鱼鳞坑生物护坡方法与流程

本发明涉及边坡防护领域，尤其涉及一种鱼鳞坑生物护坡方法。

背景技术：

现阶段，对于如水库的堤坝、河川的护岸以及道路斜面等方面的防护，大都采用混凝土砖、混凝土壁或砌砖为主，这样虽然可以满足抗洪、防洪，维持边坡稳定的需要，但缺乏一定的生态保护意识。如用水泥将混凝土砖砌筑而成的岸坡，植物无法从墙上长出，造成了生态上的隔绝。大量的硬质水泥堤坝阻断了水域生态系统与陆地生态系统的生态连续性，破坏了水路交错带原生态环境。河道边坡及湖泊、水库等水体沿岸带生态功能丧失，加速了水体的富营养化，严重影响了我国社会经济可持续发展。因此改善水环境质量和恢复良好的生态环境己成为当前迫切需求，生态修复作为生态环境改善的重要手段已经被广泛运用，但是修复边坡生态环境的技术手段相对较弱，而且多集中在生态混凝土技术方面，如zl97109738.0专利公开的玻璃纤维多孔混凝土，zl200310112757.1专利公开的一种植物生长型多孔混凝土球状砌块，zl200310108435.x公开了利用活性矿渣粉和焚烧飞灰作为掺合料配制生态混凝土的方法等，以上技术原有混凝土护坡形式进行改良，并已达到一定生态护坡效果，但以上技术仍在使用较有污染性的混凝土，无法起到全方位生态护坡作用。

综上所述，无论是采用常规混凝土还是生态混凝土，只要是混凝土，都离不开水泥，而水泥生产中会排放大量的c02、s02及少量有害气体，并且排放后的粉尘会加剧环境恶化。而且生产混凝土除了消耗大量水资源外，还排放大量废水。新建的许多混凝土、钢筋混凝土结构，由于结构上、耐久性设计上等诸多原因，往往过早的失效，浪费大量人力、物力和财力，而且使环境进一步恶化。同时每年大量的废旧水泥混凝土汇入建筑垃圾中，日积月累沉积，造成潜在的灰色污染。由此可知利用混凝土进行的生态护坡(包括专利202323967u涉及的纵向和横向混凝土肋梁交错形成的多个栅格生态护坡方法)不环保，又不长期蓄水保土。

除了利用混凝土生态技术的护坡方法外，还有如专利cn205444103u涉及的一种保护水土的生态护坡方法，主要是包括坡体和水土保护装置，所述水土护装置包括护桩和x形护板。该专利通过坡体和水土保护装置有效结合，达到水土保持效果，但水土保护装置使用大量钢板，成本造价高，不环保，在结构上若因某些地质原因导致x形护板和护桩发生移动，则不利于整体护坡稳定。

技术实现要素：

本发明针对上述大量使用混凝土砖、混凝土壁、砌砖等护坡材质，并破坏自然生态和谐的工程护坡方法，提出了一种鱼鳞坑生物护坡方法，该方法既能利用植被涵水固土，又能进行边坡生态恢复，还能保护环境，维护自然生态和谐。

为实现本发明的目的，本发明提供的鱼鳞坑型生物护坡方法包括：

在防护坡面上交叉挖掘呈网格状的种植沟，其网孔为鱼鳞坑；

沿种植沟依次插埋多个生物材料，以便形成护坡网树干；

利用其下部埋置于坡土内的枝条交错编织护坡网树干，以便形成生物护坡网格墙；

利用所述枝条下部芽点的沿生物护坡网格墙生根发芽且成活生长出的新发枝条，形成绿化护坡墙。

其中，所述生物护坡网格墙的每个网格单元包括：朝外凸出的外凸弧形墙；与外凸弧形墙连通且对称分布的一对内凹弧形墙；其中，所述一对内凹弧形墙的对称轴与所述外凸弧形墙的对称轴重合。

优选的，所述一对内凹弧形墙的交点位于所述外凸弧形墙的圆心。

优选的，所述生物护坡网格墙的每个网格单元的张角为120°。

优选的，所述护坡网树干与所述防护坡面的夹角α和边坡坡角β之间满足如下条件：90°-β≤α≤90°。

进一步的，还包括在所述鱼鳞坑下边里侧培置坡土的步骤。

优选的，所述防护坡坡土的自然休止角θ满足：15°≤θ≤28°。

进一步的，还包括在所述鱼鳞坑内种植用于护坡的植物的步骤。

进一步的，还包括在所述鱼鳞坑内种植植物时，在鱼鳞坑内填入用于供植物生长的地表土的步骤。

进一步的，还包括通过安置在所述护坡网树干和/或所述植物下方的毛细管或蓄水棒供水的步骤。

与现有技术相比，本发明的鱼鳞坑型生物护坡方法具有如下有益效果：

本发明的鱼鳞坑型生物护坡方法，使用生物材料(如活的树木或不活的树干、木条)形成护坡，绿色环保，稳定边坡，防止水土流失，涵养水土，又能恢复植被，具有多功能生态效果。

附图说明

图1为生物护坡网格墙平面图；

图2为生物护坡网格墙剖面几何图；

图3为鱼鳞坑生物护坡纵剖面示意图；

图4为鱼鳞坑生物护坡横剖面示意图；

图5为用柳条将护坡网树干进行编织的示意图；

图6为本发明鱼鳞坑型生物护坡方法的流程图；

图7为本发明采用地下水利用管路进行植树纵剖面示意图。

具体实施方式

如图6所示，为本发明提供的鱼鳞坑型生物护坡方法的流程图，由图6可知，本发明的方法包括：

在防护坡面上交叉挖掘呈网格状的种植沟，其网孔为鱼鳞坑；

沿种植沟依次插埋多个生物材料10，以便形成护坡网树干；

利用其下部埋置于坡土内的枝条20交错编织护坡网树干，以便形成生物护坡网格墙；

利用枝条下部芽点的沿生物护坡网格墙生根发芽且成活生长出的新发枝条30，形成绿化护坡墙。

具体的，本发明的鱼鳞坑型生物护坡方法包括如下步骤。

s100、在防护坡面上交叉挖掘呈网格状的种植沟，其网孔为鱼鳞坑60

在需防护坡面上挖掘种植沟，种植沟交叉成网格状，且网格的网孔为半圆形的鱼鳞坑。

s200、沿种植沟依次插埋多个生物材料，以便形成护坡网树干

将多个生物材料，如活的树木或不活的树干、木条，沿着种植沟依次直插埋入所挖的沟中，埋深一般约30cm，以便通过生物材料形成护坡网树干。

s300、利用其下部埋置于坡土内的枝条交错编织护坡网树干，以便形成生物护坡网格墙

在形成护坡网树干后，用树木上细的枝条(枝条的下部埋置于防护坡的坡土内)，如柳条或乔灌木枝条，以辫状形式对由所述多个生物材料形成的护坡网树干进行交错编织固定(如图4所示)，以便编织后形成生物护坡网格墙。

其中，编织时，先用第一根枝条从护坡网树干下部对护坡网树干进行第一次交错编织固定，然后再用第二根枝条在已进行第一次交错编织固定的护坡网树干上进行第二次交错编织固定，且第二根枝条位于第一根枝条的上方，……，依此类推，采用多根枝条由下至上对护坡网树干进行多次交错编织固定，从而形成密实的生物护坡网格墙(如图5所示)。

如图4所示，本发明的生物护坡网格墙包括多个网格单元，而如图1所示，生物护坡网格墙的每个网格单元包括：朝外凸出的外凸弧形墙；与外凸弧形墙连通且对称分布的一对内凹弧形墙。其中，一对内凹弧形墙的对称轴与外凸弧形墙的对称轴重合。

优选的，一对内凹弧形墙的交点位于外凸弧形墙的圆心，即，一对内凹弧形墙的交点处的生物材料与外凸弧形墙生物材料之间的最远距离等于外凸弧形墙的弧形半径r，而网格单元的张角γ(即，一对内凹弧形墙切线之间的夹角γ)为120°。

在实际应用时，每个网格单元由三个鱼鳞坑周围的生物材料围成，即围绕下面一个鱼鳞坑的生物材料和围绕上面两个鱼鳞坑(如图4所示)各一半的生物材料围成。其中，每个鱼鳞坑均为半圆形，每个鱼鳞坑周围的生物材料沿鱼鳞坑的半圆边缘插置，上面两个鱼鳞坑以下面鱼鳞坑的对称轴为轴线、对称分布于轴线两侧，且上面两个鱼鳞坑最低点与下面鱼鳞坑的最高点平齐，从而使得由围绕三个相邻鱼鳞坑的生物材料所围成的网格单元可以实现在最经济的条件下，绿化面积可以达到最大，进而使得整片防护坡面的绿化面积最大。

优选的，护坡网树干与防护坡面的夹角α和边坡坡角β之间满足如下条件：90°-β≤α≤90°，而根据网格内土体极限平衡原理，本发明防护坡坡土土体自然休止角θ满足：15°≤θ≤28°。

s400、利用枝条下部芽点的沿生物护坡网格墙生根发芽且成活生长出的新发枝条，形成绿化护坡墙

由于多根枝条的下部均埋置于防护坡的坡土内，因此，枝条下部的芽点会生根发芽，成活生长出沿着生物护坡网格墙的若干新发枝条，从而形成可以进行生态绿化的绿化护坡墙，且枝条下部的根系可用来固定防护坡的坡体，进而有利于边坡防护，如图5所示。

其中，选择用于编织护坡网树干的多根枝条时，所有枝条或者用于对护坡网树干下部编织的几根枝条应选择活体枝条，以便将枝条埋入坡土中后，可从芽点生根发芽并生长。

而在将枝条的下部埋置于防护坡的坡土内时，靠近地面的那部分用于编织的枝条应用坡土埋深至35～40cm，如图5所示，以确保枝条上的芽点可以生根发芽并成活生长。

而在形成绿化护坡墙之前或之后，还可以在防护坡面的边坡上所形成的鱼鳞坑内，再向下挖深15～20cm，然后把挖出的坡土50培置于鱼鳞坑60下边的里侧，如图3所示，以通过坡土对相应的护坡网树干进行固定，稳定护坡，同时，可提高鱼鳞坑下边缘水平面，利于鱼鳞坑形成保土蓄水平台，利于在鱼鳞坑内栽种植物，提高绿化效果。

进一步的，还可以在半圆的鱼鳞坑内进行护坡植物40的种植，在种植时，可在坑内填入5～10cm的土当地表土，其中地表土中可以包含野生植物种子，除了在地表土中种植植物生长外，野生植物种子也可以发芽生长，如图3、图4所示。而若护坡周围的石块或河卵石资源丰富，还可在半圆的鱼鳞坑中放置一层10cm以下的石块，用以防止土壤流失、地表水分蒸发。

通过上述方法，可以在防护坡的边坡上形成鱼鳞坑型的生物护坡结构，该鱼鳞坑型生物护坡结构的纵、横剖面示意图分别如图3、图4所示。在生物护坡工程完工后，需马上浇灌一水，一周后再浇第二水。

另外，为防止本发明的护坡网树干和/或植物因缺水而出现不能成活的情况，本发明在插种生物材料以形成护坡网树干和/或种植植物的过程中，还可以在护坡网树干和/或植物下方安置毛细管或蓄水棒，以便毛细管或蓄水棒可以从地下湿土层吸取水分供应给护坡网树干和/或植物水。

下面，仅对在鱼鳞坑内种植的植物下方安置毛细管的方法进行描述。

s01、在鱼鳞坑内向下挖掘、以便在鱼鳞坑内种植植物时，先在干土层6挖掘出用于植树的树坑，然后在树坑底部挖掘出与树坑相连通的到达地下湿土层5一定深度处的深坑，使树坑和深坑共同构成植树坑。其中，深坑的最底部与干土层6最底层之间的高度至少超过30cm。

s02、根据栽种植物情况，确定地下水利用管路的规格。其中，本发明实施例中所采用的地下水利用管路包括如下结构(如图7所示)：由多根毛细管4制作而成的毛细管束；套装在毛细管束外的支撑管3；其中，毛细管4的下部与地下湿土层5接触，以便吸取地下湿土层5中蓄含的水分，且毛细管束的两端分别露出于支撑管3。

其中，本发明的支撑管3由能直立、具有支撑作用的管状材料制成，如可以采用pvc管，也可以采用pe、ppr、玻璃钢、水泥、陶瓷等等材料制成的管子，考虑到易于施工、造价低廉，通常选用pvc管。而毛细管4可由石英、棉纱、纸质、塑料等材料制成，一般毛细管4采用外径1-1.5mm、内径0.3-0.5mm的管子。

需要说明的是，当本发明采用的毛细管4由不易渗水材料(如塑料)制成时，由于毛细管4的管壁不会渗水到土壤中，故也可以不采用支撑管3即可达到提高地下水位、供给植物的目的；但如果本发明的毛细管4由易渗水材料(如纸质)制成时，由于毛细管4的管壁会渗水到土壤中，故必须采用支撑管3才能达到提高地下水位、供给植物的目的。

根据栽种植物1情况，确定地下水利用管路规格包括如下步骤：

s21、在将植树坑挖好后，根据植树坑中深坑的高度，确定支撑管3的长度。通常，支撑管3的长度可与深坑的高度相等或略小于深坑的高度，如可比深坑小10cm左右。

s22、确定支撑管3的长度后，根据栽种植物1根系2的投影面积，确定支撑管3的直径。一般情况下，栽种植物1的胸径规格和根系2的投影面积的比例是1：8-1：12左右，而根据植物1根系2的投影面积确定支撑管3的管径时，一般投影面积与支撑管3管径比为5:1左右，即胸径为1cm的植物1，采用的支撑管3的管径为2-3mm之间，并可依此类推，计算出与栽种植物1胸径相适配的支撑管3的管径。s23、确定支撑管3的长度和直径后，根据植物1根系2的投影面积和支撑管3的尺寸确定毛细管4的数量与长度。

其中，一般情况下，植物1根系2的投影面积与毛细管4的设置存在如下关系：每2平方厘米的投影面积设置一根毛细管4，即，通过植物1根系2的投影面积可计算出采用的毛细管4的数量，再根据支撑管3的管径和毛细管4的外径计算支撑管3内是否能放入这些数量的毛细管4(可根据实际情况略微增减毛细管4)。

s23、确定完毛细管4的数量之后，根据支撑管3的长度确定毛细管4的长度。本发明的方法中，毛细管4的长度要比支撑管3的长度长出至少10cm，即，将毛细管4扎成毛细管束安置在支撑管3内之后，毛细管束的上下两端分别露出支撑管3至少5cm。

本发明的毛细管束的下端露出支撑管3下端，不仅使毛细管4可以通过其下端从地下湿土层5吸取水分，还可以利用毛细管4的侧壁从地下湿土层5吸取水分，即，增加毛细管4与地下湿土层5的接触面积而增加吸取的水分。而毛细管4的上端露出支撑管3上端，可以使毛细管束中的毛细管4的上端与待种植植物1的根系2接触面积更大，从而使供水效果更好。

s03、将地下水利用管路安置在已挖好的植树坑内，使地下水利用管路的下部与地下湿土层5接触。

在将毛细管束安置在支撑管3内之后，将组装好的地下水利用管路安置在已挖好的植树坑的深坑内，安置时，使毛细管束的下端与深坑的底部相接触，即，每根毛细管4的下端与地下湿土层5接触，以便通过毛细管4吸取地下湿土层5中蓄含的水分，并且水分由毛细管4的下端向上端移送。

由于深坑的上部位于干土层6，故毛细管4的上端位于干土层6，因此，通过毛细管4下端吸取的水分通过毛细管4向上传送，就相当于抬高了地下水的水位。

s04、将用于提供营养的拌合体和植物1分别放入植树坑，使植物1根系2与地下水利用管路的上部接触。

s41、在将地下水利用管路安置好之后，在植树坑内放入用于为植物1提供营养并且提高保水性能的拌合体。

其中，拌合体可以包括保水剂和有机肥，且拌合体中保水剂和有机肥的质量百分比范围为：保水剂：有机肥为1：2-1：5。

进一步的，拌合体还可以包括种植土，即，在保水剂和有机肥的混合物中添加种植土，优选的，拌合体中保水剂和有机肥的混合物与种植土的质量百分比范围为：保水剂和有机肥的混合物：种植土为5：95-8：92。

s42、在植树坑内放入拌合体之后，通过拌合体将地下水利用管路固定好，并且使地下水利用管路中的毛细管4的上端露出拌合体，然后将植物1放在植树坑内，使植物1的根系2与毛细管束中毛细管4的上端相接触，以便将毛细管4吸取的水分供给植物1根系2。

s05、利用沙土或地表土填充植树坑，以便固定植物1。

在将植物1放入植树坑、并使植物1根系2与毛细管4上端接触后，将沙土或地表土填满在植树坑内，以便通过沙土或地表土固定住植物1。

本发明通过地下水利用管路，吸收地下湿土层5的水分并将水分输送至位于干土层6的植物1根系2，实现了利用地下湿土层5源源不断吸取水分供给植物1生长所需水分的目的，解决植树后植物1成活率低下的问题，并且，在植物1生长过程中，可以免维护，减少或免除人工浇水，节约人力，节约水资源，减少植树成本。

其中，上述的地下水利用管路也可以由蓄水棒代替，即，将蓄水棒安置在挖掘好的植树坑内，使蓄水棒下端与地下湿土层相接触，然后将植物种植在蓄水棒的顶端。优选的，采用蓄水棒时，蓄水棒可以由建筑垃圾制成，由建筑垃圾制造蓄水棒可以采用如下方法。

步骤1、对建筑垃圾进行粉碎与分选处理，以便获得不同粒径的集料。

本发明的建筑垃圾，包括废砖块与混凝土块，且采用的建筑垃圾中，废砖块与混凝土块的比例大于4：6，即建筑垃圾中的废砖块的质量百分比大于40％，混凝土块的质量百分比小于60％。

采用破碎机把包含废砖块与混凝土块的建筑垃圾粉碎，然后分级筛分选。其中，分级筛的筛孔设计为孔径0.2cm、1cm、2cm、4cm、6cm，因此，可以筛分出粒径范围分别为0.2-1cm、1-2cm、2-4cm、4-6cm的建筑垃圾料(即所述集料)。

步骤2、将不同粒径的集料按预定级配混合，以便形成级配建筑垃圾混合料。

其中，预定级配中，不同粒径集料的质量百分含量的范围满足如下要求：粒径为0.2-1cm的集料含量为15％-25％，粒径为1-2cm的集料含量为15％-25％，粒径为2-4cm的集料含量为25-55％，粒径为4-6cm的集料含量为15％-25％。

优选的，本发明的预定级配中，不同粒径集料的质量百分含量为：粒径为0.2-1cm的集料含量为20％，粒径为1-2cm的集料含量为20％，粒径为2-4cm的集料含量为40％，粒径为4-6cm的集料含量为20％。

步骤3、将按预定级配混合后形成的级配建筑垃圾混合物中填加水泥、细沙、保水剂、膨润土和水，利用搅拌机搅拌均匀后形成灌注混合料。

其中，灌注混合料中水泥、细沙、级配建筑垃圾混合料、保水剂、膨润土和水的质量百分比为：

水泥：细沙：级配建筑垃圾混合料：保水剂：膨润土：水＝1：2：7：0.063：0.031：0.4。

其中，在将上述各原料混合的过程中，由于泥土的含量决定了蓄水棒的凝固强度，泥土含量越高强度越低，因此，在制作蓄水棒的过程中，应控制泥土的含量，即，控制细沙和级配建筑垃圾中的泥土总含量不能大于3％。

步骤4、将搅拌均匀的灌注混合料灌注到预制的用于制作蓄水棒的模具中，待模具中的灌注混合料凝固后拆除模具，取出形成的蓄水棒坯，再对蓄水棒坯进行养护，得到蓄水棒。

其中，本发明采用的蓄水棒模具可以采用钢或玻璃钢制作而成，在模具内衬有相应规格的塑料袋或塑料薄膜，使用时，将灌注混合料灌注到位于模具内的塑料袋或塑料薄膜内，待灌注混合料凝固后，拆除模具，取出连同塑料袋或塑料薄膜的蓄水棒坯并进行养护，从而得到带有塑料袋或塑料薄膜的蓄水棒。

或者，本发明的蓄水棒模具也可以采用pvc管制作而成，向pvc管模具内灌注混合料，待其凝固后，连同pvc管一起养护，从而得到带有pvc管的蓄水棒。而在后续使用过程中，可以将带有pvc管的蓄水棒直接埋入含水量丰富的土壤里，不需要再在pvc管外包裹塑料薄膜。

此外，本发明的蓄水棒模具也可以采用其它材料制作而成。

其中，本发明蓄水棒模具的横截面可预制成圆形、长方形或正方形，模具尺寸的大小可以根据蓄水棒使用时的具体情况而设定。

设计时，蓄水棒模具可以为中空的筒形模具，以便通过筒形模具浇筑出来的蓄水棒为实心蓄水棒，或者，蓄水棒模具可以为中心是实心圆柱、圆柱外套设内径大于圆柱直径的套管的套筒形模具，以便通过套筒形模具浇筑出来的蓄水棒为空心蓄水棒。

其中，若制作实心蓄水棒，则在制作过程中，需将蓄水棒模具的上表面设置成向下凸出的锥状或弧状，以便制得的蓄水棒上端具有向下的凹槽，即，蓄水棒上端为四周边缘高、中心向下凹成锥状或者碗状的表面，以便于在使用时，可以增大植物根系与蓄水棒的接触面积。

综上所述，与现有技术相比，本发明的鱼鳞坑型生物护坡方法具有如下有益效果：

本发明的鱼鳞坑型生物护坡方法，使用生物材料(如活的树木或不活的树干、木条)形成护坡，绿色环保，稳定边坡，防止水土流失，涵养水土，又能恢复植被，具有多功能生态效果。

尽管上面对本发明的内容作了具体描述，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。