一种渐进式生物基活体淤地坝及其构筑方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水土保持领域的淤地坝结构，特别指适宜于黄土高原的可降解材料组成的一种渐进式生物基活体淤地坝及其构筑方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，现在建造的淤地坝是在水土流失严重的沟道中为了拦截上游方向的泥沙而形成淤地的构筑物，这是在小流域综合治理中的一项重要工程措施。可防治水土流失、滞洪拦泥、淤地抬升侵蚀沟基准面形成“肥岛”，并改善区域生态条件。随着退耕还林的大面积实施，大量的荒弃废沟亟需开发利用，以代替坡耕地，实现粮食增产。目前，主要以当地的石料混凝土、木材、废旧轮胎等为主要材料建造淤地坝，其材料在侵蚀沟道中运输极为不便、施工程序复杂、建造成本高，且坝体一旦遭到破坏其材料必将对环境产生二次污染，不利于当地生态环境的可持续发展。所以，如何克服传统土石结构淤地坝材料受限、运输不便、施工复杂、费时费力的缺陷，成为了水土保持流域治理工作亟需攻克的难题。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种渐进式生物基活体淤地坝及其构筑方法，这种生物基活体淤地坝针对传统淤地坝建设技术中存在的材料及施工用水受自然条件和区域限制的缺陷，提出一种材料环境友好型、便于运输、工序简单易学、适用范围广和集生态、经济效益于一体的生物基可降解活体淤地坝。本发明的渐进式生物基活体淤地坝是一种治理流域、沟道水土流失的生物-工程复合措施，所使用的坝体单元外包装材料是一种可降解的新型高分子材料。它主要是以玉米等含淀粉的农产品为原料，经发酵生成乳酸后，再经缩聚熔融制成。在自然界中可借助微生物的作用完全分解为0)2和H2O,不会对环境产生污染，可看作是自然界碳循环的组成部分。由于聚乳酸综合具备了生物发酵技术、使用可再生自然资源及生产过程清洁化三个方面的优点，同时其原材料来源极其丰富，又具有完全自然循环分解的特点，在减少环境污染及减轻地球温室效应方面具有应用意义，因而被一致认为是21世纪极具发展潜力的生态型材料。现已被广泛应用于工农业、卫生、纺织、生活等众多领域，成为最具发展前景的绿色环保材料之一。
[0004]本发明要解决的技术问题由如下方案来实现:一种渐进式生物基活体淤地坝，由坡面淤地坝和沟道淤地坝构成，坝体由多层圆柱状单元叠加组成，所述圆柱状单元外包装是可降解的聚乳酸纤维材料，其内填充混合起来的草种子和黄土或者淤泥沙土，这样即形成生物基坝体单元，所述草种子与黄土或者淤泥沙土的质量比为1: 30-45。
[0005]所述坡面淤地坝的构筑方法是，先将所述生物基坝体单元横向布设在黄土流域坡面上，且在其下侧方向垂直地面布设档杆以防止生物基坝体单元在重力作用下沿坡面滚动，生物基坝体单元可以发挥拦泥淤沙的作用，待上游的泥沙淤积在生物基坝体单元前侧并形成淤泥区后再布设生物基坝体单元，逐步形成淤泥区，所形成的淤泥区上渐进式的再布设生物基坝体单元，进而形成淤泥区，以此类推，这样就形成了渐进阶梯式的坡面淤地坝，同时巧妙的利用上游的天然降水资源在淤泥区上方进行乔木、灌木、草本相结合的立体式种植，形成植被恢复带，进而起到拦泥淤沙的水土保持作用，在生物基坝体单元拦挡上游流水的作用下，生物基坝体单元内的草种发芽形成活体坝；在所形成的淤泥区充分利用流域天然水源条件进行植被恢复或农业耕作，坡面淤地坝的构筑形式不是一次性完成，而是依据黄土高原水土流失规律，采用渐进方式，将生物基坝体单元布设在已形成的淤地平面上;
[0006]所述沟道淤地坝的构筑方法是，首先将所述生物基坝体单元沿着沟道壁水平方向设置3-5根，在上游泥沙经过的时候可以达到拦沙淤泥、排水的作用，当淤泥高度达到生物基坝体单元高度后，以此类推在垂直方向继续设置50-200cm高度不等的生物基坝体单元(具体情况根据沟道的深度而定)，在前侧方向即形成沟道淤地坝，与坡面淤地坝类似，可以充分利用上游天然的水资源在沟道淤地坝的淤泥区上方进行植被恢复或者农田耕作。
[0007]本生物基活体坡面淤地坝的作用原理是:一、沟道沟谷水土流失治理，本发明根据黄土高原河道沟谷的水土流失特点、泥沙淤积规律，采取雨季前筑坝，就地取材，充分利用雨后径流的天然能量和泥沙资源，达到坝体与淤积物阶梯式逐步增高的理念。梯坝建筑的越高，就能在沟谷中形成越高的淤积平台，进而抬高沟谷侵蚀基准面，淤积的泥沙体积也就越大。本发明充分利用降雨时上游的天然能量和形成的泥沙淤积物在淤地坝的阻挡下形成淤积平原，实现了堵输兼并、蓄排结合的目的。二、坡面水土流失治理，黄土高原坡面侵蚀是最常见的水土流失现象，存在于山地、丘陵和黄土塬等地貌条件下。坡面侵蚀在持续降雨或汇流作用下，逐渐下切并向坡下延伸形成细小的侵蚀沟，从而继续扩展将坡完整面分割。因此，本发明针对坡度< 10°的黄土坡面提出在坡面构筑可降解活体坝，用以淤平沟谷，恢复坡面，将水土流失控制在坡面侵蚀与沟谷侵蚀之间，利用淤积的泥沙形成梯田后，在梯田上建植乡土植被，进一步实现拦沙积淤，高效利用上游天然水资源。
[0008]与现有技术相比本发明具有如下优点:
[0009]一、采用新型环境友好型材料构筑的坝体，可以依据地形条件灵活布设在各种水土流失地貌单元，从而达到流域水土流失治理的目的。
[0010]二、本发明的坝体填充物利用降雨在坡面和沟道内形成的径流泥沙资源，同时将乡土草种与填充物充分混合均匀后装入，形成生物基坝体单元。
[0011]三、由于沟道淤地坝坝体与两侧的沟体作为沿淤积形成的淤积物渐进式加高，从而保证整个坝体构造的坚固、稳定。其坝体单元外包装材料在坝体稳固后自然降解成H2O和CO2,不会对本就脆弱的生态环境造成二次污染。
[0012]四、本发明施工流程简单易学、材料便于运输、可依据实地情况灵活布设成不同形状、规格的淤地坝，便于更广范围推广应用。
【附图说明】
[0013]图1是渐进式生物基活体淤地坝的坡面淤地坝侧视图。
[0014]图2是渐进式生物基活体淤地坝的坡面淤地坝斜俯视图。
[0015]图3是渐进式生物基活体淤地坝的沟道淤地坝示意图。(图中左部分是沟道淤地坝横断面图；图中右上部分是沟道淤地坝纵断面图；图中右下部分是沟道淤地坝俯视图)
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步描述。如图1、图2、图3所示，一种渐进式生物基活体淤地坝，由坡面淤地坝和沟道淤地坝构成，坝体由径粗为30cm的多层圆柱状单元叠加组成，圆柱状单元外包装是可降解的聚乳酸纤维材料，其内填充草种子与黄土或者淤泥沙土形成生物基坝体单元1，草种子与黄土或者淤泥沙土的质量比为1: 35。
[0017]坡面淤地坝的构筑方法是，如图1、图2所示，先将生物基坝体单元I横向布设在黄土流域坡面4上，且在其下侧方向垂直地面布设档杆11以防止生物基坝体单元I在重力作用下沿坡面滚动，生物基坝体单元I可以发挥拦泥淤沙的作用，待上游的泥沙淤积在生物基坝体单元I前侧并形成淤泥区5后再布设生物基坝体单元2，逐步形成淤泥区6，所形成的淤泥区6上渐进式的再布设生物基坝体单元3，进而形成淤泥区7，以此类推，这样就形成了渐进阶梯式的坡面淤地坝，同时巧妙的利用上游的天然降水资源在淤泥区7上方进行乔木8、灌木9、草本10相结合的立体式种植，形成植被恢复带，进而起到拦泥淤沙的水土保持作用.在生物基坝体单元1、2、3拦挡上游流水的作用下，生物基坝体单元1、2、3内的草种发芽形成活体坝；在所形成的淤泥区充分利用流域天然水源条件进行植被恢复或农业耕作，淤地坝的构筑形式不是一次性完成，而是依据黄土高原水土流失规律，采用渐进式将淤地坝坝体单元布设在已形成的淤地平面上。
[0018]沟道淤地坝的构筑方法是，如图3所示，首先生物基坝体单元13沿着沟道壁12水平方向设置5根，在上游泥沙经过的时候可以达到拦沙淤泥、排水的作用，当淤泥高度达到生物基坝体单元13高度后，以此类推在垂直方向继续设置10cm高度的生物基坝体单元13，在前侧方向即形成沟道淤地坝14，与所述坡面淤地坝类似，可以充分利用上游天然的水资源在沟道淤地坝14的淤泥区上方进行植被恢复或者农田耕作。
【主权项】
1.一种渐进式生物基活体淤地坝，由坡面淤地坝和沟道淤地坝构成，坝体由多层圆柱状单元叠加组成，其特征是:所述圆柱状单元外包装是可降解的聚乳酸纤维材料，其内填充混合起来的草种子和黄土或者淤泥沙土，这样即形成生物基坝体单元，所述草种子与黄土或者淤泥沙土的质量比为1: 30-45。
2.一种渐进式生物基活体淤地坝的构筑方法，其特征是: 坡面淤地坝的构筑方法是，先将所述生物基坝体单元横向布设在黄土流域坡面上，且在其下侧方向垂直地面布设档杆，待上游的泥沙淤积在生物基坝体单元前侧并形成淤泥区后再布设生物基坝体单元，逐步形成淤泥区，所形成的淤泥区上渐进式的再布设生物基坝体单元，进而形成淤泥区，以此类推，这样就形成了渐进阶梯式的坡面淤地坝，同时巧妙的利用上游的天然降水资源在淤泥区上方进行乔木、灌木、草本相结合的立体式种植，形成植被恢复带，生物基坝体单元内的草种发芽形成活体坝，坡面淤地坝的构筑形式不是一次性完成，而是依据黄土高原水土流失规律，采用渐进方式，将生物基坝体单元布设在已形成的淤地平面上； 沟道淤地坝的构筑方法是，首先将所述生物基坝体单元元沿着沟道壁水平方向设置3-5根，当淤泥高度达到生物基坝体单元高度后，以此类推在垂直方向继续设置50-200cm高度不等的生物基坝体单元，在前侧方向即形成沟道淤地坝。
【专利摘要】本发明公开了一种渐进式生物基活体淤地坝及其构筑方法，由坡面淤地坝和沟道淤地坝构成，坝体由多层圆柱状单元叠加组成，圆柱状单元外包装是可降解的聚乳酸纤维材料，其内填充混合起来的草种子和黄土或者淤泥沙土，这样即形成生物基坝体单元。将生物基坝体单元横向布设在黄土流域坡面上，在其下侧方向垂直地面布设档杆，待上游的泥沙淤积在生物基坝体单元布设逐步形成淤泥区，以此类推，这样就形成了渐进阶梯式的坡面淤地坝。同时巧妙的利用上游的天然降水资源在淤泥区进行乔木、灌木、草本相结合的立体式植被恢复模式，进而起到拦泥淤沙的水土保持作用。
【IPC分类】E02B3-10
【公开号】CN104831683
【申请号】CN201510207752
【发明人】高永 , 虞毅, 党晓宏, 汪季, 蒙仲举, 陈曦, 王珊, 吴昊, 袁立敏
【申请人】内蒙古农业大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月22日