一种适于水库消落区岩质岸坡的生态防护结构及其施工方法与流程

本发明涉及水利工程技术领域，特别涉及一种适于水库消落区岩质岸坡的生态防护结构及其施工方法。

背景技术：

水库消落区是因水库水位周期性涨落使水库周边被淹没土地周期性出露于水面的特殊区域，例如：三峡水库蓄水后，库水位在175m和145m高程间周期性变动，形成了高度达30m、面积达348.97km²的带状水库消落区。水库消落区形成之前，生长在两岸的植被是一道天然的生态屏障，对来自库岸的污染物起拦截和过滤作用，从而保护库区水体；水库消落区形成后，由于消落区植被绝大部分甚至全部死亡，天然生态屏障作用消失。因此，如何恢复水库消落区的植被就成为众多研究者关注的课题。

另外，位于水库消落区的岩土体经受周期性库水浸泡-疏干作用，加之失去了植被覆盖，水库消落区岩土体经受的风化作用更加强烈，岩土体以更快的速率降低其完整性、降低其强度，进而导致水库消落区岩土体的稳定性降低，严重时是可能引起上部岩土体变形甚至失稳。因此，如何减缓或控制水库消落区岩土体的风化速率也成为众多研究者关注的课题。

针对如何恢复水库消落区的植被问题，已有不少研究成果。总体而言，需要依据高程(主要是与库水位的关系)、地形地貌、土壤特征和原岸坡土地利用类型等等，对水库消落区进行梯度分级，有条件时也可先进行坡面工程治理，再根据植物的耐水特性、经济特性等分级选择植物类型，利用水库消落区出露时间实施植被种栽，以达到恢复水库消落区植被的目的。当水库消落区为土质岸坡、坡度较缓、且淹没时间较短时，植被的成活率较高，水库消落区植被恢复比较容易。但是，当水库消落区为岩质岸坡、坡度较陡时，即便是淹没时间较短，由于缺少植被生长的土壤，植被的成活率往往不高，水库消落区植被恢复难度较大，目前尚无可推广的水库消落区植被恢复技术。

针对如何控制水库消落区的岩土体风化速率问题，也有不少研究成果。总体而言，用于控制水库消落区岩土体风化速率的技术可以分为两类。一类是坡体表面封闭技术，如坡体表面挂网喷混凝土或生态混凝土、浆(或干)砌片石护坡、石笼网垫护坡、混凝土面板护坡等等；另一类是坡体浅层加固、表层加固及坡面封闭技术，如坡体灌浆加固并坡面封闭、坡体锚杆加固并坡面封闭、坡体微型桩加固并坡面封闭等等。上述技术由于对坡面实施了封闭处理，可有效降低消落区岩土体的风化速率。但是，经上述技术处理后的水库消落区岸坡的植被恢复问题很难解决。

由以上分析可知，水库消落区为岩质岸坡时，植被恢复难度很大，尚无可推广的成熟技术；控制水库消落区岩土体风化速率的技术较多，但不能同时兼顾植被恢复问题。

鉴于此，针对水库消落区为岩质岸坡的情况，亟待研发可同时满足植被恢复需要和控制岩土体风化速率要求的水库消落区生态防护技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适于水库消落区岩质岸坡的生态防护结构及其施工方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种适于水库消落区岩质岸坡的生态防护结构，包括乔灌木植生系统、草本植生系统和灌溉系统。

所述乔灌木植生系统包括若干个钻设在岸坡坡面的乔灌木植生孔。所述乔灌木植生孔中填筑有乔灌木植生柱。所述乔灌木植生柱为供乔灌木生长的人工或天然土壤。所述乔灌木植生柱中栽培有乔灌木根系。

所述草本植生系统包括依次铺设在岸坡坡面上的草本植生层和三维挂网。所述草本植生层为供草本植物生长的人工土壤层。所述草本植生层中栽培有草本植物种子。所述三维挂网通过锚杆与岸坡固定相连。所述草本植生层和三维挂网互嵌形成整体。

所述灌溉系统包括若干个钻设在岸坡坡面的仰斜式引水孔。所述引水孔中穿设有引水管。所述引水管包括过滤管段和储水管段。所述引水管植入边坡主体内的一端为过滤管段，靠近岸坡坡面的一端为储水管段。所述储水管段的孔口处堵塞有限制性止水塞。所述限制性止水塞中布设有放射状导水纤维束。所述放射状导水纤维束的一端伸入储水管段中。

进一步，所述乔灌木植生柱与乔灌木植生孔的孔壁之间设置有过滤层。

进一步，所述乔灌木植生孔倾斜布置。所述乔灌木植生孔与岸坡坡面夹角大于45°，与竖直方向夹角小于45°。

进一步，所述乔灌木植生孔为圆柱形孔。所述乔灌木植生孔直径大于20cm，深度大于200cm。

进一步，所述引水孔为圆柱形孔。所述引水孔的直径大于10cm，深度大于10m。

本发明还公开一种关于上述适于水库消落区岩质岸坡的生态防护结构的施工方法，包括以下步骤：

1)对岸坡坡面进行清理施工，使坡面平整。

2)在坡面开挖乔灌木植生孔。

3)在乔灌木植生孔中分层填筑乔灌木植生柱，并在乔灌木植生柱中栽入乔灌木根系。

4)在坡面开挖引水孔。

5)在引水孔内安装引水管，并在储水管段孔口处安装限制性止水塞。

6)放线确定锚杆的位置，使用锚杆固定三维挂网。

7)施工草本植生层，确保草本植生层和三维挂网互嵌形成整体。

进一步，步骤3)之前还具有在乔灌木植生孔的孔底和孔壁铺设过滤层的相关步骤。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

a.可同时解决水库消落区岩质岸坡的植被恢复问题和岸坡岩土体风化速率的控制问题；

b.乔灌木植生系统为水库消落区岩质岸坡乔灌木种植提供了土壤环境，且土壤不易因地下水位动态变化而流失；

c.草本植生系统为水库消落区岩质岸坡草本种植提供了土壤环境，且土壤不易因库水位变化和地表水流冲刷而流失；同时，草本植生系统封闭了岸坡，可以控制岸坡岩土体的风化速率；

d.灌溉系统为水库消落区岩质岸坡种植的乔灌木、草本生长提供水源，以确保其在水库低水位、干旱季节正常生长。

附图说明

图1为生态防护结构示意图；

图2为生态防护结构立面图；

图3为乔灌木植生系统结构示意图；

图4为草本植生系统结构示意图；

图5为灌溉系统结构示意图。

图中：乔灌木植生孔1、乔灌木植生柱2、乔灌木根系3、过滤层4、草本植生层5、三维挂网6、锚杆7、引水孔8、过滤管段9、储水管段10、限制性止水塞11、放射状导水纤维束12。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1和图2，本实施例公开一种适于水库消落区岩质岸坡的生态防护结构，包括乔灌木植生系统、草本植生系统和灌溉系统。

参见图3，所述乔灌木植生系统包括多个钻设在岸坡坡面的乔灌木植生孔1。所述乔灌木植生孔1倾斜布置；所述乔灌木植生孔1与岸坡坡面夹角大于45°，与竖直方向夹角小于45°。所述乔灌木植生孔1为圆柱形孔。所述乔灌木植生孔1直径大于20cm，深度大于200cm。所述乔灌木植生孔1中填筑有乔灌木植生柱2。所述乔灌木植生柱2为供乔灌木生长的人工或天然土壤。所述乔灌木植生柱2与乔灌木植生孔1的孔壁之间设置有过滤层4。所述过滤层4具有透水、透气但不能透过细小颗粒的功能，其作用是防止乔灌木植生柱2内土壤颗粒因坡内水体流动而流失。所述乔灌木植生柱2中栽培有乔灌木根系3。乔灌木根系3被包裹在乔灌木植生柱2内。

参见图4，所述草本植生系统包括依次铺设在岸坡坡面上的草本植生层5和三维挂网6。所述草本植生层5为供草本植物生长的人工土壤层。所述草本植生层5透水性、透气性、保水性、孔隙性、抗冲性和耐久性等特性良好。所述草本植生层5中栽培有草本植物种子。所述三维挂网6通过锚杆7与岸坡固定相连。所述草本植生层5和三维挂网6互嵌形成整体。

参见图5，所述灌溉系统包括多个钻设在岸坡坡面的仰斜式引水孔8。所述引水孔8为圆柱形孔。所述引水孔8的直径大于10cm，深度大于10m。所述引水孔8中穿设有引水管。所述引水管包括过滤管段9和储水管段10。所述引水管植入边坡主体内的一端为过滤管段9，靠近岸坡坡面的一端为储水管段10。过滤管段9的管壁具有透水功能，可使岸坡地下水渗入仰斜式引水孔内，并流入储水管段10。储水管段10的管壁不透水，用于储存地下水。所述储水管段10的孔口处堵塞有限制性止水塞11。所述限制性止水塞11中布设有放射状导水纤维束12。所述放射状导水纤维束12的一端伸入储水管段10中。所述放射状导水纤维束12的作用是把储存在仰斜式引水孔储水管段10的地下水缓慢导入乔灌木植生系统和草本植生系统。限制性止水塞11位于储水管段10的下端，其作用是使储水管段10内的水体沿放射状导水纤维束12缓慢渗出，而不是直接流出。

实施例2：

本实施例公开一种关于实施例1所述适于水库消落区岩质岸坡的生态防护结构的施工方法，包括以下步骤：

1)岸坡坡面清理施工：在水库消落区出露期间，采用人工或机械方法清除岸坡表面突出、易掉的岩土块体，使坡面尽可能平整。

2)在坡面放线确定乔灌木植生孔1的位置，然后用人工或机械成孔方法开挖乔灌木植生孔1。

3)在乔灌木植生孔1的孔底和孔壁铺设过滤层4。

4)在乔灌木植生孔1中分层填筑乔灌木植生柱2，并在乔灌木植生柱2中栽入乔灌木根系3。在实际生产中，也可以在开挖乔灌木植生孔1后，在乔灌木植生孔1内安装提前用过滤层4包裹好的乔灌木植生柱2和乔灌木根系3。

5)在坡面放线确定仰斜式引水孔8的位置，再用机械成孔法施工仰斜式引水孔8。

6)在引水孔8内安装引水管，并在储水管段10孔口处安装限制性止水塞11。

7)放线确定锚杆7的位置，使用锚杆7固定三维挂网6。

8)施工草本植生层5，确保草本植生层5和三维挂网6互嵌形成整体。