灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道構(gòu)建方法，依據(jù)灌區(qū)地形選定合適斷面形式開挖渠道，此處以U形斷面為例，再從下往上逐層鋪設(shè)無紡布，水泥（占15%）加砂土混合料，尼龍網(wǎng)，壤土和塑料網(wǎng)；在渠壁和渠底打若干排錨固柳樹木樁，木樁有固定塑料網(wǎng)作用；在渠壁種植浮水植物，在渠底種沉水植物。優(yōu)點：能有效解決農(nóng)業(yè)灌溉水在輸送過程中大量下滲引起水資源損失的問題，提高水力輸送效率；同時在保證渠道抗沖刷不易滑坡的情況下改善渠道硬質(zhì)化趨勢，創(chuàng)造適宜的水生生物生長環(huán)境，維持渠道內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)完整性，保持一定水體自凈能力并增加視覺美感。本發(fā)明利于渠道原貌修復(fù)和重建，施工和維護管理方便，在灌區(qū)輸水渠道生態(tài)防滲方面具有很好應(yīng)用前景。
【專利說明】灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，屬于灌區(qū)輸水渠道防滲和生態(tài)功能復(fù)合的【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于生境條件惡化的傳統(tǒng)灌區(qū)，以及水資源稀少的半干旱和干旱灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道構(gòu)建。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是個水資源嚴重短缺的國家，但農(nóng)業(yè)灌溉用水的浪費現(xiàn)象卻十分嚴重。由于農(nóng)田水利設(shè)施標準低，不配套，老化，灌溉方式落后和管理不善等原因，全國農(nóng)業(yè)灌溉水的有效利用率只有40%左右，僅為發(fā)達國家的一半；每m3水的糧食生產(chǎn)能力只有0.87kg左右，遠低于2kg以上的世界平均水平。同時我國約有30%以上的工業(yè)廢水和90%以上的生活污水未經(jīng)處理排入了江河湖泊中，又加大了水有效利用的困難。目前我國水田和旱地的灌溉引水量3445億m3，有效利用率只有40%，60%是無效損失。據(jù)統(tǒng)計渠系輸水損失為1730億m3左右，占渠首總引水量的50%，也就是說輸水損失占灌溉水總損失的80%以上。
[0003]灌區(qū)輸水渠道防滲因此是十分重要的任務(wù)，特別是在水資源稀缺的干旱地區(qū)，灌區(qū)輸水渠道防滲是生態(tài)河床建設(shè)的首要任務(wù)。長期以來渠道“三面光”襯砌防滲的技術(shù)系統(tǒng)逐漸形成。隨著傳統(tǒng)灌區(qū)渠道中生物多樣性下降、農(nóng)業(yè)面源污染嚴重、水體自凈能力下降等問題日益突出，傳統(tǒng)灌區(qū)工程措施是否符合生態(tài)健康要求也越來越引起人們的關(guān)注。對于半干旱性和干旱性地區(qū)渠道，一方面要考慮防止下滲引起的水資源損失，必須對渠道進行不透水性的襯砌；另一方面也要創(chuàng)造適宜的水生生物生長環(huán)境，維持渠道內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)完整性，保持一定的自凈能力。
[0004]防滲型生態(tài)渠道的發(fā)明和構(gòu)建可以很好地解決上述矛盾，但目前相關(guān)的專利發(fā)明還很少。CN 103321185 A公開了一種生態(tài)防滲水泥渠，其特點是利用干化淤泥制成的生態(tài)水泥制備側(cè)板和底板，在上面布設(shè)生物質(zhì)層種植水生植物之后鋪設(shè)成生態(tài)防滲水泥渠。這種水泥渠形狀單一且需要預(yù)先制備，不利于渠道原貌修復(fù)和重建，布設(shè)的生物質(zhì)層也沒有加固措施，不抗過水沖刷，容易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，運行的經(jīng)濟成本和管理成本較高，推廣困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出的是一種灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，其目的:為解決農(nóng)業(yè)灌溉水在輸送過程中大量下滲引起水資源損失的問題，同時防止邊坡塌陷和滑坡，避免渠道硬質(zhì)化，維持渠道內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)完整性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，包括如下步驟:
1)對構(gòu)建渠道的小流域地形展開實地考察和調(diào)查，掌握小流域的地形地貌特點，了解該流域的主要灌區(qū)以及水系分布情況，在此基礎(chǔ)上選擇渠道建造地點，確定溝渠斷面形式，可以是U形斷面、梯形斷面、矩形斷面、復(fù)式斷面等。U形斷面為天然溝渠斷面，由水流常年沖刷自然形成，更易抗沖刷，故本此處以U形斷面為例；
2)初始開挖渠道的寬度l_2m，深度0.8-lm,具體根據(jù)輸水量進行計算，長度不限，渠道縱向呈多彎S型或直線型；
3)將開挖的渠底及邊坡土渠床修平整，從下往上逐層鋪設(shè)無紡布，水泥加砂土混合料，尼龍網(wǎng)，壤土和塑料網(wǎng)。水泥加砂土混合料中水泥比重占15%，砂土可就地取材，鋪設(shè)厚度為
`0.2m，鋪設(shè)成凹凸上表面。尼龍網(wǎng)緊貼所鋪設(shè)水泥和砂土混合料的凹凸表面，其網(wǎng)格邊長為
`0.2-0.3m。塑料網(wǎng)壓實所鋪設(shè)的壤土，其網(wǎng)格邊長為0. 0.2m ；
4)為保證渠道整體穩(wěn)定，抗過水沖刷，不易出現(xiàn)滑坡，在渠壁和渠底打若干排錨固柳樹木樁，木樁間距l(xiāng)m，柳樹木樁用于錨固鋪設(shè)各層，事先預(yù)留樁孔，打完樁后在周邊空隙處抹水泥密封；
5)在渠壁上種植挺水植物為茭白、菖蒲和水芹等，在渠底種植沉水植物為苦草、金魚藻和馬來眼子菜等。水生植物均在塑料網(wǎng)格中進行種植或者在所鋪設(shè)壤土中添加這些水生植物種子，種植密度為20-30穴/m2。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點:(I)有效解決農(nóng)業(yè)灌溉水在輸送過程中大量下滲引起水資源損失的問題，提高水力輸送效率；(2)保證渠道穩(wěn)定，抗過水沖刷，不易發(fā)生滑坡現(xiàn)象，改善渠道硬質(zhì)化趨勢；(3)創(chuàng)造適宜的水生生物生長環(huán)境，維持渠道內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)完整性，保持一定水體自凈能力并增加視覺美；(4)利于渠道原貌修復(fù)和重建，施工容易，建設(shè)成本低廉，運行管理維護簡單易行，具備良好的推廣應(yīng)用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]附圖1是初始開挖渠道U型斷面圖。
[0009]附圖2是防滲生態(tài)渠道各層鋪設(shè)斷面示意圖。
[0010]附圖3是錨固柳樹木樁。
[0011]附圖4是防滲型生態(tài)渠道整體斷面剖視圖。
[0012]附圖5是防滲型生態(tài)渠道局部平面示意圖。
[0013]圖中I是土渠床，2是無紡布，3是水泥加砂土混合料，4是尼龍網(wǎng)，5是壤土，6是塑料網(wǎng)，7是柳樹木樁，8是挺水植物，9是沉水植物。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述:
實施例1
灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，包括
步驟I)在流域灌區(qū)構(gòu)建農(nóng)田地表徑流的人工輸水渠道，如圖1所示，將渠道斷面構(gòu)建成U型，并將開挖的渠底及邊坡土渠床I修平整；
步驟2)初始開挖渠道的寬度lm，深度0.Sm，或根據(jù)輸水量進行計算，長度不限，渠道縱向呈多彎的S型；可有效灌溉區(qū)域內(nèi)農(nóng)耕區(qū)，溝渠長1000m ；
步驟3)在挖好的初始U型斷面渠道中，如圖2所示，從下往上逐層鋪設(shè)無紡布2，水泥加砂土混合料3,尼龍網(wǎng)4,壤土 5和塑料網(wǎng)6。水泥加砂土混合料3中水泥比重占15%,砂土就地取材，鋪設(shè)厚度為0.2m，鋪設(shè)成凹凸上表面。尼龍網(wǎng)4緊貼水泥和砂土混合料的凹凸表面布設(shè)，其網(wǎng)格邊長為0.2m。壤土層鋪設(shè)厚度為0.lm，塑料網(wǎng)壓實所鋪設(shè)的壤土，其網(wǎng)格邊長為0.lm。[0015]所述水泥加砂土混合料的凹凸上表面利于和壤土聯(lián)結(jié)，所述塑料網(wǎng)和尼龍網(wǎng)可以起到雙重支架護坡作用，增加渠壁的整體性，使鋪設(shè)渠道緊密地貼合土渠床，有效地防止輸水滲漏。
[0016]步驟4)中，所述柳樹木樁用于錨固所鋪設(shè)的防滲生態(tài)渠道，使渠道穩(wěn)定抗過水沖刷，同時柳樹木樁表面也易于微型生物生長，其表面附著的生物可以通過攔截、吸收和降解等作用對污染物質(zhì)進行凈化，改善輸送水體水質(zhì)。
[0017]為保證渠道整體穩(wěn)定，抗過水沖刷，不易出現(xiàn)滑坡，在渠壁和渠底打七排錨固柳樹木樁7，柳樹木樁具體形狀如圖3所示，木樁間距l(xiāng)m，柳樹木樁用于錨固鋪設(shè)各層，事先預(yù)留樁孔，打完樁后在周邊空隙處抹水泥密封；
所述柳樹木樁用于錨固所鋪設(shè)的防滲生態(tài)渠道，使渠道穩(wěn)定抗過水沖刷，同時柳樹木樁表面也易于微型生物生長，其表面附著的生物可以通過攔截、吸收和降解等作用對污染物質(zhì)進行凈化，改善輸送水體水質(zhì)。
[0018]步驟5)在渠壁上種植挺水植物8為茭白、菖蒲和水芹，在渠底種植沉水植物9為馬來眼子菜等。水生植物均在塑料網(wǎng)格中進行種植，種植密度為20穴/m2，完工圖如圖4，圖5所示。
[0019]實施例2
灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，包括
步驟I)在流域灌區(qū)構(gòu)建農(nóng)田地表徑流的人工輸水渠道，如圖1所示，將渠道斷面構(gòu)建成U型，并將開挖的渠底及邊坡土渠床I修平整；
步驟2)初始開挖渠道的寬度2m`，深度lm，或根據(jù)輸水量進行計算，長度不限，渠道縱向呈直線型；可有效灌溉區(qū)域內(nèi)農(nóng)耕區(qū)，溝渠長1000m ；
步驟3)在挖好的初始U型斷面渠道中，如圖2所示，從下往上逐層鋪設(shè)無紡布2，水泥加砂土混合料3,尼龍網(wǎng)4,壤土 5和塑料網(wǎng)6。水泥加砂土混合料3中水泥比重占15%,砂土就地取材，鋪設(shè)厚度為0.2m，鋪設(shè)成凹凸上表面。尼龍網(wǎng)4緊貼水泥和砂土混合料的凹凸表面布設(shè)，其網(wǎng)格邊長為0.3m。壤土層鋪設(shè)厚度為0.lm，塑料網(wǎng)壓實所鋪設(shè)的壤土，其網(wǎng)格邊長為0.2m ；
步驟4)為保證渠道整體穩(wěn)定，抗過水沖刷，不易出現(xiàn)滑坡，在渠壁和渠底打七排錨固柳樹木樁7，柳樹木樁具體形狀如圖3所示，木樁間距l(xiāng)m，柳樹木樁用于錨固鋪設(shè)各層，事先預(yù)留樁孔，打完樁后在周邊空隙處抹水泥密封；
步驟5)在渠壁上種植挺水植物8為茭白、菖蒲、水芹，在渠底種植沉水植物9為苦草、金魚藻等。水生植物均在塑料網(wǎng)格中進行種植，種植密度為20-30穴/m2，完工圖如圖4，圖5所示。
[0020]實施本發(fā)明后，壤土與水泥加砂土混合料之間通過凹凸表面聯(lián)結(jié)，再加塑料網(wǎng)和尼龍網(wǎng)雙重支架護坡作用，緊密地貼合土渠床，可以有效地防止?jié)B漏；用柳樹木樁錨固生態(tài)渠道，使渠道穩(wěn)定抗過水沖刷，幾乎不產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象；渠道內(nèi)塑料網(wǎng)格中所種水生植物，又為其他微型生物提供了生長環(huán)境，塑料網(wǎng)和柳樹木樁表面也易于生物掛膜，構(gòu)成的完整水生生物系統(tǒng)可以通過攔截、吸收和降解等作用對污染物質(zhì)進行凈化，改善輸送水體水質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 1)依據(jù)灌區(qū)地形選定渠道斷面形式開挖渠道，可以是U形斷面、梯形斷面、矩形斷面、或復(fù)式斷面，其中U形斷面為天然溝渠斷面，由水流常年沖刷自然形成，更易抗沖刷，本發(fā)明以U形斷面；并將開挖的渠底及邊坡土渠床修平整； 2)初始開挖渠道的寬度l_2m，深度0.8-lm，或根據(jù)輸水量進行計算，長度不限，渠道縱向呈多彎S型或直線型； 3)將開挖的渠底及邊坡土渠床修平整，從下往上逐層鋪設(shè)無紡布，水泥加砂土混合料，尼龍網(wǎng)，壤土和塑料網(wǎng)； 4)為保證渠道整體穩(wěn)定，抗過水沖刷，不易出現(xiàn)滑坡，在渠壁和渠底打若干排錨固柳樹木樁，木樁間距Im ； 5)在渠壁上種植挺水植物為茭白、菖蒲和水芹，在渠底種植沉水植物為苦草、金魚藻和馬來眼子菜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟3)中的水泥加砂土混合料中水泥重量占15%，砂土可就地取材，鋪設(shè)厚度為0.2m，鋪設(shè)成凹凸上表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟3)中尼龍網(wǎng)緊貼所鋪設(shè)水泥和砂土混合料的凹凸表面，其網(wǎng)格邊長為0.2-0.3m，塑料網(wǎng)壓實所鋪設(shè)壤土，其網(wǎng)格邊長為0. 0.2m。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟4)中柳樹木樁用于錨固鋪設(shè)各層，事先預(yù)留樁孔，打完樁后在周邊空隙處抹水泥密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)防滲型生態(tài)渠道的構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟5)中挺水植物和沉水植物均在塑料網(wǎng)格中進行種植或者在所鋪設(shè)壤土中添加水生植物種子，種植密度為20~30穴/m2。
【文檔編號】E02B13/00GK103774627SQ201410036612
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】王沛芳, 王超, 錢進, 侯俊, 包子云 申請人:河海大學(xué)