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        秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊結(jié)構(gòu)及其施工技術(shù)

        2023-06-23 08:27:09崔潤(rùn)利
        中國(guó)水土保持 2023年4期
        關(guān)鍵詞:谷坊秸稈施工技術(shù)

        [關(guān)鍵詞]秸稈;谷坊;生態(tài)復(fù)合式;施工技術(shù);侵蝕溝治理

        [摘要]秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊是利用秸稈填埋侵蝕溝的治理方法,該方法的優(yōu)點(diǎn)是:在生態(tài)袋谷坊的上游填埋秸稈,可以直接將侵蝕基準(zhǔn)面提高2m左右;在填埋秸稈后,溝坡上部再按照1∶1.5的坡比削坡,侵蝕溝兩側(cè)在垂直水流方向可減少占地;施工期相對(duì)靈活,無(wú)須在秋收后冰凍前進(jìn)行;秸稈具有很好的保水性能,灌木柳的成活率和長(zhǎng)勢(shì)高于在實(shí)土上;迎水面布設(shè)大量秸稈變相加厚了谷坊的厚度,利用混凝土柱攔擋和錨固加大了生態(tài)袋谷坊和填溝秸稈捆的穩(wěn)定性、牢固性。具體介紹了秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊的結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)。

        [中圖分類號(hào)]S157[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1000-0941(2023)04-0014-03

        東北黑土區(qū)水土流失是制約黑土地保護(hù)的重要因素。溝道侵蝕是水土流失最嚴(yán)重的表現(xiàn)形式,也是東北黑土區(qū)主要水土流失類型之一。溝道侵蝕速度極快,溝頭溯源侵蝕使得溝道長(zhǎng)度不斷延伸,溝底下切,伴隨溝岸崩塌,導(dǎo)致溝深和溝寬迅速發(fā)展。溝道侵蝕不僅產(chǎn)生泥沙,淤積下游水庫(kù)、河流,還不斷吞噬耕地,降低土地利用率,限制農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn),威脅村莊、道路等安全。

        目前侵蝕溝治理主要采取溝頭防護(hù)工程,如漿砌石、石籠、柳編等不同材質(zhì)類型的谷坊,結(jié)合林草措施,達(dá)到鞏固、抬高溝床,制止溝底下切和溝岸擴(kuò)張,恢復(fù)生態(tài)的治理效果,但存在削坡占地、原材料貴、工程量大、工時(shí)費(fèi)高、施工期受季節(jié)影響等弊端。東北黑土區(qū)是我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū),主要糧食作物有玉米、大豆、水稻等,秸稈量十分充足。訥河市水土保持技術(shù)人員在實(shí)踐中不斷總結(jié),發(fā)明出了訥河獨(dú)有的“秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊”,利用秸稈填埋侵蝕溝而達(dá)到復(fù)墾治理的效果,已取得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實(shí)用新型專利證書(shū)。

        1秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊的結(jié)構(gòu)

        秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊,其材料主要由生態(tài)袋(圖1)、秸稈捆(圖2)、攔擋混凝土柱、土壤、灌木柳組成(具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3,建成效果見(jiàn)圖4)。生態(tài)袋谷坊設(shè)置在原溝底中,谷坊的迎水面為豎直結(jié)構(gòu),背水面坡比為1∶1.5。在谷坊的上端中心處設(shè)置溢流口,溢流口占谷坊壩體長(zhǎng)度的1/3。生態(tài)袋谷坊的上游豎直設(shè)置2排以上的秸稈捆,每個(gè)秸稈捆均為圓柱形結(jié)構(gòu),秸稈捆緊密相鄰,且與生態(tài)袋谷坊的迎水面緊密相接,秸稈捆兩側(cè)的溝坡均為豎直結(jié)構(gòu)。兩根錨固混凝土柱豎直且均勻設(shè)置在生態(tài)袋谷坊的背水側(cè)上,與谷坊壩體緊密結(jié)合,錨固混凝土柱的底部插入原溝底;多根攔擋混凝土柱橫向設(shè)置在生態(tài)袋谷坊的背水側(cè)和兩根錨固混凝土柱之間,攔擋混凝土柱的兩端分別插入兩側(cè)的坡面中,兩側(cè)的坡面上均設(shè)置生態(tài)袋護(hù)坡,且生態(tài)袋護(hù)坡的坡面均布設(shè)植被(扦插灌木柳或沙棘)。生態(tài)袋谷坊的下游設(shè)置消力池,消力池的下游設(shè)置消力坎,消力坎的背水面與下游谷坊前的秸稈捆相鄰,消力坎的上表面為水平結(jié)構(gòu),與秸稈捆表面鋪設(shè)的土壤齊平,土壤上均勻扦插灌木柳。

        2秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊的施工

        (1)溝道整形。預(yù)先按照頂?shù)紫嗾盏脑碓O(shè)計(jì)好要布設(shè)谷坊的位置,在每個(gè)谷坊的上游,利用挖掘機(jī)從兩側(cè)坡面距溝底垂直高度1.4~1.5m處豎直向下挖掘至溝底,與下一個(gè)谷坊溢水口在一個(gè)水平面上,使得經(jīng)過(guò)挖掘后兩側(cè)坡面的坡度為90°,挖掘處以上的兩側(cè)坡面保持坡度不變;然后將相鄰兩個(gè)谷坊之間的溝底向下挖成兩層水平臺(tái)階的結(jié)構(gòu)。

        (2)秸稈填充。將多個(gè)直徑和高均為1.4~1.5m的圓柱形秸稈捆豎直且緊密地放置于每個(gè)谷坊上游側(cè)挖好的平面溝底上。

        (3)修建生態(tài)袋谷坊。在預(yù)先設(shè)計(jì)好的位置布設(shè)生態(tài)袋谷坊,生態(tài)袋谷坊的高度為2.0~2.1m,頂部沿著水流方向的寬度為0.8~1.0m,迎水面豎直設(shè)置,與秸稈捆緊密相連,背水坡坡比為1∶1.5;生態(tài)袋谷坊的頂部伸入兩側(cè)溝道坡面的深度均為1.0~1.5m;在生態(tài)袋谷坊的頂部中心處設(shè)置溢流口,溢流口長(zhǎng)度占谷坊壩體長(zhǎng)度的1/3,沿水流方向?qū)挾葹?m(在實(shí)踐中生態(tài)袋規(guī)格為0.4m×0.8m較合理,裝土后一橫排一豎排擺平寬度基本為1m);在每個(gè)生態(tài)袋谷坊的下游依次設(shè)置消力池和消力坎,消力池平行水流方向的寬度為2~3m,消力坎的高度為0.5~0.6m,平行水流方向的寬度為0.5~0.6m;在每個(gè)生態(tài)袋谷坊的下游兩側(cè)布設(shè)豎直高度為2.0~2.5m的護(hù)坡;消力坎設(shè)置在溝底挖好的臺(tái)階結(jié)構(gòu)中較高的溝底平面上,消力坎與其下游谷坊前的秸稈捆緊密相鄰,消力坎和消力池均由生態(tài)袋組成。

        (4)混凝土柱攔擋、錨固。在堆砌壩體溢流口時(shí),背水側(cè)水平橫向設(shè)置2根以上直徑為0.25m的攔擋混凝土柱(在實(shí)際應(yīng)用中建議使用水泥電線桿為佳,其較大的質(zhì)量對(duì)個(gè)體較小的生態(tài)袋組成的谷坊能起到很好的支撐、攔擋作用),攔擋混凝土柱的兩側(cè)分別插入兩側(cè)坡面中;在攔擋混凝土柱背水一側(cè)緊挨著豎直設(shè)置兩根以上(視谷坊壩體長(zhǎng)度而定)直徑為0.25m的錨固混凝土柱,錨固混凝土柱的下端插入溝底土層中1m深,高度以超出谷坊高度為宜;錨固混凝土柱與攔擋混凝土柱用鐵絲捆綁,攔擋混凝土柱與谷坊結(jié)合為一體。

        (5)覆土。在填充的秸稈捆上方覆0.3~0.5m厚的土壤,土壤來(lái)自溝道整形余出的土方,覆土后表面與上游的消力坎上沿齊平,然后利用機(jī)械平整覆土。

        (6)削坡及平整。以秸稈填埋覆土后的平面為侵蝕基準(zhǔn)面,在侵蝕基準(zhǔn)面以上的溝兩側(cè)坡面按照1∶1.5的坡比削坡,再次覆土并平整秸稈捆的表面。

        (7)插柳。在秸稈覆土上插柳。若上述施工在春季或秋季,則當(dāng)季在覆土上插柳;若在其他季節(jié)施工,則等到春季或秋季再在覆土上插柳。

        (8)邊坡植被恢復(fù)。選用當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)草種和灌木樹(shù)種,對(duì)溝道兩側(cè)坡面進(jìn)行植被恢復(fù)。

        3秸稈生態(tài)復(fù)合式谷坊的優(yōu)點(diǎn)

        (1)就地取材,節(jié)約資金。訥河市是玉米的主產(chǎn)區(qū),每年產(chǎn)生的大量秸稈,除少部分還田外,仍有部分被焚燒,污染環(huán)境。將秸稈用于侵蝕溝治理,一方面原材料價(jià)格低,秸稈量充足,能滿足侵蝕溝填埋治理需求;另一方面可消耗部分秸稈,減少焚燒量,增加秸稈利用率。

        (2)壩體牢固,抗沖性強(qiáng)。在生態(tài)袋谷坊的上游填埋秸稈,可消減大量水能,減弱水流對(duì)生態(tài)袋谷坊的直接沖刷;迎水面布設(shè)大量秸稈,變相加厚了谷坊的厚度,利用混凝土柱攔擋和錨固加大了生態(tài)袋谷坊和填溝秸稈捆的穩(wěn)定性。

        (3)減少占地,利于建設(shè)。填埋秸稈+覆土直接將侵蝕基準(zhǔn)面提高2m左右,再按照直角的坡比削坡,侵蝕溝兩側(cè)在垂直水流方向均可減少削坡占地,緩解了侵蝕溝治理工程建設(shè)與削坡征占地的突出矛盾。

        (4)施工期相對(duì)靈活。秸稈填埋和生態(tài)袋谷坊建設(shè)無(wú)須在秋收后冰凍前進(jìn)行,施工期相對(duì)自由,解決了施工期短的問(wèn)題。

        (5)利于植被恢復(fù)。由于秸稈具有很好的保水性能,因此灌木柳的成活率和長(zhǎng)勢(shì)高于在實(shí)土上。(6)挖方重復(fù)利用。溝底整形剩余的土方可用于秸稈表面覆土和裝填生態(tài)袋。

        [作者簡(jiǎn)介]崔潤(rùn)利(1969—),男(滿族),黑龍江訥河人,高級(jí)工程師,從事水土保持工作。[收稿日期]2022-03-21

        (責(zé)任編輯徐素霞)

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