一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法

技术领域

本发明涉及一种生态护坡方法，具体涉及一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，属于边坡防护、水土保持和生态恢复领域。

背景技术

我国作为世界上主要的产粮国家，每年都会产生很多秸秆，在许多地方成为农业废弃物，对环境产生巨大压力，有些秸秆由于得不到有效利用，因无处堆放多被焚烧，直接污染环境。因此，合理利用秸秆资源，实现农业废弃物的可持续利用已成为日益迫切的课题。同时，针对一些土壤贫瘠的边坡，其不利于植物的生长，普通客土层虽有一定的肥力和土壤活性，但是客土层其厚度比较薄，供给养分和肥料的能力比较有限，只能解决短期供给养分的问题，不利于植被的长期生长发育。其次是普通客土层与需要修复的边坡没有很好的黏结力，无法起到加筋的作用，一旦遇到稍微恶劣的天气情况，就有可能对边坡的稳定造成威胁，甚至出现小滑坡的现象。因此，选取适合的基材以及有效的使用方法能为边坡修复工程提供更好的效果。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，能够稳定边坡，避免边坡水体流失，同时满足植生需求，具有良好的生态效应。

一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，包括如下步骤：

(1)将需要进行修复的坡面修缮平整，清除尖刺突起物，防止土工格栅受到尖锐物或硬物的损坏；

(2)将土木格栅折叠成笼状；

(3)测量好已经预先折叠成笼状的土工格栅长、宽、高，得出其体积，再以其体积为基准在边坡上挖多排孔洞，已经预先折叠成笼状的土工格栅的中下部能够嵌入孔洞中；

(4)将预先折叠成笼状的土工格栅的中下部嵌入孔洞中，上中部露在孔洞之上，在已经嵌入开挖孔洞的土工格栅内填入已经配置好的秸秆加筋土基材；

(5)待孔洞内填满秸秆加筋土基材之后，再将秸秆加筋土基材与植物净籽混合铺在坡面之上，使其形成保护层，其厚度一般为5～10cm。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，所述步骤(3)中，相邻的两排孔洞上下错开，形成三角形稳定结构。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，所述步骤(2)中，将土木格栅折叠成长方体笼状。优选地，所述长方体笼状的顶面和底面为田字格形状。田字格能更好地稳定笼内的秸秆加筋土基材。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，所述步骤(5)中，待孔洞内填满秸秆加筋土基材之后，先采用喷雾浇水方式将边坡浇透，使土壤有一定的粘结力，再将秸秆加筋土基材与植物净籽混合铺在坡面之上，使其形成保护层，其厚度一般为5～10cm。采用喷雾浇水方式将边坡浇透，使土壤有一定的粘结力，浇透的标准为触摸时手上有泥水混合物，而不是团聚的泥土颗粒，且不能出现明显的泥水浊液流出，以免引起水土流失。具有粘结力的土壤能跟秸秆加筋土基材更好地混合，解决湿润的基材与干燥的边坡不能有机结合的问题。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，还包括步骤：(6)保护层形成后，在边坡覆盖无纺布，浇透水使保护层稳定，完成护坡基材的构筑。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，秸秆加筋土含水率范围为4％～16％，黄土天然密度为1.78g/cm

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，所述秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆等农作物秸秆中的一种或多种。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，所述坡面上开挖的土层孔洞剖面为三角形。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，所述辅料中的聚乙烯醇粉末与水以1:40的质量比例形成胶水溶液，让秸秆在此胶水溶液中浸泡1天后再使用。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，平整的土工格栅预先折叠成长方体笼状，通过胶水使土工格栅相应部位能够相连接，使其形成长方体笼状。

为了达到上述目的，本发明还提供一种秸秆加筋土基材。

一种秸秆加筋土基材，所述秸秆加筋土基材包括主料和辅料，所述主料包括秸秆和普通黄土，两者加水混合成秸秆加筋土，所述辅料包括木霉菌、钾盐、微量元素肥、石灰、聚乙烯醇粉末。

上述的一种秸秆加筋土基材，所述秸秆在聚乙烯醇溶液中浸泡过一段时间。

通过以上秸秆加筋土基材和生态护坡方法，本发明还提供一种生态护坡。

一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡，包括秸秆加筋土基材、植物净籽和土木格栅，所述秸秆加筋土基材包括主料和辅料，所述主料包括秸秆和普通黄土，两者加水混合成秸秆加筋土，所述辅料包括木霉菌、钾盐、微量元素肥、石灰、聚乙烯醇粉末，主料和辅料均匀混合形成秸秆加筋土基材，所述土木格栅中下部嵌在边坡内，土木格栅内填充有秸秆加筋土基材，边坡表面及土木格栅填充的秸秆加筋土基材表面覆盖一层秸秆加筋土基材与植物净籽的混合物。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡，所述主料中黄土的秸秆加筋率为0.3％，所述主料、木霉菌、钾盐、微量元素肥和石灰的质量百分比为89.3～96.8:0.1:0.1:0.5～3:2.5～7.5。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡，所述秸秆在聚乙烯醇溶液中浸泡过一段时间。

上述的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡，所述植物净籽为狗牙根净籽。

本发明所涉及的秸秆加筋土基材，浸泡过胶水溶液的秸秆腐烂速度减缓，使其在植物生长过程中不被提前消耗完；而木霉菌、钾盐和石灰则分别充当土壤改良剂、保水剂和固化剂的作用。

基于上述技术方案，本发明的优点是：

1、本发明提出的基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法治理的边坡具有很好的黏结力，并且具有较高的稳定性以及土壤肥力等良好性能。

2、本发明使用了大量的秸秆，实现了农业废弃物秸秆的回收利用，变废为宝，能够有效的解决秸秆因产量过多、无处安放而导致只能焚烧处理的现象，因此秸秆的资源利用，不仅能减少环境污染，还能减少对现有资源的破坏和浪费。

3、本发明在边坡上开挖三角形孔洞的设置能使基材层与被开挖坡面的黏结力大大增强，并且三角形形状的孔洞有着更加稳定的结构，不容易变形。

4、本发明使用的秸秆通过浸泡聚乙烯醇胶水溶液之后，其抗腐蚀能力提升，有效解决了在植物生长过程中秸秆过快腐烂的现象，使基材起到一个很好的过渡材料效果。

5、本发明提出的基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法中土工格栅需要通过胶水使土工格栅相应部位能够相连接，使其形成长方体笼状。由于格栅自身具有良好的加筋效果，将长方形笼状的土工格栅预先嵌入孔洞中，进一步加固了基材层与坡面的联结，使边坡的稳定性得到进一步的加强。

6、本发明辅料中的木霉菌属于生物农药，能够提高农作物的抗逆性，促进植物生长和提高农产品产量，可被用作生物防治、生物肥料及土壤改良剂。而钾盐具有保水效果，其吸水速度相对较慢，不易分解，抗晒时间长，可作为保水剂用于农业生产。其中石灰作为固化剂，其能够提高生态基材的整体强度，并且在其固化完成后，会使生态基材具有一定的抗侵蚀性；微量元素肥能够有效改善土壤贫瘠的现状，不仅可以直接为作物提供养分，还可以活化土壤中的潜在养分。聚乙烯醇粉末属于高分子材料，其溶解于水中，形成的胶水溶液能够使秸秆的外表皮吸附一层封闭介质，阻断秸秆与水的接触，从而起到防腐作用。

7、本发明制作简单，成本低廉，极易取材，易于推广，并且具有美化环境的作用，还能避免边坡水土流失，满足植生需求，具有良好的生态效应。

附图说明

图1为本发明生态护坡侧面的剖面结构示意图；

图2是本发明边坡孔洞的平面布置图；

图3是本发明土工格栅未加工时的平面结构示意图；

图4是本发明土工格栅折叠成笼状时的三维立体图。

图中1、秸秆加筋土基材；2、孔洞；3、土工格栅；4、边坡。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，如图1～2所示，其构成要素主要包括：秸秆加筋土基材1、植物净籽、边坡孔洞2、土工格栅3、需要进行修复的边坡4；本发明提供一种秸秆加筋土基材1，所述秸秆加筋土基材1包括主料和辅料，所述主料包括秸秆和普通黄土，其中的秸秆为水稻秸秆，所述水稻秸秆需要浸泡在聚乙烯醇粉末与水以1:40的质量比例形成的胶水溶液中1天，以此增强其抗腐蚀能力；所述普通黄土是指黄土边坡下的积土以及坡脚的黄土；所述辅料包括木霉菌、钾盐、微量元素肥、石灰、聚乙烯醇粉末；所述主料中黄土的水稻秸秆加筋率为0.3％，所述辅料中木霉菌、钾盐、微量元素肥和石灰的质量百分比为0.1:0.1:0.5～3:2.5～7.5，具体实施数据如表1。在具体应用中，辅料可以另行包装，直到需要使用时再与主料混合。

表1、基材原料配比

本发明中所使用的土工格栅3需要预先折叠成长方体笼状，如图3～4所示，由于一般土工格栅其硬度较大，要将平直的土工格栅弯折就需要较重的击石锤将其压弯，再使用剪刀将其多余的部分剪掉，使其刚好能够拼凑成长方体笼状，再使用胶水将其对折处粘在一起，使其形成一个整体。本实施例使用的土工格栅3的纵向尺寸和横向尺寸都为5cm，其已经预先折叠成长方体笼状的土工格栅长、宽、高分别为10cm、10cm、20cm。

本实施例所提供的基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，包括以下步骤：

步骤1：将需要进行修复的坡面修缮平整，清除尖刺突起物，防止土工格栅3受到尖锐物或硬物的损坏；

步骤2：根据已经测量好的长方形笼状的土工格栅长、宽、高，得出其体积，再以其体积为基准，在边坡4上挖边坡孔洞2，其中孔洞2平面形状为直角三角形，其两个直角边都为20cm，其中深度为15cm。在坡面中任何孔洞2中心与其横向相邻的两个孔洞中心的距离为50cm、孔洞2中心与其纵向相邻的两个孔洞中心的距离也为50cm，并且孔洞之间交错排列；

步骤3：将已经预先折叠成长方体笼状的土工格栅3的四分之三嵌入孔洞2中，剩下的四分之一露在边坡之上，在已经嵌入开挖孔洞的土工格栅内填入已经配置好的水稻秸秆加筋土基材；

步骤4：待孔洞内填满水稻秸秆加筋土基材之后，再将水稻秸秆加筋土基材与狗牙根净籽混合铺在坡面之上，使其形成保护层，其厚度一般为5～10cm；

步骤5：保护层形成后，在边坡4覆盖无纺布，浇透水使保护层稳定，完成护坡基材的构筑，进行边坡修复。

实施例2

本实施例与上述实施例的差异在于采用玉米秸秆为土壤的加筋材料，其具体包括如下步骤:

所述秸秆加筋土基材1包括主料和辅料，所述主料包括秸秆和普通黄土，其中的秸秆为玉米秸秆，所述玉米秸秆粉碎为1-10cm后，浸泡在聚乙烯醇粉末与水以1:40的质量比例形成的胶水溶液中1天，以此增强其抗腐蚀能力；后面的实施内容与实施例1相同。

本实施例所提供的基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，包括以下步骤：

步骤1：将需要进行修复的坡面修缮平整，清除尖刺突起物，防止土工格栅受到尖锐物或硬物的损坏；

步骤2：根据已经测量好的长方形笼状的土工格栅长、宽、高，得出其体积，再以其体积为基准，在边坡上挖边坡孔洞2，其中孔洞平面形状为直角三角形，其两个直角边都为20cm，其中深度为15cm。在坡面中任何孔洞2中心与其横向相邻的两个孔洞中心的距离为50cm、孔洞2中心与其纵向相邻的两个孔洞中心的距离也为50cm，并且孔洞之间交错排列；

步骤3：将已经预先折叠成长方体笼状的土工格栅3的四分之三嵌入孔洞2中，剩下的四分之一露在边坡之上，在已经嵌入开挖孔洞的土工格栅内填入已经配置好的玉米秸秆加筋土基材；

步骤4：待孔洞内填满玉米秸秆加筋土基材之后，再将玉米秸秆加筋土基材与紫穗槐净籽混合铺在坡面之上，使其形成保护层，其厚度一般为5～10cm；

步骤5：保护层形成后，在边坡覆盖无纺布，浇透水使保护层稳定，完成护坡基材的构筑，进行边坡修复。

实施例3

本实施例与上述实施例的差异在于其应用场所为需要修复的高陡边坡，其具体包括如下步骤:

所述秸秆加筋土基材1与实施例1相同。所述秸秆加筋土基材1中主料、木霉菌、钾盐、微量元素肥和石灰的质量百分比为96.8:0.1:0.1:0.5:2.5。

本实施例所提供的基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法，包括以下步骤：

步骤1：将需要进行修复的坡面修缮平整，先用三维网护坡，以加固坡面的整体结构，同时防止土壤养分的流失，并在三维网上留出与边坡孔洞平面面积相应大小的孔洞；

步骤2：根据已经测量好的长方形笼状的土工格栅长、宽、高，得出其体积，再以其体积为基准，在边坡上挖边坡孔洞2，其中孔洞平面形状为直角三角形，其两个直角边都为20cm，其中深度为15cm。在坡面中任何孔洞2中心与其横向相邻的两个孔洞中心的距离为50cm、孔洞2中心与其纵向相邻的两个孔洞中心的距离也为50cm，并且孔洞之间交错排列；

步骤3：将已经预先折叠成长方体笼状的土工格栅3的四分之三嵌入孔洞2中，剩下的四分之一露在边坡之上，在已经嵌入开挖孔洞的土工格栅内填入已经配置好的水稻秸秆加筋土基材；

步骤4：待孔洞内填满水稻秸秆加筋土基材之后，再将水稻秸秆加筋土基材与狗牙根净籽混合铺在坡面之上，使其形成保护层，其厚度一般为5～10cm，如表2为本实施例的降雨冲刷实验数据，由于只用于实验，本实验仅选取基材厚度为3cm和5cm，如果用于实际工程中，应满足基材厚度为5～10cm；除此之外，由于实验周期问题，本实验未加植物净籽，但实验结果表明依然能达到良好的护坡效果。

步骤5：保护层形成后，在边坡覆盖无纺布，浇透水使保护层稳定，完成护坡基材的构筑，进行边坡修复。

本发明经试验验证，取得满意的效果，其在同时间内防雨水冲刷结果如表2。

表2降雨冲刷试验数据

同时，本发明也对水稻秸秆在聚乙烯醇和水形成的胶水溶液中浸泡的效果进行了验证。将水稻秸秆分别浸泡在聚乙烯醇粉末与水以1:40的质量比例形成的胶水溶液中1～12天，并分别测其能承受的最大拉力，如下表3所示，浸胶前4天，秸秆能承受的最大拉力均大于天然秸秆，其中浸胶1天时，承受拉力的能力最强，随着浸泡时间的延长，承受拉力的能力逐渐下降，这是因为随着时间的的推移，胶水溶液中的水对秸秆起到了腐蚀作用，说明浸胶能有效提高其稳定边坡的能力，但浸泡时间不宜过长。

表3浸胶天数对秸秆能承受的最大拉力的影响

以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的一种基于秸秆加筋土基材的生态护坡方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明所要求保护的范围内。