專利名稱：植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種邊坡或斜坡的穩(wěn)定技術(shù)，特別涉及一種植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水環(huán)境與水生態(tài)問題日益突出，公路新建量日益增加，隨之而來的護(hù)坡建設(shè)量逐年增多，但是目前很多河道、溝渠、堤壩和公路的護(hù)坡采用硬化的磚砌結(jié)構(gòu)，這種完全硬化的磚砌結(jié)構(gòu)破壞了原有邊坡的自然生態(tài)系統(tǒng)，減少了生物多樣性。水利工程和城市建設(shè)中，用混凝土板、塊進(jìn)行護(hù)砌是一個行之有效的方法，但是，用混凝土板塊砌成的大面積剛性護(hù)砌面上，寸草不生，一片荒蕪，自然環(huán)境惡化。城市房地和公路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的廢磚石等建筑垃圾，這些建筑垃圾既不能焚燒，又不能作肥料，用它填充低洼地時，在較長時間內(nèi)很難長出青草，造成了生態(tài)環(huán)境的惡化。因此，目前剛性的護(hù)砌技術(shù)在生態(tài)護(hù)坡的建設(shè)方面需要進(jìn)一步改進(jìn)。
傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)及其施工構(gòu)成主要包括如下過程，先將坡面按照預(yù)定的坡度平整，然后在平整的坡面上鋪一層硬化材料，然后再鋪一層土層，之后在土層上種植植物，并且主要以景觀植物為主，很少考慮生物多樣性和立體群落的構(gòu)建。這樣，護(hù)坡表層的土壤在建設(shè)初期，在大雨或者地表徑流的沖刷下，或者在植物生長不好，或者在植物枯萎的季節(jié)，疏松的土層很容易被沖刷、流失。
國際上開始流行一種多孔隙混凝土或稱綠化混凝土的生態(tài)工藝材料，在日本應(yīng)用得比較成熟。綠化混凝土的骨料不使用砂，而是大量使用玻璃、拆除的混凝土等再生材料，采用特殊的配比，使顆粒之間有較大的孔隙，并在其間添加一些輔助培養(yǎng)劑，使混凝土能夠生長植被。綠化混凝土使綠化與硬化完美地結(jié)合起來，達(dá)到與大自然和諧的美觀效果，還能夠吸收噪聲和粉塵，對城市氣候的生態(tài)平衡起積極作用，是一種環(huán)境效應(yīng)顯著的綠色建材。綠化混凝土可代替普通混凝土進(jìn)行施工，能在保證工程質(zhì)量的前提下，有效地增加了綠化面積，收到良好的生態(tài)效果。生態(tài)護(hù)坡作為一種較新的綠色環(huán)保的施工方法，正在日本大力推廣，目前只有一些專業(yè)公司能夠進(jìn)行大面積施工。
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，每年都有上億噸的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)被拋棄。中原和北方地區(qū)主要以麥秸稈為住，并且由于北方天氣的特點(diǎn)以及耕作的習(xí)慣，很少將麥秸稈回收利用，而是直接將其焚燒，即浪費(fèi)資源，同時又污染了大氣環(huán)境。南方農(nóng)業(yè)則主要以稻草秸稈為住，南方地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的今天，很多部分的稻草秸稈已經(jīng)不作為了燃料了，而是直接堆置在田間，讓其自由腐爛，這種無規(guī)范的處置方式，也給環(huán)境帶來了危害，同時也造成了資源的浪費(fèi)。此外我國還有以下的植物殘?bào)w需要處置，如雜草、木屑、樹葉、棉、麻、向日葵、豆秸、油料作物殼、稻殼和甘蔗渣等。這些植物殘?bào)w即可以是農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生的，也可以是由于生態(tài)工程的建設(shè)而產(chǎn)生的植株殘?bào)w，如果這些殘?bào)w不采用專業(yè)技術(shù)處置，很可能對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
由于植株是一種可生物降解的一年生資源，具有資源豐富，環(huán)境安全性高，容易獲取等特點(diǎn)，所以國家和很多科研者對植株殘?bào)w的再利用越來越重視。僅農(nóng)作物秸稈稻草而言，目前人工浮床支撐材料在非水區(qū)域中的研究與應(yīng)用已經(jīng)可以代替中密度纖維板了，甚至可以作為水面可浮材料，突破了植株殘?bào)w耐水性能極低的難關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提供一種利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，緩釋養(yǎng)分的可生物降解的植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法，其特征在于構(gòu)建步驟為將長度在0.5～5cm，含水率在5～15％之間的植株殘?bào)w在40～150℃條件下進(jìn)行熱法脫色；對植株殘?bào)w進(jìn)行疏水性改性，疏水劑添加量為植株殘?bào)w質(zhì)量的1～5％；對植株殘?bào)w進(jìn)行粘合，環(huán)保膠黏劑MDI投入量為植株殘?bào)w質(zhì)量的1～15％；將植株殘?bào)w熱壓成型，得中間為孔狀結(jié)構(gòu)的生態(tài)護(hù)坡磚。熱壓溫度120～180℃、熱壓時間5～20分鐘、熱壓壓力2～5MPa，壓制后的植物殘?bào)w密度為0.4～0.9kg/cm3。疏水劑一般選用具有憎水性能的交鏈劑，如糯米汁、生桐油、偏磷酸鈉、硅酸鈉等。生態(tài)護(hù)坡磚的鋪設(shè)在基底平整與加固的護(hù)坡上；在鋪設(shè)有生態(tài)護(hù)坡磚的護(hù)坡上構(gòu)建立體植被群落。立體植被群落為護(hù)坡磚上間隔種植的喬木、灌木和植挺水植物，并播撒草種或鋪草皮。
本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為1、充分利用了大量產(chǎn)生的植物殘?bào)w物質(zhì)，將很多農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化，變廢為寶，減少了可能存在的環(huán)境二次污染；
2、由于植株殘?bào)w本身含有豐富的養(yǎng)分元素，對于土壤比較貧瘠的地方，植株殘?bào)w為基材的生態(tài)護(hù)坡磚可以緩慢釋放養(yǎng)分，為土層植物提供養(yǎng)分，減少生態(tài)護(hù)坡維護(hù)的肥料投入，減少了養(yǎng)分進(jìn)入水體，從源頭控制了氮磷等物質(zhì)對水體的污染；3、本發(fā)明在使得植株殘?bào)w資源化的同時，立體化的生態(tài)護(hù)坡構(gòu)建技術(shù)，也減少了雨水和地表徑流對護(hù)坡的沖擊性沖刷，減少了水土流失和土層養(yǎng)分的溶出，并且，立體植被生態(tài)群落的構(gòu)建，為生物的棲息提供了繁衍、避難場所，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展；4、植物殘?bào)w為基材的生態(tài)護(hù)坡磚生產(chǎn)工藝簡單，一般的膠合板加工廠稍加改進(jìn)就可以大規(guī)模生產(chǎn)。成本低廉，植物殘?bào)w來源豐富，生產(chǎn)過程環(huán)保安全；5、由于植株殘?bào)w是一種可自然將解的材料，因此以此為基材的生態(tài)護(hù)坡磚具有生物可將解性，優(yōu)于一般的綠化混疑土，不會產(chǎn)生白色污染。
6、本發(fā)明可以廣泛使用在各類護(hù)坡的使用，諸如魚塘、河道邊坡、溝渠溝壁、水庫堤壩、公路護(hù)坡等。
四

圖1為植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡磚生態(tài)護(hù)坡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中(1)原護(hù)坡基底；(2)硬化層；(3)土壤層；(4)本發(fā)明植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡磚層；(5)草皮層；(6)喬木層；(7)灌木或挺水植物層五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將從南京江寧獲得的干燥稻草秸稈切成長2～3cm的碎料，將其浸泡在98℃的熱水中6h，預(yù)處理后的稻草秸稈干燥，保持含水率為15％，添加5％的環(huán)保型疏水劑(規(guī)格牌號LS-1001，生產(chǎn)商上海紫衡材料科技有限公司)，施膠MDI，膠量為8％，熱壓工藝均為溫度150℃、熱壓時間6分鐘以及熱壓壓力3MPa，壓制密度為0.6kg/cm3。成型后的護(hù)坡磚厚度3.5cm，中間具有兩個圓形孔。施工過程按照傳統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)進(jìn)行，平整原護(hù)坡基底1，鋪設(shè)硬化層2、鋪設(shè)土壤層3，其中硬化材料石頭厚10cm，土層厚30cm，再稻草基鋪設(shè)生態(tài)護(hù)坡磚層4，在護(hù)坡磚的孔中種植枝柳和菖蒲，形成喬木層6或灌木、挺水植物層7，其它磚面播撒黑麥草種子，形成草皮層5。采用本發(fā)明制造的生態(tài)護(hù)坡磚以及施工后，磚體基本保持固定不動，植被生長良好，植被群落生長一定時間后，生物多樣性明顯增多，大雨和農(nóng)田排水的沖刷未見水土流失。經(jīng)過多次降雨(降雨量15mm～60mm)數(shù)據(jù)顯示，水土流失量相對普通護(hù)坡減少50％～80％。稻草基生態(tài)護(hù)坡磚的吸水膨脹率0.05％～0.15％，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度0.12～0.20MPa。
實(shí)施例2將從南京江寧獲得的干燥稻草秸稈切成長5cm的碎料，將其浸泡在98℃的熱水中2h，預(yù)處理后的稻草秸稈干燥后，含水率5％，添加3％的環(huán)保型疏水劑(商品桐油，產(chǎn)地湖北省秭歸縣)，施膠MDI，膠量為15％，熱壓工藝均為溫度180℃、熱壓時間20分鐘以及熱壓壓力5MPa，壓制密度為0.9kg/cm3。成型后的護(hù)坡磚厚度3.5cm，中間具有四個圓形孔。施工過程按照傳統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)進(jìn)行，護(hù)坡平整，硬化材料、土層鋪設(shè)，其中硬化材料廢棄混凝土厚30cm，土層厚50cm，再稻草基鋪設(shè)生態(tài)護(hù)坡磚，在護(hù)坡磚的孔中種植枝柳和菖蒲，其它磚面播撒黑麥草種子。采用本發(fā)明制造的生態(tài)護(hù)坡磚以及施工后，磚體基本保持固定不動，植被生長良好，植被群落生長一定時間后，生物多樣性明顯增多，大雨和農(nóng)田排水的沖刷未見水土流失。經(jīng)過多次降雨(降雨量15mm～60mm)數(shù)據(jù)顯示，水土流失量相對普通護(hù)坡減少50％～80％。稻草基生態(tài)護(hù)坡磚的吸水膨脹率0.05％～0.15％，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度0.12～0.20MPa。
實(shí)施例3將從南京江寧獲得的干燥稻草秸稈切成長0.5cm的碎料，將其浸泡在98℃的熱水中2h，預(yù)處理后的稻草秸稈干燥后，含水率10％，添加1％的環(huán)保型疏水劑(商品桐油，產(chǎn)地湖北省秭歸縣)，施膠MDI，膠量為1％，熱壓工藝均為溫度120℃、熱壓時間5分鐘以及熱壓壓力2MPa，壓制密度為0.4kg/cm3。成型后的護(hù)坡磚厚度3.5cm，中間具有一個圓形孔。施工過程按照傳統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)進(jìn)行，護(hù)坡平整硬化材料、土層鋪設(shè)，其中硬化材料碎磚厚20cm，土層厚40cm，在護(hù)坡磚的孔中種植枝柳和菖蒲，其它磚面播撒黑麥草種子。采用本發(fā)明制造的生態(tài)護(hù)坡磚以及施工后，磚體基本保持固定不動，植被生長良好，植被群落生長一定時間后，生物多樣性明顯增多，大雨和農(nóng)田排水的沖刷未見水土流失。經(jīng)過多次降雨(降雨量15mm～60mm)數(shù)據(jù)顯示，水土流失量相對普通護(hù)坡減少50％～80％。稻草基生態(tài)護(hù)坡磚的吸水膨脹率0.05％～0.15％，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度0.12～0.20MPa。
實(shí)施例4將從南京江寧獲得的干燥稻草秸稈切成長0.5cm的碎料，將其浸泡在98℃的熱水中2h，預(yù)處理后的稻草秸稈干燥后，含水率10％，添加1％的疏水劑糯米汁，施膠MDI，膠量為1％，熱壓工藝均為溫度120℃、熱壓時間5分鐘以及熱壓壓力2MPa，壓制密度為0.4kg/cm3。成型后的護(hù)坡磚厚度3.5cm，中間具有一個圓形孔。施工過程按照傳統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)進(jìn)行，護(hù)坡平整硬化材料、土層鋪設(shè)，其中硬化材料碎磚厚20cm，土層厚40cm，在護(hù)坡磚的孔中種植枝柳和菖蒲，其它磚面播撒黑麥草種子。采用本發(fā)明制造的生態(tài)護(hù)坡磚以及施工后，磚體基本保持固定不動，植被生長良好，植被群落生長一定時間后，生物多樣性明顯增多，大雨和農(nóng)田排水的沖刷未見水土流失。經(jīng)過多次降雨(降雨量15mm～60mm)數(shù)據(jù)顯示，水土流失量相對普通護(hù)坡減少50％～80％。稻草基生態(tài)護(hù)坡磚的吸水膨脹率0.05％～0.15％，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度0.12～0.20MPa。
實(shí)施例5將從南京江寧獲得的干燥稻草秸稈切成長0.5cm的碎料，將其浸泡在98℃的熱水中2h，預(yù)處理后的稻草秸稈干燥后，含水率10％，添加1％的疏水劑偏磷酸鈉，施膠MDI，膠量為1％，熱壓工藝均為溫度120℃、熱壓時間5分鐘以及熱壓壓力2MPa，壓制密度為0.4kg/cm3。成型后的護(hù)坡磚厚度3.5cm，中間具有一個圓形孔。施工過程按照傳統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)進(jìn)行，護(hù)坡平整硬化材料、土層鋪設(shè)，其中硬化材料碎磚厚20cm，土層厚40cm，在護(hù)坡磚的孔中種植枝柳和菖蒲，其它磚面播撒黑麥草種子。采用本發(fā)明制造的生態(tài)護(hù)坡磚以及施工后，磚體基本保持固定不動，植被生長良好，植被群落生長一定時間后，生物多樣性明顯增多，大雨和農(nóng)田排水的沖刷未見水土流失。經(jīng)過多次降雨(降雨量15mm～60mm)數(shù)據(jù)顯示，水土流失量相對普通護(hù)坡減少50％～80％。稻草基生態(tài)護(hù)坡磚的吸水膨脹率0.05％～0.15％，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度0.12～0.20MPa。
實(shí)施例6將從南京江寧獲得的干燥稻草秸稈切成長0.5cm的碎料，將其浸泡在98℃的熱水中2h，預(yù)處理后的稻草秸稈干燥后，含水率10％，添加1％的疏水劑硅酸鈉，施膠MDI，膠量為1％，熱壓工藝均為溫度120℃、熱壓時間5分鐘以及熱壓壓力2MPa，壓制密度為0.4kg/cm3。成型后的護(hù)坡磚厚度3.5cm，中間具有一個圓形孔。施工過程按照傳統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)進(jìn)行，護(hù)坡平整硬化材料、土層鋪設(shè)，其中硬化材料碎磚厚20cm，土層厚40cm，在護(hù)坡磚的孔中種植枝柳和菖蒲，其它磚面播撒黑麥草種子。采用本發(fā)明制造的生態(tài)護(hù)坡磚以及施工后，磚體基本保持固定不動，植被生長良好，植被群落生長一定時間后，生物多樣性明顯增多，大雨和農(nóng)田排水的沖刷未見水土流失。經(jīng)過多次降雨(降雨量15mm～60mm)數(shù)據(jù)顯示，水土流失量相對普通護(hù)坡減少50％～80％。稻草基生態(tài)護(hù)坡磚的吸水膨脹率0.05％～0.15％，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度0.12～0.20MPa。
權(quán)利要求
1.一種植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法，其特征在于構(gòu)建步驟為a.將長度在0.5～5cm，含水率在5～15％之間的植株殘?bào)w在40～150℃條件下進(jìn)行熱法脫色；b.對上步所得植株殘?bào)w通過疏水劑進(jìn)行疏水性改性，疏水劑添加量為植株殘?bào)w質(zhì)量的1～5％；c.將上步改性的植株殘?bào)w進(jìn)行粘合，環(huán)保膠黏劑MDI投入量為植株殘?bào)w質(zhì)量的1～15％；d.將粘合的植株殘?bào)w熱壓成型，得中間為孔狀結(jié)構(gòu)的生態(tài)護(hù)坡磚，熱壓溫度120～180℃、熱壓時間5～20分鐘、熱壓壓力2～5MPa，壓制后的植物殘?bào)w密度為0.4～0.9kg/cm3；e.將生態(tài)護(hù)坡磚鋪設(shè)在基底平整與加固的護(hù)坡上；f.在鋪設(shè)有生態(tài)護(hù)坡磚的護(hù)坡上構(gòu)建立體植被群落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法，其特征在于所述基底平整與加固的護(hù)坡是結(jié)構(gòu)為坡表面依次鋪設(shè)有10～30cm厚硬化材料和30～50cm厚土層的護(hù)坡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法，其特征在于所述立體植被群落為護(hù)坡磚上間隔種植的喬木、灌木和植挺水植物，并播撒草種或鋪草皮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法，其特征在于所述疏水劑為糯米汁、生桐油、偏磷酸鈉或硅酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法，其特征在于所述硬化材料為石頭、廢棄混凝土或碎磚。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，緩釋養(yǎng)分的可生物降解的植株殘?bào)w基生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建方法。將長度在0.5～5cm，含水率在5～15％之間的植株殘?bào)w在40～150℃條件下進(jìn)行熱法脫色；對植株殘?bào)w進(jìn)行疏水性改性，疏水劑添加量為植株殘?bào)w質(zhì)量的1～5％；對植株殘?bào)w進(jìn)行粘合，環(huán)保膠黏劑MDI投入量為植株殘?bào)w質(zhì)量的1～15％；將植株殘?bào)w熱壓成型，得中間為孔狀結(jié)構(gòu)的生態(tài)護(hù)坡磚。熱壓溫度120～180℃、熱壓時間5～20分鐘、熱壓壓力2～5MPa，壓制后的植物殘?bào)w密度為0.4～0.9kg/cm
文檔編號A01G1/00GK101050631SQ20071002173
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者吳永紅, 楊林章 申請人:中國科學(xué)院南京土壤研究所