一种具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯的制作方法

本实用新型涉及水利工程的技术领域，尤其是涉及一种具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯。

背景技术：

随着社会的不断进步，为了达到国家海绵城市建设规划的要求，城市建筑越来越多，城市规划所带来的最大难题是城市排水系统的问题，城市排水系统是处理和排除城市污水和雨水的工程设施系统，是城市公用设施的重要组成部分，由于城市规划需要考虑美化环境和环保等因素，因此在城市规划中，经常采用的是修建生态沟渠和护坡的方式。

沟渠，是人们为了城市调水和配水而修建的公用设施，由于城市建筑的规划还不完善，在修建沟渠时，考虑成本、牢固性、防止渗水及水利输送效率等问题，所述的沟渠往往采用混凝土构造的方式，并对河流进行裁弯取直，以使沟渠顺畅的引水、排水。但是，采用混凝土构造的方式，不但破坏了原有水系沟壁的渠底，而且也破坏了原有的植被生长载体和原始水文过程，使河渠湿地植物难以附着生长，进而丧失了水系的生物自净能力，致使城市臭水沟、水体富营养化等环境问题频发；采用裁弯取直的建渠方式，使得城市暴雨时，沟渠的蓄水能力差，增加了城市泄洪压力，不符合海绵城市建设的要求。为克服上述缺点，采用一种生态沟渠建设的方式，以符合国家海绵城市建设的要求，在城市建设过程中，为了达到不破坏原始水系水文过程，所述的沟渠采用防渗设计，不但不会破坏植物生长的附着层，还可以通过渠壁及渠底的湿地植物种植，保留生态沟渠水体的自净能力，从而减少了臭水沟及水体富营养化的情况发生，在建设生态沟渠的过程中，为便捷工程施工，往往采用湿地植物毯进行铺植，采用这种方式不仅能够在短时间内覆绿，还能够达到良好的生态修复效果，以及良好的景观效果。护坡，指的是为防止边坡受到冲刷，在坡面上所做的各种铺砌和栽植，由于桥址所在河段的河岸凹岸逐年迎受水流冲刷，会使河岸出现坍塌的现象，为了保护桥梁和路堤的安全，必须在凹岸处修筑防护建筑物，而防护建筑物主要采用植物毯，不但造价低廉，修筑方法简单，还能起到美观的效果。

在修建上述的沟渠以及护坡的过程中，由于植物毯的结构比较简单，包括便于植物附着的载体层和生长基质层，所述载体层只能适应简单的水利环境，一旦遇到气候变化大时，沟渠内的水利环境变化就会比较大，水流速度比较快，载体层容易从沟渠上脱落，水生植物毯就会脱落，从而造成水生植物毯的耐冲刷性能差；所述生长基质层只含有腐殖土、淤泥和缓释固化剂，在水生植物毯的生产过程中，没有充分考虑相应水生植物的生长特性，给予适合植物生长的基质，导致植物毯的成毯速度比较慢，成毯效果比较差，从而对水体的修复功能弱，植物毯的外观效果差，需要不断更换新的植物毯，耗费了大量的修复成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯，以解决现有技术中存在的，沟渠或者护坡采用普通的植物毯铺设，由于植物毯的载体层耐冲刷性能差，生长基质层不能满足植物毯的营养需求质，致使植物成毯速度慢，成毯效果差等问题。

本实用新型提供的一种具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯，包括：具有抗拉升性能的纤维载体层、形成毯状结构的根茎层、营养基质层、耐冲刷型致密纤维层和由水生植物种植而成的植物层；

所述纤维载体层、根茎层、营养基质层、耐冲刷型致密纤维层和植物层由下至上依次铺设；

所述耐冲刷型致密纤维层为竹木纤维和聚酯网丝形成的层状结构。

进一步地，所述纤维载体层为干草纤维层或者竹木纤维层。

进一步地，所述耐冲刷型致密纤维层的孔径为0.2～0.5cm。

进一步地，所述耐冲刷型致密纤维层的厚度范围在0.1～0.3cm之间。

进一步地，所述纤维载体层的底部铺设防渗层，所述纤维载体层的厚度范围在0.1～0.3cm之间。

进一步地，所述防渗层采用地膜。

进一步地，所述防渗层还可以采用土工布。

进一步地，所述防渗层的不透水率为90％～100％。

进一步地，所述营养基质层为泥炭土、炭粒、椰丝、秸秆丝、粘结剂和保水剂形成的营养层。

进一步地，所述营养基质层的厚度范围在1～3cm之间。

本实用新型提供的一种具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯，所述纤维载体层铺设在最底层，与水生植物的根茎相互交缠，形成具有一定拉伸性的整体结构；所述根茎层设置在纤维载体层的上部，所述营养基质层设置在根茎层的上部，根茎层在生长过程中，与纤维载体层和营养基质层相互缠结，形成致密的毯状结构，所述营养基质层为水生植物的生长提供所需的营养，使植物毯的成毯速度快，成毯效果好，对水体的修复功能强；所述营养基质层的上部铺设有耐冲刷型致密纤维层，所述耐冲刷型致密纤维层为竹木纤维和聚酯网丝形成的层状结构，不仅使得整个植物毯具有良好的韧性和抗拉伸性，同时也极大程度上提升了水生植物毯在水中的抗冲刷性，可适用于水流速度比较大的水利环境；在所述耐冲刷型致密纤维层的上部设置植物层，种植适合生长成毯的水生植物。本实用新型的铺设结构简单，抗冲刷能力强，具有保持水土、涵养水源的生态功能，所设置的营养基质层能够为植物提供所需的营养，并且还具有净化水体的功能，所述的纤维层可以辅助植物快速成毯，景观效果好，可广泛应用于各类沟渠、河道、坝堤等水域环境的生态修复。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型生产时的俯视图；

图3为本实用新型应用在沟渠时的结构示意图。

附图标记：

11－纤维载体层； 12－根茎层； 13－营养基质层；

14－耐冲刷型致密纤维层； 15－植物层； 16－防渗层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶面”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型生产时的俯视图；图3为本实用新型应用在沟渠时的结构示意图。

如图1所示，本实用新型提供一种具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯，包括：具有抗拉升性能的纤维载体层11、形成毯状结构的根茎层12、营养基质层13、耐冲刷型致密纤维层14和由水生植物种植而成的植物层15；

所述纤维载体层11、根茎层12、营养基质层13、耐冲刷型致密纤维层14和植物层15由下至上依次铺设；

所述耐冲刷型致密纤维层14为竹木纤维和聚酯网丝形成的层状结构。

所述纤维载体层11铺设在最底层，与水生植物的根茎相互交缠，形成具有一定拉伸性的整体结构，从而提高了整体的拉升性，还具有抗污水和化学物的侵蚀，能够防止植物生长而引起的填料断裂和粘结；所述根茎层12设置在纤维载体层11的上部，所述营养基质层13设置在根茎层12的上部，根茎层12在生长过程中，与纤维载体层11和营养基质层13相互缠结，形成致密的毯状结构，加强了植物根茎的支持作用，所述营养基质层13为水生植物的生长提供所需的营养，富含植物生长所需要的氮、磷、钾、钙、镁、硫等植物生长不可缺少的多种元素，代替土壤和肥料，适合须根植物、肉根植物、木本质植物的生长，可应用在水草的种植中，并且具有重量轻、透气利水、不板结、无粉尘、无异味、泡水后不会解体、无病虫害等特点，同时营养基质层13还具有较强的抗冲刷能力；所述营养基质层13的上部铺设有耐冲刷型致密纤维层14，所述耐冲刷型致密纤维层14为竹木纤维和聚酯网丝形成的层状结构，通过竹木纤维和聚酯网丝之间的相互缠绕，形成带有一定孔径结构的层面，耐冲刷型致密纤维层14与纤维载体层11相结合，形成双夹层的纤维结构，不仅使得整个植物毯具有良好的韧性和抗拉伸性，同时也极大程度上提升了水生植物毯在水中的抗冲刷性；在所述耐冲刷型致密纤维层14的上部设置植物层15，种植适合生长成毯的水生植物，所述的水生植物可以为沉水植物和浮水植物，所述水生植物的细胞间隙发达，能够发育特殊的通气组织，以保证在植株的水下部分有足够的氧气，通气组织通过气孔直接与外界的空气进行交流，叶片能够充分吸收水体中丰富的无机盐和二氧化碳，能够适应无氧环境。所述植物层15为铜钱草、马蹄金、竹节草、金鱼藻、黑藻中的任意一种或几种的组合，所述铜钱草对水质要求不严，可在硬度较低的淡水中进行栽培，对肥料的需求量较多，株形美观，叶色青翠，为美观又易种的水生植物之一，尤其适合于池塘绿化用。所述马蹄金的适应性强，侵占性强，生命力旺盛，而且具有一定的耐践踏能力，其对土壤要求不严格；所述竹节草具有匍匐茎，侵占性强，叶片着生于基部，易形成平坦的坡面，适宜的土壤类型较广，抗旱、耐湿，具有一定的耐践踏性，由于其根茎发达，耐贫瘠土壤，最适合用于池塘作水土保持；所述金鱼藻是多年生草本的沉水性水生植物，广泛种植在小湖泊静水处，或者池塘等地方。所述黑藻俗称温丝草、灯笼薇、转转薇等，属水鳖科，黑藻属单子叶多年生沉水植物，常见于水塘中，为淡水鱼类很好的饲料，适宜浅水绿化、室内水体绿化，作水下植被，耐高温，不污染池塘水质，断株再生能力强，不易折断等优点。所述植物层15采用U型钉连接在耐冲刷型致密纤维层14上。

进一步地，所述纤维载体层11为干草纤维层或者竹木纤维层。

所述甘草纤维具有黄酮化合物，能够吸收紫外光和可见光，吸收高能量紫外线的分子后，从基态跃迁到激活态，然后再从激活态回到基态，释放出无害低能射线，对植物的刺激性小，稳定性好。所述纤维载体层11还可以采用椰纤维。

所述竹木纤维的主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素，是从自然生长的竹子中提取出的纤维素纤维，属于天然纤维，具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性，另外，还具有天然抗菌、抑菌、防螨、防臭和抗紫外线的功能。

进一步地，所述耐冲刷型致密纤维层14的孔径为0.2～0.5cm。

所述孔径优选为0.3cm，不但可以使水流均匀的通过，还不妨碍植物根系的生长繁殖。

进一步地，所述耐冲刷型致密纤维层14的厚度范围在0.1～0.3cm之间。

所述耐冲刷型致密纤维层14的厚度取值为0.2cm，能够使耐冲刷型致密纤维层14的保持良好的韧性和抗拉伸性，还能够保持良好的耐冲刷性。

进一步地，所述纤维载体层11的底部还可以铺设防渗层16，所述纤维载体层11的厚度范围在0.1～0.3cm之间。

所述防渗层16能够防止上部的营养基质层13的养分流失，起到稳固的作用，所述纤维载体层11的厚度为0.2cm，能够使整体结构具有良好的拉升性。

进一步地，所述防渗层16采用地膜。

所述地膜采用塑料地膜，用于覆盖地面，不仅能够提高低温、保水保土、保肥，提高肥效，而且还具有灭草、防病虫、防旱抗涝、抑盐保苗、改进近地面光热条件的功能，尤其对于植物幼苗来说，还具有护根促长的作用。

进一步地，所述防渗层16采用土工布。

所述的土工布包括多层，且中间设有聚乙烯材料层，聚乙烯土工膜主要是由乳白色透明至不透明的热塑性树脂材料－聚乙烯树脂制作的，聚乙烯为高分子聚合物，是无毒无味无臭的白色颗粒，熔点为110℃～130℃之间，相对密度为0.918～0.965之间，由于防渗膜具有良好的耐热性和耐寒性，且化学稳定性好，具有较高的刚性和韧性，耐酸、碱、有机溶剂等的腐蚀，应用于人工湖防渗、人工河道防渗以及水渠防渗等的领域，防渗效果好，渗透系数小于10～17cm/s。

进一步地，所述防渗层16的不透水率为90％～100％。

所述防渗层16的不透水率为90％以上，使所述防渗层16具有一定的柔韧性和伸缩性，可以防止水生植物的根系扎透。

进一步地，所述营养基质层13为泥炭土、炭粒、椰丝、秸秆丝、粘结剂和保水剂形成的营养层。

所述营养基质层13采用20％～30％重量份的泥炭土、5％～10％重量份的炭粒、25％～40％重量份的椰丝、20％～30％重量份的秸秆丝、2.5％重量份的粘结剂和2.5％重量份的保水剂的比例配置而成，使营养基质层13具有较强的粘性和结构性，还具有较强的抗冲刷能力，还可以采用黄土、蘑菇渣、秸秆、锯木屑等物质。所述泥炭土、炭粒、椰丝和秸秆丝中所含的营养物质比较丰富，且肥效长而稳定，同时有利于促进土壤固粒结构的形成，能增加土壤保水、保温、透气、保肥的能力，而且与化肥混合使用又可弥补化肥所含养分单一，所述粘结剂使营养基质层13的稳固性能更好，所述保水剂使整体的保水性好。

进一步地，所述营养基质层13的厚度范围在1～3cm之间。

所述营养基质层13的厚度范围取值为2cm，能够更好的为水生植物提供所需的营养，还能保持整体的抗冲刷性。

本实用新型提供的一种具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯，包括由下至上依次铺设的纤维载体层、根茎层、营养基质层、耐冲刷型致密纤维层和植物层，所述纤维载体层为干草纤维层或者竹木纤维层，所述耐冲刷型致密纤维层采用干草纤维层或者竹木纤维层，使整体具有较强的抗冲刷性，所述种营养基质层为泥炭土、炭粒、椰丝、秸秆丝、粘结剂和保水剂形成的营养层，水生植物在营养基质层可以迅速繁育成毯，成毯效果好，植物生长周期短，并且成毯后的成品具有较好的韧性和抗拉性。

如图2所示，本实施例提供一种具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯的生产方法，具体包括如下步骤：

1)首先在普通基质中培养铜钱草，待铜钱草生长至一定的高度，即铜钱草的高度在5～10cm之间，进行移植备用；

2)规划一块长方形的种植区域，具体尺寸为长＊宽＝50米＊2米，并在周围用土砖堆砌一圈外围，高度约10cm，对种植区域内进行清理碎石，浮土，对土层进行平整，目的在于防止基质在浸水状态下的扰动和流失；

3)在种植区域内，铺设一层塑料地膜，然后在地膜上铺设干草纤维层，厚度约0.2cm；

4)在干草纤维层之上，依次铺设根茎层12和营养基质层13，该营养基质13是由黄土、蘑菇渣、秸秆、锯木屑等物质按一定比例混合而成，营养基质13铺设厚度为2cm；

5)在营养基质层13的上部，再铺设一层耐冲刷型致密纤维层14，所述耐冲刷型致密纤维层14由一种竹木纤维和一种超细聚酯网丝所交织形成，一方面可以促进铜钱草繁育形成毯状结构，另一方面能够极大程度地提升水生植物毯成毯的抗冲刷性能，耐冲刷型致密纤维层14铺设厚度为0.2cm；

6)移植铜钱草幼苗，铜钱草幼苗的株高为5cm，人工将铜钱草幼苗种植于上述耐冲刷型致密纤维层14之上，种植密度约为100株/㎡，然后进行繁育成毯，形成植物层15。

在植物毯的上部设置多个均布排列的喷灌系统，对植物进行浇灌，经过20天的生长后，在上述区域内的铜钱草繁育旺盛，根系发达，与下方耐冲刷型致密纤维层14中的无纺布、干草纤维、椰纤维相互交织形成整体，成毯效果显著，具有较强的的拉伸性和韧性，上述生长周期约为1个月左右，该类型的水生植物毯可直接应用于生态沟渠的构筑工程。

如图3所示，本实施例提供一种具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯的应用方法，选择一条长度为10米的普通沟渠进行改造，沟渠的横截面为椭圆形，所述方法具体包括如下步骤：

1)对沟渠表面的碎石、浮土进行平整，然后在沟渠的底部铺设一层防渗膜；

2)在防渗结构上喷播一种生态混凝土喷播基质层，厚度为8cm，形成种植层，以提供水生植物毯的生长环境；

3)待种植层铺设完毕后，将已生产成型的具有多层纤维结构的耐冲刷型水生植物毯铺设在生态种植层之上，并用长铆钉在边坡上对其进行固定，防止梯形面两侧的水生植物毯从生态种植层上滑落。

本实施例中所述的生态沟渠的铺设方法，采用防渗膜、种植层和水生植物毯进行直接铺设，完全代替了现有技术中的沟渠中所采用的钢筋混凝土结构，极大程度地减少了人力和物力成本，能够即时覆绿，形成生态秀美的景观带，且后期运行维护成本较低；水生植物毯有利于维持沟渠内物种的丰富多样性，形成良性水系生态系统结构，充分利用水生动植物及微生物对水体污染物的物理拦截、营养吸收好，生物降解作用强，较好地修复水体内的有害污染物；所述的水生植物毯层还具有非常好的生态修复作用，充分利用沟渠的整体空间，对流经的水体起到长期而稳定的净化作用，水生植物毯层底面处所种植的水生植物对污水中的氮、磷有很好的吸收能力，使沟渠植被四季常绿，常年稳定修复水体，沟渠内的植物还可以进行收割，用于畜禽渔养殖，并且没有二次污染的问题。在所述水生植物毯的上部水面还可以设置生态浮岛，所述生态浮岛可以为自动升降式，还可以为手动升降式，根据不同的沟渠进行选择，所述的生态浮岛等距离设置多个，所述生态浮岛之间的距离也可以不同，生态浮岛是一种针对富营养化的水质，利用生态工学原理，降解水中的COD、氮、磷的含量的人工浮岛，能使水体透明度大幅度提高，同时水质指标也得到有效的改善，特别是对藻类有很好的抑制效果，生态浮岛对水质净化还具有很好的功效，利用植物的根系吸收水中的富营养化物质，例如磷、氨氮、有机物等，使得水体的营养得到转移，根系膜内微生物产生的多聚糖能有效吸附水中的悬浮物，从而减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象。在所述水生植物毯层的上部水面还可以设置多个拦水坝和拦水格栅，可以起到蓄水和抗洪的作用，所述拦水坝和拦水格栅可以根据实际使用的需要设置为多个，用以拦截渠道水流以抬高水位或者调节水流的流量，集中水头，主要起防洪、蓄水、截污、保护沟渠的河道的作用。

本实用新型代替了传统方法采用混凝土砌石及植物种植过程，减少人力物力消耗，建成即时效果好，即时覆绿，辅助硬景软景措施，形成生态秀美景观带，且防渗功能较好，后期运行维护成本较低，施工效率高，河道内的植物毯有利于维持物种的丰富多样性，更自然生态，能维持原始的自然沟渠基底和堤面生态群落，形成良性水系生态系统结构，充分利用水生动植物及微生物对水体污染物的物理拦截、营养吸收好，生物降解作用强，较好地修复水体内的有害污染物，所述拦水坝和拦水格栅的安装方式简单，易操作。

本实用新型不但适用于海绵城市建设生态水系的构建和改造，还适用于农村灌区水利沟渠生态改造和生态沟渠的建设。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。