CN208618528U - 一种防治黄土区水土流失的水土保持结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种防治黄土区水土流失的水土保持结构，包括设置在沟壑两侧坡面上的横向导流系统、设置在沟壑内的纵向排水系统以及设置在所述纵向排水系统底部末端的回水灌溉系统。水土保持结构运行时，在降雨集中的季节，主要以排水蓄水功能为主，经由坡面的楔形导流槽将地面径流导入沟壑中，再经过沟壑内的排水渗透管将多余降雨排入蓄水箱中蓄存；在干旱季，通过抽水泵将蓄存的雨水经由回水管、布水管反向抽回坡面，用于坡面绿化灌溉。本实用新型与传统水土保持措施相比，能够在对原地貌改动最小的基础上实现水土资源的保护，显著提高干旱区雨水利用效率，具有投资运行成本低、水土保持效果好等优点。

Description

一种防治黄土区水土流失的水土保持结构

技术领域

本实用新型涉及一种水土保持结构，特别是涉及一种防治黄土区水土流失的水土保持结构，尤其适合在水土流失形成侵蚀沟的情况下使用。

背景技术

黄土高原是中国以及世界遭受水土流失最为严重的地区，这里覆盖的黄土在水蚀作用下，极易水土流失，形成沟壑纵深的侵蚀沟壑。黄土被侵蚀后土壤退化，含蓄水能力减弱，造成生态环境严重恶化。

造成黄土区水土流失严重的原因有很多，其中最主要的几点为：①气候因素，暴雨集中且强烈，年降水量的60～70％的降雨多集中到每年7月～9月；②地表形态，地形千沟万壑，坡地占总面积的60％左右；③植被覆盖度低，覆盖植被在人类活动中遭遇严重破坏；④土壤由粉沙颗粒组成，土质疏松、垂直节理发育，抗蚀能力低。这一系列的因素导致这一地区的水土流失成为世界上水土流失最为严重的地区。严重的水土流失使得这一地区的土壤肥力急剧下降，水分的流失导致土壤干旱，沟壑增加，耕地面积锐减，淤泥堵塞江河，交通遭到破坏，自然灾害频发，生态平衡被打破，当地的自然经济也受到严重制约。

因此，黄土高原地区水土流失的治理是极其必要的。虽然近年来，我国黄土高原地区的水土流失治理取得了一定的成就，但主要集中于坡面地形整理及生态护坡结构两个方面，例如公告号为 CN201710885437.1的一种防止山区裸露坡地水土流失的植物护坡方法，该方法通过用狼尾草属植物防止山区裸露坡地水土流失，首先在坡地土壤混入配方基质，进行土壤改良，然后采用狼尾草属植物容器苗在坡地定植，根据不同坡度设置鱼鳞坑大小、定植容器苗规模和密度；公告号为CN201710945787.2的一种防止水土流失用拱形护坡装置，通过设有拱形滴灌水管和弧形滴灌水管，可以对该防止水土流失用拱形护坡装置内部的植株进行滴灌，从而使得该防止水土流失用拱形护坡装置对其内部植株灌溉时更加方便。但在实际运行当中，黄土区全年降雨集中，土壤含水量呈两极式分布，植被成活率低；干旱区水资源匮乏，降雨期水资源的收集利用十分重要，且地形千沟万壑，常规护坡安置困难。

因此，如何解决黄土高原地区水资源时空分布不均，地形沟壑多，坡面不稳定，仍是黄土区水土防治一大急需解决的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对黄土区水土保持存在的上述问题，提出一种防治黄土区水土流失的水土保持结构，以解决土壤含水量的时空分布不均，地形沟壑多，坡面不稳定等问题，在对原地貌改动最小的基础上实现水土资源的保护，同时提高干旱区雨水利用效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种防治黄土区水土流失的水土保持结构，包括设置在沟壑两侧坡面上的横向导流系统、设置在沟壑内的纵向排水系统以及设置在所述纵向排水系统底部末端的回水灌溉系统，所述坡面横向导流系统包括与坡面平行设置的底板、设置在所述底板上的楔形导流槽、设置在楔形导流槽靠坡面底端的抗冲击板以及设置在所述底板下部且垂直于坡面的固定柱，所述楔形导流槽内填充振捣压密的大粒径的不规则石渣，所述纵向排水系统包括设置在沟壑底部的垫层、设置在所述垫层上的排水渗透管、填充在所述排水渗透管周围的大粒径砾石层、横向设置在所述楔形导流槽正下方的土体内的固定桩、设置在所述大粒径砾石层上的固定网、沿沟壁与坡面交接线种植的植物覆盖层。

优选地，所述坡面横向导流系统延坡地等高线方向修筑，为位置低于原坡面的楔形区域。

优选地，所述抗冲击板的高度为30～50cm，抗冲击板的高度为楔形导流槽最深处的深度；所述楔形导流槽的导流速度大于当地三年一遇降雨所形成的地表径流流速。

优选地，所述楔形导流槽内靠近沟壑边缘部分的不规则石渣通过钢丝网拦截，所述不规则石渣的粒径为10～15cm，填充后的不规则石渣表面低于坡面高度；并且沿坡面纵向相邻楔形导流槽之间的坡面上种植有适生植物。

优选地，所述垫层由覆盖在沟壑底部的透水土工布及铺设在所述透水土工布上的细砂层组成，所述细砂层的厚度为10～20cm。

优选地，所述大粒径砾石层中的砾石粒径为8～12cm，所述大粒径砾石层的填充厚度没过排水渗透管的最高处。

优选地，所述固定柱为直径5～10cm，长80～120cm的圆柱体；所述固定柱一部分垂直于沟壁嵌入土体中，剩余部分露出土体外，且露出土体部分距离沟壑底部的高度与排水渗透管的顶端等高。

优选地，所述回水灌溉系统包括设置在纵向排水系统底部末端的蓄水箱、设置在所述排水渗透管内部的回水管、两端分别穿过两侧沟壑内的排水渗透管与回水管相连通的布水管、设置在所述布水管上的限流阀以及连接蓄水箱与回水管的抽水泵。

优选地，所述布水管设置于坡面上，与坡面上的横向导流系统内的楔形导流槽平行，且位于每级楔形导流槽沿坡面方向的下方位置；所述布水管位于坡面的部分每间隔10～20cm开有均匀小孔。

优选地，在降雨集中的季节，雨水经由坡面的楔形导流槽将地面径流导入沟壑中，再经过沟壑内的排水渗透管将多余雨水排入蓄水箱中蓄存；在干旱季节，通过抽水泵将蓄水箱内蓄存的雨水经由回水管、布水管反向抽回坡面用于绿化灌溉。

基于上述技术方案，本实用新型的优点是：

本实用新型的防治黄土区水土流失的水土保持结构，通过在黄土侵蚀区构建导流排水及再利用系统，先延坡面横向设置拦水导流槽，将地表径流导入沟壑中，并在沟壑中设置渗水排水管使沟壑中的径流顺管排走蓄存，再于渗水排水管中设置反向抽水管将蓄存水应用于坡面灌溉。根据全年的降雨时期，在降雨集中期将过多的水量排走蓄存，于干旱期将蓄存的雨水抽回用于灌溉，不仅能够有效防止地面与沟壑中径流过快导致水土流失，还能最大限度上提高降雨利用效率，并且方便坡面绿化与景观效果。

本实用新型与传统水土保持措施相比，能够在对原地貌改动最小的基础上实现水土资源的保护，显著提高干旱区雨水利用效率，具有投资运行成本低、水土保持效果好等优点，具体如下：

1)本实用新型通过构建导流排水再利用系统，不仅有助于减小黄土区坡面径流的径流量，并且将多余降雨经过过滤净化蓄存起来，有效改善了黄土高原地区水资源时空分配不均的问题。

2)本实用新型在尽量少的改变原有地表地形的基础上，合理利用黄土高原区地貌特征，将排水回流设施与地形地貌相结合，针对性的解决了黄土区坡面侵蚀与沟蚀问题。

3)本实用新型中的固定桩不仅可用于固定沟壑内的排水设施，还可对黄土区土壤进行加固，防止黄土垂直节理等问题发生。

4)本实用新型相对于普通的坡面处理措施，在整体上增加了水资源循环能力，并具有一定的过滤净化作用，减少了对平整土地与坡改梯工程的依赖性，能够促进我国黄土高原地区的生态环境修复。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为防治黄土区水土流失的水土保持结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种防治黄土区水土流失的水土保持结构，所述水土保持结构适用于坡度小于等于45°的坡面水土流失地区，主要包括坡面横向导流系统、沟壑内纵向排水系统及回水灌溉系统三部分。如图1所示，其中示出了本实用新型的一种优选实施方式。

具体地，所述水土保持结构包括设置在沟壑两侧坡面2上的横向导流系统、设置在沟壑内的纵向排水系统以及设置在所述纵向排水系统底部末端的回水灌溉系统，所述坡面横向导流系统包括与坡面平行设置的底板12、设置在所述底板12上的楔形导流槽3、设置在楔形导流槽3靠坡面底端的抗冲击板4以及设置在所述底板12下部且垂直于坡面的固定柱，所述楔形导流槽3内填充振捣压密的大粒径的不规则石渣13，所述纵向排水系统包括设置在沟壑底部的垫层9、设置在所述垫层9上的排水渗透管10、填充在所述排水渗透管10周围的大粒径砾石层11、横向设置在所述楔形导流槽3正下方的土体1内的固定桩7、设置在所述大粒径砾石层11上的固定网14、沿沟壁与坡面2 交接线种植的植物覆盖层。

坡面横向导流系统延坡地等高线方向修筑，为人工挖出的低于原坡面的楔形区域，包括抗冲击板4、底板12、固定柱、楔形导流槽3 (纵截面为三角形)及槽内填充的不规则石渣13。优选地，抗冲击板 4垂直设置在楔形导流槽3靠坡面2的底端。优选地，所述抗冲击板4 的高度为30～50cm，抗冲击板4的高度为楔形导流槽3的深度。所述楔形导流槽3的深度根据当地三年一遇降雨的降雨量调整，使楔形导流槽3的导流速度大于当地三年一遇降雨所形成的地表径流流速。

如图1所示，槽底部设有底板12，底板12的长度为1～1.5m，且底板12与坡面2平行接触。底板12下部设有垂直于坡面2的固定柱，固定柱完全插入土体1使底板12固定于坡面2上，保证楔形导流槽3 能够承受当地三年一遇降雨所形成的地表径流冲击。抗冲击板4与底板12的夹角为30°～60°，抗冲击板4与底板12采用不透水材料，且连接处不透水。

所述楔形导流槽3内填充振捣压密的大粒径的不规则石渣13，靠近沟壑边缘部分的不规则石渣13通过钢丝网拦截，防止不规则石渣13掉入沟壑，并保持楔形导流槽3稳定，钢丝网孔径略小于不规则石渣13的平均粒径。所述不规则石渣13的粒径为10～15cm，填充后的不规则石渣13表面低于坡面2高度，并且相邻楔形导流槽3之间的坡面2上种植有固土、保持水土的适生植物。

如图1所示，所述纵向排水系统包括设置在沟壑底部的垫层9、设置在所述垫层9上的排水渗透管10、填充在所述排水渗透管10周围的大粒径砾石层11、横向设置在所述楔形导流槽3正下方的土体1 内的固定桩7、设置在所述大粒径砾石层11上的固定网14、沿沟壁与坡面2交接线种植的植物覆盖层。

优选地，所述垫层9由覆盖在沟壑底部的透水土工布及铺设在所述透水土工布上的细砂层组成，所述细砂层的厚度为10～20cm。排水渗透管10放置于细砂层上，周围填充大粒径砾石层11，起到均匀布水与过滤的作用。优选地，所述大粒径砾石层中的砾石粒径为8～12cm，所述大粒径砾石层的填充厚度没过排水渗透管10的最高处。

固定桩7位于楔形导流槽3正下方的土体中，为直径5～10cm，长80～120cm圆柱体，柱体的90％左右垂直于沟壁嵌入土体1中，剩余部分露出土体1外，且露出土体1部分距离沟壑底部的高度与排水渗透管10顶端等高。所述固定网14覆盖于大粒径砾石层11上方，与各个固定桩7留在土体1外的部分相固定，防止砾石顺坡滚落。固定网14可用pvc包塑丝网或优质低碳钢丝网等编织而成，固定网14的孔径略小于填充砾石的平均粒径。植物覆盖层利用藤本植物延沟壁与坡面2交接线种植，长成后顺沟壁垂下覆盖至另一侧沟壁，增加固土功能和沟壑内景观效果。

优选地，所述回水灌溉系统包括设置在纵向排水系统底部末端的蓄水箱、设置在所述排水渗透管10内部的回水管8、两端分别穿过两侧沟壑内的排水渗透管10与回水管8相连通的布水管5、设置在所述布水管5上的限流阀6以及连接蓄水箱与回水管8的抽水泵。

蓄水箱位于纵向排水系统底部末端，坡面2径流由纵向排水系统汇集后流入蓄水箱中储存。所述回水管8为不透水材质，设置于排水渗透管10的内部，运行时与排水渗透管10的水流方向相反。优选地，所述布水管5设置于坡面2上，与坡面2上的横向导流系统内的楔形导流槽3平行，且位于每级楔形导流槽3沿坡面方向的下方位置，两端分别穿过两侧沟壑内的排水渗透管10与回水管8相连通，与排水渗透管10不连通。所述布水管5位于坡面2的部分每间隔10～20cm开有均匀小孔。限流阀6设置于沟壑内接近回水管8附近、排水渗透管10外的布水管5上，使地势较高的布水管5与地势较低的布水管5水势压力相等。

进一步，抽水泵设置在蓄水箱附近，将蓄水箱内储水回流入回水管8中。优选地，在降雨集中的季节，雨水经由坡面2的楔形导流槽 3将地面径流导入沟壑中，再经过沟壑内的排水渗透管10将多余雨水排入蓄水箱中蓄存；在干旱季节，通过抽水泵将蓄水箱内蓄存的雨水经由回水管8、布水管5反向抽回坡面2用于绿化灌溉。

本实用新型的防治黄土区水土流失的水土保持结构，通过在黄土侵蚀区构建导流排水及再利用系统，先延坡面横向设置拦水导流槽，将地表径流导入沟壑中，并在沟壑中设置渗水排水管使沟壑中的径流顺管排走蓄存，再于渗水排水管中设置反向抽水管将蓄存水应用于坡面灌溉。根据全年的降雨时期，在降雨集中期将过多的水量排走蓄存，于干旱期将蓄存的雨水抽回用于灌溉，不仅能够有效防止地面与沟壑中径流过快导致水土流失，还能最大限度上提高降雨利用效率，并且方便坡面绿化与景观效果。

本实用新型与传统水土保持措施相比，能够在对原地貌改动最小的基础上实现水土资源的保护，显著提高干旱区雨水利用效率，具有投资运行成本低、水土保持效果好等优点，具体如下：

1)本实用新型通过构建导流排水再利用系统，不仅有助于减小黄土区坡面径流的径流量，并且将多余降雨经过过滤净化蓄存起来，有效改善了黄土高原地区水资源时空分配不均的问题。

2)本实用新型在尽量少的改变原有地表地形的基础上，合理利用黄土高原区地貌特征，将排水回流设施与地形地貌相结合，针对性的解决了黄土区坡面侵蚀与沟蚀问题。

3)本实用新型中的固定桩不仅可用于固定沟壑内的排水设施，还可对黄土区土壤进行加固，防止黄土垂直节理等问题发生。

4)本实用新型相对于普通的坡面处理措施，在整体上增加了水资源循环能力，并具有一定的过滤净化作用，减少了对平整土地与坡改梯工程的依赖性，能够促进我国黄土高原地区的生态环境修复。

本实用新型的防治黄土区水土流失的水土保持结构可参照如下步骤进行构建及运行使用：

1)构建坡面横向导流系统。延坡地等高线方向修筑楔形导流槽，每两个顺坡方向相邻的楔形导流槽的间距为3～5m，并根据坡度调节。当坡面较陡达到45°左右时，间距为3m；反之坡面较缓时，间隔远。楔形导流槽与坡面沟壑纵横交错，地面径流通过楔形导流槽导入沟壑中。

2)在沟壑内构建纵向排水系统。首先在沟壑靠近底部位置打入固定桩，铺设细沙层，然后放置排水渗透管，排水渗透管内事先内置好回水管与布水管接口，再在排水渗透管外部、细沙层上部填充大粒径砾石至刚好没过排水渗透管，大粒径砾石层表面铺设固定网，再将固定网边缘与固定桩露出土体外的部分相固定。最后种植藤本植物形成植物覆盖层，遮蔽沟壑内设施。

3)将布水管与排水渗透管内设置好的布水管接口相连通，连通处设置限流阀，布水管延伸出沟壑，另一端经坡面与相邻沟壑内排水渗透管上的布水管接口相连，布水管位于坡面的部分设置在坡面楔形导流槽外部延坡面方向的下方。

4)运行时，在降雨集中的季节，主要以排水蓄水功能为主，经由坡面的楔形导流槽将地面径流导入沟壑中，再经过沟壑内的排水渗透管将多余降雨排入蓄水箱中蓄存；在干旱季，通过抽水泵将蓄存的雨水经由回水管、布水管反向抽回坡面，用于坡面绿化灌溉。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种防治黄土区水土流失的水土保持结构，其特征在于：包括设置在沟壑两侧坡面(2)上的横向导流系统、设置在沟壑内的纵向排水系统以及设置在所述纵向排水系统底部末端的回水灌溉系统，所述坡面横向导流系统包括与坡面平行设置的底板(12)、设置在所述底板(12)上的楔形导流槽(3)、设置在楔形导流槽(3)靠坡面底端的抗冲击板(4)以及设置在所述底板(12)下部且垂直于坡面的固定柱，所述楔形导流槽(3)内填充振捣压密的大粒径的不规则石渣(13)，所述纵向排水系统包括设置在沟壑底部的垫层(9)、设置在所述垫层(9)上的排水渗透管(10)、填充在所述排水渗透管(10)周围的大粒径砾石层(11)、横向设置在所述楔形导流槽(3)正下方的土体(1)内的固定桩(7)、设置在所述大粒径砾石层(11)上的固定网(14)、沿沟壁与坡面(2)交接线种植的植物覆盖层。

2.根据权利要求1所述的水土保持结构，其特征在于：所述坡面横向导流系统延坡地等高线方向修筑，为位置低于原坡面的楔形区域。

3.根据权利要求1所述的水土保持结构，其特征在于：所述抗冲击板(4)的高度为30～50cm，抗冲击板(4)的高度为楔形导流槽(3)最深处的深度；所述楔形导流槽(3)的导流速度大于当地三年一遇降雨所形成的地表径流流速。

4.根据权利要求1所述的水土保持结构，其特征在于：所述楔形导流槽(3)内靠近沟壑边缘部分的不规则石渣(13)通过钢丝网拦截，所述不规则石渣(13)的粒径为10～15cm，填充后的不规则石渣(13)表面低于坡面(2)高度；并且沿坡面纵向相邻楔形导流槽(3)之间的坡面(2)上种植有适生植物。

5.根据权利要求1所述的水土保持结构，其特征在于：所述垫层(9)由覆盖在沟壑底部的透水土工布及铺设在所述透水土工布上的细砂层组成，所述细砂层的厚度为10～20cm。

6.根据权利要求1所述的水土保持结构，其特征在于：所述大粒径砾石层中的砾石粒径为8～12cm，所述大粒径砾石层的填充厚度没过排水渗透管(10)的最高处。

7.根据权利要求1所述的水土保持结构，其特征在于：所述固定柱为直径5～10cm，长80～120cm的圆柱体；所述固定柱一部分垂直于沟壁嵌入土体(1)中，剩余部分露出土体(1)外，且露出土体(1)部分距离沟壑底部的高度与排水渗透管(10)的顶端等高。

8.根据权利要求1所述的水土保持结构，其特征在于：所述回水灌溉系统包括设置在纵向排水系统底部末端的蓄水箱、设置在所述排水渗透管(10)内部的回水管(8)、两端分别穿过两侧沟壑内的排水渗透管(10)与回水管(8)相连通的布水管(5)、设置在所述布水管(5)上的限流阀(6)以及连接蓄水箱与回水管(8)的抽水泵。

9.根据权利要求8所述的水土保持结构，其特征在于：所述布水管(5)设置于坡面(2)上，与坡面(2)上的横向导流系统内的楔形导流槽(3)平行，且位于每级楔形导流槽(3)沿坡面方向的下方位置；所述布水管(5)位于坡面(2)的部分每间隔10～20cm开有均匀小孔。

10.根据权利要求8所述的水土保持结构，其特征在于：在降雨集中的季节，雨水经由坡面(2)的楔形导流槽(3)将地面径流导入沟壑中，再经过沟壑内的排水渗透管(10)将多余雨水排入蓄水箱中蓄存；在干旱季节，通过抽水泵将蓄水箱内蓄存的雨水经由回水管(8)、布水管(5)反向抽回坡面(2)用于绿化灌溉。