CN114809030B - 格室式水肥一体化的护坡养生防护系统及其实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种格室式水肥一体化的护坡养生防护系统及其实施方法。该系统包括监测系统、供给系统和格室装置；监测系统包括传感器与控制器；供给系统包括储水箱、泵送装置和通水管；格室装置铺设于坡面上，形成网状结构。格室装置的内外两侧为高强度打孔膜片，中间部分由微渗管和吸水棉组成；水肥由储水箱通过泵送装置和微渗管进入格室装置并最终被植物吸收。传感器埋置于护坡基材中，控制器将传感器检测到的数据实时反馈至终端设备，控制器接收到终端设备发射的信号后，控制泵送装置进行坡面水肥的调节。该系统能够在保证边坡强度的同时，解决边坡的生态给养问题，同时该系统要尽量做到运输方便、安装简单、养护成本低等要求。
Description
技术领域
本发明属于边坡生态修复领域，尤其涉及一种格室式水肥一体化的护坡养生防护系统及其实施方法。
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。土工格室生态护坡是一种采用高密度聚乙烯片材焊接而成的蜂窝状三维立体网格结构，土工格室生态护坡技术成本低，施工简便，具有较好的强度和环保效益，在生态修复工程中得到了广泛应用。
土工格室通常被穿孔，用以增强和填充物间的摩擦，也有助于排水。如公开号为CN106574452B的中国专利公开了一种穿孔土工格室，对各个格室壁部进行了均匀穿孔，有效避免了格室壁部应力不均匀分布的问题，降低了土工格室的变形；公开号为CN101487236B的中国专利公开了一种渗排水土工格栅，由带有渗水孔的空心排水管连接构成，能在加固道路路基的同时排出路基中多余水分，提高了道路路基的稳定性和使用寿命。以上两者分别从强度和渗排水方面进行了针对性研究，为格室装置的养护功能提供了新的思路。
目前国内对于边坡生态修复工程中土工格室的养护方面少有研究，多为土工格室单独作为坡面加筋系统使用，辅以专用的养护装置。公开号为CN111119203A公开了一种基于土工格室的生态护坡方法，通过在坡面安装打孔生态框后喷植护坡基材以达到坡面的生态修复效果，该工艺提升了修复边坡的生态效果和视觉美观，护坡基材内的多余水分可以通过生态框的孔排出，解决了生态基材的渗排水问题。但该系统安置较为复杂且不便运输，边坡的养护方式仍以传统方式为主，存在养护不均匀、成本较高等问题。
因此有必要发明一种格室式养生防护系统，该系统适用于各类边坡的生态修复工程，能够在保证边坡强度的同时，解决边坡的生态给养问题，同时该系统要尽量做到运输方便、安装简单、养护成本低等要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种格室式水肥一体化的护坡养生防护系统及其实施方法，旨在解决现有格室式边坡防护系统所存在的安置较为复杂且不便运输，边坡的养护存在养护不均匀、成本较高的问题。
本发明是这样实现的，一种格室式水肥一体化的护坡养生系统，包括监测系统、供给系统和起调节作用的格室装置；
所述监测系统包括传感器与控制器；所述供给系统包括储水箱、泵送装置和通水管；所述格室装置铺设于坡面上，形成网状结构，所述格室装置包括微渗管、吸水棉和高强度打孔膜片，其中，所述格室装置的内外两侧为高强度打孔膜片，中间部分由微渗管和吸水棉组成；所述泵送装置与所述微渗管相连通，水肥由所述储水箱通过泵送装置和微渗管进入所述格室装置并最终被植物吸收；
所述传感器埋置于护坡基材中，用于检测护坡的坡面湿度、肥力指数；所述控制器一端与所述传感器电连接并将检测到的数据实时反馈于终端设备，所述控制器的另一端与所述泵送装置相连，所述控制器接收到终端设备发射的信号后，控制所述泵送装置工作，进行坡面水肥的调节。
进一步的，所述微渗管由柔性高分子材料制成；相邻两层高强度打孔膜片之间通过所述微渗管相通，所述吸水棉填充于相邻两层高强度打孔膜片之间。
进一步的，所述高强度打孔膜片的材料为强化的HDPE片，相邻层高强度打孔膜片之间经超声波针式焊接构成，有良好的刚度。
进一步的，所述格室装置能在运输时缩叠起来，使用时张开并于网孔中填充护坡基材。
进一步的，所述供给系统还包括过滤器以及压力表，所述过滤器以及压力表通过所述通水管与所述储水箱连接，所述压力表与所述控制器电连接。
进一步的，所述泵送装置包括水泵，所述水泵的一端与位于坡顶的储水箱相连，另一端与所述微渗管相连，由所述水泵和压力表协同恒压供给水肥，保证坡面养护效果。
本发明为解决上述技术问题，还提供了一种上述护坡养生系统的实施方法，其包括以下步骤：
S1、坡面预处理：清除坡面的松散物，确保坡面无坠落物，平整坡面，如有倒坡需要修整，使护坡基材与坡面尽可能贴合；
S2、施工截排水系统：根据地形地质情况在坡面、坡周因地制宜地设置坡顶截水沟、马道截水沟、坡脚排水沟、坡面渗水管组成的截排水系统；
S3、安装供给系统：在马道或坡顶固定储水箱，开挖铺埋泵送装置的坑位后由通水管连接储水箱、过滤器、水泵、压力表，安装完成后，将水泵、压力表连接控制器；
S4、铺设格室装置：将格室装置铺设于坡面上并用锚钉固定，将格室装置的微渗管与泵送装置的通水管相连；
S5、安置监测系统：将传感器布设于护坡基材中，传感器与控制器相连后，将控制器固定在坡面安全空旷位置，确保信号接收正常；
S6、基材配置与喷播：按照设计比例将植物种子、保水剂、粘结剂、肥料及水的混合物喷射到格室装置的网孔内，种子的选取要遵循“草灌结合、本地物种与先锋物种结合、冷暖季结合”的原则配置，并注意避免物种间的排斥作用，喷播护坡基材；
S7、养护管理：喷播完成后及时覆盖无纺布，后期需注意虫害防止、局部残缺修补工作。
进一步的，所述传感器埋置于护坡基材中深度1/2处。
进一步的，所述格室装置的高度为10cm，网孔尺寸为40cm×40cm或按要求订制。
进一步的，所述微渗管固定在格室装置上部1/3处，所述吸水棉厚度大于1cm。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
1、本发明将坡面养护系统与坡面加筋系统结合，坡顶供给系统和坡面调节系统满足了植物生长所需要的水分和营养供给，格室装置的高强度打孔膜片起到了良好的加筋作用，保证了护坡基材的稳定性，两者结合实现了生态修复和边坡防护的有机结合，从而节约了工程成本。
2、本发明能够通过手机、电脑等终端设备远程调控坡面水分情况，使坡面含水率保持在一定范围内，节约了人力资源，实现了智能化养护管理。
3、本发明用埋入式微渗的方式代替了喷灌、滴灌等传统养护方式，避免了传统养护方式对坡面的侵蚀，同时也增加了坡面养护装置的耐久性，水肥能直接渗入植物根系所在土壤，提高了边坡的养护效果。
4、本发明适用于各类边坡，格室装置能够折叠使用，运输方便并且安装简单。
附图说明
图1为具有本发明实施例的护坡养生系统的一段坡体的结构示意图；
图2为本发明实施例的供给系统的结构示意图；
图3为本发明实施例的格室装置的截面示意图；
图4为本发明实施例的格室装置结构示意图。
图中：1、格室装置；2、传感器；3、储水箱；4、泵送装置；5、通水管；6、过滤器；7、压力表；11、微渗管；12、吸水棉；13、高强度打孔膜片；41水泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参看图1，示出了本实施例提供的一种格室式水肥一体化的护坡养生系统，其包括监测系统、供给系统和起调节作用的格室装置1。
其中，监测系统包括传感器2与控制器；请一同参看图2，供给系统包括储水箱3、泵送装置4和通水管5；格室装置1铺设于坡面上，形成网状结构。
请参看图3，格室装置1包括微渗管11、吸水棉12和高强度打孔膜片13，其中，格室装置1的内外两侧为高强度打孔膜片13，中间部分由微渗管11和吸水棉12组成；泵送装置1与微渗管11相连通，水肥由储水箱3通过泵送装置4和微渗管11进入格室装置1并最终被植物吸收。请参看图4，格室装置1能在运输时缩叠起来，使用时张开并于网孔中填充护坡基材。
优选的，微渗管11由柔性高分子材料制成，管内直径为1cm并组合于格室装置上部约1/3处；相邻两层高强度打孔膜片13之间通过微渗管11相通，吸水棉12填充于相邻两层高强度打孔膜片13之间。高强度打孔膜片13的材料为强化的HDPE片，相邻层高强度打孔膜片13之间经超声波针式焊接构成，有良好的刚度。
传感器2埋置于护坡基材中，用于检测护坡的坡面湿度、肥力指数；控制器一端与传感器2电连接并将检测到的数据实时反馈于终端设备，控制器的另一端与泵送装置4相连，控制器接收到终端设备发射的信号后，控制泵送装置4工作，进行坡面水肥的调节。
供给系统还包括过滤器6以及压力表7，过滤器6以及压力表7通过通水管5与储水箱3连接，压力表7与控制器电连接。泵送装置4包括水泵41，水泵41的一端与位于坡顶的储水箱3相连，另一端与微渗管11相连，由水泵41和压力表7协同恒压供给水肥，保证坡面养护效果。
储水箱3大小由当地降雨情况、岩石性质、生态修复要求等确定，储水箱3内水肥营养液根据坡内传感器2数据人工进行调节。通水管5为PVC材质，管口规格与过滤器6、水泵41、微渗管11的规格契合。储水箱3内水肥流经过滤器6后由水泵41泵送到格室装置1的微渗管11内，并最终渗到植物根系所在土壤。
本实施例还提供了一种上述护坡养生系统的实施方法，包括以下步骤：
S1、坡面预处理：对坡面进行台阶式削坡，按设计坡率放坡修整，各级坡高约8-12m，设置马道宽约2m；清除坡面浮土、松石、浮根等松散物，确保坡面物坠落物，平整坡面，如有倒坡需要修整，使护坡基材与坡面尽可能贴合。
S2、施工截排水系统：根据地形地质情况在坡面、坡周因地制宜地设置坡顶截水沟、马道截水沟、坡脚排水沟、坡面渗水管组成的截排水系统；
S3、安装供给系统：在马道或坡顶距坡面1-2m处的适当位置固定储水箱3，开挖铺埋泵送装置4的坑位后由通水管5连接储水箱3、过滤器6、水泵41、压力表7，安装完成后，将水泵41、压力表7连接控制器；
S4、铺设格室装置1：将格室装置1铺设于坡面上并用锚钉固定，所述格室装置1的高度为10cm，网孔尺寸为40cm×40cm或按要求订制；所述吸水棉12厚度大于1cm；所述微渗管11固定在格室装置1上部1/3处，将微渗管11与通水管5相连；
S5、安置监测系统：将传感器2布设于基材中，距坡面约5cm处并固定，以避免阳光、雨水等对传感器2的干扰并能更好的反映植物根系所在土壤的水肥状态；布设规格为约4m2一个，传感器2与控制器相连后将控制器固定在坡面安全空旷位置，确保信号接收正常。
S6、基材配置与喷播：按照设计比例将植物种子、保水剂、粘结剂、肥料及水的混合物喷射到格室装置的网孔内，种子的选取要遵循“草灌结合、本地物种与先锋物种结合、冷暖季结合”的原则配置，并注意避免物种间的排斥作用；按《水电工程陡边坡植被混凝土生态修复技术规范》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。
S7、养护管理：喷播完成后及时覆盖无纺布，后期还需注意虫害防止、局部残缺修补等工作。养护时连接各装置电源后由终端设备控制坡面各处湿度在适当范围内波动，当坡面出现养分不足时可加相应养分的营养液于储水箱3内。
通过上述技术方案，本实施例可实现以下技术效果：
1、本实施例将坡面养护系统与坡面加筋系统结合，坡顶供给系统和坡面调节系统满足了植物生长所需要的水分和营养供给，格室装置1的高强度打孔膜片起到了良好的加筋作用，保证了护坡基材的稳定性，两者结合实现了生态修复和边坡防护的有机结合，从而节约了工程成本。
2、本实施例能够通过手机、电脑等终端设备远程调控坡面水分情况，使坡面含水率保持在一定范围内，节约了人力资源，实现了智能化养护管理。
3、本实施例用埋入式微渗的方式代替了喷灌、滴灌等传统养护方式，避免了传统养护方式对坡面的侵蚀，同时也增加了坡面养护装置的耐久性，水肥能直接渗入植物根系所在土壤，提高了边坡的养护效果。
4、本实施例适用于各类边坡，格室装置1能够折叠使用，运输方便并且安装简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种格室式水肥一体化的护坡养生系统，其特征在于，包括监测系统、供给系统和起调节作用的格室装置（1）；
所述监测系统包括传感器（2）与控制器；所述供给系统包括储水箱（3）、泵送装置（4）和通水管（5）；所述格室装置（1）铺设于坡面上，形成网状结构，所述格室装置（1）包括微渗管（11）、吸水棉（12）和高强度打孔膜片（13），其中，所述格室装置（1）的内外两侧为高强度打孔膜片（13），中间部分由微渗管（11）和吸水棉（12）组成；所述泵送装置（4）与所述微渗管（11）相连通，水肥由所述储水箱（3）通过泵送装置（4）和微渗管（11）进入所述格室装置（1）并最终被植物吸收；
所述传感器（2）埋置于护坡基材中，用于检测护坡的坡面湿度、肥力指数；所述控制器一端与所述传感器（2）电连接并将检测到的数据实时反馈于终端设备，所述控制器的另一端与所述泵送装置（4）相连，所述控制器接收到终端设备发射的信号后，控制所述泵送装置（4）工作，进行坡面水肥的调节；
所述微渗管（11）由柔性高分子材料制成；相邻两层高强度打孔膜片（13）之间通过所述微渗管（11）相通，所述吸水棉（12）填充于相邻两层高强度打孔膜片（13）之间；
所述高强度打孔膜片（13）的材料为强化的HDPE片，相邻层高强度打孔膜片（13）之间经超声波针式焊接构成，有良好的刚度。
2.根据权利要求1所述的护坡养生系统，其特征在于，所述格室装置（1）能在运输时缩叠起来，使用时张开并于网孔中填充护坡基材。
3.根据权利要求1所述的护坡养生系统，其特征在于，所述供给系统还包括过滤器（6）以及压力表（7），所述过滤器（6）以及压力表（7）通过所述通水管（5）与所述储水箱（3）连接，所述压力表（7）与所述控制器电连接。
4.根据权利要求3所述的护坡养生系统，其特征在于，所述泵送装置（4）包括水泵（41），所述水泵（41）的一端与位于坡顶的储水箱（3）相连，另一端与所述微渗管（11）相连，由所述水泵（41）和压力表（7）协同恒压供给水肥，保证坡面养护效果。
5.一种如权利要求4所述的护坡养生系统的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、坡面预处理：清除坡面的松散物，确保坡面无坠落物，平整坡面，如有倒坡需要修整，使护坡基材与坡面尽可能贴合；
S2、施工截排水系统：根据地形地质情况在坡面、坡周因地制宜地设置坡顶截水沟、马道截水沟、坡脚排水沟、坡面渗水管组成的截排水系统；
S3、安装供给系统：在马道或坡顶固定储水箱（3），开挖铺埋泵送装置（4）的坑位后由通水管（5）连接储水箱（3）、过滤器（6）、水泵（41）、压力表（7），安装完成后，将水泵（41）、压力表（7）连接控制器；
S4、铺设格室装置（1）：将格室装置（1）铺设于坡面上并用锚钉固定，将格室装置（1）的微渗管（11）与通水管（5）相连；
S5、安置监测系统：将传感器（2）布设于护坡基材中，传感器（2）与控制器相连后，将控制器固定在坡面安全空旷位置，确保信号接收正常；
S6、基材配置与喷播：按照设计比例将植物种子、保水剂、粘结剂、肥料及水的混合物喷射到格室装置的网孔内，种子的选取要遵循“草灌结合、本地物种与先锋物种结合、冷暖季结合”的原则配置，并注意避免物种间的排斥作用，喷播护坡基材；
S7、养护管理：喷播完成后及时覆盖无纺布，后期需注意虫害防止、局部残缺修补工作。
6.根据权利要求5所述的实施方法，其特征在于，所述传感器（2）埋置于护坡基材中深度1/2处。
7.根据权利要求5所述的实施方法，其特征在于，所述格室装置（1）的高度为10cm，网孔尺寸为40cm×40cm或按要求订制。
8.根据权利要求5所述的实施方法，其特征在于，所述微渗管（11）固定在格室装置（1）上部1/3处，所述吸水棉（12）厚度大于1cm。
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