一种高陡岩石边坡生态修复系统和方法
技术领域
本发明涉及高陡岩石边坡绿化防护技术领域，具体而言，涉及一种高陡岩石边坡生态修复系统和方法。
背景技术
高陡岩石边坡是工程活动中常见的边坡，少数高陡岩石边坡是由于地壳运动等自然因素形成的。高陡岩石边坡坡度大，植被不能自然恢复，而且由于其自身的保水、保肥、固土能力很低，因此要想使坡面自行恢复植被不仅周期长，而且效果也不佳。
现有的高陡岩石边坡治理措施主要有厚层基材绿化法、喷混凝土、SNS柔性防护系统、锚杆、挡土墙防护以及浆砌块石块石护面墙等技术。但是，这些技术均无法满足边坡生态恢复要求。目前，植被混凝土防护技术在高陡岩石边坡生态治理过程中应用越来越多，但现有技术中存在植被生长缓慢，植被生长初期成活率低、抵抗力低的问题，且对植被保护力较弱，导致高陡岩石边坡的复绿效果不好。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高陡岩石边坡生态修复系统，该系统包括：
混凝土层，其直接喷涂在高陡岩石边坡表面；
第一防护网层，其通过锚杆和钢丝绳固定安装在所述混凝土层的上表面；
混合材料基础层，其喷涂在所述第一防护网层的上面，所述第一防护网层和所述混合材料基础层形成一个整体；
植生土层，其喷涂在所述混合材料基础层的上面；
第二防护网层，其通过所述锚杆和钢丝绳固定安装在所述植生土层的上表面；
植生袋层，其固定设置在所述第二防护层上，所述植生袋层包括多个交错设置的植生袋，所述植生袋内放置植物培养基，所述植物培养基内有预先培养的植物幼苗。
作为本发明进一步的改进，所述混凝土层包括砂土壤和水泥，其中，砂土壤占80％-85％，水泥占15％-20％，上述占比为质量比。
作为本发明进一步的改进，所述第一防护网层和所述第二防护网层均由镀锌铁丝网片构成网面。
作为本发明进一步的改进，所述混合材料基础层包括种植土、水泥和添加剂，其中，种植土的含量为80％-90％，水泥的含量为8％-12％，添加剂的含量为2％-5％，上述比例为质量比。
作为本发明进一步的改进，所述添加剂包括复合肥、保水剂和绿化添加剂，其中，复合肥的含量占混合材料总质量的0.5％-1％，保水剂的含量占混合材料总质量的0.07％-0.12％，绿化添加剂的含量占混合材料总质量的0.8％-1.5％。
作为本发明进一步的改进，所述植生土层包括土壤、有机质(谷壳、木屑、有机肥、泥炭)和土壤生态粘和剂。土壤的含量为80％-87％，有机质的含量为8％-12％，土壤生态粘和剂的含量为5％-8％，上述比例为质量比。
作为本发明进一步的改进，所述植生袋层包括多条带状植生袋，多条带状植生袋依次拼接覆盖整个待修复的坡面，每条带状植生袋均由两层三维网缝制而成，两层三维网之间形成多个交错排列的空腔，所述空腔向斜上方开口，且所述空腔的开口位于所述带状植生袋的侧面，所述植物培养基放置在所述空腔内。
作为本发明进一步的改进，所述植物培养基包括土壤、菌渣、秸秆、动物粪便、保水剂、蛭石、粘合剂和肥料，其中土壤占植物培养基总体积的55％-65％，菌渣占植物培养基总体积的10％-15％，秸秆占植物培养基总体积的5％～10％，动物粪便占植物培养基总体积的15％-20％，保水剂占植物培养基总体积的0.1％-0.2％，蛭石占植物培养基总体积的2％，粘合剂占植物培养基总体积的0.15％-0.2％，肥料占植物培养基总体积的0.3％。
作为本发明进一步的改进，所述系统还包括灌溉管网，所述灌溉管网包括支管道和主管道，多条的所述支管道与一条所述主管道连通，所述主管道与蓄水池连通，多条所述支管道均匀的分布在所述植生袋层的内部或下面，所述支管道上对应所述植物培养基的位置处开设出水孔，所述出水孔位于所述植物培养基的上方。
作为本发明进一步的改进，灌溉管网的供水泵采用电控阀门，所述电控阀门与控制器连接，岩石坡面设置湿度传感器，所述湿度传感器与控制器连接，所述控制器采集湿度传感器的数据，并通过分析湿度传感器的数据输出控制指令控制所述电控阀门的开闭程度，从而实现灌溉管网供水量的自动调节。通常在旱季供水量增大，雨季供水量减小。
作为本发明进一步的改进，植生袋层铺设完成后，在所述植生袋层的上层覆盖无纺布进行保墒，促进幼苗成长和种子发芽。
本发明还提供了一种高陡岩石边坡生态修复方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：整理坡面，将待修复岩石坡面整理平整，去除浮土、危石，并用高压水枪清洗岩石坡面；
步骤2：固定锚杆，按照设计标准钻孔，一次成孔后插入锚杆，并将锚杆固定；
步骤3：喷涂混凝土层，在整理好的岩石坡面上喷涂混凝土；
步骤4：铺设第一防护网层，在锚杆上拉设支撑绳，并在支撑绳上铺设网片覆盖整个待修复岩石坡面；
步骤5：喷涂混合材料基础层，在铺设好的第一防护网层上面喷涂混合材料；
步骤6：喷涂植生土层，在混合材料基础层上面喷涂植生土；
步骤7：铺设第二防护网层，在锚杆上拉设支撑绳，并在支撑绳上铺设网片覆盖整个植生土层；
步骤8：铺设植生袋层，在第二防护网层上面铺设植生袋，植生袋铺满整个待修复岩石坡面，并与第二防护网层固定，铺设的同时在植生袋内放置植物培养基，植物培养基内预先种植植物，第二防护网层和植生袋层之间的空隙采用培养土填充。
作为本发明进一步的改进，步骤2中，锚杆的长度为0.5m～1m，锚杆的间距为1m～1.2m，锚杆的直径为20mm。
作为本发明进一步的改进，步骤3中，混凝土层厚度为2cm～3cm。
作为本发明进一步的改进，步骤4中，第一防护网层的网片为镀锌铁丝网，镀锌铁丝网的网孔为6cm*6cm。
作为本发明进一步的改进，步骤5中，混合材料基础层的厚度为8cm～12cm。
作为本发明进一步的改进，步骤6中，植生土层的厚度为2cm～4cm。
作为本发明进一步的改进，步骤7中，第二防护网层的网片为镀锌铁丝网，镀锌铁丝网的网孔为15cm*15cm。
作为本发明进一步的改进，步骤8中，植生袋层由多条带状植生袋依次拼接覆盖整个待修复的坡面，每条带状植生袋的尺寸为1m*2m。
本发明的有益效果为：分层次的植物生长基层和倾斜设置的植生袋，更有利于植物生根，更适宜植物不同生长阶段的生长，植物成活率高，植物多年生情况良好；同时，结构设计合理，稳定性和耐久性高，强度和抗冲刷能力强，易于后期养护，岩石边坡绿化速度快、修复效果佳，有很好的推广和实用价值。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种高陡岩石边坡生态修复系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种高陡岩石边坡生态修复系统的植生袋结构示意图；
图3为本发明实施例所述的一种高陡岩石边坡生态修复系统的植生袋布置示意图。
图中，
1、混凝土层；2、第一防护网层；3、混合材料基础层；4、植生土层；5、第二防护网层；6、植生袋层；7、植生袋；8、锚杆；9、灌溉管网。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1，如图1-3所示，本发明实施例所述的一种高陡岩石边坡生态修复系统，该系统包括：
混凝土层1，其直接喷涂在高陡岩石边坡表面；混凝土层1包括砂土壤和水泥，其中，砂土壤占总重量的80％-85％，水泥占总重量的15％～20％，混凝土层1的厚度为2cm～3cm，水泥采用425#水泥，砂土壤的含砂量不超过5％。混凝土层1对陡峭岩石坡面起到防护作用，同时作为系统的基层。
可选的，混凝土层1包括80％的砂土壤和20％的水泥，混凝土层1的厚度为2cm。
可选的，混凝土层1包括85％的砂土壤和15％的水泥，混凝土层1的厚度为3cm。
以上可选配比，只是本发明实施例的2中可选方式，并不是具体限定，实际的配比可根据待修复坡面的周围环境确定。
第一防护网层2，其通过锚杆8和钢丝绳固定安装在所述混凝土层1的上表面；第一防护网层2由镀锌铁丝网片构成网面。
可选的，镀锌铁丝网的网孔为6cm*6cm，网片尺寸为2m*2m。
混合材料基础层3，其喷涂在所述第一防护网层2的上面，所述第一防护网层2和所述混合材料基础层3形成一个整体；混合材料基础层3包括种植土、水泥和添加剂，添加剂包括复合肥、保水剂和绿化添加剂，其中，种植土的含量为80％-90％，水泥的含量为8％-12％，添加剂的含量为2％-5％，复合肥的含量占混合材料总质量的0.5％-1％，保水剂的含量占混合材料总质量的0.07％-0.12％，绿化添加剂的含量占混合材料总质量的0.8％-1.5％。混合材料基础层3的厚度为8cm～12cm。采用425#水泥，种植土的含砂量小于10％，最大粒径不大于1cm。另外，可以在混合材料中充入适量空气，增加混合材料基础层3的孔隙率，更有利于植物生长。
可选的，混合材料基础层3包括80％的种植土、12％的水泥、5％的泥炭或工程废渣、0.8％的复合肥、0.07％的保水剂和0.8％的绿化添加剂，混合材料基础层3的厚度为8cm。
可选的，混合材料基础层3包括85％的种植土、10％的水泥、3％的泥炭或工程废渣、0.5％的复合肥、0.1％的保水剂和1.5％的绿化添加剂，混合材料基础层3的厚度为10cm。
可选的，混合材料基础层3包括90％的种植土、8％的水泥、1.0％的复合肥、0.07％的保水剂和1.0％的绿化添加剂，混合材料基础层3的厚度为12cm。
以上可选配比，只是本发明实施例的3中可选方式，并不是具体限定，实际的配比可根据待修复坡面的周围环境确定。
第一防护网层2和混合材料基础层3构成植被混凝土作为一个整体，增强其混凝土层1和混合材料基础层3整体性，防止混合材料基础层3从坡面脱落。本发明对第一防护网层2的材质不做具体限定。
植生土层4，其喷涂在所述混合材料基础层3的上面；植生土层4包括土壤、有机质(谷壳、木屑、有机肥、泥炭)和土壤生态粘和剂。土壤的含量为80％-87％，有机质的含量为8％-12％，土壤生态粘和剂的含量为5％-8％，上述比例为质量比。植生土层4的厚度为2cm～4cm。
可选的，植生土层4包括80％的土壤、12％的有机质(谷壳、木屑、有机肥、泥炭)和8％的土壤生态粘和剂，植生土层4的厚度4cm。
可选的，植生土层4包括84％的土壤、10％的有机质(谷壳、木屑、有机肥、泥炭)和6％的土壤生态粘和剂，植生土层4的厚度为3cm。
可选的，植生土层4包括87％的土壤、8％的有机质(谷壳、木屑、有机肥、泥炭)和5％的土壤生态粘和剂，植生土层4的厚度为2cm。
以上可选配比，只是本发明实施例的3中可选方式，并不是具体限定，实际的配比可根据待修复坡面的周围环境确定。
第二防护网层5，其通过所述锚杆8和钢丝绳固定安装在所述植生土层4的上表面；第二防护网层5的网片为镀锌铁丝网，镀锌铁丝网的网孔为15cm*15cm。第二防护网层5一方面对植生土层4起到支撑和防护作用，增强系统的整体性，另一方面用于悬挂植生袋层6。本发明对第二防护网层5的材质不做具体限定。
植生袋层6，其固定设置在所述第二防护层5上，所述植生袋层6包括多个交错设置的植生袋7，所述植生袋7内放置植物培养基，所述植物培养基内有预先培养的植物幼苗。植生袋层6包括多条带状植生袋，多条带状植生袋7依次拼接覆盖整个待修复的坡面，每条带状植生袋7均由两层三维网缝制而成，两层三维网之间形成多个交错排列的空腔，所述空腔向斜上方开口，且所述空腔的开口位于所述带状植生袋7的侧面，所述植物培养基放置在所述空腔内。每条带状植生袋7的尺寸为1m*2m。如图3所示，多个带状植生袋铺满整个待修复岩石坡面。采用此方式，后期养护时，可对局部片区采取针对性措施，有利于后期养护。空腔类似圆柱体，圆柱体的直径为10cm。采用此结构可以减小水向下的渗透速度，而且可以避免植物培养基中的水分因重力而过多集中在底部。培养基竖直放置容易造成水分含量的偏差，使培养基在重力作用下被水压实，降低了土壤的渗透性和排水性，植物生产受到抑制。采用倾斜式的放置方式，相较于通常竖直放置的方式，植物培养基内的水分分布的更均匀，也不会因为植物幼苗根系过小而导致无法有效的汲取水分，更有利于植物的生长。另外，为了减少水分蒸发，植物培养基与空气接触的一侧由防蒸发材料包裹，如采用无纺布或易降解环保塑料。
植物培养基包括土壤、菌渣、秸秆、动物粪便、保水剂、蛭石、粘合剂和肥料，其中土壤占植物培养基总体积的55％-65％，菌渣占植物培养基总体积的10％-15％，秸秆占植物培养基总体积的5％～10％，动物粪便占植物培养基总体积的15％-20％，保水剂占植物培养基总体积的0.1％-0.2％，蛭石占植物培养基总体积的2％，粘合剂占植物培养基总体积的0.15％-0.2％，肥料占植物培养基总体积的0.3％。
可选的，植物培养基包括55％的土壤、15％的菌渣、10％的秸秆、17％的动物粪便、0.2％的保水剂、2％的蛭石、0.15％的粘合剂和0.3％的肥料。
可选的，植物培养基包括65％的土壤、12％的菌渣、5％的秸秆、15％的动物粪便、0.15％的保水剂、2％的蛭石、0.2％的粘合剂和0.3％的肥料。
可选的，植物培养基包括60％的土壤、10％的菌渣、7％的秸秆、20％的动物粪便、0.1％的保水剂、2％的蛭石、0.2％的粘合剂和0.3％的肥料。
以上可选配比，只是本发明实施例的3中可选方式，并不是具体限定，实际的配比可根据待修复坡面的周围环境确定。
系统还包括灌溉管网9，灌溉管网9包括支管道和主管道，多条的支管道与一条所述主管道连通，主管道与蓄水池连通，多条支管道均匀的分布在植生袋层6的内部或下面(靠近植生土层的一侧)，支管道上对应植物培养基的位置处开设出水孔，出水孔位于所述植物培养基的上方。灌溉管网9的供水泵采用电控阀门，电控阀门与控制器连接，岩石坡面设置湿度传感器，湿度传感器与控制器连接，控制器采集湿度传感器的数据，并通过分析湿度传感器的数据输出控制指令控制电控阀门的开闭程度，从而实现灌溉管网9供水量的自动调节。通常在旱季供水量增大，雨季供水量减小。可选择的，采用滴灌的形式。
植生袋层6的植物采用灌木和草本相结合的方式，可以根据各个地区气候条件添加本地物种，草本常用高羊茅、黑麦草、紫花苜蓿、狗牙根等，灌木常用截叶胡枝子、刺槐、紫穗槐、多花木兰、柠条、马棘、盐肤木等。其中灌木的植生袋7的尺寸相对较大些，草本植物的植生袋7的尺寸相对小些。灌木采用预苗的方式，可以增加成活率。另外，还可以在植生土层4播种草种。只是本发明对种植植物不做具体限定，可根据待修复坡面的具体情况确定。
实施例2，如图1-3所示，本发明还提供了一种高陡岩石边坡生态修复方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：整理坡面，将待修复岩石坡面整理平整，去除浮土、危石，并用高压水枪清洗岩石坡面；整理的同时修筑天沟及排水沟。
步骤2：固定锚杆8，按照设计标准钻孔，一次成孔后插入锚杆8，并将锚杆8固定；
步骤3：喷涂混凝土层1，在整理好的岩石坡面上喷涂混凝土；
步骤4：铺设第一防护网层2，在锚杆8上拉设支撑绳，并在支撑绳上铺设网片覆盖整个待修复岩石坡面；
步骤5：喷涂混合材料基础层3，在铺设好的第一防护网层2上面喷涂混合材料；
步骤6：喷涂植生土层4，在混合材料基础层3上面喷涂植生土；
步骤7：铺设第二防护网层5，在锚杆8上拉设支撑绳，并在支撑绳上铺设网片覆盖整个植生土层4；
步骤8：铺设植生袋层6，在第二防护网层5上面铺设植生袋7，植生袋7铺满整个待修复岩石坡面，并与第二防护网层5固定，铺设的同时在植生袋7内放置植物培养基，植物培养基内预先种植植物，第二防护网层5和植生袋层6之间的空隙采用培养土填充。
其中，
步骤2中，锚杆8的长度为0.5m～1m，锚杆8的间距为1m～1.2m，锚杆8的直径为20mm，锚杆8与岩石坡面的夹角呈10°～15°。
步骤3中，混凝土中，砂土壤占总重量的80％-85％，水泥占总重量的15％～20％；混凝土层1的厚度为2cm～3cm。
步骤4中，第一防护网层2的网片为镀锌铁丝网，镀锌铁丝网的网孔为6cm*6cm。
步骤5中，混合材料中，种植土的含量为80％-90％，水泥的含量为8％-12％，添加剂的含量为2％-5％，复合肥的含量占混合材料总质量的0.5％-1％，保水剂的含量占混合材料总质量的0.07％-0.12％，绿化添加剂的含量占混合材料总质量的0.8％-1.5％；混合材料基础层3的厚度为8cm～12cm。
步骤6中，植生土中，土壤的含量为80％-87％，有机质的含量为8％-12％，土壤生态粘和剂的含量为5％-8％；植生土层4的厚度为2cm～4cm。
步骤7中，第二防护网层5的网片为镀锌铁丝网，镀锌铁丝网的网孔为15cm*15cm。
步骤8中，植生袋层6由多条带状植生袋依次拼接覆盖整个待修复的坡面，每条带状植生袋的尺寸为1m*2m。植生袋层6包括多条带状植生袋，多条带状植生袋依次拼接覆盖整个待修复的坡面，每条带状植生袋均由两层三维网缝制而成，两层三维网之间形成多个交错排列的空腔，空腔向斜上方开口，且空腔的开口位于带状植生袋的侧面，植物培养基放置在空腔内。植物培养基包括土壤、菌渣、秸秆、动物粪便、保水剂、蛭石、粘合剂和肥料，其中土壤占植物培养基总体积的45％-55％，菌渣占植物培养基总体积的10％-15％，秸秆占植物培养基总体积的5％，动物粪便占植物培养基总体积的15％-25％，保水剂占植物培养基总体积的0.1％-0.2％，蛭石占植物培养基总体积的2％，粘合剂占植物培养基总体积的0.15％-0.2％，肥料占植物培养基总体积的0.3％。植物培养基中预先种植植物。
该方法还包括铺设灌溉管网9，灌溉管网的主管道与蓄水池连通，灌溉管网的多条支管道均匀的分布在植生袋层6的内部或下面(靠近植生土层的一侧)，支管道上对应植物培养基的位置处开设出水孔，出水孔位于所述植物培养基的上方。可选择的，灌溉管网采用滴灌带，并配合滴灌水泵使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
