一种用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊的制作方法

本发明涉及一种用于治理侵蚀沟的秸秆谷坊。

背景技术：

东北黑土区沟道受季节性强降雨、冻融等自然因素影响，沟道发展迅速，侵蚀严重。沟底受径流冲刷被带走土壤，沟道加深，沟岸、沟头受径流的冲刷和浸泡，在受冲刷部位会形成凹槽或空洞，引起上部沟坡的崩塌、滑塌、泻溜等。同时冻融作用改变沟头沟岸土壤固相物质组成，冻土层上部解冻时，融化水使解冻土层达到水分饱和状态，具有可塑性，在重力作用下造成土壤沿斜坡蠕移、沟头上方陷穴、沟头垂直剖面内陷及沟岸裂隙等现象。在侵蚀沟治理中，沟道沟底下切、沟头前进、沟岸扩张等问题一直是防护的重点难题。

现有侵蚀沟综合治理中，以谷坊与沟头防护措施结合，辅以植物措施来达到控制沟道侵蚀发展的效果。谷坊主要任务是巩固并抬高侵蚀基准面，制止沟底下切，稳固沟坡。其类型多样，目前应用较多的有浆砌石谷坊、石笼谷坊、植物谷坊，虽然能抵抗大部分沟蚀，但其本身由于冻胀、材料来源有限、运距远、造价等存在限制性。

东北黑土区是我国粮食主产区，秸秆年产量大、处理办法少、利用率低。

技术实现要素：

本发明是要解决现有的谷坊本身由于冻胀、材料来源有限、运距远、造价高以及秸秆年产量大、处理办法少、利用率低的技术问题，而提供一种用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊。

本发明的用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊是由坝体1、消力池2、海漫3、锚固结构6、碎石垫层17、砂垫层16和土工布18组成；

所述的坝体1沿着水流方向为阶梯式结构，且坝体1沿着与沟底19垂直的方向为对称结构；所述的坝体1是由多个第一空心铁丝笼4和多个第一秸秆块5组成；第一空心铁丝笼4为空心长方体结构且六个表面均为网状结构；每个第一空心铁丝笼4内放置一个第一秸秆块5，第一秸秆块5的尺寸与第一空心铁丝笼4的内腔尺寸相同；所述的坝体1从上至下由6层组成，每层均是由多个第一空心铁丝笼4紧密平铺而成，沿着水流方向上从下层至上层第一空心铁丝笼4的数量逐层减少，最下面两层设置在沟底19的下方，最上层的中心处设置溢流口1-1；同层以及相邻层的两个相邻的第一空心铁丝笼4之间用绑丝固定在一起；最上层的第一空心铁丝笼4深入沟坡15的土体水平深度为1m～2m；在坝体1下游的沟底19上，沿着垂直水流方向均匀固定多个锚固结构6；所述的坝体1的下方依次设置碎石垫层17、砂垫层16和土工布18；土工布覆盖于坝体1的迎水侧和顶部；

在锚固结构6的下游设置消力池2，消力池2沿着水流方向的长度为2m～4m，垂直水流方向的长度比溢流口1-1长出1m～1.2m；所述的消力池2是由消力坎14、围坎12和消力池底13组成；所述的消力坎14和围坎12均设置在消力池底13的上方；所述的消力坎14和围坎12的顶部均与沟底19同一高程；所述的消力池底13的下方依次设置碎石垫层17、砂垫层16和土工布18；所述的消力坎14设置在消力池2的最下游处，两个围坎12分别设置在两个坡沟15的内侧；所述的消力池底13是由多个第三空心铁丝笼10紧密平铺而成；所述的第三空心铁丝笼10为空心长方体结构且六个表面均为网状结构；每个第三空心铁丝笼10内放置一个第三秸秆块9，第三秸秆块9的尺寸与第三空心铁丝笼10的内腔尺寸相同；相邻的第三空心铁丝笼10之间用绑丝固定在一起；所述的消力坎14是由多个第二空心铁丝笼8紧密平铺而成；所述的第二空心铁丝笼8为空心长方体结构且六个表面均为网状结构；每个第二空心铁丝笼8内放置一个第二秸秆块7，第二秸秆块7的尺寸与第二空心铁丝笼8的内腔尺寸相同；所述的围坎12是由多个第二空心铁丝笼8紧密平铺而成；相邻的第二空心铁丝笼8之间用绑丝固定在一起；相邻的第三空心铁丝笼10和第二空心铁丝笼8用绑丝固定在一起；土工布覆盖于消力池2的顶部；

所述的海漫3设置在消力池2的下游，海漫3的顶部与沟底19同一高程；海漫3沿着水流方向的长度为2m～4m，沿着垂直水流方向的长度与消力池2相同；所述的海漫3是由多个第四秸秆块11紧密平铺而成。

本发明的阶梯式秸秆谷坊秸秆用量大，造价低廉，通过对秸秆的再加工形成秸秆块，减缓秸秆降解速率，成为一种新型谷坊建设材料，通过空心铁丝笼将秸秆块连接固定起来成为一个整体，秸秆块为柔性结构减少秸秆谷坊受冻融、沉降等影响，增加谷坊的使用寿命，同时有利于秸秆的综合利用。

阶梯式谷坊增强谷坊的稳定性。

本发明从谷坊深入沟底19和两侧沟坡15、制止沟道下切和稳定沟坡、过水不过土的基本原理出发，提供了一种用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊，工程材料充足，提出一种新型材料谷坊同时，解决了困扰政府和农民大量秸秆利用率低的问题。

本发明的有益效果是：

第一、本发明提供了一种用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊；

第二、秸秆粉碎后通过压块机致密压缩成秸秆块，降低秸秆分解速度，从而增加秸秆谷坊的使用寿命；

第三、秸秆坝体1的下游用砼杆锚固，减少谷坊整体向下游位移可能性，增强了谷坊的稳定性；

第四、秸秆作为谷坊工程材料，来源广泛，可就地取材，成本低廉，同时可大规模消耗秸秆。

附图说明

图1为具体实施方式一的用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊的上表面没有覆盖土工布条件下的俯视示意图；

图2为图1的消力池2的放大图；

图3为图1的a-a剖视图；

图4为图1的b-b剖视图，箭头为水流方向。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式为一种用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊，如图1-图4所示，具体是由坝体1、消力池2、海漫3、锚固结构6、碎石垫层17、砂垫层16和土工布18组成；

所述的坝体1沿着水流方向为阶梯式结构，且坝体1沿着与沟底19垂直的方向为对称结构；所述的坝体1是由多个第一空心铁丝笼4和多个第一秸秆块5组成；第一空心铁丝笼4为空心长方体结构且六个表面均为网状结构；每个第一空心铁丝笼4内放置一个第一秸秆块5，第一秸秆块5的尺寸与第一空心铁丝笼4的内腔尺寸相同；所述的坝体1从上至下由6层组成，每层均是由多个第一空心铁丝笼4紧密平铺而成，沿着水流方向上从下层至上层第一空心铁丝笼4的数量逐层减少，最下面两层设置在沟底19的下方，最上层的中心处设置溢流口1-1；同层以及相邻层的两个相邻的第一空心铁丝笼4之间用绑丝固定在一起；最上层的第一空心铁丝笼4深入沟坡15的土体水平深度为1m～2m；在坝体1下游的沟底19上，沿着垂直水流方向均匀固定多个锚固结构6；所述的坝体1的下方依次设置碎石垫层17、砂垫层16和土工布18；土工布覆盖于坝体1的迎水侧和顶部；

在锚固结构6的下游设置消力池2，消力池2沿着水流方向的长度为2m～4m，垂直水流方向的长度比溢流口1-1长出1m～1.2m；所述的消力池2是由消力坎14、围坎12和消力池底13组成；所述的消力坎14和围坎12均设置在消力池底13的上方；所述的消力坎14和围坎12的顶部均与沟底19同一高程；所述的消力池底13的下方依次设置碎石垫层17、砂垫层16和土工布18；所述的消力坎14设置在消力池2的最下游处，两个围坎12分别设置在两个坡沟15的内侧；所述的消力池底13是由多个第三空心铁丝笼10紧密平铺而成；所述的第三空心铁丝笼10为空心长方体结构且六个表面均为网状结构；每个第三空心铁丝笼10内放置一个第三秸秆块9，第三秸秆块9的尺寸与第三空心铁丝笼10的内腔尺寸相同；相邻的第三空心铁丝笼10之间用绑丝固定在一起；所述的消力坎14是由多个第二空心铁丝笼8紧密平铺而成；所述的第二空心铁丝笼8为空心长方体结构且六个表面均为网状结构；每个第二空心铁丝笼8内放置一个第二秸秆块7，第二秸秆块7的尺寸与第二空心铁丝笼8的内腔尺寸相同；所述的围坎12是由多个第二空心铁丝笼8紧密平铺而成；相邻的第二空心铁丝笼8之间用绑丝固定在一起；相邻的第三空心铁丝笼10和第二空心铁丝笼8用绑丝固定在一起；土工布覆盖于消力池2的顶部；

所述的海漫3设置在消力池2的下游，海漫3的顶部与沟底19同一高程；海漫3沿着水流方向的长度为2m～4m，沿着垂直水流方向的长度与消力池2相同；所述的海漫3是由多个第四秸秆块11紧密平铺而成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的第一空心铁丝笼4的尺寸为100cm×100cm×50cm。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的坝体1沿着水流的方向，从下层至上层的长度依次为7m、6m、5m、4m、3m、2m，每层的高度均为0.5m。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的锚固结构6为砼杆，为长方体结构，高度为200cm，在沟底19地面上的高度为50cm，水平截面的尺寸为20cm×20cm，相邻的锚固结构6间距为1m。其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：所述的第二空心铁丝笼8的尺寸为长100cm×宽50cm×高50cm。其他与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：所述的第三空心铁丝笼10的尺寸为长100cm×宽100cm×高30cm。其他与具体实施方式四相同。其他与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述的第四秸秆块11的尺寸为长100cm×宽100cm×高30cm。其他与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：所述的碎石垫层17的厚度为10cm，砂垫层16的厚度为10cm。其他与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七不同的是：所述的秸秆块均为玉米秸秆或大豆秸秆。其他与具体实施方式八相同。

用以下试验对本发明进行验证：

试验一：本试验为一种用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊，如图1-图4所示，具体是由坝体1、消力池2、海漫3、锚固结构6、碎石垫层17、砂垫层16和土工布18组成；

所述的坝体1沿着水流方向为阶梯式结构，且坝体1沿着与沟底19垂直的方向为对称结构；所述的坝体1是由多个第一空心铁丝笼4和多个第一秸秆块5组成；第一空心铁丝笼4为空心长方体结构且六个表面均为网状结构；每个第一空心铁丝笼4内放置一个第一秸秆块5，第一秸秆块5的尺寸与第一空心铁丝笼4的内腔尺寸相同；所述的坝体1从上至下由6层组成，每层均是由多个第一空心铁丝笼4紧密平铺而成，沿着水流方向上从下层至上层第一空心铁丝笼4的数量逐层减少，最下面两层设置在沟底19的下方，最上层的中心处设置溢流口1-1；同层以及相邻层的两个相邻的第一空心铁丝笼4之间用绑丝固定在一起；最上层的第一空心铁丝笼4深入沟坡15的土体水平深度为1m～2m；在坝体1下游的沟底19上，沿着垂直水流方向均匀固定多个锚固结构6；所述的坝体1的下方依次设置碎石垫层17、砂垫层16和土工布18；土工布覆盖于坝体1的迎水侧和顶部；所述的溢流口1-1沿着水流方向的长度为2m，高50cm，垂直水流方向的长度为2m；所述的第一空心铁丝笼4的尺寸为100cm×100cm×50cm；所述的坝体1沿着水流的方向，从下层至上层的长度依次为7m、6m、5m、4m、3m、2m，每层的高度均为0.5m；所述的锚固结构6为砼杆，为长方体结构，高度为200cm，在沟底19地面上的高度为50cm，水平截面的尺寸为20cm×20cm，相邻的锚固结构6间距为1m；

在锚固结构6的下游设置消力池2，消力池2沿着水流方向的长度为3m，垂直水流方向的长度比溢流口1-1长出1m；所述的消力池2是由消力坎14、围坎12和消力池底13组成；所述的消力坎14和围坎12均设置在消力池底13的上方；所述的消力坎14和围坎12的顶部均与沟底19同一高程；所述的消力池底13的下方依次设置碎石垫层17、砂垫层16和土工布18；所述的消力坎14设置在消力池2的最下游处，两个围坎12分别设置在两个坡沟15的内侧；所述的消力池底13是由多个第三空心铁丝笼10紧密平铺而成；所述的第三空心铁丝笼10为空心长方体结构且六个表面均为网状结构；每个第三空心铁丝笼10内放置一个第三秸秆块9，第三秸秆块9的尺寸与第三空心铁丝笼10的内腔尺寸相同；相邻的第三空心铁丝笼10之间用绑丝固定在一起；所述的第三空心铁丝笼10的尺寸为长100cm×宽100cm×高30cm；所述的消力坎14是由多个第二空心铁丝笼8紧密平铺而成；所述的第二空心铁丝笼8为空心长方体结构且六个表面均为网状结构；每个第二空心铁丝笼8内放置一个第二秸秆块7，第二秸秆块7的尺寸与第二空心铁丝笼8的内腔尺寸相同；所述的围坎12是由多个第二空心铁丝笼8紧密平铺而成；相邻的第二空心铁丝笼8之间用绑丝固定在一起；相邻的第三空心铁丝笼10和第二空心铁丝笼8用绑丝固定在一起；所述的第二空心铁丝笼8的尺寸为长100cm×宽50cm×高50cm；土工布覆盖于消力池2的顶部；

所述的海漫3设置在消力池2的下游，海漫3的顶部与沟底19同一高程；海漫3沿着水流方向的长度为3m，沿着垂直水流方向的长度与消力池2相同；所述的海漫3是由多个第四秸秆块11紧密平铺而成；所述的第四秸秆块11的尺寸为长100cm×宽100cm×高30cm；

所述的秸秆块均为玉米秸秆，秸秆粉碎后经秸秆压块机致密压缩成型；

所述的碎石垫层17的厚度为10cm，砂垫层16的厚度为10cm。

本试验的阶梯式秸秆谷坊在建立时，首先确定谷坊位置挖设基槽，将坝体1的最下面两层放置预设的位置，然后利用绑丝固定，然后将锚固结构(砼杆)6埋设于土体中，再继续将第一空心铁丝笼4向上阶梯式布设，在坝体1最上层留出溢流口1-1，在坝体1下游开挖基槽，布设消力池底13，然后布设消力坎14和围坎12，最后铺设海漫3。

本试验的阶梯式秸秆谷坊秸秆用量大，造价低廉，通过对秸秆的再加工形成秸秆块，减缓秸秆降解速率，成为一种新型谷坊建设材料，通过空心铁丝笼将秸秆块连接固定起来成为一个整体，秸秆块为柔性结构减少秸秆谷坊受冻融、沉降等影响，增加谷坊的使用寿命，同时有利于秸秆的综合利用。

阶梯式谷坊增强谷坊的稳定性。

本试验从谷坊深入沟底19和两侧沟坡15、制止沟道下切和稳定沟坡、过水不过土的基本原理出发，提供了一种用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊，工程材料充足，提出一种新型材料谷坊同时，解决了困扰政府和农民大量秸秆利用率低的问题。

本试验的有益效果是：

第一、本试验提供了一种用于治理侵蚀沟的阶梯式秸秆谷坊；

第二、秸秆粉碎后通过压块机致密压缩成秸秆块，降低秸秆分解速度，从而增加秸秆谷坊的使用寿命；

第三、秸秆坝体1的下游用砼杆锚固，减少谷坊整体向下游位移可能性，增强了谷坊的稳定性；

第四、秸秆作为谷坊工程材料，来源广泛，可就地取材，成本低廉，同时可大规模消耗秸秆。