一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障及排设方法

摘要

本发明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。

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：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°；“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；“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；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；所述洞孔的~截面呈上小下大的梯形状。

2.如权利要求1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：所述底部直径为15 16cm，顶部直径为10 12cm。

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3.如权利要求1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：每个沙障的洞孔数目为20 30个。

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4.如权利要求1所述一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障的排设方法，其特征在于：所述“S”型沙障并排设置，间距为2 2.5m。

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5.如权利要求4所述一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障的排设方法，其特征在于：并排设置的排数为5 20层，且各排间交错设置。

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6.如权利要求4或5所述一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障的排设方法，其特征在于：排间距为3 5m。

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说明书

一种具有高效固沙及生态修复功能的沙障及排设方法

技术领域

[0001] 本发明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，属于防风固沙技术领域和水土保持技术领域。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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。

发明内容

[0005] 本发明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。

[0006] 一、沙障的结构和排设

[0007] 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，本发明沙障的设计，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°。

[0008] “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。
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[0009] 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。~ ~ ~

[0010] 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。

[0011] 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。
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[0012] 二、沙障的固沙的特点

[0013] 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；

[0014] 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%；

[0015] 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；

[0016] 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，本发明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%。~

[0017] 三、沙障的固沙及生态修复的应用效果

[0018] 为了比较本发明沙障的优势，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。而本发明的沙障处理的流沙，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

[0019] 图1为本发明单个沙障的结构图。

[0020] 图2为本发明单个沙障的截面图。

[0021] 图3为本发明沙障组合布置图。

具体实施方式

[0022] 下面通过具体实施例对本发明沙障的结构，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。

[0023] 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。

[0024] 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。

[0025] 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。

[0026] 该固沙组合沙障在敦煌和中卫实施三年后效果：

[0027] 1. 沙障中人工种植灌木的成活率达到95%以上；

[0028] 2. 在50公里公路两侧，各实施了宽度约1公里的固沙带，治理前该路段的沙害长度约43.19公里，约为整个路段的86.38%。使用了该组合固沙沙障后，公路的沙害长度几乎为0。

[0029] 3. 在同样地区使用了草方格沙障和圆形黏土沙障。三年后草方格沙障几乎消失，沙害依旧；圆形黏土沙障治理后，公路沙害约36.42%。