一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障及排设方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障，其整体呈“S”型，且“S”型沙障一边截面为直边坡度，另一边为梯度递减坡度。在梯度递减坡度的最高坡度上设有与底部相通的洞孔。其排设方式：并排交错布置，间距为2~2.5m。排间距为3~5m。本发明专利技术的沙障在敦煌、中卫等地三年以上测试，结果发现，流沙只向前推进了2~5厘米，属于完全固定，漩涡中自然形成的黏土结皮约3毫米，结皮表面生长了大量的一年生沙生植物如沙米、沙蒿等，每个沙障内约5~12株，这些植物的生长不仅说明我们的这个固沙方法是成功的，而且植物能够降低风速。三年后，该沙障仍然完整的存在，不需要再次施工。

A method of sand barrier and arrangement with high efficiency sand fixing and ecological restoration

The invention discloses a sand barrier with high efficiency sand fixation and ecological restoration function, and the overall type is \S\ type, and the \S\ type sand barrier has straight side slope on one side and the gradient gradient on the other side. The highest slope in slope gradient descending is provided with holes communicated with the bottom. It is arranged in a staggered arrangement with a distance of 2~2.5m. The row spacing is 3~5m. The invention of the sand barrier was found in Dunhuang, central, three years of testing, only forward, quicksand 2~5 cm, is completely fixed, clay knot naturally formed in the whirlpool of about 3 mm, crust surface growth of desert plants, such as Artemisia annual. So, each sand barrier is about 5~12 plant, these plants not only illustrate the fixing our method is successful, and the plant can reduce the wind speed. Three years later, the sand barrier remains intact and does not need to be re constructed.

【技术实现步骤摘要】
一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障及排设方法
本专利技术涉及一种黏土基沙障，尤其涉及一种能有效减缓流沙移动速度、降低风速，固沙及生态修复效果好的沙障，属于防风固沙
和水土保持

技术介绍
风沙危害包括流沙侵蚀农田，城市，大规模沙尘暴污染空气等，这些问题已经成为世界范围内的主要环境问题，已经严重制约了当地经济发展和环境改善，人口严重外流。根据联合国权威信息，全球陆地四分之一的面积受到风沙的侵蚀的威胁，全世界超过70%的人口受到不同程度流沙的危害。目前世界干旱地区的总面积约为4800多万平方公里，已经占到了全球陆地总面积的三分之一，而沙漠及荒漠化的面积就己经达到了700多万平方公里，除了南极，各大洲都有严重的沙化现象。我国是世界上受沙漠化危害最严重的国家，我国北方地区常年有沙尘暴和浮沉恶劣天气发生，已经影响到我们国家大部分的地区。在甘肃，宁夏，新疆及青海等地，土地沙漠化程度尤为严重。有关资料显示，20世纪50年代~70年代中期，在我国北方地区每年平均有1560平方公里土地被沙漠化，在这二十年时间内总计有高达17.6万平方公里的土地沦为沙漠化地区，受到沙漠化威胁的土地有15.8万平方公里。由于土地沙漠化和沙尘暴天气的影响，给我过造成的经济损失每年超过了500亿元，涉及农业，林业，畜牧，交通运输及旅游行业。关于沙尘暴的危害，也是众所周知的，沙尘降落到地面，污染耕地，草原，铁路和公路，以及这些沙尘所携带的病毒对人类的身体健康是极为不利的。因此，阻止流沙的移动，减少和减缓流沙对村庄，城市等人类赖以生存的环境的破坏，减少沙尘暴的爆发次数，是生态环境治理领域最关键和最紧迫的问题之一。目前，各种各样的固沙方法层出不穷，例如草方格固沙，尼龙网格固沙，黏土固沙，植物固沙，废旧塑料瓶固沙及化学固沙等。这些固沙方法从根本上是无法为生态环境的修复带来希望的，并且有很多固沙方法会对沙漠带来严重的二次污染，如尼龙网格固沙，废旧塑料瓶固沙及化学固沙。草方格固沙方法虽然经过了实践的检验，具有一定的效果，得到了大面积的应用，但草方格固沙的缺点也是很明显的，例如时间短，持久性差，一般两三年就需要重新利用秸秆固沙，浪费了大量的人力，物力和财力，并且对环境的修复过程缓慢。黏土固沙是近年来新兴的一种高性价比固沙方法，通常是利用黏土制备成各种机械沙障，或者制备成黏土结皮。黏土固沙的优势是成本低廉，原材料来源广泛，可以机械化操作，减少大量的人工成本，大量的黏土能够为流沙中的植物提供营养，雨水冲刷黏土沙障形成的黏土结皮能够有效阻止流沙的移动，并且黏土结皮具有良好的热相变作用，保护植物根系免受高温和寒冷的破坏，提高植物的存活率。黏土结皮能够提高流沙区土壤的物理性和粘粒数量，改善土质，提高植物的成活率，使得黏土沙障地的植物种类多，盖度高，涨势好，生物量大。目前公开报道的黏土沙障有黏土结皮，圆形沙障等，但是根据其报道，对风沙的降速阻断效果并不是很理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术黏土沙障存在的问题，提供一种能有效减缓流沙移动速度、降低风速，固沙及生态修复效果好的黏土基沙障。一、沙障的结构和排设沙障的结构：我们经过长期广泛的观察发现，在流沙移动时，80%以上的沙粒在离地表最高30厘米，而大部分在10厘米内，因此，本专利技术沙障的设计，整体呈“S”型，且“S”型沙障截面的一边为30~60°的直边坡度，另一边为梯度递减坡度，且第一梯度截面的坡度为20~30°。“S”型沙障截面直边坡度高为25~30cm，梯度递减坡度包括两段不同坡度的截面，其中第一段截面的坡度高为10~15cm。在沙障梯度递减坡度的最高坡度上设有与底部相通的洞孔，洞孔的截面呈上小下大的梯形状，其底部直径为15~16cm，顶部直径为10~12cm。每个沙障的洞孔数目为20~30个。为了便于机械化生产，“S”型沙障由一段直条型沙障和两个四分之三圆弧型沙障拼接而成。沙障的排设：所述“S”型沙障成并排设置，间距为2~2.5m。并排设置的排数为5~20层，且各排间交错设置，排间距为3~5m。二、沙障的固沙的特点1、能够非常好的阻止外来沙源流动，形成良好的沙埂。由于特殊的螺旋状构型，沙埂能够促使沙障内的气流形成小尺度的旋涡，充分的气流蚀积作用使沙障内凹平面达到平衡稳定状态；2、能够很大程度的降低风速，在0.5米高的水平面，该沙障能降低风速超过35%，比我们的参照草方格和圆形黏土沙障效果高出近50%；3、经过风蚀和雨水冲刷，能够在凹曲面内形成良好的黏土结皮，全面阻止了凹平面内流沙的移动，并为植物的生长提供了良好的土壤条件，使得组合沙障的植物固沙效果倍增；4、螺旋式黏土沙障的设计，通过流体力学理论计算，相对于其他沙障结构能更好的减缓流沙移动速度。经过三年的测试记录，本专利技术组合沙障能够将流沙移动速度在1公里以内的距离降低为0，比我们的参照草方格和圆形黏土沙障效果高出近30~50%。三、沙障的固沙及生态修复的应用效果为了比较本专利技术沙障的优势，我们在敦煌、中卫等地三年以上测试，并在同样地段做了草方格固沙和黏土圆形固沙沙障。结果发现，草方格沙障所处理的流沙三年向前推移了100~130厘米，并且三年后草基本风化和降解，需要重新治理，流沙表面没有形成任何结皮，也没有植物存活。圆形黏土沙障，所处理的流沙三年向前推移了20~35厘米，有一定的黏土结皮，但植物生长较差，每个沙障内约1~3株一年生植物。而本专利技术的沙障处理的流沙，流沙几乎没有向前推进，属于完全固定，漩涡中自然形成的黏土结皮约3毫米，结皮表面生长了大量的一年生沙生植物如沙米、沙蒿等，每个沙障内约5~12株，这些植物的生长不仅说明我们的这个固沙方法是成功的，而且植物能够降低风速。三年后，该沙障任然完整的存在，不需要再次施工。附图说明图1为本专利技术单个沙障的结构图。图2为本专利技术单个沙障的截面图。图3为本专利技术沙障组合布置图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术沙障的结构，整体布置，防沙固沙效果，以及生态修复效果作进一步的说明。沙障的结构如图1所示，沙障整体呈“S”型，由一段直条型沙障和两个四分之三圆弧型沙障拼接而成。其中沙障截面的一边为30°的直边坡度，高为25cm；另一边包括两段不同坡度的截面，其中第一段截面的坡度为20°，高为10cm；整个沙障的底部宽度为30cm。在沙障内最高一个坡度上设有与底部相通的洞孔，且该洞孔的截面呈上小下大的梯形状。洞孔的底部直径为15cm，顶部直径为10cm。每个沙障的洞孔数目为25个。沙障的制备：按照图1的结构设计模具，包括四分之一圆形和直线型模具。将黏土（尤其是红土，黄土，或者坡缕石黏土尾矿）粉碎，粒径不限，加入环境友好天然粘结剂粉碎的小麦秸秆，农家肥，磷肥，水，在搅拌机中搅拌，最后将混合物注入定制的液压免烧空心砖机中，用模具得到沙障片段。该结构不仅减轻了沙障的重量，能够实现机械化加工沙障和机械化铺设，更重要的是节约原材料，减少运输成本，并且这些洞孔中能够很好地容纳流沙，减少移动流沙的量。沙障的布置：按照图示，将不同的沙障片段拼接，得到图1所示的“S”型沙障。并将“S”型沙障成并排设置，间距为2m。排数为5排，且各排间交错设置，排间距为3~5m（见图2）。在沙障中栽种固沙植物，如梭梭，柠条，红柳，白刺，枸杞等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障，其特征在于：沙障整体呈“S”型，且“S”型沙障横截面的一边为30~60°的直边坡度，另一边为梯度递减坡度，且第一梯度截面的坡度为20~30°。

【技术特征摘要】
1.一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障，其特征在于：沙障整体呈“S”型，且“S”型沙障横截面的一边为30~60°的直边坡度，另一边为梯度递减坡度，且第一梯度截面的坡度为20~30°。2.如权利要求1一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障，其特征在于：“S”型沙障由一段直条型沙障和两个四分之三圆弧型沙障拼接而成。3.如权利要求1或2所述一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障，其特征在于：“S”型沙障截面的直边坡度高为25~30cm，梯度递减坡度包括两段不同坡度的截面，其中第一段截面的坡度高为10~15cm。4.如权利要求1或2所述一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障，其特征在于：在沙障梯度递减坡度的最高坡度上设有与底部相通的洞孔。5.如权利要求4所述一种具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲，崔新悦，雷自强，张文旭，马国富，康玉茂，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62