一种适用于裸露岩质边坡植被恢复的构建方法与流程

1.本发明涉及一种矿山生态环境综合治理技术，特别是涉及一种适用于裸露岩质边坡植被恢复的构建方法。


背景技术：

2.我国是一个多山的国家，山地面积约占整个国土面积的70%，客观上制约了城市地理空间的扩大。近年来，随着我国城市化进程加快，人地矛盾加剧，并伴生一系列生态环境问题。山区城市扩展，不可避免地会涉及到山体开挖，从而形成裸露的岩质边坡，既存在形成崩塌、滑坡地质灾害隐患，又影响城市美观。高陡岩质边坡的生态修复成为生态保护的一大难题。随着山体景观植被被的破坏，会使山体边坡更加贫瘠，对自然景观自身恢复造成很大的影响，所以为美化环境，保护植物多样性以及保持生态系统的稳定性，必须通过人工对边坡进行近自然植物景观恢复。
3.我国目前的边坡景观复绿措施主要有两种，一是工程防护措施，二是植被护坡措施。其中传统的工程防护措施是：加固坡面、护面墙、抹面、灌浆、喷射混凝土、挂网喷播等，其优点是可以迅速的防止水土流失，对减轻坡面修建初期的不稳定性和侵蚀效果较好；其缺点是过于追求强度功效，会降低边坡的美景度，不利于生态系统的恢复，而且随着时间的推移，混凝土会因风刮日晒雨淋而风化，会使后期的维护更加麻烦。而且工程防护措施对山体的景观植被复绿以及土壤改良的效果不好，与政府提倡的生态文明建设不相符。采用植被护坡措施带来的效果则与之相反，开始时的作用弱，但随着植物的生长，对减轻坡面不稳定性和侵蚀的作用会越来越明显。植被护坡措施是液体喷播、挖沟植草以及三维网绿化等，其优点是能够恢复植物多样性，保护生态环境；缺点是植物根系只在边坡表面生长，不能长在深层土壤，所以对保护边坡土壤效果不佳；所用植物草本较多，景观持久性差；另外，对于近乎垂直的破坏面的边坡，若不采取工程措施，植物生长基质则难以附着于坡面，植物便无法生长。
4.目前的专利和研究成果复杂多样，且只针对矿山边坡生态修复的部分问题，目的性过于单一，修复效果不全面，具有生态性差、修复率低、效果短期等问题，不能系统的解决矿山边坡生态问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提出一种集边坡防护，智能化集水、储水和滴灌装置，基质改良，植被配置为一体的适用于裸露岩质边坡植被恢复的构建方法。
6.为解决上述问题，本发明公开了一种适用于裸露岩质边坡植被恢复的构建方法,其特征在于：包括以下步骤：s1：治理区修整；正式施工前，将要治理的区域进行机械和人工相结合的方式进行修整；s2：设置植物爬藤网；
s3：锚杆施工：在大于75
°
的岩质特陡坡坡面实施；坡面应以上而下钻孔，根据岩性确定钻孔的深度，用水泥浆把自旋树脂锚杆固定于坡面的钻孔内，留出少部分用于挂镀锌格宾多维网笼；s4：砌筑植物生长室、石笼挡土墙，构建系统装置;s5：填充基质：根据植被类型、生长所需立地条件的不同，在坡顶植物生长室的种植槽内制备了可再生有机生态栽培基质;s6：植被配置;植被种类筛选是植被恢复工作中最为重要的环节之一。因此，在筛选优势植物种类时，要求必须耐旱、耐贫瘠，生长速度快、萌芽力及覆盖能力强。通过对项目所在地的实地调研，初步筛选出了21种植物。其中，坡顶植物生长室内可栽植灌木或小乔木，灌木可选择胡颓子、柽柳、叉子圆柏、黄连木、野蔷薇，小乔木可选择野桐、青冈、木麻黄的一种或多种；坡体镀锌格宾多维网笼内可栽植藤本植物或小灌木，藤本植物可选择荆条、五叶地锦、爬山虎、紫花苜蓿，小灌木可选择胡枝子、柠条、紫穗槐、沙棘等植物中的一种或多种；坡脚的石笼挡土墙内可选择可选择海滨木槿、银合欢、栓皮栎、野桐、乌桕等植物。
7.进一步的，所述s1中先清理坡面杂物和浮石，同时在尽量保留原有植被的原则下，将坡面整理平顺；修整后的坡面在保证平整、无松动土方和石块后，通过客土法在坡面表面均匀覆土，并且施加有机肥。
8.进一步的，s2：在坡体表面所覆盖的植物爬藤网采用φ3.5包塑金属网，用铆钉固定在坡面上铆钉间距2m，攀爬网距离墙面30-50mm，以利于镀锌格宾多维网笼内植物向触性生长，沿自旋树脂锚杆通过爬藤网向岩质边坡坡体方向攀爬、生长。
9.进一步的，s3：其中坡面应以上而下钻直径14mm的孔，根据岩性确定深度，用水泥浆把自旋树脂锚杆；固定于坡面孔内，留出一端用于挂镀锌格宾多维网笼；挂笼前，用搅拌过的营养黄泥垫在将要挂笼的笼位底部；镀锌格宾多维网笼应沿岩面由下至上逐个连续紧靠着安装，每挂一个镀锌格宾多维网笼，都用长于镀锌格宾多维网笼网孔的垫片和配套螺母将其牢牢固定；挂笼过程中，应充分利用山地微地形和网笼之间空隙种植各种适宜当地自然条件的灌木和藤、草本植物。
10.进一步的，s4：坡顶砌筑多功能植物生长室一侧砌筑坡顶截水沟，截水沟采用浆砌块石预制块的形式砌筑，用于拦截坡顶上方流向坡体、坡脚的地表水，保护挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷；在坡角砌筑石笼挡土墙，所述坡角砌筑石笼挡土墙内种植扦插苗木；在坡顶植物生长室外壁两侧分别架设光伏供电系统和无线网络终端系统，所述多功能植物生长室内设有集水池、种植槽、智能水箱、主水管道、活性炭过滤槽、第一、二水箱控制单元和可控排水口；智能储水箱位于活性炭过滤槽的下方；主水管道沿坡体下沿架设在坡体上各镀锌格宾多维网笼和石笼挡土墙中，镀锌格宾多维网笼和石笼挡土墙中布设有各分级温湿度探测仪，用于探测网笼内植被生长的外部和内部条件，并根据设定参数进行自动化定点补水和雾化喷淋作业；光伏供电系统由太阳能电池组件和蓄电池组成；太阳能电池组件是该装置供电系统中的核心部分，为整个装置提供能源动力，并且将多余的电量存储在蓄电池中；无线网络终端系统通过无线通信模块与云服务器进行无线通讯，云服务器与远程监控终端通信连接。
11.进一步的，其中集水池位于种植槽的上方，其本体顶面上形成有多条与种植槽的槽口相联通的集水槽；同时种植槽两侧侧壁为新型透水复合材质制成；其中活性炭过滤槽
位于种植槽上部且设置在在集水池两侧侧壁下沿终点位置；其中在种植槽槽体两侧布设第一湿度感应器、第二湿度感应器，智能储水箱包括第一、二水箱控制单元；并在智能储水箱内布设第一温湿度探测仪、第二温湿度探测仪、第一控制阀门、第二控制阀门和可控排水口，可控排水口外接主水管道；当位于植物生长室中下部位的温湿度探测仪感应到基质湿度低于正常值时，种植槽侧壁小孔通道打开，经过滤槽过滤后的雨水进入种植槽内，以缓解种植槽基质的干旱情况；活性炭过滤槽位于种植槽上部两侧，其高度低于种植槽侧壁，以确保集水池雨水不能漫灌进入植物生长室，活性炭过滤槽内部填充活性炭滤料，用来过滤水雨水中的游离物、微生物、部分重金属离子，去除大分子有机物、铁氧化物、余氯，并能有效降低雨水的色度；其中第一水箱控制单元位于种植槽的左侧，当第一水箱控制单元中的第一温湿度探测仪检测到坡体、坡脚植被设定的土壤基质湿度低于标准设定值时，第一水箱控制单元启动第一控制阀门进行及时补水，第二水箱控制单元位于种植槽的右侧，用于雨季来临时的集水、储水，待第二水箱控制单元中的第二温湿探测仪检测到第二水箱控制单元缺水时，便会打开第二控制阀门进行补水；当温湿度探测仪探测到坡顶种植槽植物生长的环境温度低于正常设定温度值时，次水管管壁上延伸出来的自动喷雾单元将启动，通过雾化喷淋措施对育苗区植被进行不定期喷淋保。
12.进一步的，所述主水管道由ppr聚氨酯保温管材料制成；以便秋冬季节时，主水管道能实现按需定点补水。
13.进一步的，种植槽内的混合基质中每立方米植物生长基质的配比为有机废弃物0.25-0.3m
³
，蛭石0.05-0.1m
³
，泥炭土0.25-0.4m
³
，珍珠岩0.1-0.2m
³
，以上基质经过发酵后加入保水剂0.25-0.3kg，形成可再生有机生态栽培基质。
14.进一步的，所述多条集水槽以种植槽的槽口为中心呈放射状间隔布置，集水池本体顶面形成为朝向其底面轴径逐渐缩小的圆锥面，植物生长室种植槽口形成于所述圆锥面的顶点，多条所述集水槽沿所述圆锥面的母线方向延伸，所述圆锥面的母线与集水池本体顶面夹角为30-60
°
。
15.本发明的有益效果：1、操作科学，智能一体化，便于生产管理，系统化提高了矿山边坡稳定状态。
16.2、实现了对矿山边坡植被的定点、定时补水和雾化喷淋等一体化操作，调节了植物生长发育条件，优化了植物生长小环境。
17.3、可实现坡顶、坡体和坡脚一定程度上的复绿效果，修复全面，修复效果和生态性高，修复率高，一定程度上解决了矿山边坡生态问题。
附图说明
18.图1为裸露岩质边坡植被恢复系统剖面示意图；其中：1.常绿乔、灌木植被； 2.植物生长室；217.主水管道；4.自旋树脂锚杆； 5.藤本、攀援植被 ； 6.镀锌格宾多维网笼； 7.扦插植被；8.石笼挡土墙。
19.图2为植物生长室示意图；其中：201. 太阳能板； 202.立柱； 203.蓄电池；204.无线网络终端系统； 205.集水池； 206.种植槽； 207.混合基质； 208.活性炭过滤槽； 209.第一温湿度探测仪； 210.
第一湿度感应器； 211.第一水箱控制单元； 212.第二温湿度探测仪；213.第二湿度感应器； 214.第二水箱控制单元； 215.第一控制阀门； 216.第二控制阀门；217.主水管道。
20.图3为植物生长室简构立面示意图。
21.图4为集水池平面示意图；其中：205.集水池；20501.凹槽；20502.集水槽。
22.图5为截水池示意图；其中：9、m7.5砂浆；10、mu10砖。
23.图6为植物攀爬网剖面示意图；其中：11.φ3.5包塑金属网；12.铆钉图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
25.如图1-4所示，本实施例的一种适用于裸露岩质边坡植被恢复的构建方法，通过在坡度大于75
°
的岩质特陡坡坡面上打孔（容易松脱的岩石上不能打孔），嵌入自旋树脂锚杆4；自旋树脂锚杆4挂镀锌格宾多维网笼6，镀锌格宾多维网笼6内填充预制的促生块，促生块由植物纤维、粘合剂、保水剂、有机肥和种植土等粘合压制而成，促生块内播种植物种子或者栽植植物；以及在坡顶砌筑多功能植物生长室2，多功能种植槽内种植常绿灌木植物1，植物生长室2有集水、储水和灌溉的功能。
26.其中通过在坡度大于75
°
的特陡裸露岩质边坡可承土区域凿孔，孔穴深度为1.5-1.7m，嵌入自旋树脂自旋树脂锚杆（在自旋自旋树脂锚杆前端放入树脂锚固剂，在自旋自旋树脂锚杆安装过程中树脂被加压并搅拌挤压使得树脂锚固剂充满旋丝，锚固剂和旋丝共同起到锚固作用），自旋树脂锚杆伸出坡体外0.8-1m的距离，与坡体呈45
°
内角。在自旋树脂自旋树脂锚杆打进岩体后，而后在自旋树脂自旋树脂锚杆外端部位钩挂镀锌格宾多维网笼，镀锌格宾多维网笼以不规则六边形或凸多边形为主；尺寸规格为： 长径（边）长度为0.8-1.2m，短径（边）长度为0.5-0.8m。镀锌格宾多维网笼内填充不规则状促生块，促生块由草炭、芸苔素、保水剂、生态水泥、植物根系粉碎后的土壤和粘合剂混合压制而成，其可诱导植物根系进行不定向生长（因植物具有向触性生长特性，可由镀锌格宾多维网笼下方长出沿自旋树脂锚杆向坡体方向攀爬生长）。镀锌格宾多维网笼内可栽植藤本植物或小灌木，藤本植物可选择荆条、五叶地锦、爬山虎、紫花苜蓿，小灌木可选择胡枝子、柠条、紫穗槐、沙棘等植物中的一种或多种。
27.在坡体表面可覆盖植物爬藤网，爬藤网采用φ3.5包塑金属网，用铆钉固定在坡面上铆钉间距2m，攀爬网距离墙面30-50mm，以利于镀锌格宾多维网笼内植物向触性生长，沿自旋树脂锚杆向岩质边坡坡体方向攀爬、生长。
28.坡顶植物生长室2一侧砌筑坡顶截水沟，截水沟采用浆砌块石预制块的形式砌筑，用于拦截坡顶上方流向坡体、坡脚的地表水，保护挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷；在坡角砌筑石笼挡土墙8，石笼挡土墙8起到排水作用，挡土墙缝隙中可撒布细碎腐殖土，腐殖土
填充石笼外露墙体孔隙中，其内可扦插苗木。最后，通过布设在坡顶植物生长室2、坡体镀锌格宾多维网笼6和石笼挡土墙8的各级温湿度探测仪探测到相应植物生长所需的温度、湿度低于正常设定值时，各级滴头和喷雾单元会启动进行相应补水、喷淋作业操作，实现了以相对简单的养护管理手段达到岩质边坡坡顶、坡体及坡脚一定程度上的植被复绿效果。
29.如图3，其中截水沟位于坡顶，采用浆砌块石9预制块的形式砌筑，用于拦截坡顶上方流向坡体、坡脚的地表水，保护挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。
30.如图2所示，植物生长室系统：植物生长室2位于坡顶（截水沟的内侧），由混凝土砌筑而成，包括五个部分，分别是集水池2-5、种植槽2-6、主水管道2-17、太阳能供电单元2-1和无线网络终端2-4；集水池2-5位于种植槽2-6上方，其本体顶面上形成有多条与种植槽槽口相联通的集水槽，所述多条集水槽以植物生长室2种植槽口为中心呈放射状间隔布置，集水池本体顶面形成为朝向其底面轴径逐渐缩小的圆锥面，植物生长室种植槽口形成于所述圆锥面的顶点，多条所述集水槽沿所述圆锥面的母线方向延伸，所述圆锥面的母线与集水池本体顶面夹角为30-60
°
；种植槽2-6位于集水池2-5正下方，包括种植槽2-6、活性炭过滤槽2-8、智能储水箱、可控排水口。
31.种植槽2-6内每立方米植物生长基质的配比为有机废弃物0.25-0.3m
³
，蛭石0.05-0.1m
³
，泥炭土0.25-0.4m
³
，珍珠岩0.1-0.2m
³
，以上基质经过发酵后加入保水剂0.25-0.3kg，形成可再生有机生态栽培基质，同时种植槽2-6两侧侧壁为新型透水复合材质制成，当位于植物生长室中下部位的温湿度探测仪感应到基质湿度低于正常值时，种植槽侧壁小孔通道打开，经过滤槽过滤后的雨水进入种植槽内，以缓解种植槽基质的干旱情况；活性炭过滤槽位于种植槽上部两侧，其高度低于种植槽侧壁，以确保集水池雨水不能漫灌进入植物生长室，活性炭过滤槽内部填充活性炭滤料，用来过滤水雨水中的游离物、微生物、部分重金属离子，去除大分子有机物、铁氧化物、余氯，并能有效降低雨水的色度；智能储水箱，位于活性炭过滤槽下方，包括两个水箱控制单元，第一水箱控制单元位于种植槽左侧，当第一水箱控制单元中的第一温湿度探测仪检测到坡体、坡脚植被设定的土壤基质湿度低于标准设定值时，第一水箱控制单元启动第一阀门进行及时补水，第二水箱控制单元位于种植槽右侧，用于雨季来临时的集水、储水，待第二水箱控制单元中的第二探测仪检测到第一水箱控制单元缺水时，便会打开第二控制阀门，进行补水。同时，当温湿度探测仪探测到坡顶种植槽植物生长的环境温度低于正常设定温度值时，次水管管壁上延伸出来的自动喷雾单元将启动，通过雾化喷淋措施对育苗区植被进行不定期喷淋保护，雾化水滴在植物上方形成水雾层、微水滴层，以此增加空气湿度，并借由大量水滴的折射、反射作用，减弱到达植物表面的紫外线强度，起到保护作用；可控排水口与主水管道连接，连接口处设置有第一控制阀门，其与第一水箱控制单元中的第一温湿度探测仪相连接；其中主水管道由ppr聚氨酯保温管材料制成，以便秋冬季节时，主水管道能实现按需定点补水；太阳能供电单元由太阳能电池组件和蓄电池组成。太阳能电池组件是该装置供电系统中的核心部分，为整个装置提供能源动力，并且将多余的电量存储在蓄电池中；蓄电池在光照时可以将太阳能电池组件满足装置基本运行后多余的电能储存起来，在需要的时候将电能释放出来继续提供能源动力；无线网络终端通过无线通信模块与云服务器进行无线通讯，云服务器与远程监控终端通信连接。
32.同时，坡顶植物生长室主水管（φ50）顺坡体下延、架设通过镀锌格宾多维网笼，经过镀锌格宾多维网笼的主水管各延伸出来相应的次水管（φ25），次水管管壁上设有滴孔，促生块栽培基质低于植物正常生长的湿度设定值时，附着在其上的各级温湿度探测仪向坡顶种植槽的智能储水箱发出补水信号，智能储水箱中的第一温湿度探测仪启动第一阀门进行开闸放水，对应的各次水管滴孔会进行适时补给水分。同时，当温湿度探测仪探测到镀锌格宾多维网笼内的植物生长环境温度低于正常设定温度值时，次水管管壁上延伸出来的自动喷雾单元将启动，通过雾化喷淋措施对育苗区植被进行不定期喷淋保护，雾化水滴在植物上方形成水雾层、微水滴层，以此增加空气湿度，并借由大量水滴的折射、反射作用，减弱到达植物表面的紫外线强度，起到保护作用。
33.其中石笼挡土墙砌筑于坡脚，起到排水作用，挡土墙缝隙中撒布细碎腐殖土，腐殖土填充石笼外露墙体孔隙中，其内可扦插苗木，苗木可选择海滨木槿、银合欢、栓皮栎、野桐、乌桕等植物。
34.本实施例裸露岩质边坡植被恢复系统的的应用效果：在美丽华夏生态环境科技有限公司承接的宁武县汾河源头矿山地质环境治理（一期）epc总承包项目中应用该系统，因地制宜采用多种单项技术和技术组合，突出矿山植物生长特点，对矿山开采导致的植被破坏区域进行植被恢复，通过综合植被恢复，使治理区域平均植被覆盖率达60%以上，实现近自然的生态治理。
35.治理前治理前，边坡光岩裸壁，岩面由于爆破作业留有大量裂隙，并且表层坑洼较为丰富、糙率大，同时部分岩石表层风化比较严重，部分表层有浮石，部分坡面由于开采作业形成的开采平面局部坡脚欠稳定；坡体植被覆盖率低于10%，致使坡面岩层受风化作用影响较大。通过赤平投影法、极限平衡法进行坡面稳定性分析，得到稳定性系数均介于0.75-1.06之间，坡体整体处于不稳定或欠稳定状态。
36.治理后治理后，坡顶危岩体、后缘拉张裂隙及破碎的坡面岩块均已清除，坡面倾角减缓，坡体整体处于基本稳定状态。坡体的植被覆盖度可达60%以上，物种至少可达5种以上；坡面裸露面积大幅减少，风化速率有所降低。
37.实施前后技术参数对照表经过该技术的落地实施，原坡体的危岩体被清除，坡体整体的稳定性大幅提升，坡体的植被覆盖度由原有的低于10%，提升至60%以上，坡体整体的生态效果及群落结构均有大幅提升及改良，形成了相对稳定的生态系统，对周边小气候环境的提升起到了一定的改善作用。治理前后具体参数变化情况如下表所示：
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。