一種沿海圍墾區溝道生物碳草皮護坡結構的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種沿海圍墾區溝道生物碳草皮護坡結構，自上而下由草皮保護層、生物碳土壤恢復層、秸稈導水層和碎石排水體構成。草皮保護層通過十字木樁固定。生物碳土壤恢復層由生物碳、脫硫石膏和當地表層土混合制成，為草皮生長提供良好基質。秸稈導水層由長度大小不同的碎秸稈制成，按照反濾層的結構從上向下長度由大變小。坡底設有碎石排水體，及時排除秸稈導水層匯集的多余水。本發明一方面能利用生物碳良好的聚碳作用，改善圍墾區土壤鹽堿性，為草皮生長提供充足的養分，使草皮更好的保護坡面；另一方面，秸稈做成的導水層防止深層土壤返鹽，并通過反濾層結構防止滲透變形，保護邊坡，有效的增強了邊坡的整體結構性和穩定性。
【專利說明】 一種沿海圍墾區溝道生物碳草皮護坡結構
【技術領域】
[0001]本發明屬于水土保持工程【技術領域】，具體涉及一種沿海圍墾區排水溝道生物碳草皮護坡結構。
【背景技術】
[0002]我國沿海圍墾區成陸過程受海水滲雜影響，土壤積鹽過程先于成土過程，土壤主要為高鈉鹽粉砂土，合理灌溉排水成為治理圍墾區鹽堿地主要方式之一。但由于該地區土壤的特殊性質，排水溝道兩側邊坡在雨水的沖刷下侵蝕嚴重，容易坍塌，同時植被很難在該地區土壤上生長，使得排水溝道的土坡難以得到有效保護，制約鹽堿地灌溉排水改土效果的實現。以往的溝道邊坡保護，大多為鋪設保護磚，但成本高，且很難在圍墾區粉砂土土質邊坡上推廣應用。如果采用一般的草皮護墊，由于圍墾區的高鹽分，草皮不易生長，也起不到很好的保護作用。針對沿海圍墾區的土壤特殊，本發明利用生物碳改土與草皮護坡措施結合的方式，固定溝坡。生物碳的微孔結構，有利于收集營養物質和微生物，施入土壤以后利用自身超強的吸附性，像海綿一樣把土壤中作物生長所需要的營養元素吸附在它周圍，可以防止流失，為植物生長提供良好的條件。本發明利用生物碳優點，很好的改善圍墾區土壤性質，為草皮護坡的正常工作提供良好的條件。生物碳的生產工藝相對簡單，原材料來源廣泛且價格低，因此本發明在鹽堿地護坡的應用中有著良好的前景。
[0003]
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對沿海圍墾區高鈉鹽粉砂土特性，將生物碳改土技術與草皮護坡技術結合，構建一種沿海圍墾區排水溝道生物碳草皮護坡結構，有效減緩圍墾區鹽堿土邊坡土壤侵蝕，解決溝道邊坡容易失穩的問題，為沿海圍墾地區灌溉排水改良鹽堿地措施提供必要條件。
[0005]一種沿海圍墾區溝道生物碳草皮護坡結構，包括草皮保護層，生物碳土壤恢復層，秸桿導水層，碎石排水體，十字木樁，其特征在于:碎石排水體位于坡腳，秸桿導水層平鋪在壓實的開挖坡體表面上，秸桿導水層上方鋪設生物碳土壤恢復層，生物碳土壤恢復層上方鋪設表層草皮保護層，整個結構通過十字木樁與秸桿導水層下坡面土壤牢固連接。
[0006]坡腳碎石排水體由粒徑3?IOcm碎石堆砌而成，可以及時排除導水層匯集的水分，并對整個生物碳草皮護坡結構體起到基礎支撐作用。
[0007]秸桿導水層按反濾原則，將長度為5mm，10mm，30mm的碎秸桿自下而上平鋪到碎石排水體以上壓實的邊坡坡面，每層碎稻桿厚6cm?7cm,壓實后稻桿導水層總厚18cm?21cm。反濾層使得坡面土壤與上部結構之間過渡連接，防止滲透變形，保護邊坡。秸桿反濾層割斷了上下土壤的連續性，特別是土體毛細管的連續性，降低地下水回滲率，降低深層土壤的反鹽對生物碳土壤恢復層及草皮保護層的影響。秸桿導水層透水性良好，大部分多余水通過導水層排到溝底。與土壤接觸的秸桿嵌入土壤，增加土壤表面的粗糙程度和土壤入滲速率，可降低沿土壤內下滲水的水流速度，防止對溝坡的沖刷。
[0008]秸桿導水層上鋪設20cm厚生物碳土壤恢復層。生物碳土壤恢復層是溝道開挖前將地面表層20cm 土壤刨開堆積，開挖的表層土壤與生物碳和脫硫石膏混合均勻而成，所述生物碳由秸桿高溫分解制成，添加量為5~10t/hm2，所述脫硫石膏為β石膏粉，用量為8~16t/hm2。秸桿導水層平整壓實后，將生物碳土壤恢復層平鋪其上，并壓實。生物碳土壤恢復層利用生物碳良好的聚碳效果，增加土壤的滲透性和有機質含量，降低土壤堿化度，為草皮保護層提供良好的生長環境。
[0009]生物碳土壤恢復層上鋪設草皮保護層。草皮保護層由土工布格柵和草皮組成，土工布格柵尺寸2mx2m，格柵起到固定草皮的作用，草皮種植于格柵內，增加坡面糙率，減緩沿坡水流速度，降低對坡面的沖刷。
[0010]各層結構通過十字木樁與秸桿導水層下方土壤連接。十字木樁成螺旋狀，增大木樁與土壤的接觸面積，木樁伸入秸桿導水層下坡面土壤10~15cm，使護坡結構與溝坡牢固 口口 ?
[0011]本發明的有益效果為:
1.生物碳土壤恢復層利用生物碳的聚碳和吸附性能，為草皮生長提供充分的養分，改善沿海圍墾區土壤鹽堿性，解決了鹽堿地區草皮不易生長的問題；
2.秸桿導水層反濾結構使得坡面土壤與上部結構之間過渡連接，防止滲透變形，保護邊坡。秸桿導水層還阻斷了上下土壤毛細管的連接，防止深層土壤的返鹽。秸桿導水層透水性良好，大部分的水分從導水層中流動，可以很好地將多余水分導到溝底，減少水分與邊坡土壤的接觸，減少水對邊坡的沖刷作用；
3溝底的碎石排水體滲透系數大，及時將秸桿導水層中水分排除，減少水分對秸桿導水層的侵蝕作用，使整個結構有較長的使用壽命，同時碎石排水體對邊坡結構起到很好的支撐作用；
4.十字木樁的扭曲面增大了與土壤的接觸面積，與土壤的側向擠壓力使得木樁與土壤的結合更加牢固；
5.護坡結構成本低，有很好的應用前景；
6.生物碳能將碳元素“鎖”在地下，并讓鹽堿土變得肥沃，減少溫室氣體排放，使本發明具有良好的環保效果。
[0012]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的結構示意圖
圖2是本發明十字木樁的結構示意圖
圖中，1-草皮保護層，2-生物碳土壤恢復層，3-秸桿導水層，4-碎石排水體，
5-十字木樁。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖，通過實施例的方式，對本發明結構和實施方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。[0015]如圖所示，本發明應用于沿海圍墾區鹽堿地溝道邊坡防護。將溝道開挖區表層0-20cm土壤刨開，堆積于旁邊空地，用于制備生物碳土壤恢復層。根據鹽堿地排水和脫鹽要求，按設計開挖溝道，平整并壓實溝道兩側邊坡；選擇粒徑為8?IOcm建筑垃圾碎石分別堆砌于溝道兩側邊坡坡腳，形成碎石排水體4，用于支撐整個邊坡生物碳草皮護坡結構體；將粉碎的秸桿按長度大小依次覆蓋于碎石排水體4以上的壓實裸土坡面上，碎秸桿長度自下而上分別為5mm, 10mm, 30mm,每層碎稻桿厚度6cm?7cm,稻桿導水層總厚20cm,壓實后形成秸桿導水層3 ;然后向堆積一旁的表層土壤中加入高溫分解制成的秸桿生物碳，加入量為8t/hm2，同時加入脫硫石膏，加入量為12t/hm2，混合均勻，形成秸桿生物碳混合土，平鋪在壓實的秸桿導水層3上，壓實后形成20cm厚的生物碳土壤恢復層2 ;將2mx2m的土工布格柵鋪蓋在生物碳土壤恢復層2上，將草皮種植于格柵中，形成草皮保護層I ;用十字木樁5固定土工布格柵，十字木樁5深入稻桿導水層下土壤IOcm?15cm,形成完整的護坡結構。在上述措施實施后，就形成了秸桿導水層-生物碳土壤恢復層-草皮保護層立體式鹽堿地溝道生物碳草皮護坡結構，上下有機結合成一整體，在沿海圍墾區溝道邊坡防護與生態恢復等方面有顯著效果。將本例應用于海涂新圍墾區鹽堿地，新開溝道邊坡生物碳土壤恢復層鹽堿土兩年內平均脫鹽率達70%左右，草皮生長良好，坡面土壤侵蝕量相對于未防護坡面減少90%以上，坡面穩定。
【權利要求】
1.一種沿海圍墾區溝道生物碳草皮護坡結構，包括草皮保護層(1)，生物碳土壤恢復層(2)，秸桿導水層(3)，碎石排水體(4)，十字木樁(5)，其特征在于:碎石排水體(4)位于坡腳，秸桿導水層(3)平鋪在碎石排水體(4)以上坡體土壤表面，秸桿導水層(3)上方鋪設生物碳土壤恢復層(2)，生物碳土壤恢復層(2)上方鋪設表層草皮保護層(1)，整個結構通過十字木樁(5)與秸桿導水層(3)下坡面土壤牢固連接； 所述的坡腳碎石排水體(4)由粒徑3cm?IOcm碎石堆成； 所述的稻桿導水層(3)按反濾原則,將長度為5mm, 10mm, 30mm的碎稻桿自下而上平鋪到開挖表層土壤后的坡面，每層長度不同的碎秸桿厚6cm?7cm，秸桿導水層(3)總厚18?21cm ； 所述的秸桿導水層(3 )上鋪設20cm厚生物碳土壤恢復層(2 )，生物碳土壤恢復層(2 )是溝道開挖前將地面表層20cm 土壤刨開堆積，開挖的表層土壤與生物碳和脫硫石膏混合均勻而成，所述生物碳由秸桿高溫分解制成，生物碳添加量為5?10t/hm2，所述脫硫石膏為β石膏粉，用量為8?16t/hm2，秸桿導水層(3)平整壓實后，將生物碳土壤恢復層(2)平鋪其上，并壓實。
2.根據權利要求1所述的沿海圍墾區溝道生物碳草皮護坡結構，其特征在于:草皮保護層(I)由土工布格柵和草皮組成，土工布格柵尺寸2mx2m,將草皮植于格柵中。
3.根據權利要求1所述的沿海圍墾區溝道生物碳草皮護坡結構，其特征在于:各層結構通過十字木樁(5)與秸桿導水層(3)下方土壤連接，十字木樁成螺旋狀，木樁伸入秸桿導水層(3)下坡面土壤10?15cm。
【文檔編號】A01G1/00GK103628449SQ201310568313
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】佘冬立, 劉琨, 劉冬冬, 劉營營 申請人:河海大學