灌区防渗型生态渠道的构建方法
【专利摘要】本发明是一种灌区防渗型生态渠道构建方法，依据灌区地形选定合适断面形式开挖渠道，此处以U形断面为例，再从下往上逐层铺设无纺布，水泥（占15%）加砂土混合料，尼龙网，壤土和塑料网；在渠壁和渠底打若干排锚固柳树木桩，木桩有固定塑料网作用；在渠壁种植浮水植物，在渠底种沉水植物。优点：能有效解决农业灌溉水在输送过程中大量下渗引起水资源损失的问题，提高水力输送效率；同时在保证渠道抗冲刷不易滑坡的情况下改善渠道硬质化趋势，创造适宜的水生生物生长环境，维持渠道内生态系统完整性，保持一定水体自净能力并增加视觉美感。本发明利于渠道原貌修复和重建，施工和维护管理方便，在灌区输水渠道生态防渗方面具有很好应用前景。
【专利说明】灌区防渗型生态渠道的构建方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种灌区防渗型生态渠道的构建方法，属于灌区输水渠道防渗和生态功能复合的【技术领域】，适用于生境条件恶化的传统灌区，以及水资源稀少的半干旱和干旱灌区防渗型生态渠道构建。
【背景技术】
[0002]我国是个水资源严重短缺的国家，但农业灌溉用水的浪费现象却十分严重。由于农田水利设施标准低，不配套，老化，灌溉方式落后和管理不善等原因，全国农业灌溉水的有效利用率只有40%左右，仅为发达国家的一半；每m3水的粮食生产能力只有0.87kg左右，远低于2kg以上的世界平均水平。同时我国约有30%以上的工业废水和90%以上的生活污水未经处理排入了江河湖泊中，又加大了水有效利用的困难。目前我国水田和旱地的灌溉引水量3445亿m3，有效利用率只有40%，60%是无效损失。据统计渠系输水损失为1730亿m3左右，占渠首总引水量的50%，也就是说输水损失占灌溉水总损失的80%以上。
[0003]灌区输水渠道防渗因此是十分重要的任务，特别是在水资源稀缺的干旱地区，灌区输水渠道防渗是生态河床建设的首要任务。长期以来渠道“三面光”衬砌防渗的技术系统逐渐形成。随着传统灌区渠道中生物多样性下降、农业面源污染严重、水体自净能力下降等问题日益突出，传统灌区工程措施是否符合生态健康要求也越来越引起人们的关注。对于半干旱性和干旱性地区渠道，一方面要考虑防止下渗引起的水资源损失，必须对渠道进行不透水性的衬砌；另一方面也要创造适宜的水生生物生长环境，维持渠道内的生态系统完整性，保持一定的自净能力。
[0004]防渗型生态渠道的发明和构建可以很好地解决上述矛盾，但目前相关的专利发明还很少。CN 103321185 A公开了一种生态防渗水泥渠，其特点是利用干化淤泥制成的生态水泥制备侧板和底板，在上面布设生物质层种植水生植物之后铺设成生态防渗水泥渠。这种水泥渠形状单一且需要预先制备，不利于渠道原貌修复和重建，布设的生物质层也没有加固措施，不抗过水冲刷，容易出现滑坡现象，运行的经济成本和管理成本较高，推广困难。
【发明内容】
[0005]本发明提出的是一种灌区防渗型生态渠道的构建方法，其目的:为解决农业灌溉水在输送过程中大量下渗引起水资源损失的问题，同时防止边坡塌陷和滑坡，避免渠道硬质化，维持渠道内的生态系统完整性。
[0006]本发明的技术解决方案:灌区防渗型生态渠道的构建方法，包括如下步骤:
1)对构建渠道的小流域地形展开实地考察和调查，掌握小流域的地形地貌特点，了解该流域的主要灌区以及水系分布情况，在此基础上选择渠道建造地点，确定沟渠断面形式，可以是U形断面、梯形断面、矩形断面、复式断面等。U形断面为天然沟渠断面，由水流常年冲刷自然形成，更易抗冲刷，故本此处以U形断面为例；
2)初始开挖渠道的宽度l_2m，深度0.8-lm,具体根据输水量进行计算，长度不限，渠道纵向呈多弯S型或直线型；
3)将开挖的渠底及边坡土渠床修平整，从下往上逐层铺设无纺布，水泥加砂土混合料，尼龙网，壤土和塑料网。水泥加砂土混合料中水泥比重占15%，砂土可就地取材，铺设厚度为
`0.2m，铺设成凹凸上表面。尼龙网紧贴所铺设水泥和砂土混合料的凹凸表面，其网格边长为
`0.2-0.3m。塑料网压实所铺设的壤土，其网格边长为0. 0.2m ；
4)为保证渠道整体稳定，抗过水冲刷，不易出现滑坡，在渠壁和渠底打若干排锚固柳树木桩，木桩间距lm，柳树木桩用于锚固铺设各层，事先预留桩孔，打完桩后在周边空隙处抹水泥密封；
5)在渠壁上种植挺水植物为茭白、菖蒲和水芹等，在渠底种植沉水植物为苦草、金鱼藻和马来眼子菜等。水生植物均在塑料网格中进行种植或者在所铺设壤土中添加这些水生植物种子，种植密度为20-30穴/m2。
[0007]本发明的优点:(I)有效解决农业灌溉水在输送过程中大量下渗引起水资源损失的问题，提高水力输送效率；(2)保证渠道稳定，抗过水冲刷，不易发生滑坡现象，改善渠道硬质化趋势；(3)创造适宜的水生生物生长环境，维持渠道内生态系统完整性，保持一定水体自净能力并增加视觉美；(4)利于渠道原貌修复和重建，施工容易，建设成本低廉，运行管理维护简单易行，具备良好的推广应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]附图1是初始开挖渠道U型断面图。
[0009]附图2是防渗生态渠道各层铺设断面示意图。
[0010]附图3是锚固柳树木桩。
[0011]附图4是防渗型生态渠道整体断面剖视图。
[0012]附图5是防渗型生态渠道局部平面示意图。
[0013]图中I是土渠床，2是无纺布，3是水泥加砂土混合料，4是尼龙网，5是壤土，6是塑料网，7是柳树木桩，8是挺水植物，9是沉水植物。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
实施例1
灌区防渗型生态渠道的构建方法，包括
步骤I)在流域灌区构建农田地表径流的人工输水渠道，如图1所示，将渠道断面构建成U型，并将开挖的渠底及边坡土渠床I修平整；
步骤2)初始开挖渠道的宽度lm，深度0.Sm，或根据输水量进行计算，长度不限，渠道纵向呈多弯的S型；可有效灌溉区域内农耕区，沟渠长1000m ；
步骤3)在挖好的初始U型断面渠道中，如图2所示，从下往上逐层铺设无纺布2，水泥加砂土混合料3,尼龙网4,壤土 5和塑料网6。水泥加砂土混合料3中水泥比重占15%,砂土就地取材，铺设厚度为0.2m，铺设成凹凸上表面。尼龙网4紧贴水泥和砂土混合料的凹凸表面布设，其网格边长为0.2m。壤土层铺设厚度为0.lm，塑料网压实所铺设的壤土，其网格边长为0.lm。[0015]所述水泥加砂土混合料的凹凸上表面利于和壤土联结，所述塑料网和尼龙网可以起到双重支架护坡作用，增加渠壁的整体性，使铺设渠道紧密地贴合土渠床，有效地防止输水渗漏。
[0016]步骤4)中，所述柳树木桩用于锚固所铺设的防渗生态渠道，使渠道稳定抗过水冲刷，同时柳树木桩表面也易于微型生物生长，其表面附着的生物可以通过拦截、吸收和降解等作用对污染物质进行净化，改善输送水体水质。
[0017]为保证渠道整体稳定，抗过水冲刷，不易出现滑坡，在渠壁和渠底打七排锚固柳树木桩7，柳树木桩具体形状如图3所示，木桩间距lm，柳树木桩用于锚固铺设各层，事先预留桩孔，打完桩后在周边空隙处抹水泥密封；
所述柳树木桩用于锚固所铺设的防渗生态渠道，使渠道稳定抗过水冲刷，同时柳树木桩表面也易于微型生物生长，其表面附着的生物可以通过拦截、吸收和降解等作用对污染物质进行净化，改善输送水体水质。
[0018]步骤5)在渠壁上种植挺水植物8为茭白、菖蒲和水芹，在渠底种植沉水植物9为马来眼子菜等。水生植物均在塑料网格中进行种植，种植密度为20穴/m2，完工图如图4，图5所示。
[0019]实施例2
灌区防渗型生态渠道的构建方法，包括
步骤I)在流域灌区构建农田地表径流的人工输水渠道，如图1所示，将渠道断面构建成U型，并将开挖的渠底及边坡土渠床I修平整；
步骤2)初始开挖渠道的宽度2m`，深度lm，或根据输水量进行计算，长度不限，渠道纵向呈直线型；可有效灌溉区域内农耕区，沟渠长1000m ；
步骤3)在挖好的初始U型断面渠道中，如图2所示，从下往上逐层铺设无纺布2，水泥加砂土混合料3,尼龙网4,壤土 5和塑料网6。水泥加砂土混合料3中水泥比重占15%,砂土就地取材，铺设厚度为0.2m，铺设成凹凸上表面。尼龙网4紧贴水泥和砂土混合料的凹凸表面布设，其网格边长为0.3m。壤土层铺设厚度为0.lm，塑料网压实所铺设的壤土，其网格边长为0.2m ；
步骤4)为保证渠道整体稳定，抗过水冲刷，不易出现滑坡，在渠壁和渠底打七排锚固柳树木桩7，柳树木桩具体形状如图3所示，木桩间距lm，柳树木桩用于锚固铺设各层，事先预留桩孔，打完桩后在周边空隙处抹水泥密封；
步骤5)在渠壁上种植挺水植物8为茭白、菖蒲、水芹，在渠底种植沉水植物9为苦草、金鱼藻等。水生植物均在塑料网格中进行种植，种植密度为20-30穴/m2，完工图如图4，图5所示。
[0020]实施本发明后，壤土与水泥加砂土混合料之间通过凹凸表面联结，再加塑料网和尼龙网双重支架护坡作用，紧密地贴合土渠床，可以有效地防止渗漏；用柳树木桩锚固生态渠道，使渠道稳定抗过水冲刷，几乎不产生滑坡现象；渠道内塑料网格中所种水生植物，又为其他微型生物提供了生长环境，塑料网和柳树木桩表面也易于生物挂膜，构成的完整水生生物系统可以通过拦截、吸收和降解等作用对污染物质进行净化，改善输送水体水质。
【权利要求】
1.灌区防渗型生态渠道的构建方法，其特征在于该方法包括如下步骤: 1)依据灌区地形选定渠道断面形式开挖渠道，可以是U形断面、梯形断面、矩形断面、或复式断面，其中U形断面为天然沟渠断面，由水流常年冲刷自然形成，更易抗冲刷，本发明以U形断面；并将开挖的渠底及边坡土渠床修平整； 2)初始开挖渠道的宽度l_2m，深度0.8-lm，或根据输水量进行计算，长度不限，渠道纵向呈多弯S型或直线型； 3)将开挖的渠底及边坡土渠床修平整，从下往上逐层铺设无纺布，水泥加砂土混合料，尼龙网，壤土和塑料网； 4)为保证渠道整体稳定，抗过水冲刷，不易出现滑坡，在渠壁和渠底打若干排锚固柳树木桩，木桩间距Im ； 5)在渠壁上种植挺水植物为茭白、菖蒲和水芹，在渠底种植沉水植物为苦草、金鱼藻和马来眼子菜。
2.根据权利要求1所述的灌区防渗型生态渠道的构建方法，其特征在于所述步骤3)中的水泥加砂土混合料中水泥重量占15%，砂土可就地取材，铺设厚度为0.2m，铺设成凹凸上表面。
3.根据权利要求1所述的灌区防渗型生态渠道的构建方法，其特征在于所述步骤3)中尼龙网紧贴所铺设水泥和砂土混合料的凹凸表面，其网格边长为0.2-0.3m，塑料网压实所铺设壤土，其网格边长为0. 0.2m。
4.根据权利I所述的灌区防渗型生态渠道的构建方法，其特征在于所述步骤4)中柳树木桩用于锚固铺设各层，事先预留桩孔，打完桩后在周边空隙处抹水泥密封。
5.根据权利要求1所述的灌区防渗型生态渠道的构建方法，其特征在于所述步骤5)中挺水植物和沉水植物均在塑料网格中进行种植或者在所铺设壤土中添加水生植物种子，种植密度为20~30穴/m2。
【文档编号】E02B13/00GK103774627SQ201410036612
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】王沛芳, 王超, 钱进, 侯俊, 包子云 申请人:河海大学