CN116856432A - 植被和微生物共同作用的生态护坡系统及施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植被和微生物共同作用的生态护坡系统及施工工法。所述系统包括：边坡护网架、控制系统以及与所述控制系统连接的储料装置、喷灌系统、气象水文监测系统；边坡护网架设置在边坡上，储料装置通过主管道与所述喷灌系统连接，气象水文监测系统用于采集气象水文数据，控制系统根据所述气象水文数据控制所述喷灌系统进行喷灌。通过设置边坡护网架，能够避免生态表层与岩土基层发生滑移，增大整个结构的稳定性；且边坡护网架能起到一定的保土、保水、保料的作用，可以减少后期在外力作用作用下的变形程度；在边坡上喷播适宜在热带地区生长的草种，且引入微生物诱导碳酸钙沉淀技术，可以降低维护成本。

Description

植被和微生物共同作用的生态护坡系统及施工工法

技术领域

本发明涉及护坡工程施工技术领域，特别是涉及一种植被和微生物共同作用的生态护坡系统及施工工法。

背景技术

随着社会的发展，人们的生活水平在不断提高，越来越多的人注重环境保护。对于斜坡或者边坡来说，通常是进行生态护坡。生态护坡，是综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护，形成由植物或工程和植物组成的综合护坡系统的护坡技术。在热带地区，由于气候特殊，导致边坡很容易在台风和干旱等多重作用下产生滑移、坍塌、水土流失等破坏，严重时会产生严重的财产、人员伤亡。为了减少自然灾害对边坡的破坏，通常是人为建立护坡结构，从而保护边坡。

然而，传统的护坡结构中，含有草种的植被基层容易与岩层发生错动和滑移，且现有的方案中植物的品种以及配置不适合放于热带地区土壤环境；护坡结构的后期通常需要依靠人的经验来养护，不够智能化、科学化，维护的成本较高。因此，传统的护坡结构存在结构不牢靠且维护成本高的问题。

发明内容

基于此，为了解决上述技术问题，提供一种植被和微生物共同作用的生态护坡系统及施工工法，护坡结构牢靠且维护成本低。

一种植被和微生物共同作用的生态护坡系统，所述系统包括：边坡护网架、控制系统以及与所述控制系统连接的储料装置、喷灌系统、气象水文监测系统，其中：

所述边坡护网架设置在边坡上，用于固定边坡，且边坡通过微生物诱导碳酸钙沉淀技术进行土壤固化；

所述储料装置通过主管道与所述喷灌系统连接，用于将待喷洒物质传输至所述喷灌系统对边坡进行喷灌；

所述气象水文监测系统用于采集气象水文数据，并将所述气象水文数据传输至所述控制系统，所述控制系统根据所述气象水文数据控制所述喷灌系统进行喷灌。

在其中一个实施例中，所述边坡护网架包括网架本体、定位锚杆、承接平台、U形钉，其中：

所述网架本体固定在边坡表面，且所述网架本体的网面贴于边坡表面；

所述定位锚杆插入边坡中，用于固定所述网架本体；

所述承接平台设置在所述定位锚杆下方且与所述网架本体连接，所述U形钉用于将所述承接平台钉在边坡上，且所述U形钉与所述网架本体通过铁丝连接固定。

在其中一个实施例中，所述承接平台为波浪形承接平台。

在其中一个实施例中，所述定位锚杆与所述网架本体刚性连接；所述承接平台与所述网架本体刚性连接。

在其中一个实施例中，所述承接平台的宽度为0.7m-0.9m；所述定位锚杆的长度为4m-6m；所述定位锚杆的直径为28mm-32mm。

在其中一个实施例中，所述储料装置包括储水装置、肥料储存装置，其中：

所述储水装置包括水池、第一抽水泵、第一阀门；所述第一抽水泵通过水管与所述水池连接，所述第一阀门设置在所述第一抽水泵远离所述水池一侧；

所述肥料储存装置包括肥料搅拌池、第二抽水泵、第二阀门；所述第二抽水泵通过水管与所述肥料搅拌池连接，所述第二阀门设置在所述第二抽水泵远离所述肥料搅拌池一侧。

在其中一个实施例中，所述第一抽水泵、所述第二抽水泵上均设置有集成控制面板。

在其中一个实施例中，所述系统还包括集料槽；所述集料槽设置在边坡底部，用于收集流失水分和肥料。

在其中一个实施例中，所述喷灌系统包括均匀分布在边坡上的毛管；所述毛管上均匀设置有喷灌口，所述喷灌口上设置有堵头。

一种植被和微生物共同作用的生态护坡施工工法，所述工法包括：

清理坡面后在坡面开挖沟渠；

通过微生物诱导碳酸钙沉淀技术进行土壤固化；

将网架本体固定入坡内，网面紧贴坡面，将定位锚杆插入边坡中固定所述网架本体，将承接平台设置在所述定位锚杆下方且与所述网架本体连接，使用U形钉将所述承接平台钉在边坡上，且所述U形钉与所述网架本体通过铁丝连接固定；

安装喷灌系统，先用水湿润工作面，在网架本体上喷上混合后的腐殖质、草纤维、泥炭、缓释营养肥、粘合剂、保水剂，在边坡上喷播适宜在热带地区生长的草种；

分别在播撒两周和一个月后进行缺种补洒以及一周四次浇水和施肥频率；

将控制系统与气象水文监测系统连接，控制系统根据气象水文监测系统采集的气象水文数据控制喷灌系统工作。

上述植被和微生物共同作用的生态护坡系统及施工工法，通过设置边坡护网架，能够避免生态表层与岩土基层发生滑移，能起到更好的固定效果，增大整个结构的稳定性；且边坡护网架能起到一定的保土、保水、保料的作用，通过增大与土层的摩擦力，稳定性较强，可以减少后期在外力作用、风雨侵蚀作用下的变形程度；通过设置储料装置和喷灌系统，喷灌更加安全和方便；在边坡上喷播适宜在热带地区生长的草种，且引入微生物诱导碳酸钙沉淀技术，可以降低维护成本。

附图说明

图1为一个实施例中植被和微生物共同作用的生态护坡系统的结构示意图；

图2为图1所示结构中边坡护网架100以及喷灌系统400的结构示意图；

图3为图1所示结构中储料装置300的结构示意图；

图4为一个实施例中植被和微生物共同作用的生态护坡施工工法的流程示意图；

图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述抽水泵或阀门，但这些抽水泵或阀门不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个抽水泵或阀门与另一个抽水泵或阀门区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一抽水泵或阀门称为第二抽水泵或阀门，且类似地，可将第二抽水泵或阀门称为第一抽水泵或阀门。第一抽水泵或阀门和第二抽水泵或阀门两者都是抽水泵或阀门，但其不是同一抽水泵或阀门。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种植被和微生物共同作用的生态护坡系统，具体包括：边坡护网架100、控制系统200以及与控制系统200连接的储料装置300、喷灌系统400、气象水文监测系统500，其中：边坡护网架100设置在边坡上，用于固定边坡，边坡用于种植在热带地区生长的草种，且边坡通过微生物诱导碳酸钙沉淀技术进行土壤固化；储料装置300通过主管道302与喷灌系统400连接，用于将待喷洒物质传输至喷灌系统400对边坡进行喷灌；气象水文监测系统500用于采集气象水文数据，并将气象水文数据传输至控制系统200，控制系统200根据气象水文数据控制喷灌系统400进行喷灌。

边坡护网架100可以用于固定边坡，主要是将边坡的生态表层与基层固定，避免生态表层与岩土基层发生滑移。边坡上可以种植有适合在热带地区生长的草种，且草种根系发达，例如狗牙根、地毯草、紫穗槐等。具体的，工作人员可以根据当地的天气、气候因素等选择适当的时间喷播上草种，有利于草种的生长。边坡通过微生物诱导碳酸钙沉淀技术进行土壤固化，其中，微生物诱导碳酸钙沉淀技术即MICP技术，是将活化后的巴氏芽孢杆菌混合lmol.L^-1的CaCl₂溶液以及和lmol.L^-1的尿素溶液混合后喷洒到边坡土壤上，从而进行初步的土壤固化改善。

控制系统200可以安装在计算机设备中，由工作人员进行操作控制。其中，控制系统200可以分别与储料装置300、喷灌系统400、气象水文监测系统500连接，并进行控制。具体的，控制系统200中可以设置有通信模块，储料装置300、喷灌系统400、气象水文监测系统500中均设置有通信模块，便于和控制系统200进行通信并进行数据传输。

储料装置300可以用于存储待喷洒物质，其中，待喷洒物质可以是水，还可以是肥料，还可以是农药，工作人员可以根据需要进行放置，在此不做限定。

气象水文监测系统500可以安装设置在边坡附近，用于采集边坡附近的气象水文数据。由于气象水文监测系统500与控制系统200可以进行通信，气象水文监测系统500在采集到边坡附近的气象水文数据后可以发送给控制系统200，使得控制系统200根据气象水文数据控制喷灌系统400进行喷灌，更加科学和智能。

在本实施例中，通过设置边坡护网架，能够避免生态表层与岩土基层发生滑移，能起到更好的固定效果，增大整个结构的稳定性；且边坡护网架能起到一定的保土、保水、保料的作用，通过增大与土层的摩擦力，稳定性较强，可以减少后期在外力作用、风雨侵蚀作用下的变形程度；通过设置储料装置和喷灌系统，喷灌更加安全和方便；在边坡上喷播适宜在热带地区生长的草种，且引入微生物诱导碳酸钙沉淀技术，可以降低维护成本。

在一个实施例中，如图2所示，边坡护网架100包括网架本体110、定位锚杆120、承接平台130、U形钉140，其中：网架本体110固定在边坡表面，且网架本体110的网面贴于边坡表面；定位锚杆120插入边坡中，用于固定网架本体110；承接平台130设置在定位锚杆120下方且与网架本体110连接，U形钉140用于将承接平台130钉在边坡上，且U形钉140与网架本体110通过铁丝连接固定。

其中，网架本体110可以是铁丝网架。在使用的时候，可以将网架本体110固定入坡内，网面紧贴坡面，尽量不要有空隙，能起到更好的固定效果。其中，网架本体110的厚度可以是5cm，网径可以是6cm*6cm。

定位锚杆120可以设置有多根，按照网架本体110中网架的位置均匀插入边坡中，一条横向直线上各个定位锚杆120之间的间距可以是1.25m，同样的，一条竖向直线上各个定位锚杆120之间的间距也可以是1.25m。

承接平台130可以设置有多个，均匀分布在网架本体110网格的下方位置处。承接平台130固定在坡面的网架本体110上后，相对于坡面向外凸出，可以起到一定的保土、保水、保料的作用。

U形钉140可以设置有多个，且U形钉140的数量与承接平台130的数量相同，用于将承接平台130钉在边坡上。具体的，U形钉140可以与网架本体110通过铁丝连接固定，从而增加承接平台130的稳固程度。

在一个实施例中，承接平台为波浪形承接平台。

通过将承接平台设置成波浪形，波浪形可以增加承接平台与土层之间的摩擦力，从而增大钢丝网架的稳定性，减少后期在外力作用、风雨侵蚀作用下的变形程度。

在一个实施例中，定位锚杆与网架本体刚性连接；承接平台与网架本体刚性连接。

在一个实施例中，承接平台的宽度为0.7m-0.9m；定位锚杆的长度为4m-6m；定位锚杆的直径为28mm-32mm。优选的，承接平台的宽度可以为0.8m；定位锚杆的长度可以为5m；定位锚杆的直径可以为30mm。

如图3所示，在一个实施例中，储料装置300包括储水装置310、肥料储存装置320，其中：储水装置310包括水池312、第一抽水泵314、第一阀门316；第一抽水泵314通过水管与水池312连接，第一阀门316设置在第一抽水泵314远离水池312一侧；肥料储存装置320包括肥料搅拌池322、第二抽水泵324、第二阀门326；第二抽水泵324通过水管与肥料搅拌池322连接，第二阀门326设置在第二抽水泵324远离肥料搅拌池322一侧。

在一个实施例中，第一抽水泵、第二抽水泵上均设置有集成控制面板。工作人员可以通过集成控制面板对各个抽水泵进行开启或者关闭控制。其中，集成控制面板可以与控制系统连接，控制系统可以通过集成控制面板控制各个抽水泵开启或者关闭。

在一个实施例中，如图1所示，提供的一种植被和微生物共同作用的生态护坡系统还可以包括有集料槽600；集料槽600设置在边坡底部，用于收集流失水分和肥料。

在一个实施例中，如图2所示，喷灌系统400包括均匀分布在边坡上的毛管410；毛管410上均匀设置有喷灌口412，喷灌口412上设置有堵头414。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种植被和微生物共同作用的生态护坡施工工法，包括以下步骤：

步骤702，清理坡面后在坡面开挖沟渠。

清理坡面的时候，工作人员具体可以整理开挖的坡面，保证目标植株的成长以及植被和微生物共同作用的生态护坡系统的安装，直到严格达到施工要求。

接着，工作人员可以开挖沟渠，在坡面较为陡峭的部位沿着与坡面垂直的方向挖间距为40cm，深度为20cm的沟渠。

步骤704，通过微生物诱导碳酸钙沉淀技术进行土壤固化。

工作人员可以通过微生物诱导碳酸钙沉淀技术即MICP技术实现初步土壤固化。具体的，工作人员可以将活化后的巴氏芽孢杆菌混合lmol.L^-1的CaCl₂溶液以及和lmol.L^-1的尿素溶液混合后喷洒到边坡土壤上，进行初步的土壤固化改善，然后等待48小时。

步骤706，将网架本体固定入坡内，网面紧贴坡面，将定位锚杆插入边坡中固定网架本体，将承接平台设置在定位锚杆下方且与网架本体连接，使用U形钉将承接平台钉在边坡上，且U形钉与网架本体通过铁丝连接固定。

工作人员在进行挂网的时候，可以将钢丝网架固定入坡内，网面紧贴坡面，尽量不要有空隙，网架厚度5cm，网径6cm×6cm，定位锚杆的间距为1.25m×1.25m，螺栓长为30cm，最后用U形钉在外围固定，并用铁丝将U形钉与钢架网绑扎在一起。

步骤708，安装喷灌系统，先用水湿润工作面，在网架本体上喷上混合后的腐殖质、草纤维、泥炭、缓释营养肥、粘合剂、保水剂，在边坡上喷播适宜在热带地区生长的草种。

其中，喷灌系统可以是智能化喷灌系统。工作人员可以将喷灌系统安装好，并与控制系统连接。接着，通过启动喷灌系统可以先将工作面湿润，使用专用的搅拌机器搅拌均匀后，先在网架本体上喷上混合后的腐殖质、草纤维、泥炭、缓释营养肥、粘合剂、保水剂等土壤基质，厚度大约达到10cm。接着，工作人员可以根据当地的天气、气候因素选择适当的时间喷播上草种，具体的，草种可以选择热带地区适宜生长且根系发达的狗牙根、地毯草与紫穗槐。

步骤710，分别在播撒两周和一个月后进行缺种补洒以及一周四次浇水和施肥频率。

步骤712，将控制系统与气象水文监测系统连接，控制系统根据气象水文监测系统采集的气象水文数据控制喷灌系统工作。

通过搭载连接气象水文监测系统，通过对土壤含水量、当天气温等多种因素的综合分析控制喷灌系统进行合理的施肥和灌溉，减少了人工成本，也更加科学合理。

应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，控制系统可以设置在计算机设备中，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的控制系统、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的控制系统用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种植被和微生物共同作用的生态护坡系统，其特征在于，所述系统包括：边坡护网架、控制系统以及与所述控制系统连接的储料装置、喷灌系统、气象水文监测系统，其中：

所述边坡护网架设置在边坡上，用于固定边坡，边坡用于种植在热带地区生长的草种，且边坡通过微生物诱导碳酸钙沉淀技术进行土壤固化；

所述储料装置通过主管道与所述喷灌系统连接，用于将待喷洒物质传输至所述喷灌系统对边坡进行喷灌；

所述气象水文监测系统用于采集气象水文数据，并将所述气象水文数据传输至所述控制系统，所述控制系统根据所述气象水文数据控制所述喷灌系统进行喷灌。

2.根据权利要求1所述的植被和微生物共同作用的生态护坡系统，其特征在于，所述边坡护网架包括网架本体、定位锚杆、承接平台、U形钉，其中：

所述网架本体固定在边坡表面，且所述网架本体的网面贴于边坡表面；

所述定位锚杆插入边坡中，用于固定所述网架本体；

所述承接平台设置在所述定位锚杆下方且与所述网架本体连接，所述U形钉用于将所述承接平台钉在边坡上，且所述U形钉与所述网架本体通过铁丝连接固定。

3.根据权利要求2所述的植被和微生物共同作用的生态护坡系统，其特征在于，所述承接平台为波浪形承接平台。

4.根据权利要求2所述的植被和微生物共同作用的生态护坡系统，其特征在于，所述定位锚杆与所述网架本体刚性连接；所述承接平台与所述网架本体刚性连接。

5.根据权利要求2所述的植被和微生物共同作用的生态护坡系统，其特征在于，所述承接平台的宽度为0.7m-0.9m；所述定位锚杆的长度为4m-6m；所述定位锚杆的直径为28mm-32mm。

6.根据权利要求1所述的植被和微生物共同作用的生态护坡系统，其特征在于，所述储料装置包括储水装置、肥料储存装置，其中：

所述储水装置包括水池、第一抽水泵、第一阀门；所述第一抽水泵通过水管与所述水池连接，所述第一阀门设置在所述第一抽水泵远离所述水池一侧；

所述肥料储存装置包括肥料搅拌池、第二抽水泵、第二阀门；所述第二抽水泵通过水管与所述肥料搅拌池连接，所述第二阀门设置在所述第二抽水泵远离所述肥料搅拌池一侧。

7.根据权利要求6所述的植被和微生物共同作用的生态护坡系统，其特征在于，所述第一抽水泵、所述第二抽水泵上均设置有集成控制面板。

8.根据权利要求6所述的植被和微生物共同作用的生态护坡系统，其特征在于，所述系统还包括集料槽；所述集料槽设置在边坡底部，用于收集流失水分和肥料。

9.根据权利要求1所述的植被和微生物共同作用的生态护坡系统，其特征在于，所述喷灌系统包括均匀分布在边坡上的毛管；所述毛管上均匀设置有喷灌口，所述喷灌口上设置有堵头。

10.一种植被和微生物共同作用的生态护坡施工工法，其特征在于，所述工法包括：

清理坡面后在坡面开挖沟渠；

通过微生物诱导碳酸钙沉淀技术进行土壤固化；

将网架本体固定入坡内，网面紧贴坡面，将定位锚杆插入边坡中固定所述网架本体，将承接平台设置在所述定位锚杆下方且与所述网架本体连接，使用U形钉将所述承接平台钉在边坡上，且所述U形钉与所述网架本体通过铁丝连接固定；

安装喷灌系统，先用水湿润工作面，在网架本体上喷上混合后的腐殖质、草纤维、泥炭、缓释营养肥、粘合剂、保水剂，在边坡上喷播适宜在热带地区生长的草种；

分别在播撒两周和一个月后进行缺种补洒以及一周四次浇水和施肥频率；

将控制系统与气象水文监测系统连接，控制系统根据气象水文监测系统采集的气象水文数据控制喷灌系统工作。