发育侵蚀沟的沟头防护结构的制作方法

本实用新型涉及沟头侵蚀防治技术领域，尤其涉及发育侵蚀沟的沟头防护结构。

背景技术：

切沟和冲沟是暴雨或融水期，由坡面汇流持续、集中冲刷并伴随重力崩塌而形成的较大规模侵蚀沟道。在我国东北黑土区、西北黄土区和南方红壤区，发育型侵蚀沟和崩岗的沟头部位均是流域产沙的主要策源地，其水土流失强度极高，若不及时控制，将持续发生朔源和下切侵蚀，并伴随崩塌，导致沟深和沟宽快速扩张，破坏土地，限制机械耕作。尤其在我国东北黑土区，一方面，长缓地形和顺坡垄作导致沟蚀普遍存在，大量损毁耕地，威胁粮食；另一方面，由于地域平缓开阔，耕地连片、路网密集，侵蚀沟上坡汇水面大、来水量多，且多发育在农田和道路两测，不尽破坏农田，也损毁道路，阻断交通，威胁人居安全。研究大中型发育侵蚀沟治理技术，具有重要的现实需求和意义。

大中型发育侵蚀沟是沟蚀过程的最严重阶段，上部具有天然集流路径，且多数已成为流域永久性水沙输移网络的组成单元，常年或季节性遭受汇流冲刷。这些侵蚀沟的沟身更为宽深，横向断面多呈“u”型，底部纵向坡降较缓，沟底和中下部沟坡相对稳定，但因遭受股流冲刷，沟头溯源侵蚀和上部沟坡坍塌十分剧烈，填堵沟体或在沟底进行拦截等方法都不能有效发挥水土保持作用。因此，针对沟头部分进行上部汇水拦截、蓄集和排导是大中型发育侵蚀沟防治的重点和关键。常见的拦蓄型措施主要是在沟头上部修筑挡水埂和蓄水池，以拦蓄汇流，阻断其对沟头的直接冲刷，但这种方法仅适用于上部汇水较少的中小型切沟，且对沟头上部坡面的扰动和占用大，雨洪抗御能力偏低；常见的排导型措施主要是在高差较小的沟头修筑土、石或植物跌水，在高差较大的沟头修筑混凝土或浆砌石排水槽和消力池，以排导汇流，避免其对沟头的直接冲刷，但以上两种方法均存在施工扰动大、占地多，且无法兼具蓄水和排水的功能，并且跌水措施采用浆砌石槽、石笼或谷坊等，施工复杂，易引起冻胀损坏，措施保存和治理效果不理想。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种发育侵蚀沟的沟头防护结构，以解决现有治理方式存在的防护措施单一，治理成本较高，对土地扰动强、占用多，雨洪抗御能力较弱的问题。

根据本实用新型实施例的一种发育侵蚀沟的沟头防护结构，包括：

沿水流方向依次设置且连通的沉砂池、缓流池、导流管、消力池和固定网；

所述沉砂池和所述缓流池设于沟头外的地表，所述消力池和所述固定网设于所述沟头内的沟底，所述导流管的一端连通所述缓流池，所述导流管的另一端连通所述消力池；

所述沉砂池外的两侧分别设有用于将径流水引入所述沉砂池的截水沟，所述截水沟背离径流水水流的一侧设置围梗。

根据本实用新型的一个实施例，所述截水沟为沟内种植草类植物的截水草沟，所述截水草沟背离径流水水流的一侧设置围梗，所述围梗上栽种护埂灌木。

根据本实用新型的一个实施例，所述沉砂池外两侧的所述截水沟之间形成外扩的喇叭状，两侧的所述截水沟均与所述沉砂池连通；

所述截水沟的长度为所述沟头宽度的1.5～2倍以上，所述截水沟沿其长度方向设有朝向所述沉砂池倾斜向下的坡度，所述截水沟的横断面呈倒抛物线形。

根据本实用新型的一个实施例，所述沉砂池的进口和出口分别有拦污栅，所述拦污栅为由等间距竖排设置的钢筋为骨架构成。

根据本实用新型的一个实施例，所述缓流池的一端连通所述沉砂池的出口的底部，所述缓流池的另一端连通所述导流管。

根据本实用新型的一个实施例，所述导流管包括沿所述沟头的沟坡地势形状分段布设的预制排水管，相邻所述预制排水管由弯头连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述消力池的上端顺接所述导流管的末端，所述消力池的下端设有出水口，且所述出水口处设置有隔栅。

根据本实用新型的一个实施例，所述固定网布置在距离所述消力池的出水口2～3m处，所述固定网包括沿水流方向间隔固定的两排由枝干编制而成的枝干固定网，两排所述枝干固定网之间填充石块或土袋，两排所述枝干固定网的两端均与所述沟头的内壁相接。

根据本实用新型的一个实施例，所述沉砂池、所述缓流池、所述消力池均由浆砌石砌筑。

根据本实用新型的一个实施例，所述缓流池的宽度为1～1.5m、长度为1.5～2m、深度为0.5～1.0m；每段所述预制排水管的长度为1～3m，其断面为圆形，直径为0.8～2m。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本实用新型实施例的一种发育侵蚀沟的沟头防护结构，通过采用上述技术方案，对沟头上游径流实施拦蓄、滞沉、排导、消力后散排至平缓沟底，有效切断沟头溯源外营力，实现稳固沟头土体，减少侵蚀滑塌，快速控制切沟沟头发育扩展、保护上部农田、道路，促进黑土地侵蚀退化防治和生态治理。解决了现有防护方式存在的防护措施单一，治理成本较高，对土地扰动强、占用多，雨洪抗御能力较弱等问题。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例发育侵蚀沟的沟头防护结构的俯视结构示意图；

图2是本实用新型实施例截水沟的横断面示意图；

图3是本实用新型实施例拦污栅的横断面示意图；

图4是本实用新型实施例发育侵蚀沟的沟头防护结构的纵剖面结构示意图；

图5是本实用新型实施例固定网的横断面示意图。

附图标记：

1、地表；2、沉砂池；21、拦污栅；22、过水口；3、缓流池；4、导流管；41、预制排水管；42、弯头；5、消力池；6、固定网；7、截水沟；71、围梗；8、沟头；i、截水段；ii、蓄水段；iii、跌水段；iv、出口段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

需要说明的是，图1至图5为本实用新型实施例提供的发育侵蚀沟的沟头防护结构的结构示意图。

本实用新型主要适用于东北黑土区农田、道路内外测，遭受上坡汇流冲刷的大中型发育侵蚀沟沟头朔源侵蚀与崩塌防治，施工操作简单、成本低，结构稳定性强，减蚀效果明显。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供的一种发育侵蚀沟的沟头防护结构，包括沿水流方向依次设置且连通的沉砂池2、缓流池3、导流管4、消力池5和固定网6。

本实施例，所述沉砂池2、缓流池3、导流管4、消力池5和固定网6均关于所述沟头8的轴线对称。

所述沉砂池2和所述缓流池3设于沟头8外的地表1，具体地，所述沉砂池2和所述缓流池3通过在沟头8外的地表1开挖类似长方体的土坑，并在池壁和池底砌筑浆砌石，以增加所述沉砂池2和所述缓流池3的使用稳定性和使用寿命。可以在沟头8靠近缓冲池的沟坡种植灌木，进行护坡。

所述消力池5和所述固定网6设于所述沟头8内的沟底，如图1所示，本实施例的沟头8呈u型，所述消力池5设于u型内的底部，所述固定网6距离消力池5一段距离设置，所述导流管4的一端连通所述缓流池3，所述导流管4的另一端连通所述消力池5。

所述沉砂池2外的两侧分别设有用于将径流水引入所述沉砂池2的截水沟7，图1中箭头所指的方向为水流动方向，所述沉砂池2与截水沟7形成截水段i，缓流池3形成蓄水段ii，导流管4与消力池5形成跌水段iii，消力池5的出水口与固定网6之间形成出口段iv。通过对沟头上游径流实施拦蓄、滞沉、排导、消力后散排至平缓沟底，有效切断沟头溯源外营力，实现稳固沟头土体，减少侵蚀滑塌，快速控制切沟沟头发育扩展、保护上部农田、道路，促进黑土地侵蚀退化防治和生态治理。降雨后，沟头上部汇流经沟头防护结构拦蓄后进入沟底，有效防止冲沟沟头溯源侵蚀。

根据本实用新型的一个实施例，所述截水沟7为排水型截水沟7，所述截水沟7为沟内种植草类植物的截水草沟，截水草沟内栽植高羊茅草、结缕草等根茎发达、再生能力强的草种，所述截水草沟背离径流水水流的一侧设置围梗71，能有效拦截降雨径流，可以通过开挖土方堆置于草沟外侧形成围梗71，围梗71高度可以在0.2～0.3m、顶宽在0.3～0.4m、坡比在1:0.5～1:1。

所述围梗71上可以栽种护埂灌木，围梗71上可选栽沙棘、紫穗槐、胡枝子等护埂灌木。截水草沟用于拦截沟头上部汇水坡面内的地表1径流，可收集、输送并净化径流雨水，截水草沟上部是坡耕地或荒坡，下部是侵蚀沟。

具体地，沟头上部降雨径流经截水草沟拦截后，将坡面径流汇集导向沉砂池2，经沉砂后进入缓流池3，然后沿导流管4从沟头上部导至沟底，并经消力池5消能后进入沟底，最后通过固定网6拦截滞缓向沟床散排。

防御暴雨标准按照10年一遇24h最大降雨量设计，坡面径流量按多年平均径流系数与汇水面积的乘积确定。径流系数可根据当地径流小区径流多年观测资料或查阅当地水文手册获取。

如图1所示，根据本实用新型的一个实施例，所述沉砂池2外两侧的所述截水沟7之间形成外扩的喇叭状，便于最大范围地将径流水收集到截水沟7中，两侧的所述截水沟7均与所述沉砂池2连通。

所述截水沟7的长度为所述沟头宽度的1.5～2倍以上，保证侵蚀沟上部汇流区的降雨径流全部被拦截，所述截水沟7沿其长度方向设有朝向所述沉砂池2倾斜向下的坡度，可以与等高线呈1％-2％的比降，便于径流水顺利流入沉砂池2，所述截水沟7的横断面呈倒抛物线形，便于径流水在沟内平缓流动。

根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，所述沉砂池2的进口和出口分别有拦污栅21，用于拦截农作物废弃秸秆等易堵塞物，如图3所示，所述拦污栅21为由等间距竖排设置的钢筋为骨架构成，相邻钢筋之间的间隔形成过水口22。

根据本实用新型的一个实施例，所述缓流池3的一端连通所述沉砂池2的出口的底部，便于从拦污栅21流出的水流顺利进入缓流池3，起到稳定水流的作用，所述缓流池3的另一端连通所述导流管4。

根据本实用新型的一个实施例，由于大中型发育侵蚀沟的沟头陡崖(或陡坡)高差较大，因此采取在沟头上部至沟底下部的沟坡上，依据沟坡地势形状分段布设多段预制排水管41，例如混凝土预制排水管41，相邻所述预制排水管41由弯头42连接，形成导流管4。实际应用中可直接选取长度、直径合格的混凝土、钢筋混凝土或聚乙烯等材质市政预制管件。

本实施例，布设预制排水管41的两侧土壤压实，呈自然坡度，可栽植灌草，用以提高管体周围土壤稳定和景观效果。跌水段选用预制排水管41的好处在于，预制排水管41能够控制水流方向，同等排水量下，较现有常用的混凝土排水槽等方式节约占地，且因采用预制管件，施工安装简单，对原地貌破坏性小，不影响后期坡面植被恢复。

根据本实用新型的一个实施例，所述消力池5的上端顺接所述导流管4的末端，所述消力池5的下端设有出水口，且所述出水口处设置有隔栅，隔栅可以隔离杂物；消力池5对导流管4排出的水流进一步消能，防止直接冲刷沟底。

根据本实用新型的一个实施例，所述固定网6布置在距离所述消力池5的出水口2～3m处，所述固定网6主要作用是滞流拦沙、稳定侵蚀基准面，以保护其上部的沟头防护结构，防治遭受暴雨时汇流冲刷上部沟底，导致沟底严重掏蚀从而造成沟头防护构件失稳。

如图4和图5所示，所述固定网6包括沿水流方向间隔固定的两排由枝干编制而成的枝干固定网，两排所述枝干固定网之间填充石块或土袋，两排所述枝干固定网的两端均与所述沟头的内壁相接。固定网6具体制作过程可以为，先并排插入两排柳树干，每排相邻柳树干之间由柳枝条连接，形成交错编制的枝干固定网，再在枝干固定网内部填充石块(或土袋)，整个结构简单合理，稳定性和透水性强，起到拦截泥沙的作用。

根据本实用新型的一个实施例，所述消力池5也可以由浆砌石砌筑；所述缓流池3的宽度为1～2m，长度为2～4m，深度为1.5～2.0m，所述缓流池3的宽度为1～1.5m、长度为1.5～2m、深度为0.5～1.0m；每段所述预制排水管41的长度因地势转折需要一般介于1～3m，其断面为圆形，直径为0.8～2m，具体根据下泄流量计算确定，但不宜小于0.8m，以防止上游下泄杂物堵塞。

该发育侵蚀沟的沟头防护结构具体施工方法包括：

在发育侵蚀沟的沟头外的地表1沿所述沟头的轴线方向开挖并砌筑沉砂池2；

在所述沉砂池2与所述沟头之间开挖并砌筑与所述沉砂池2连通的缓流池3；

在所述沉砂池2的两侧各挖设一条与所述沉砂池2连通且由所述沉砂池2向斜上方外扩的截水沟7；

在所述沟头的沟底开挖并砌筑消力池5，并设置连通所述缓流池3和所述消力池5的导流管4；

在距离所述消力池5下游一段距离例如2～3米处设置固定网6。本实施例通过对沟头上游径流实施拦蓄、滞沉、排导、消力后散排至平缓沟底，有效切断沟头溯源外营力，实现稳固沟头土体，减少侵蚀滑塌，快速控制切沟沟头发育扩展、保护上部农田、道路，促进黑土地侵蚀退化防治和生态治理。

首先通过设计区域的径流小区径流观测资料或查阅当地水文手册，确定当地10年一遇24h最大降雨量，计算截水沟7断面尺寸，确定沉砂池2、缓流池3和消力池5尺寸，具体参数确定可参考《水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术(gb/t16453.3-2008)》、《水土保持综合治理技术规范小型蓄排引水工程(gb/t16453.4-2008)》和《黑土区水土流失综合防治技术标准(sl446-2009)》等规范中适用于东北黑土区的同类措施相关规定。根据实地施工条件和下泄流量确定排水管尺寸和数量。利用干石灰粉标记各防护构件具体位置，便于后续施工作业。

本实用新型中沉砂池2、缓流池3和消力池5均采用浆砌石砌筑而成，浆砌石工程的地基在施工前应做清理及处理，浆砌方法。对于砌石缝隙灌注强度等级为c20的一级配混凝土，混凝土的抗冻标号为d20，最大骨料粒径为20mm，砂的细度模数不小于3.0。常用的砌筑胶结材料有水泥砂浆和小石子砂浆。水泥砂浆所用的砂应级配良好、质地坚硬，最大粒径不超过5mm，杂质含量不超过5％。不同防护构建宜采取自上而下依次逐段修筑的工序进行。

固定网6主要以柳编或柳桩为主体。多条等间距柳编中间填碎石(或土袋)，柳编用木桩和木杆固定，用铅丝牵连，柳条2～3年生，插入土中0.3～0.5m，地上填碎石0.5m左右，在高出填埋面0.2m剪断柳梢；柳桩谷坊则由横向多道柳桩组成，单个柳桩粗3cm以上，柳桩间距小于20cm，每行柳桩间距0.5m，插入地下0.5m，地上留1.0m左右。

本实用新型主要适用于东北黑土区农田、道路内外测，遭受上坡汇流冲刷的大中型发育侵蚀沟沟头朔源侵蚀与崩塌防治及植被恢复，可快速稳定沟头、减少水土流失、增加植被覆盖，且施工操作简单、成本低、占地少、扰动小，稳定性强、减蚀效果和生态景观俱佳，能有效保护耕地和道路，具有很好的应用和推广前景。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

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