一种沿海围垦区沟道生物碳草皮护坡结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种沿海围垦区沟道生物碳草皮护坡结构，自上而下由草皮保护层、生物碳土壤恢复层、秸秆导水层和碎石排水体构成。草皮保护层通过十字木桩固定。生物碳土壤恢复层由生物碳、脱硫石膏和当地表层土混合制成，为草皮生长提供良好基质。秸秆导水层由长度大小不同的碎秸秆制成，按照反滤层的结构从上向下长度由大变小。坡底设有碎石排水体，及时排除秸秆导水层汇集的多余水。本发明一方面能利用生物碳良好的聚碳作用，改善围垦区土壤盐碱性，为草皮生长提供充足的养分，使草皮更好的保护坡面；另一方面，秸秆做成的导水层防止深层土壤返盐，并通过反滤层结构防止渗透变形，保护边坡，有效的增强了边坡的整体结构性和稳定性。
【专利说明】 一种沿海围垦区沟道生物碳草皮护坡结构
【技术领域】
[0001]本发明属于水土保持工程【技术领域】，具体涉及一种沿海围垦区排水沟道生物碳草皮护坡结构。
【背景技术】
[0002]我国沿海围垦区成陆过程受海水渗杂影响，土壤积盐过程先于成土过程，土壤主要为高钠盐粉砂土，合理灌溉排水成为治理围垦区盐碱地主要方式之一。但由于该地区土壤的特殊性质，排水沟道两侧边坡在雨水的冲刷下侵蚀严重，容易坍塌，同时植被很难在该地区土壤上生长，使得排水沟道的土坡难以得到有效保护，制约盐碱地灌溉排水改土效果的实现。以往的沟道边坡保护，大多为铺设保护砖，但成本高，且很难在围垦区粉砂土土质边坡上推广应用。如果采用一般的草皮护垫，由于围垦区的高盐分，草皮不易生长，也起不到很好的保护作用。针对沿海围垦区的土壤特殊，本发明利用生物碳改土与草皮护坡措施结合的方式，固定沟坡。生物碳的微孔结构，有利于收集营养物质和微生物，施入土壤以后利用自身超强的吸附性，像海绵一样把土壤中作物生长所需要的营养元素吸附在它周围，可以防止流失，为植物生长提供良好的条件。本发明利用生物碳优点，很好的改善围垦区土壤性质，为草皮护坡的正常工作提供良好的条件。生物碳的生产工艺相对简单，原材料来源广泛且价格低，因此本发明在盐碱地护坡的应用中有着良好的前景。
[0003]
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对沿海围垦区高钠盐粉砂土特性，将生物碳改土技术与草皮护坡技术结合，构建一种沿海围垦区排水沟道生物碳草皮护坡结构，有效减缓围垦区盐碱土边坡土壤侵蚀，解决沟道边坡容易失稳的问题，为沿海围垦地区灌溉排水改良盐碱地措施提供必要条件。
[0005]一种沿海围垦区沟道生物碳草皮护坡结构，包括草皮保护层，生物碳土壤恢复层，秸杆导水层，碎石排水体，十字木桩，其特征在于:碎石排水体位于坡脚，秸杆导水层平铺在压实的开挖坡体表面上，秸杆导水层上方铺设生物碳土壤恢复层，生物碳土壤恢复层上方铺设表层草皮保护层，整个结构通过十字木桩与秸杆导水层下坡面土壤牢固连接。
[0006]坡脚碎石排水体由粒径3?IOcm碎石堆砌而成，可以及时排除导水层汇集的水分，并对整个生物碳草皮护坡结构体起到基础支撑作用。
[0007]秸杆导水层按反滤原则，将长度为5mm，10mm，30mm的碎秸杆自下而上平铺到碎石排水体以上压实的边坡坡面，每层碎稻杆厚6cm?7cm,压实后稻杆导水层总厚18cm?21cm。反滤层使得坡面土壤与上部结构之间过渡连接，防止渗透变形，保护边坡。秸杆反滤层割断了上下土壤的连续性，特别是土体毛细管的连续性，降低地下水回渗率，降低深层土壤的反盐对生物碳土壤恢复层及草皮保护层的影响。秸杆导水层透水性良好，大部分多余水通过导水层排到沟底。与土壤接触的秸杆嵌入土壤，增加土壤表面的粗糙程度和土壤入渗速率，可降低沿土壤内下渗水的水流速度，防止对沟坡的冲刷。
[0008]秸杆导水层上铺设20cm厚生物碳土壤恢复层。生物碳土壤恢复层是沟道开挖前将地面表层20cm 土壤刨开堆积，开挖的表层土壤与生物碳和脱硫石膏混合均匀而成，所述生物碳由秸杆高温分解制成，添加量为5~10t/hm2，所述脱硫石膏为β石膏粉，用量为8~16t/hm2。秸杆导水层平整压实后，将生物碳土壤恢复层平铺其上，并压实。生物碳土壤恢复层利用生物碳良好的聚碳效果，增加土壤的渗透性和有机质含量，降低土壤碱化度，为草皮保护层提供良好的生长环境。
[0009]生物碳土壤恢复层上铺设草皮保护层。草皮保护层由土工布格栅和草皮组成，土工布格栅尺寸2mx2m，格栅起到固定草皮的作用，草皮种植于格栅内，增加坡面糙率，减缓沿坡水流速度，降低对坡面的冲刷。
[0010]各层结构通过十字木桩与秸杆导水层下方土壤连接。十字木桩成螺旋状，增大木桩与土壤的接触面积，木桩伸入秸杆导水层下坡面土壤10~15cm，使护坡结构与沟坡牢固 口口 ?
[0011]本发明的有益效果为:
1.生物碳土壤恢复层利用生物碳的聚碳和吸附性能，为草皮生长提供充分的养分，改善沿海围垦区土壤盐碱性，解决了盐碱地区草皮不易生长的问题；
2.秸杆导水层反滤结构使得坡面土壤与上部结构之间过渡连接，防止渗透变形，保护边坡。秸杆导水层还阻断了上下土壤毛细管的连接，防止深层土壤的返盐。秸杆导水层透水性良好，大部分的水分从导水层中流动，可以很好地将多余水分导到沟底，减少水分与边坡土壤的接触，减少水对边坡的冲刷作用；
3沟底的碎石排水体渗透系数大，及时将秸杆导水层中水分排除，减少水分对秸杆导水层的侵蚀作用，使整个结构有较长的使用寿命，同时碎石排水体对边坡结构起到很好的支撑作用；
4.十字木桩的扭曲面增大了与土壤的接触面积，与土壤的侧向挤压力使得木桩与土壤的结合更加牢固；
5.护坡结构成本低，有很好的应用前景；
6.生物碳能将碳元素“锁”在地下，并让盐碱土变得肥沃，减少温室气体排放，使本发明具有良好的环保效果。
[0012]
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图
图2是本发明十字木桩的结构示意图
图中，1-草皮保护层，2-生物碳土壤恢复层，3-秸杆导水层，4-碎石排水体，
5-十字木桩。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图，通过实施例的方式，对本发明结构和实施方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。[0015]如图所示，本发明应用于沿海围垦区盐碱地沟道边坡防护。将沟道开挖区表层0-20cm土壤刨开，堆积于旁边空地，用于制备生物碳土壤恢复层。根据盐碱地排水和脱盐要求，按设计开挖沟道，平整并压实沟道两侧边坡；选择粒径为8?IOcm建筑垃圾碎石分别堆砌于沟道两侧边坡坡脚，形成碎石排水体4，用于支撑整个边坡生物碳草皮护坡结构体；将粉碎的秸杆按长度大小依次覆盖于碎石排水体4以上的压实裸土坡面上，碎秸杆长度自下而上分别为5mm, 10mm, 30mm,每层碎稻杆厚度6cm?7cm,稻杆导水层总厚20cm,压实后形成秸杆导水层3 ;然后向堆积一旁的表层土壤中加入高温分解制成的秸杆生物碳，加入量为8t/hm2，同时加入脱硫石膏，加入量为12t/hm2，混合均匀，形成秸杆生物碳混合土，平铺在压实的秸杆导水层3上，压实后形成20cm厚的生物碳土壤恢复层2 ;将2mx2m的土工布格栅铺盖在生物碳土壤恢复层2上，将草皮种植于格栅中，形成草皮保护层I ;用十字木桩5固定土工布格栅，十字木桩5深入稻杆导水层下土壤IOcm?15cm,形成完整的护坡结构。在上述措施实施后，就形成了秸杆导水层-生物碳土壤恢复层-草皮保护层立体式盐碱地沟道生物碳草皮护坡结构，上下有机结合成一整体，在沿海围垦区沟道边坡防护与生态恢复等方面有显著效果。将本例应用于海涂新围垦区盐碱地，新开沟道边坡生物碳土壤恢复层盐碱土两年内平均脱盐率达70%左右，草皮生长良好，坡面土壤侵蚀量相对于未防护坡面减少90%以上，坡面稳定。
【权利要求】
1.一种沿海围垦区沟道生物碳草皮护坡结构，包括草皮保护层(1)，生物碳土壤恢复层(2)，秸杆导水层(3)，碎石排水体(4)，十字木桩(5)，其特征在于:碎石排水体(4)位于坡脚，秸杆导水层(3)平铺在碎石排水体(4)以上坡体土壤表面，秸杆导水层(3)上方铺设生物碳土壤恢复层(2)，生物碳土壤恢复层(2)上方铺设表层草皮保护层(1)，整个结构通过十字木桩(5)与秸杆导水层(3)下坡面土壤牢固连接； 所述的坡脚碎石排水体(4)由粒径3cm?IOcm碎石堆成； 所述的稻杆导水层(3)按反滤原则,将长度为5mm, 10mm, 30mm的碎稻杆自下而上平铺到开挖表层土壤后的坡面，每层长度不同的碎秸杆厚6cm?7cm，秸杆导水层(3)总厚18?21cm ； 所述的秸杆导水层(3 )上铺设20cm厚生物碳土壤恢复层(2 )，生物碳土壤恢复层(2 )是沟道开挖前将地面表层20cm 土壤刨开堆积，开挖的表层土壤与生物碳和脱硫石膏混合均匀而成，所述生物碳由秸杆高温分解制成，生物碳添加量为5?10t/hm2，所述脱硫石膏为β石膏粉，用量为8?16t/hm2，秸杆导水层(3)平整压实后，将生物碳土壤恢复层(2)平铺其上，并压实。
2.根据权利要求1所述的沿海围垦区沟道生物碳草皮护坡结构，其特征在于:草皮保护层(I)由土工布格栅和草皮组成，土工布格栅尺寸2mx2m,将草皮植于格栅中。
3.根据权利要求1所述的沿海围垦区沟道生物碳草皮护坡结构，其特征在于:各层结构通过十字木桩(5)与秸杆导水层(3)下方土壤连接，十字木桩成螺旋状，木桩伸入秸杆导水层(3)下坡面土壤10?15cm。
【文档编号】A01G1/00GK103628449SQ201310568313
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】佘冬立, 刘琨, 刘冬冬, 刘营营 申请人:河海大学