技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種水土保持結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種防治黃土區(qū)水土流失的水土保持結(jié)構(gòu)，尤其適合在水土流失形成侵蝕溝的情況下使用。
背景技術
[0002] 黃土高原是中國以及世界遭受水土流失最為嚴重的地區(qū)，這里
覆蓋的黃土在水蝕作用下，極易水土流失，形成溝壑縱深的侵蝕溝壑。黃土被侵蝕后
土壤退化，含蓄水能
力減弱，造成生態(tài)環(huán)境嚴重惡化。
[0003] 造成黃土區(qū)水土流失嚴重的原因有很多，其中最主要的幾點為：①
氣候因素，暴雨集中且強烈，年降水量的60～70％的降雨多集中到每年7月～9月；②地表形態(tài)，地形千溝萬壑，坡地占總面積的60％左右；③植被覆蓋度低，覆蓋植被在人類活動中遭遇嚴重破壞；④土壤由粉沙顆粒組成，土質(zhì)疏松、垂直節(jié)理發(fā)育，抗蝕能力低。這一系列的因素導致這一地區(qū)的水土流失成為世界上水土流失最為嚴重的地區(qū)。嚴重的水土流失使得這一地區(qū)的
土壤肥力急劇下降，水分的流失導致土壤干旱，溝壑增加，耕地面積銳減，淤泥堵塞江河，交通遭到破壞，
自然災害頻發(fā)，生態(tài)平衡被打破，當?shù)氐淖匀唤?jīng)濟也受到嚴重制約。
[0004] 因此，黃土高原地區(qū)水土流失的治理是極其必要的。雖然近年來，我國黃土高原地區(qū)的水土流失治理取得了一定的成就，但主要集中于坡面地形
整理及生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)兩個方面，例如公告號為?CN201710885437.1的一種防止山區(qū)裸露坡地水土流失的
植物護坡方法，該方法通過用狼尾草屬植物防止山區(qū)裸露坡地水土流失，首先在坡地土壤混入配方基質(zhì)，進行
土壤改良，然后采用狼尾草屬植物容器苗在坡地定植，根據(jù)不同坡度設置魚鱗坑大小、定植容器苗規(guī)模和
密度；公告號為CN201710945787.2的一種防止水土流失用拱形護坡裝置，通過設有拱形
滴灌水管和弧形滴灌水管，可以對該防止水土流失用拱形護坡裝置內(nèi)部的植株進行滴灌，從而使得該防止水土流失用拱形護坡裝置對其內(nèi)部植株
灌溉時更加方便。但在實際運行當中，黃土區(qū)全年降雨集中，土壤
含水量呈兩極式分布，植被成活率低；干旱區(qū)水資源匱乏，降雨期水資源的收集利用十分重要，且地形千溝萬壑，常規(guī)護坡安置困難。
[0005] 因此，如何解決黃土高原地區(qū)水資源
時空分布不均，地形溝壑多，坡面不穩(wěn)定，仍是黃土區(qū)水土防治一大急需解決的難題。實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的是針對黃土區(qū)水土保持存在的上述問題，提出一種防治黃土區(qū)水土流失的水土保持結(jié)構(gòu)，以解決土壤含水量的時空分布不均，地形溝壑多，坡面不穩(wěn)定等問題，在對原
地貌改動最小的
基礎上實現(xiàn)水土資源的保護，同時提高干旱區(qū)雨水利用效率。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種防治黃土區(qū)水土流失的水土保持結(jié)構(gòu)，包括設置在溝壑兩側(cè)坡面上的橫向?qū)Я飨到y(tǒng)、設置在溝壑內(nèi)的縱向排水系統(tǒng)以及設置在所述縱向排水系統(tǒng)底部末端的回水灌溉系統(tǒng)，所述坡面橫向?qū)Я飨到y(tǒng)包括與坡面平行設置的
底板、設置在所述底板上的楔形導流槽、設置在楔形導流槽靠坡面底端的抗沖擊板以及設置在所述底板下部且垂直于坡面的固定柱，所述楔形導流槽內(nèi)填充振搗壓密的大粒徑的不規(guī)則石渣，所述縱向排水系統(tǒng)包括設置在溝壑底部的墊層、設置在所述墊層上的排水滲透管、填充在所述排水滲透管周圍的大粒徑
礫石層、橫向設置在所述楔形導流槽正下方的土體內(nèi)的固定樁、設置在所述大粒徑礫石層上的固定網(wǎng)、沿溝壁與坡面交接線種植的植物
覆蓋層。
[0008] 優(yōu)選地，所述坡面橫向?qū)Я飨到y(tǒng)延坡地等高線方向修筑，為
位置低于原坡面的楔形區(qū)域。
[0009] 優(yōu)選地，所述抗沖擊板的高度為30～50cm，抗沖擊板的高度為楔形導流槽最深處的深度；所述楔形導流槽的導流速度大于當?shù)厝暌挥鼋涤晁纬傻?a href='/zhuanli/list-22815-1.html' target='_blank'>地表徑流流速。
[0010] 優(yōu)選地，所述楔形導流槽內(nèi)靠近溝壑邊緣部分的不規(guī)則石渣通過
鋼絲網(wǎng)攔截，所述不規(guī)則石渣的粒徑為10～15cm，填充后的不規(guī)則石渣表面低于坡面高度；并且沿坡面縱向相鄰楔形導流槽之間的坡面上種植有適生植物。
[0011] 優(yōu)選地，所述墊層由覆蓋在溝壑底部的透水土工布及鋪設在所述透水土工布上的細砂層組成，所述細砂層的厚度為10～20cm。
[0012] 優(yōu)選地，所述大粒徑礫石層中的礫石粒徑為8～12cm，所述大粒徑礫石層的填充厚度沒過排水滲透管的最高處。
[0013] 優(yōu)選地，所述固定柱為直徑5～10cm，長80～120cm的圓柱體；所述固定柱一部分垂直于溝壁嵌入土體中，剩余部分露出土體外，且露出土體部分距離溝壑底部的高度與排水滲透管的頂端等高。
[0014] 優(yōu)選地，所述回水灌溉系統(tǒng)包括設置在縱向排水系統(tǒng)底部末端的蓄水箱、設置在所述排水滲透管內(nèi)部的回水管、兩端分別穿過兩側(cè)溝壑內(nèi)的排水滲透管與回水管相連通的布水管、設置在所述布水管上的限流
閥以及連接蓄水箱與回水管的抽水
泵。
[0015] 優(yōu)選地，所述布水管設置于坡面上，與坡面上的橫向?qū)Я飨到y(tǒng)內(nèi)的楔形導流槽平行，且位于每級楔形導流槽沿坡面方向的下方位置；所述布水管位于坡面的部分每間隔10～20cm開有均勻小孔。
[0016] 優(yōu)選地，在降雨集中的季節(jié)，雨水經(jīng)由坡面的楔形導流槽將地面徑流導入溝壑中，再經(jīng)過溝壑內(nèi)的排水滲透管將多余雨水排入蓄水箱中蓄存；在干旱季節(jié)，通過抽水泵將蓄水箱內(nèi)蓄存的雨水經(jīng)由回水管、布水管反向抽回坡面用于綠化灌溉。
[0017] 基于上述技術方案，本實用新型的優(yōu)點是：
[0018] 本實用新型的防治黃土區(qū)水土流失的水土保持結(jié)構(gòu)，通過在黃土侵蝕區(qū)構(gòu)建導流排水及再利用系統(tǒng)，先延坡面橫向設置攔水導流槽，將地表徑流導入溝壑中，并在溝壑中設置滲水
排水管使溝壑中的徑流順管排走蓄存，再于滲水排水管中設置反向抽水管將蓄存水應用于坡面灌溉。根據(jù)全年的降雨時期，在降雨集中期將過多的水量排走蓄存，于干旱期將蓄存的雨水抽回用于灌溉，不僅能夠有效防止地面與溝壑中徑流過快導致水土流失，還能最大限度上提高降雨利用效率，并且方便坡面綠化與景觀效果。
[0019] 本實用新型與傳統(tǒng)水土保持措施相比，能夠在對原地貌改動最小的基礎上實現(xiàn)水土資源的保護，顯著提高干旱區(qū)雨水利用效率，具有投資運行成本低、水土保持效果好等優(yōu)點，具體如下：
[0020] 1)本實用新型通過構(gòu)建導流排水再利用系統(tǒng)，不僅有助于減小黃土區(qū)坡面徑流的徑流量，并且將多余降雨經(jīng)過過濾
凈化蓄存起來，有效改善了黃土高原地區(qū)水資源時空分配不均的問題。
[0021] 2)本實用新型在盡量少的改變原有地表地形的基礎上，合理利用黃土高原區(qū)地貌特征，將排水回流設施與地形地貌相結(jié)合，針對性的解決了黃土區(qū)坡面侵蝕與溝蝕問題。
[0022] 3)本實用新型中的固定樁不僅可用于固定溝壑內(nèi)的排水設施，還可對黃土區(qū)土壤進行加固，防止黃土垂直節(jié)理等問題發(fā)生。
[0023] 4)本實用新型相對于普通的坡面處理措施，在整體上增加了水資源循環(huán)能力，并具有一定的過濾凈化作用，減少了對平整土地與坡改梯工程的依賴性，能夠促進我國黃土高原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境修復。
附圖說明
[0024] 此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本
申請的一部分，本實用新型的示意性
實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中：
[0025] 圖1為防治黃土區(qū)水土流失的水土保持結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0026] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
[0027] 本實用新型提供了一種防治黃土區(qū)水土流失的水土保持結(jié)構(gòu)，所述水土保持結(jié)構(gòu)適用于坡度小于等于45°的坡面水土流失地區(qū)，主要包括坡面橫向?qū)Я飨到y(tǒng)、溝壑內(nèi)縱向排水系統(tǒng)及回水灌溉系統(tǒng)三部分。如圖1所示，其中示出了本實用新型的一種優(yōu)選實施方式。
[0028] 具體地，所述水土保持結(jié)構(gòu)包括設置在溝壑兩側(cè)坡面2上的橫向?qū)Я飨到y(tǒng)、設置在溝壑內(nèi)的縱向排水系統(tǒng)以及設置在所述縱向排水系統(tǒng)底部末端的回水灌溉系統(tǒng)，所述坡面橫向?qū)Я飨到y(tǒng)包括與坡面平行設置的底板12、設置在所述底板12上的楔形導流槽3、設置在楔形導流槽3靠坡面底端的抗沖擊板4以及設置在所述底板12下部且垂直于坡面的固定柱，所述楔形導流槽3內(nèi)填充振搗壓密的大粒徑的不規(guī)則石渣13，所述縱向排水系統(tǒng)包括設置在溝壑底部的墊層9、設置在所述墊層9上的排水滲透管10、填充在所述排水滲透管10周圍的大粒徑礫石層11、橫向設置在所述楔形導流槽3正下方的土體1內(nèi)的固定樁7、設置在所述大粒徑礫石層11上的固定網(wǎng)14、沿溝壁與坡面2?交接線種植的植物覆蓋層。
[0029] 坡面橫向?qū)Я飨到y(tǒng)延坡地等高線方向修筑，為人工挖出的低于原坡面的楔形區(qū)域，包括抗沖擊板4、底板12、固定柱、楔形導流槽3?(縱截面為三
角形)及槽內(nèi)填充的不規(guī)則石渣13。優(yōu)選地，抗沖擊板?4垂直設置在楔形導流槽3靠坡面2的底端。優(yōu)選地，所述抗沖擊板4?的高度為30～50cm，抗沖擊板4的高度為楔形導流槽3的深度。所述楔形導流槽3的深度根據(jù)當?shù)厝暌挥鼋涤甑慕涤炅空{(diào)整，使楔形導流槽3的導流速度大于當?shù)厝暌挥鼋涤晁纬傻牡乇韽搅髁魉佟?/div>
[0030] 如圖1所示，槽底部設有底板12，底板12的長度為1～1.5m，且底板12與坡面2平行
接觸。底板12下部設有垂直于坡面2的固定柱，固定柱完全插入土體1使底板12固定于坡面2上，保證楔形導流槽3?能夠承受當?shù)厝暌挥鼋涤晁纬傻牡乇韽搅鳑_擊?？箾_擊板4與底板12的夾角為30°～60°，抗沖擊板4與底板12采用不透水材料，且連接處不透水。
[0031] 所述楔形導流槽3內(nèi)填充振搗壓密的大粒徑的不規(guī)則石渣13，靠近溝壑邊緣部分的不規(guī)則石渣13通過鋼絲網(wǎng)攔截，防止不規(guī)則石渣13掉入溝壑，并保持楔形導流槽3穩(wěn)定，鋼絲網(wǎng)孔徑略小于不規(guī)則石渣13的平均粒徑。所述不規(guī)則石渣13的粒徑為10～15cm，填充后的不規(guī)則石渣13表面低于坡面2高度，并且相鄰楔形導流槽3之間的坡面2上種植有固土、保持水土的適生植物。
[0032] 如圖1所示，所述縱向排水系統(tǒng)包括設置在溝壑底部的墊層9、設置在所述墊層9上的排水滲透管10、填充在所述排水滲透管10周圍的大粒徑礫石層11、橫向設置在所述楔形導流槽3正下方的土體1?內(nèi)的固定樁7、設置在所述大粒徑礫石層11上的固定網(wǎng)14、沿溝壁與坡面2交接線種植的植物覆蓋層。
[0033] 優(yōu)選地，所述墊層9由覆蓋在溝壑底部的透水土工布及鋪設在所述透水土工布上的細砂層組成，所述細砂層的厚度為10～20cm。排水滲透管10放置于細砂層上，周圍填充大粒徑礫石層11，起到均勻布水與過濾的作用。優(yōu)選地，所述大粒徑礫石層中的礫石粒徑為8～12cm，所述大粒徑礫石層的填充厚度沒過排水滲透管10的最高處。
[0034] 固定樁7位于楔形導流槽3正下方的土體中，為直徑5～10cm，長80～120cm圓柱體，柱體的90％左右垂直于溝壁嵌入土體1中，剩余部分露出土體1外，且露出土體1部分距離溝壑底部的高度與排水滲透管10頂端等高。所述固定網(wǎng)14覆蓋于大粒徑礫石層11上方，與各個固定樁7留在土體1外的部分相固定，防止礫石順坡滾落。固定網(wǎng)14可用pvc包塑絲網(wǎng)或優(yōu)質(zhì)低
碳鋼絲網(wǎng)等編織而成，固定網(wǎng)14的孔徑略小于填充礫石的平均粒徑。植物覆蓋層利用藤本植物延溝壁與坡面2交接線種植，長成后順溝壁垂下覆蓋至另一側(cè)溝壁，增加固土功能和溝壑內(nèi)景觀效果。
[0035] 優(yōu)選地，所述回水灌溉系統(tǒng)包括設置在縱向排水系統(tǒng)底部末端的蓄水箱、設置在所述排水滲透管10內(nèi)部的回水管8、兩端分別穿過兩側(cè)溝壑內(nèi)的排水滲透管10與回水管8相連通的布水管5、設置在所述布水管5上的限流閥6以及連接蓄水箱與回水管8的抽水泵。
[0036] 蓄水箱位于縱向排水系統(tǒng)底部末端，坡面2徑流由縱向排水系統(tǒng)匯集后流入蓄水箱中儲存。所述回水管8為不透水材質(zhì)，設置于排水滲透管10的內(nèi)部，運行時與排水滲透管10的水流方向相反。優(yōu)選地，所述布水管5設置于坡面2上，與坡面2上的橫向?qū)Я飨到y(tǒng)內(nèi)的楔形導流槽3平行，且位于每級楔形導流槽3沿坡面方向的下方位置，兩端分別穿過兩側(cè)溝壑內(nèi)的排水滲透管10與回水管8相連通，與排水滲透管10不連通。所述布水管5位于坡面2的部分每間隔10～20cm開有均勻小孔。限流閥6設置于溝壑內(nèi)接近回水管8附近、排水滲透管?
10外的布水管5上，使地勢較高的布水管5與地勢較低的布水管5水勢壓力相等。
[0037] 進一步，抽水泵設置在蓄水箱附近，將蓄水箱內(nèi)儲水回流入回水管8中。優(yōu)選地，在降雨集中的季節(jié)，雨水經(jīng)由坡面2的楔形導流槽?3將地面徑流導入溝壑中，再經(jīng)過溝壑內(nèi)的排水滲透管10將多余雨水排入蓄水箱中蓄存；在干旱季節(jié)，通過抽水泵將蓄水箱內(nèi)蓄存的雨水經(jīng)由回水管8、布水管5反向抽回坡面2用于綠化灌溉。
[0038] 本實用新型的防治黃土區(qū)水土流失的水土保持結(jié)構(gòu)，通過在黃土侵蝕區(qū)構(gòu)建導流排水及再利用系統(tǒng)，先延坡面橫向設置攔水導流槽，將地表徑流導入溝壑中，并在溝壑中設置滲水排水管使溝壑中的徑流順管排走蓄存，再于滲水排水管中設置反向抽水管將蓄存水應用于坡面灌溉。根據(jù)全年的降雨時期，在降雨集中期將過多的水量排走蓄存，于干旱期將蓄存的雨水抽回用于灌溉，不僅能夠有效防止地面與溝壑中徑流過快導致水土流失，還能最大限度上提高降雨利用效率，并且方便坡面綠化與景觀效果。
[0039] 本實用新型與傳統(tǒng)水土保持措施相比，能夠在對原地貌改動最小的基礎上實現(xiàn)水土資源的保護，顯著提高干旱區(qū)雨水利用效率，具有投資運行成本低、水土保持效果好等優(yōu)點，具體如下：
[0040] 1)本實用新型通過構(gòu)建導流排水再利用系統(tǒng)，不僅有助于減小黃土區(qū)坡面徑流的徑流量，并且將多余降雨經(jīng)過過濾凈化蓄存起來，有效改善了黃土高原地區(qū)水資源時空分配不均的問題。
[0041] 2)本實用新型在盡量少的改變原有地表地形的基礎上，合理利用黃土高原區(qū)地貌特征，將排水回流設施與地形地貌相結(jié)合，針對性的解決了黃土區(qū)坡面侵蝕與溝蝕問題。
[0042] 3)本實用新型中的固定樁不僅可用于固定溝壑內(nèi)的排水設施，還可對黃土區(qū)土壤進行加固，防止黃土垂直節(jié)理等問題發(fā)生。
[0043] 4)本實用新型相對于普通的坡面處理措施，在整體上增加了水資源循環(huán)能力，并具有一定的過濾凈化作用，減少了對平整土地與坡改梯工程的依賴性，能夠促進我國黃土高原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境修復。
[0044] 本實用新型的防治黃土區(qū)水土流失的水土保持結(jié)構(gòu)可參照如下步驟進行構(gòu)建及運行使用：
[0045] 1)構(gòu)建坡面橫向?qū)Я飨到y(tǒng)。延坡地等高線方向修筑楔形導流槽，每兩個順坡方向相鄰的楔形導流槽的間距為3～5m，并根據(jù)坡度調(diào)節(jié)。當坡面較陡達到45°左右時，間距為3m；反之坡面較緩時，間隔遠。楔形導流槽與坡面溝壑縱橫交錯，地面徑流通過楔形導流槽導入溝壑中。
[0046] 2)在溝壑內(nèi)構(gòu)建縱向排水系統(tǒng)。首先在溝壑靠近底部位置打入固定樁，鋪設細沙層，然后放置排水滲透管，排水滲透管內(nèi)事先內(nèi)置好回水管與布水管
接口，再在排水滲透管外部、細沙層上部填充大粒徑礫石至剛好沒過排水滲透管，大粒徑礫石層表面鋪設固定網(wǎng)，再將固定網(wǎng)邊緣與固定樁露出土體外的部分相固定。最后種植藤本植物形成植物覆蓋層，遮蔽溝壑內(nèi)設施。
[0047] 3)將布水管與排水滲透管內(nèi)設置好的布水管接口相連通，連通處設置限流閥，布水管延伸出溝壑，另一端經(jīng)坡面與相鄰溝壑內(nèi)排水滲透管上的布水管接口相連，布水管位于坡面的部分設置在坡面楔形導流槽外部延坡面方向的下方。
[0048] 4)運行時，在降雨集中的季節(jié)，主要以排水蓄水功能為主，經(jīng)由坡面的楔形導流槽將地面徑流導入溝壑中，再經(jīng)過溝壑內(nèi)的排水滲透管將多余降雨排入蓄水箱中蓄存；在干旱季，通過抽水泵將蓄存的雨水經(jīng)由回水管、布水管反向抽回坡面，用于坡面綠化灌溉。
[0049] 最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型的具體實施方式進行
修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型
請求保護的技術方案范圍當中。
