一种基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于地貌‑侵蚀‑措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法，包括坡顶综合治理，坡面综合治理以及沟道综合治理，根据坡顶覆沙的特点，坡顶综合治理利用植物将坡顶浮沙固定，并将坡顶雨水收集入集水窖；所述坡面综合治理根据不同的坡面角度实施不同的治理措施；所述沟道综合治理包括在沟道内设立刚性坝以及柔性坝，刚性坝与柔性坝采用交叉的方式布设，解决了覆沙砒砂岩坡顶由于浮沙的存在，导致坡顶植物存活率低，坡顶雨水无法收集等问题，柔性坝通过乔木，灌木以及草的混交，使得垂直分层空间内光照的充分的综合利用；同时由于不同的植物根系深度不同，可以充分利用土壤养分，同时有利于土壤的保持。

A comprehensive control method of coarse sediment in sand covered and soft rock based on landform erosion measure high adaptation

【技术实现步骤摘要】
一种基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法
本专利技术涉及一种覆沙砒砂岩区生态治理方法，属于脆弱生态地区修复

技术介绍
位于鄂尔多斯高原的砒砂岩区是黄河粗泥沙来源的核心区，虽然其面积仅占黄河流域的2％，但产生的粗泥沙占黄河下游淤积量的1/4；植被覆盖度只有15％～25％，脆弱生态使上万人致贫。砒砂岩是由砂岩、砂页岩和泥质砂岩所构成的岩石互层，成岩程度低，水力、风力、冻融侵蚀交错，加之人类活动干扰强烈，生态系统退化严重。尽管近年来砒砂岩区的研究和治理取得了一定进展，但其生态系统退化趋势仍未得到有效遏制。根据地表覆盖物的不同和砒砂岩裸露程度，砒砂岩区可以划分为裸露砒砂岩区，覆土砒砂岩区和覆沙砒砂岩区，目前砒砂岩地区的综合治理并没有针对具体的砒砂岩裸露程度来进行针对性的治理措施，而由于裸露砒砂岩区，覆土砒砂岩区和覆沙砒砂岩区地表覆盖物的不同，如果不进行针对性的治理，很难获得良好的治理效果。另外，根据对砒砂岩地区的治理情况调研情况发现，砒砂岩地区目前的水土流失治理措施主要是坡顶治理措施和沟道治理措施。坡顶治理措施一般主要有按照等高线挖掘鱼鳞坑种植油松、樟子松等树种，沟道治理措施一般是修建不同类型大小的淤地坝等措施。这两种措施在水土流失治理、生态保护方面起到了一定的作用，但是随着研究的深入这些措施的缺点和短板也逐渐显露出来。例如坡顶种植油松、樟子松等树种，虽然起到了一定的保持水土的作用，但是并不能创造更大的经济价值，不能为退耕还林草后没有经济收入来源的生态移民提供可持续的收入和生活保障；而作为沟道主要治理措施的淤地坝由于砒砂岩的渗漏特性不能直接采用砒砂岩筑坝，一般需要寻找外地的黄土远途运过来，大大增加了筑坝的购置黄土费用和运输费用，大大打击了当地政府和农民的修建淤地坝的积极性，以上这些都妨碍了当地水土流失治理的进程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法，针对覆沙砒砂岩区，以解决上述提到的现有技术中存在的问题。一种基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法，包括坡顶综合治理，坡面综合治理以及沟道综合治理，所述坡顶综合治理利用植物将坡顶浮沙固定，并将坡顶雨水收集入集水窖；所述坡面综合治理根据不同的坡面角度，较陡的坡面喷施W-OH固结材料，较缓的坡面先种植植物后喷施W-OH固结材料；所述沟道综合治理包括在沟道内设立刚性坝以及柔性坝，刚性坝与柔性坝采用交叉的方式布设，在沟口处设立淤地坝。所述坡顶综合治理具体包括以下步骤：(1)在坡顶挖掘鱼鳞坑，鱼鳞坑之间的行距、间距是按照鱼鳞坑里栽种经济林果的类型，为了方便采摘而得出，鱼鳞坑的深度、长度、宽度是按照当地50年一遇的降雨量、生态承载力、汇流面积计算得出的；具体计算公式为V＝kPCS，其中，V是鱼鳞坑的体积；单位为m3；k为系数，根据地区不同由经验值确定的常数；P为降雨量，单位为mm；C为生态承载力，无单位；S为汇流面积，单位为m2；(2)在坡顶挖掘壤中流截流沟，截流沟宽度50cm，根据坡顶倾角的不同，0°-15°时，截流沟深度为2m；15°-45°时，截流沟深1m；截流沟的间距根据当地降雨条件设置，每条截流沟呈弧形设置，且每条截流沟均垂直于坡向设置，且每条截流沟在坡向方向上相互交错；在坡顶的两侧分别设置一条引流沟，引流沟深度与截流沟相同，每条截流沟只与其中一条引流沟相连；(3)将沙打旺做成草方格形式，待第二年沙打旺根系生长可以固定浮沙并且能留存部分水分时，在草方格内铺植苔藓地衣等先锋植物，由于覆沙区水分流失严重，土壤中并不能留存水分，苔藓地衣可以防止降雨下渗，直接通过苔藓地衣将雨水通过地表收集；(4)将通过苔藓地衣收集的雨水以及通过壤中流收集的雨水汇入截流沟中，并通过坡顶两侧的引流沟汇集到坡顶沟头处设置的集水窖中；(5)在鱼鳞坑内种植经济林果；在截水沟里每隔2m种植3棵柠条，最后在每行经济林果的平整地面上可平行于经济林果栽植1-2年生的经济作物。鱼鳞坑用截水沟连接，截水沟呈弧形分布，汇入引流沟中。所述集水窖内设置水泵，集水窖设置为肚大口小，水泵通过太阳能供电，水泵将抽上来的水通过管道滴灌入每个鱼鳞坑中，用于干旱的时候坡顶经济林果供水。所述坡面综合治理分为75°以上的坡面、35°～75°的坡面、35°以下的坡面治理，其中：(1)75°以上坡面治理1)对风化严重、局部突出松动或存在明显裂隙的岩体或岩层，进行人工清除作业；对风化严重、存在明显裂隙的不稳定倒坡，进行削坡，使其成为稳定边坡，坡面整理后使用U形钢筋固定柔性网；2)对处理后的稳定坡面喷施W-OH固结材料，对坡面表层砒砂岩进行完全固化；(2)35°～75°坡面治理1)对风化严重、局部突出松动或存在明显裂隙的岩体或岩层，进行人工清除作业；对风化严重、存在明显裂隙的不稳定倒坡，进行削坡，使其成为稳定边坡；2)在稳定坡面铺设包括微润管的高效利用坡顶集水窖的供水系统，恢复坡面植被；3)沿等高线上下呈“品”字形排列开挖鱼鳞坑，坑长0.4m～0.5m，宽0.4m～0.5m，坑深0.3m～0.4m，鱼鳞坑内穴栽沙棘、榆树、沙棘种子、榆树种子，株距和行距控制在1m左右，树苗栽植在坑内距下沿0.2m～0.3m位置；4)沿等高线在两行鱼鳞坑间开挖浅坑，浅坑内条播冰草、披碱草、野牛草抗旱抗寒及固土固沙效果明显的草籽；5)喷施W-OH固结材料，对坡面表层砒砂岩进行完全固化；(3)35°以下坡面治理1)在坡面和砒砂岩泻溜堆积体表面沿等高线开挖的水平浅坑，浅坑行距1m左右，浅坑内种植沙棘(或其他适生灌木)混播冰草、披碱草等，沙棘株距1m，行距1m，种植初期应定期浇水养护；2)在坡脚种植沙柳、榆树、杨树、柠条，形成不同类型的植被混交林；植被混交类型主要有：柠条混播沙柳、榆树，杨树混播沙棘；沙柳株距1.5m，行距3m；柠条株距1m，行距1m；榆树品字栽种，株距1.5m，行距1.5m；杨树株距3m，栽种1行，与坡面沙棘形成杨树混播沙棘混交林；3)在坡面砒砂岩泻溜堆积体的表面喷施W-OH固结材料，对泻溜体表层砒砂岩进行固结；4)对于坡脚由滑落的砒砂岩风化颗粒形成的堆积体应采取固结材料措施或锚固后再种植沙棘或草木樨。75°以上坡面治理时W-OH固结材料的喷施浓度控制在6％～8％；每平方的喷洒量控制在2.5L左右；35°～75°坡面治理时W-OH固结材料的喷施浓度控制在4％～6％；每平方的喷洒量控制在2.5L左右；35°以下坡面治理时，W-OH固结材料的喷施浓度控制在2％～4％，每平方的喷洒量控制在2.5L左右。所述刚性坝由砒砂岩改性材料制成，砒砂岩改性材料按照重量份计，包括7份砒砂岩，2份水玻璃以及1份水泥混合搅拌制成，根据沟道汇流面积以及百年一遇降雨，刚性坝高度2-3米，每隔20米设置一座，刚性坝截面为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法，其特征在于，包括坡顶综合治理，坡面综合治理以及沟道综合治理，所述坡顶综合治理利用植物将坡顶浮沙固定，并将坡顶雨水收集入集水窖；所述坡面综合治理根据不同的坡面角度，较陡的坡面喷施W-OH固结材料，较缓的坡面先种植植物后喷施W-OH固结材料；所述沟道综合治理包括在沟道内设立刚性坝以及柔性坝，刚性坝与柔性坝采用交叉的方式布设，在沟口处设立淤地坝。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法，其特征在于，包括坡顶综合治理，坡面综合治理以及沟道综合治理，所述坡顶综合治理利用植物将坡顶浮沙固定，并将坡顶雨水收集入集水窖；所述坡面综合治理根据不同的坡面角度，较陡的坡面喷施W-OH固结材料，较缓的坡面先种植植物后喷施W-OH固结材料；所述沟道综合治理包括在沟道内设立刚性坝以及柔性坝，刚性坝与柔性坝采用交叉的方式布设，在沟口处设立淤地坝。


2.根据权利要求1所述的基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法，其特征在于：所述坡顶综合治理具体包括以下步骤：
(1)在坡顶挖掘鱼鳞坑，鱼鳞坑之间的行距、间距是按照鱼鳞坑里栽种经济林果的类型，为了方便采摘而得出，鱼鳞坑的深度、长度、宽度的计算公式为：V＝kPCS；
其中，V是鱼鳞坑的体积；单位为m3；
k为系数，根据地区不同由经验值确定的常数；
P为降雨量，单位为mm；
C为生态承载力，无单位；
S为汇流面积，单位为m2；
(2)在坡顶挖掘壤中流截流沟，截流沟宽度50cm，根据坡顶倾角的不同，0°-15°时，截流沟深度为2m；15°-45°时，截流沟深1m；截流沟的间距根据当地降雨条件设置，每条截流沟呈弧形设置，且每条截流沟均垂直于坡向设置，且每条截流沟在坡向方向上相互交错；在坡顶的两侧分别设置一条引流沟，引流沟深度与截流沟相同，每条截流沟只与其中一条引流沟相连；
(3)将沙打旺做成草方格形式，待第二年沙打旺根系生长可以固定浮沙并且能留存部分水分时，在草方格内铺植苔藓地衣等先锋植物，通过苔藓地衣将雨水通过地表收集；
(4)将通过苔藓地衣收集的雨水以及通过壤中流收集的雨水汇入截流沟中，并通过坡顶两侧的引流沟汇集到坡顶沟头处设置的集水窖中；
(5)在鱼鳞坑内种植经济林果；在截水沟里每隔2m种植3棵柠条，最后在每行经济林果的平整地面上可平行于经济林果栽植1-2年生的经济作物。


3.根据权利要求2所述的基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法，其特征在于：鱼鳞坑用截水沟连接，截水沟呈弧形分布，汇入引流沟中。


4.根据权利要求2所述的基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法，其特征在于：所述集水窖内设置水泵，集水窖设置为肚大口小，水泵通过太阳能供电，水泵将抽上来的水通过管道滴灌入每个鱼鳞坑中，用于干旱的时候坡顶经济林果供水。


5.根据权利要求1所述的基于地貌-侵蚀-措施高适配的覆沙砒砂岩粗泥沙控制的综合治理方法，其特征在于：所述坡面综合治理分为75°以上的坡面、35°～75°的坡面、35°以下的坡面治理，其中：
(1)75°以上坡面治理
1)对风化严重、局部突出松动或存在明显裂隙的岩体或岩层，进行人工清除作业；对风化严重、存在明显裂隙的不稳定倒坡，进行削坡，使其成为稳定边坡，坡面整理后使用U形钢筋固定柔性网；
2)对处理后的稳定坡面喷施W-OH固结材料，对坡面表层砒砂岩进行完全固化；
(2)35°～75°坡面治理
1)对风化严重、局部突出松动或存在明显裂隙的岩体或岩层，进行人工清除作业...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚文艺，申震洲，肖培青，冷元宝，杨吉山，于国强，郑艳爽，马静，刘慧，李晓龙，李长明，饶良懿，陈伟伟，姚京威，张攀，焦鹏，荆诚然，王志慧，焦雪辉，
申请(专利权)人：黄河水利委员会黄河水利科学研究院，华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南;41