[发明专利]一种改善陡坡树木生长和水土流失的系统及方法

说明书

本发明涉及一种改善陡坡树木生长和水土流失的系统及方法，属于生态景观和海绵城市建设技术领域。系统包括细粒径结构土层、大粒径结构土层、虹吸排水管、种植穴和种植树木；种植穴底部设有细粒径结构土层，细粒径结构土层上方和种植穴周边设有大粒径结构土层；相邻种植穴底部的细粒径结构土层之间安装虹吸排水管。本发明利用双层结构土构造，利用不同粒径结构土在土壤入渗率上的差异，分层安装不同粒径结构土分别达到雨水快速入渗、蓄积和减少水土流失的目的；充分利用陡坡在降雨期雨水汇集存在水头差异，巧妙地专门安装虹吸排水管实现不同高程种植穴间虹吸现象联动和自动快速排水，减少排水管道堵塞，确保排水的长期有效性。

技术领域

本发明涉及一种改善陡坡树木生长和水土流失的系统及方法，属于生态景观和海绵城市建设技术领域。

背景技术

为了车辆行驶安全等原因，我国规定高速公路在平原地区坡度3％，在山岭重丘5％；一级公路在平原地区坡度4％，在山岭重丘6％；以此类推，公路级别越低，坡度要求也逐步降低，到最差的山区道路降到10％左右。但实际上，许多特殊地带往往超过以上坡度。如世界上坡度最大的街道-新西兰南方城市但尼丁的鲍德温街，其最陡处的坡度高达35％。除地势起伏等自然原因造成的陡坡外，城市中由于土地开发或景观营建，如人造假山、阶梯型构筑物、屋顶绿化、地下停车场等形成的人造陡坡也非常常见，如地下停车场，一般坡度都在10-15％，以12％左右最为常见。可见，不管是自然还是人工原因，陡坡非常常见。这些坡度较大的陡坡均存在以下生态环境难题：一是陡坡极易形成地表径流，容易造成瞬间雨洪，不但增加城市排水压力，还易冲涮陡坡表层土壤，造成水土流失严重；二是陡坡水土流失严重导致土层变薄，植物种植困难，尤其陡坡顶端风力大，很难种植大规格树种，严重影响景观。为此，一般在各种陡坡处不得不降低植物种植规格，即便采用传统种植方法，植物尤其是是坡顶植物也长势明显不佳；加上水土流失严重，波形路面土壤蓄水能力差，植物抗旱能力明显减弱，增加灌溉压力。而且随着坡度增大，以上难题更为加剧，严重制约生态文明建设发展。

就不同植物类型而言，单位面积种植树木所产生的生态环境效益要远远大于草坪等低矮植物，而且树木一旦长成后，其养护完全可以像自然林地的树木实现自维持，不需像草坪一样一直需要高的养护费用，因此在有限的土地空间中，多种植树木能取得更好的生态环境和经济效益。但在树木种植前期，如何创造适宜树木生长的生境是非常重要的。绿化结构土作为一种新的种植技术，不但能有效改善硬质路面树木生长的生境，而且由于具有较高的入渗率(500mm/h)，还可以兼做雨水蓄积器，能取得较好的生态效益(如中国专利，专利号：ZL201410311938.5)。虽然绿化结构土有很多的优势，但其成本较高，而且要使硬质路面结构土达到较好的排水效果，其安装是有一定难度和技术要求的(如中国专利专利号：ZL201610861802.0)，否则结构土蓄积雨水不能及时排到市政管道或其他水体中，反而会形成局部积水。但结构土快速入渗的雨水若全部顺利进入市政管道，没有在土壤中很好蓄积和再利用，其实也是一种资源浪费。因此，针对不同立地条件、不同植物类型、不同土壤性质和气候条件，绿化结构土应用技术也需要因地制宜进行调整。比如针对坡度较大的陡坡，若只是简单沿用绿化结构土技术，就存在以下局限：1)若整个路面全部用结构土，虽然能减少雨水蓄积，但势必大大增加建设成本；由于结构土具有较高的入渗率，汇集的雨水容易随着重力沿着地形低洼处快速排放，造成水资源浪费，土壤蓄积雨水少，在旱季，植物又易缺水需要额外水分灌溉；2)若只是在树穴四周应用结构土，由于周边土壤的入渗能力差，这样雨水就容易汇集在结构土中形成人为水塘，而一般淹水超过半小时就会对植物根系生长造成损害；3)若只是树穴周围用结构土，不同树穴结构土之间用普通的排水管连接，那么雨水中泥浆容易堵塞管道；按照中国专利专利号ZL201610861802.0所公开的技术安装结构土，虽然在市政管道入口处也铺设了无纺布，但也不能阻止结构土中细小土壤颗粒在市政管道口的淤积，时间一长还是影响排水。为此要充分利用绿化结构土技术，一方面要充分利用其高的入渗能力，减少地表径流和泥浆在管道中蓄积，确保排水顺畅；同时能在植物根系不能到达的土层中(不会伤害植物根系)蓄积尽量多的雨水，在干旱季节，确保这部分水分能通过土壤毛管作用补充土壤和植物供水需要。