利用蓄水棒對乾旱荒漠化地區進行植被恢復的方法與流程
2023-06-21 02:11:26 2
本發明涉及乾旱區吸收蓄積利用自然地下水資源、用於植被恢復的生態修復領域，尤其涉及一種基於建築垃圾製成的蓄水棒對乾旱荒漠化地區植被恢復的方法。
背景技術：
我國每年產生的建築垃圾近2億噸，通常是直接採用露天堆放或填埋的方式進行處理。隨著我國城市化進程，建築垃圾加劇了土地和資源的緊張局面，嚴重影響到社會經濟和生態環境的協調發展。目前世界上的很多國家已開始利用建築垃圾進行新型建材的製備和開發，建築垃圾中的主要組分如渣土、廢舊混凝土、廢舊磚石等具有抗衝擊、耐磨損的良好物理性能，可以製作成再生骨料、再生混凝土、再生砌塊、再生路面、再生砂漿，再生牆板等建材製品，也可將其用於人工造景、填海造陸。目前我國尚未形成—套與本國國情相符的建築垃圾資源化長效機制，但業界已有學者開始在這方面的研究。如上海二建曾將結構施工垃圾分揀處理後，將可循環利用的廢渣碎塊粉碎，以1∶1的配比與標準砂混合作為細骨料，充當抹灰砂漿、砌築砂漿。北京城建將建築廢渣用於砌築砂漿、細石混凝土樓地面和混凝土墊層，利用了大量建築垃圾並節約了建設資金。儘管如此，但我國建築垃圾的再生利用率仍僅為5％，與歐盟、韓國、日本和荷蘭等西方國家相比，利用率極低。
我國北方及西部地區生態環境較為脆弱，一旦破壞大量土地裸露並隨之荒漠化，並影響連帶周邊土地，並會帶來一系列環境問題，如土地荒漠化沙化嚴重、局部氣候變化、沙塵暴日益增多等。根據全國沙漠、戈壁和沙化土地普查及荒漠化調研結果表明，中國荒漠化土地面積為262.2萬平方公裡，佔國土面積的27.4％，近4億人口受到荒漠化影響。據中、美、加國際合作項目研究，中國因荒漠化造成的直接經濟損失約541億人民幣。
綜上所述，加強建築垃圾的綜合利用以及採取工程措施進行人工綠化恢復植被和生態功能，顯得尤為重要。
技術實現要素：
本發明的首要目的在於提供一種利用蓄水棒對乾旱荒漠化地區進行植被恢復的方法，將建築垃圾製作成蓄水、吸水的蓄水棒，並將蓄水棒應用於乾旱地區植被恢復和綠化當中，既能變廢為寶，保護環境，又能解決乾旱地區植被難於修復問題，從而起到一舉兩得的作用。
為實現本發明的目的，本發明提供的利用蓄水棒對乾旱荒漠化地區進行植被恢復的方法包括：
利用建築垃圾製成蓄水棒；
挖掘用於放置蓄水棒的坑，使坑的底部位於飽含地下水的地下溼土層；
將蓄水棒安置在已挖好的坑內，使蓄水棒底端與地下溼土層接觸；
在蓄水棒的上方放置植物或種子，使植物的根部或種子與蓄水棒上端接觸；
利用沙土將植物或種子固定在蓄水棒上方，完成種植。
其中，利用建築垃圾製作蓄水棒的方法包括：
對建築垃圾進行粉碎與分選處理，以便獲得不同粒徑的集料；
將不同粒徑的集料按預定級配混合，以便形成級配建築垃圾混合料；
在級配建築垃圾混合料中填加水泥、細沙、保水劑、膨潤土和水，攪拌均勻後形成灌注混合料；
將灌注混合料灌注到預製的用於製作蓄水棒的模具中，待灌注混合料凝固後拆除模具，形成蓄水棒坯；
對蓄水棒坯進行養護，形成蓄水棒。
其中，所述建築垃圾包括廢磚塊與混凝土塊，且廢磚塊與混凝土塊的比例大於4：6。
其中，所述級配建築垃圾混合料中的不同粒徑集料的質量百分含量的範圍為：粒徑為0.2-1cm的集料含量為15％-25％，粒徑為1-2cm的集料含量為15％-25％，粒徑為2-4cm的集料含量為25-55％，粒徑為4-6cm的集料含量為15％-25％。
優選的，所述級配建築垃圾混合料中的不同粒徑集料的質量百分含量為：粒徑為0.2-1cm的集料含量為20％，粒徑為1-2cm的集料含量為20％，粒徑為2-4cm的集料含量為40％，粒徑為4-6cm的集料含量為20％。
其中，所述灌注混合料中泥土的含量小於或等於3％。
其中，所述灌注混合料中水泥、細沙、級配建築垃圾混合料、保水劑、膨潤土和水的重量份比為：
水泥：細沙：級配建築垃圾混合料：保水劑：膨潤土：水＝1：2：7：0.063：0.031：0.4。
其中，所述蓄水棒為中空蓄水棒。
其中，所述蓄水棒為實心蓄水棒。
其中，所述實心蓄水棒上端具有下凹的凹槽。
其中，所述蓄水棒的橫截面為圓形或長方形或正方形。
其中，所述蓄水棒外包裹有薄膜或套裝有套管。
與現有技術相比，本發明的利用蓄水棒對乾旱荒漠化地區進行植被恢復的方法的有益效果體現在以下方面：
1、本發明的方法，蓄水棒由建築垃圾製作而成，製作成本低，且將建築垃圾變廢為寶，利於環境保護；
2、本發明的方法，製作成的蓄水棒結構簡單，吸水與保水特性好，將其用於乾旱荒漠地區植物或種子的種植與恢復，可以解決乾旱荒漠地區難於綠化的問題，而且在植物生長過程中，由於蓄水棒可以源源不斷地從地下溼土層吸取水分，可以對植物免維護、免人工澆水，節約用工成本，節約水資源，可以起到一舉多得的作用。
附圖說明
圖1為本發明空心蓄水棒使用時的結構示意圖；
圖2為本發明方法製得的橫截面呈圓形的空心蓄水棒的剖面圖；
圖3為本發明方法製得的橫截面呈正方形的空心蓄水棒的剖面圖；
圖4為本發明方法製得的橫截面呈長方形的空心蓄水棒的剖面圖；
圖5為本發明實心蓄水棒使用時的結構示意圖；
圖6為本發明方法製得的橫截面呈圓形的實心蓄水棒的剖面圖；
圖7為本發明方法製得的橫截面呈正方形的實心蓄水棒的剖面圖；
圖8為本發明方法製得的橫截面呈長方形的實心蓄水棒的剖面圖；
圖9為本發明利用建築垃圾製作蓄水棒的方法的流程圖；
圖10為本發明利用蓄水棒對乾旱荒漠化地區進行植被恢復的方法的流程圖。
具體實施方式
如圖10所示，為本發明提供的利用蓄水棒對乾旱荒漠化地區進行植被恢復的方法的流程圖，由圖可知，本發明的方法包括：
利用建築垃圾製成蓄水棒；
挖掘用於放置蓄水棒的坑，使坑的底部位於飽含地下水的地下溼土層；
將蓄水棒安置在已挖好的坑內，使蓄水棒底端與地下溼土層接觸；
在蓄水棒的上方放置植物或種子，使植物的根部或種子與蓄水棒上端接觸；
利用沙土將植物或種子固定在蓄水棒上方，完成種植。
下面，對本發明的利用蓄水棒對乾旱荒漠化地區進行植被恢復的方法進行具體描述。
s100、利用建築垃圾製成蓄水棒
其中，本發明利用建築垃圾製作蓄水棒的方法如圖9所示，包括：
對建築垃圾進行粉碎與分選處理，以便獲得不同粒徑的集料；
將不同粒徑的集料按預定級配混合，以便形成級配建築垃圾混合料；
在級配建築垃圾混合料中填加水泥、細沙、保水劑、膨潤土和水，攪拌均勻後形成灌注混合料；
將灌注混合料灌注到預製的用於製作蓄水棒的模具中，待灌注混合料凝固後拆除模具，形成蓄水棒坯；
對蓄水棒坯進行養護，形成蓄水棒。
具體的，利用建築垃圾製作蓄水棒包括如下步驟。
s01、對建築垃圾進行粉碎與分選處理，以便獲得不同粒徑的集料。
本發明的建築垃圾，包括廢磚塊與混凝土塊，且採用的建築垃圾中，廢磚塊與混凝土塊的比例大於4：6，即建築垃圾中的廢磚塊的質量百分比大於40％，混凝土塊的質量百分比小於60％。
採用破碎機把包含廢磚塊與混凝土塊的建築垃圾粉碎，然後分級篩分選。其中，分級篩的篩孔設計為孔徑0.2cm、1cm、2cm、4cm、6cm，因此，可以篩分出粒徑範圍分別為0.2-1cm、1-2cm、2-4cm、4-6cm的建築垃圾料(即所述集料)。
s02、將不同粒徑的集料按預定級配混合，以便形成級配建築垃圾混合料。
其中，預定級配中，不同粒徑集料的質量百分含量的範圍滿足如下要求：粒徑為0.2-1cm的集料含量為15％-25％，粒徑為1-2cm的集料含量為15％-25％，粒徑為2-4cm的集料含量為25-55％，粒徑為4-6cm的集料含量為15％-25％。
優選的，本發明的預定級配中，不同粒徑集料的質量百分含量為：粒徑為0.2-1cm的集料含量為20％，粒徑為1-2cm的集料含量為20％，粒徑為2-4cm的集料含量為40％，粒徑為4-6cm的集料含量為20％。
s03、將按預定級配混合後形成的級配建築垃圾混合物中填加水泥、細沙、保水劑、膨潤土和水，利用攪拌機攪拌均勻後形成灌注混合料。
其中，灌注混合料中水泥、細沙、級配建築垃圾混合料、保水劑、膨潤土和水的重量份比為：
水泥：細沙：級配建築垃圾混合料：保水劑：膨潤土：水＝1：2：7：0.063：0.031：0.4。
其中，在將上述各原料混合的過程中，由於泥土的含量決定了蓄水棒的凝固強度，泥土含量越高強度越低，因此，在製作蓄水棒的過程中，應控制泥土的含量，即，控制細沙和級配建築垃圾中的泥土總含量不能大於3％。
s04、將攪拌均勻的灌注混合料灌注到預製的用於製作蓄水棒的模具中，待模具中的灌注混合料凝固後拆除模具，取出形成的蓄水棒坯，再對蓄水棒坯進行養護，得到蓄水棒。
下面，根據本發明方法中採用不同比例組分時製作出的蓄水棒所具有的不同特性進行說明。
由上述可知，製作級配建築垃圾混合料時，不同粒徑集料的質量百分比範圍應滿足如下條件：
在製作灌注混合料時，採用的各組分的重量份比應滿足如下條件：
水泥：細沙：級配建築垃圾混合料：保水劑：膨潤土：水＝1：2：7：0.063：0.031：0.4。
例1、當級配建築垃圾混合料中各粒徑集料的質量百分比採用如下比例：
灌注混合料中各組分採用如下比例，水泥：細沙：級配建築垃圾混合料：保水劑：膨潤土：水＝1：2：7：0.063：0.031：0.4時，製作出的蓄水棒多孔隙，孔隙間距合適，形成很多可以儲水的儲水囊，吸水性好，透水性好，具有良好的抗壓強度，和很好的蓄水功能。
例2、當級配建築垃圾混合料中各粒徑集料的質量百分比採用如下比例：
灌注混合料中各組分採用如下比例，水泥：細沙：級配建築垃圾混合料：保水劑：膨潤土：水＝1：3：8：0.063：0.011：0.3時，與例1相比，製作出的蓄水棒吸水性大，透水性差，抗壓強度低，蓄水性能差。
例3、當級配建築垃圾混合料中各粒徑集料的質量百分比採用如下比例：
灌注混合料中各組分採用如下比例，水泥：細沙：級配建築垃圾混合料：保水劑：膨潤土：水＝1：3：8：0.063：0.011：0.3時，與例1相比，製作出的蓄水棒吸水性小，透水性大，抗壓強度低，蓄水性能差。
其中，本發明採用的蓄水棒模具可以採用鋼或玻璃鋼製作而成，在模具內襯有相應規格的塑膠袋或塑料薄膜，使用時，將灌注混合料灌注到位於模具內的塑膠袋或塑料薄膜內，待灌注混合料凝固後，拆除模具，取出連同塑膠袋或塑料薄膜的蓄水棒坯並進行養護，從而得到帶有塑膠袋或塑料薄膜的蓄水棒。
或者，本發明的蓄水棒模具也可以採用pvc管制作而成，向pvc管模具內灌注混合料，待其凝固後，連同pvc管一起養護，從而得到帶有pvc管的蓄水棒。而在後續使用過程中，可以將帶有pvc管的蓄水棒直接埋入含水量豐富的土壤裡，不需要再在pvc管外包裹塑料薄膜。
此外，本發明的蓄水棒模具也可以採用其它材料製作而成。
其中，本發明蓄水棒模具的橫截面可預製成圓形、長方形或正方形，模具尺寸的大小可以根據蓄水棒使用時的具體情況而設定。
設計時，蓄水棒模具可以為中空的筒形模具，以便通過筒形模具澆築出來的蓄水棒為實心蓄水棒7(如圖5-圖8所示)，或者，蓄水棒模具可以為中心是實心圓柱、圓柱外套設內徑大於圓柱直徑的套管的套筒形模具，以便通過套筒形模具澆築出來的蓄水棒為空心蓄水棒3(如圖1-圖4所示)。
其中，若製作實心蓄水棒7，則在製作過程中，需將蓄水棒模具的上表面設置成向下凸出的錐狀或弧狀，以便製得的蓄水棒上端具有向下的凹槽，即，蓄水棒上端為四周邊緣高、中心向下凹成錐狀或者碗狀的表面，以便於在使用時，可以增大植物根系或種子萌發之後與蓄水棒的接觸面積。
s200、在蓄水棒製作完成後，根據蓄水棒的尺寸和當地土壤的具體情況利用挖機挖掘用於放置蓄水棒的坑，使得坑穿過非飽含地下水的幹土層5、到達位於飽含地下水6的地下溼土層4一定深度處。優選的，坑的最底部與幹土層5最底層之間的高度至少超過30cm。
s300、將蓄水棒安置在已挖好的坑內，使蓄水棒底端與地下溼土層4接觸，以便安置在坑內的蓄水棒下端可以吸取地下溼土層4的水分，並沿蓄水棒向上輸送，直至輸送至位於含水分少的幹土層5的蓄水棒的上端。
需要說明的是，在將蓄水棒安置在坑內時，若蓄水棒為中空的空心蓄水棒3，則需在空心蓄水棒3的空心處添加土壤基質2，以便於上部植物(或種子)生長時通過土壤基質2向下紮根(如圖1所示)。若蓄水棒為實心蓄水棒7，則直接將蓄水棒安置在挖好的坑內，將植物或種子放置在蓄水棒上面的凹槽內，採用常規方法種植植物或種子即可(如圖5所示)。
另外，不管是實心蓄水棒或空心蓄水棒，若蓄水棒外沒有包裹薄膜，則在將蓄水棒安置在坑內之前，需在蓄水棒外包裹一層或多層塑料薄膜，或者，在蓄水棒外套置防滲透的套筒，以便蓄水棒下端吸取的水分只會沿著蓄水棒的長度方向向上滲透、而不會沿著蓄水棒向周邊的土壤內滲透，從而確保可以將吸取水分充足地向植物或種子供應。
s400、在蓄水棒的上方放置植物或種子，使植物的根部或種子與蓄水棒上端接觸，再利用沙土將植物或種子固定在蓄水棒上方，完成種植。其中，種植時，採用常規方法種植即可。
由於植物的根部或種子與蓄水棒上端接觸，使得蓄水棒從地下溼土層4吸取的水分可以傳輸給種植於蓄水棒上端的植物或種子，從而植物或種子可以獲取充足的水分，利於生長。
採用本發明的方法，蓄水棒由建築垃圾製作而成，成本低且變廢為寶、保護環境，製作成的蓄水棒結構簡單，吸水與保水特性好，將其用於乾旱荒漠地區植物或種子的種植與恢復，可以解決乾旱荒漠地區難於綠化的問題，而且在植物生長過程中，由於蓄水棒可以源源不斷地從地下溼土層吸取水分，可以對植物免維護、免人工澆水，節約用工成本，節約水資源，可以起到一舉多得的作用。
儘管上面對本發明的內容作了具體描述，但是本發明不限於此，本技術領域技術人員可以根據本發明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發明原理所作的修改，都應當理解為落入本發明的保護範圍。