一种适用于高原冻土的生态护岸的制作方法

本发明涉及一种适用于高原冻土的生态护岸，属于生态修复领域。

背景技术：

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土(数小时/数日以至半月)、季节冻土(半月至数月)以及多年冻土(又称永久冻土，指的是持续二年或二年以上的冻结不融的土层)。冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度。随着冻土区温度周期性地发生正负变化，冻土层中水分相应地出现相变与迁移，导致岩石的破坏，沉积物受到分选和干扰，冻土层发生变形，产生冻胀、融陷和流变等一系列复杂过程，称为冻融作用。

地球上冻土区的面积约占陆地面积的50％，其中，多年冻土面积占陆地面积的25％。我国青藏高原平均海拔4500m以上，素有“世界第三极”之称，其多年冻土面积约为1.5×10⁶km²，约占我国多年冻土面积的70％。

三江源地区位于青海省南部，是青藏高原的腹地，为孕育中华民族、中南半岛悠久文明历史的世界著名江河：长江、黄河和澜沧江-湄公河的源头汇水区。三江源地区是中国冰川集中分布地之一，河流密布，湖泊、沼泽众多。高原地区河道不仅作为民族文化的载体和维持生态平衡的重要资源，而且是为当地生物群落提供生活和能量交换的必需途径。因此对高原地区近自然河道进行生态治理显得尤为重要。

由于自然因素和人为因素，三江源地区的水资源保护正面临着严峻的考验。严重的水土流失造成了土壤养分降低，蓄水保墒能力变弱，土地沙化严重，植被生存条件恶化，且大量的泥沙进入河、湖，导致河流含沙量上升，污染物含量增加，对生态环境及下游的用水安全等都造成了威胁，因此，对三江源地区的河流边坡进行改造，防止水土流失，减少源头水的含沙量是至关重要的。

传统的护岸采用混凝土浇筑，仅仅能起到行洪排涝的功能，但没有考虑到河道的景观功能，对原有的自然环境和生态系统造成了严重的破坏。应运而生的生态护岸技术较好地解决了这一问题，但现有的生态护岸技术只适用于平原地区，在高原冻土地区不具备抗冻融、抗强紫外线等功能，无法起到对河道生态的保护，因此，需要提出一种适用于高原冻土地区的生态护岸。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种适用于高原冻土地区，具有抗冻融、抗强紫外线、防水力冲刷等特性且有利于水土保持的生态护岸，致力于三江源水源区河流的生态修复。

为达到上述目的，本发明提供一种适用于高原冻土的生态护岸，其特征在于，包括若干土工格室、填充于土工格室内的混合填充物和种植于混合填充物内的固定草种，所述若干土工格室侧壁相连且在同一平面上延伸，所述土工格室包括内壁和外壁，所述外壁套于所述内壁外形成回行箱体结构；在所述内壁和所述外壁之间形成的空腔区种植所述固定草种；所述土工格室固定在高原边坡上。

所述空腔一端封闭另一端开口，所述内壁围成内腔体，所述内腔体两端开口。所述土工格室为可双向拉伸的土工格室，所述内壁和外壁的开口端均为菱形结构，所述相邻两个土工格室共用一侧面或共用一棱边。

上述结构可使土工格室为双向土工格室，双向土工格室在横向和纵向上都具有较强的拉伸强度，能够适应高原冻土在冻融作用和河水冲刷作用下发生的形态改变，有效地抵抗水流冲刷以及冻土的冻融作用。所述土工格室表面加宽，便于增大光照面，有效利用高原地区的强紫外线，吸收更多热量，同时增加与冻土的接触面积，提高保温性能。

作为本发明的进一步改进，所述土工格室材料采用聚苯乙烯保温材料，所述聚苯乙烯保温材料能够阻隔大气负温对土基的侵袭，提高地温，从而减小冻深，削弱冻胀，避免护岸遭受破坏，同时具有抗压、抗冲击性，还具有优异的防腐蚀性，使用寿命可达30-40年，且成本低，无二次污染。

作为本发明的进一步改进，所述土工格室内壁上设有通孔，河水冲刷护岸时可由空腔通过所述通孔进入土工格室内腔，河水中的有机物可为内腔中固定的微生物所利用，同时为微生物生长提供水分，从而使微生物更好地发挥作用。

作为本发明的进一步改进，所述混合填充物由植生土、腐殖质、高分子调节剂、水泥和植物纤维按照一定比例混合而成。所述植生土和所述腐殖质为所述固定草种提供生长环境和营养物质，所述水泥可提高所述生态护岸的抗冲刷能力，所述高分子调节剂包含植物防冻剂和微生物生长调节剂，所述植物纤维采用棕纤维和黄麻纤维按照一定比例配制而成，可提高生态护岸的抗冻融能力。

作为本发明的进一步改进，所述固定草种选用具有抗寒、抗冻融、抗贫瘠且适宜粗放管理的冷季型草种，采用“草-草结合”的建植模式，以高山嵩草为主，并搭配粗壮嵩草、黄白火绒草、波伐早熟禾、沙生风毛菊、柔软紫菀、披碱草、冰草等的一种或几种，所述固定草种能够适应高原冻土地区的气候和土壤条件，具有发达的根系，且生长迅速，能形成较大的覆盖度，有效防止水力冲刷造成的水土流失，同时可满足立体景观要求。

作为本发明的进一步改进，所述固定微生物采用高原冻土地区分布较广，代谢较为活跃的菌种。所述微生物选用节杆菌属、假单胞菌属、冷杆菌属、贪噬菌属和副球菌属之间几种的组合。在混合填充物中混入微生物，会产生生物阻塞和生物胶结现象，通过微生物的活动来封堵土颗粒之间的间隙，通过微生物的新陈代谢来改善土颗粒之间的胶结能力，从而提高土壤的强度，有利于加固边坡，防止水土流失。

作为本发明的进一步改进，所述土工格室生态护岸在铺设时将平面拉紧，使得所述土工格室较好地贴合在边坡上，充分发挥其强度特征，使用“u”型钢筋将所述土工格室固定在边坡上，u型钢筋箍住土工小室的侧边，开口端插入边坡土壤中，以增强其稳定性和整体性，同时提高抗冲刷、抗冻融能力。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

(1)本发明采用双向土工格室，在横向和纵向上都有较强的拉伸强度，能够有效抵抗水力冲刷以及土壤的冻融作用；土工格室采用聚苯乙烯保温材料，且表面加宽，能够有效利用高原的强紫外线，有利于提高保温性能，减小冻深，防止滑坡。

(2)本发明利用适宜在高原冻土生长的草种和微生物，达到防护、加固边坡的效果，使之能满足边坡表层稳定性的要求，同时又能降解有机污染物，达到净化水体的效果，恢复被破坏的自然生态环境。

(3)本发明采用的混合填充物结构合理，能够很好地满足高海拔地区冻土边坡土壤植物的稳定性要求，养分充足，保水保肥能力较强。

(4)本发明克服了平原地区生态护岸的缺点，能够抵抗高原地区高寒高海拔的特征，抗强紫外线，抗压抗冲击，抗冻融作用等特点，能够很好地作为高原冻土地区的生态护岸，成本低且无二次污染，有利于保持三江源水源地区的生态环境。

附图说明

图1是土工格单元结构示意图；

图2是土工格铺设俯视图；

图中：1、土工格外壁；2、土工格内壁；3、土工格内腔；4、空腔；5、通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种适用于高原冻土的生态护岸，包括土工格室、混合填充物、固定草种和固定微生物。

进一步地，所述土工格室为双向土工格室，在横向和纵向上都具有较强的拉伸强度；所述土工格室包括土工格外壁1、土工格内壁2、土工格内腔3、空腔4和通孔5；所述土工格外壁1围成的端面为边长300mm的菱形结构，所述土工格内壁2围成的端面为边长200mm的菱形结构，所述土工格外壁1和所述土工格内壁2之间形成土工格内腔3，内腔一端封闭，一端开口，所述土工格内壁2围成的内腔体两端开口，且内壁上均匀分布有通孔5，所述通孔5的直径为20mm。在a-a或b-b方向上，相邻两个土工格室均公用一棱边，土工格室在a-a方向和b-b方向均可自由拉伸或缩短。

所述土工格室材料采用聚苯乙烯保温材料，其导热系数为0.03w/(m·k)，体积热容量为5.0×104j/(m³·k)，所述土工格室材料能够适应高原地区的强紫外线，且具有较强的保温性能。

所述空腔4内填充混合填充物，所述混合填充物以质量比计，按照如下配比调制，植生土：腐殖质：高分子调节剂：水泥：植物纤维＝100:8.0:2.5:7.0:1.0。

所述混合填充物中所述植生土粒径在1.5-2.0mm之间；所述腐殖质粒径在1.5-2.0mm之间；所述高分子调节剂包含有植物防冻剂和微生物生长调节剂；所述水泥为市场购置的32.5r普通硅酸盐水泥；所述植物纤维采用棕纤维和黄麻纤维，其添加量为0.5％+0.8％，棕纤维和黄麻纤维购自市场，将其分割成长度约为2.5-3.5cm，直径约为2.0mm的单条状；将上述材料充分混匀，并添加到所述土工格室内腔3和所述空腔4中。

在所述空腔4内的所述混合填充物中种植草种，采用“草-草结合”的建植模式，以高山嵩草为主，，可采用如下搭配模式：①高山嵩草60％+冰草20％+柔软紫菀20％；②高山嵩草50％+波伐早熟禾30％+沙生风毛菊20％；③高山嵩草40％+冰草40％+披碱草20％。

所述混合填充物内混有固定微生物，所述固定微生物可选用节杆菌属、假单胞菌属和冷杆菌属按照1:1:1的比例混合而成，经过驯化培养后，将固定微生物填入所述土工格内腔3中，并喷洒微生物营养液。

所述土工格室生态护岸在铺设时要将平面拉紧，在边坡表面平铺，所述土工格室生态护岸铺设俯视图如图2所示，在铺设时边铺边用“u”型钢筋固定，固定钉的间距为1m左右，铺设时避免损坏土工格室，以免影响其性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员应当理解：对本发明具体实施方式进行无实质性的修改或等同替换仍属于对本发明的保护范围。