤固化液和纤维固化剂，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤1）：将秸秆去掉根部以及穗子，切成小段，将切好的秸秆段用水浸润一段时间；

步骤2）：用榨汁机将秸秆和水的混合物一同榨汁备用；

步骤3）：向步骤2）榨汁后得到的秸秆汁中加入一定量的山梨酸钾和聚丙烯酰胺，加热后恒温搅拌至完全溶解；

步骤4）：根据当地的土壤条件以及边坡需要的作物特性，向步骤3）得到的溶液中加入添加定量的复合肥至完全溶解，即得土壤固化液；

步骤5）：将步骤2）榨汁后剩余的秸秆渣，在湿润的条件下进行机械揉搓，使内部纤维软化，初步分解；

步骤6）：将揉搓后的秸秆渣放入NaOH溶液中，在加热条件下恒温搅拌反应一段时间，然后用水冲洗至中性；

步骤7）：将冲洗后的秸秆渣放入亚氯酸钠溶液中，加热条件下恒温搅拌一段时间，过滤后将秸秆渣用水洗涤至中性，烘干后过筛网，收取通过筛网的物料，即得到纤维固化剂。

2.根据权利要求1所述的一种边坡修复剂的制作方法，其特征在于：所述步骤1）具体为：秸秆采用玉米或水稻或高粱作物的秸秆，去掉根部以及穗子，切成长度为2-4cm的小段，将切好的秸秆段用清水浸润50—60分钟，其中清水分多次喷洒至秸秆饱和，秸秆和清水的质量比约为1:0.5。

3.根据权利要求1所述的一种边坡修复剂的制作方法，其特征在于：所述步骤3）具体为：向步骤2）榨汁后得到的秸秆汁中加入山梨酸钾和聚丙烯酰胺，其中山梨酸钾加入量的质量占比为2%，聚丙烯酰胺加入量的质量占比为5%，然后在85℃下恒温搅拌至完全溶解。

4.根据权利要求1所述的一种边坡修复剂的制作方法，其特征在于：所述步骤5）中，机械揉搓的时间为50-60min。

5.根据权利要求1所述的一种边坡修复剂的制作方法，其特征在于：所述步骤6）具体为：将揉搓后的秸秆渣放入质量分数为5%的NaOH溶液中，在70-80℃下恒温搅拌反应110—120min，然后用清水冲洗至中性，其中放入的秸秆渣与NaOH溶液的质量比约为1:25。

6.根据权利要求1所述的一种边坡修复剂的制作方法，其特征在于：所述步骤7）具体为：将冲洗后的秸秆渣放入10g/L的亚氯酸钠溶液中，加热至80℃-90℃并恒温搅拌50-60min，过滤后用水洗涤至中性，在恒温干燥箱内55-60℃下低温烘干，烘干后过0.5-2mm筛网，即得到纤维固化剂，其中秸秆渣与亚氯酸钠溶液的质量比约为1:25。

7.一种边坡修复剂的边坡施工工艺，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤1）：在施工前，对需要进行水土保持的土质边坡体进行实地勘察，根据此处植被覆盖率和外观的要求，选择植物种子的种类和用量，根据土壤种类、面积和坡度计算土壤固化液和纤维固化剂所需的量；

步骤2）：制备土壤固化液和纤维固化剂；

步骤3）：将种子和纤维固化剂混合均匀，并加入水形成胶体，向土质边坡均匀喷洒纤维固化剂和种子的混合胶体；

步骤4）：向步骤3）的混合胶体表面均匀喷洒土壤固化液；

步骤5）：后期养护。

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