一种采煤沉陷积水区生态农业重构方法技术

一种采煤沉陷积水区生态农业重构方法，适用于矿产开采沉陷积水区的生态系统修复及农业种养殖结构重构。包括将采煤沉陷积水区域划分为平整地区域，斜坡区域、沉陷积水区含水区域；检测积水，当积水符合农业水质标准则直接进行改造，当检测结果不符合农业水质标准则进行规划使水质合格；构建蓄水区水位平衡系统，在平整地区域范围内对进行充填复垦，改造湿地，进行土壤改良使其成为耕地，在搭建可移动大棚；将斜坡区域分为三份种植乔木、灌木和牧草；在浅水区种植水生蔬菜，在深水区饲养水生生物。通过对采煤沉陷积水区生态农业重构，提高沉陷区水土利用率，构建完整的沉陷区生态系统，适用于我国东部各类采煤沉陷积水区生态环境恢复治理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及一种采煤沉陷积水区生态农业重构方法，适用于东部采煤沉陷积水区生态环境综合治理。
技术介绍
采煤沉陷积水区是东部高潜水位矿区开采沉陷造成的一种典型的地质灾害。东部矿区普遍具有储量大、多煤层、高潜水位、地表叠加沉降等特点，开采造成地表大量土地资源丧失，原有耕地破坏，地表形成大面积塌陷坑，同时受到地下潜水外渗、大气降水的综合影响，塌陷坑内常年积水，历经几十年重复开采，大片开采沉陷区形成地表塌陷塘，地表原有耕地、道路、村庄等被淹没，塌陷区原有生态系统发生不可逆的破坏。一方面，为保证国民经济建设，大量煤炭资源被采出的同时，采煤沉陷造成大量耕地、村庄丧失，以两淮矿区为例，截至2015年底，已形成的塌陷区面积达508km2，且以20km2/年的速度在增加，同时受到高潜水位和地表降水的综合影响，塌陷区形成大量水域，原有陆生生态系统发生颠覆性变化，转变为水生生态系统和水陆复合生态系统，动态沉陷形成的生态系统服务功能低下，导致生态环境恶化，大量沉陷区土地撂荒，社会问题突出，严重影响了沉陷区可持续发展；另一方面，煤炭开采产生的煤矸石、粉煤灰等固体废弃物含有大量氮、磷、铜、锌、镉等有害重金属元素，通过地表径流、土壤渗透、大气扬尘等途径迁移扩散，进入沉陷区，造成环境二次污染，导致土壤养分流失，水体富营养化严重。常规沉陷区土地复垦和生态环境治理一般采用以下两种方式：一种是通过采用“表土翻出-深部充填-表层覆土”的传统土地复垦模式，其缺点在于：成本较高、工艺复杂、复垦周期较长，复垦区表层土壤板结、贫瘠及重金属污染严重等；一种是在积水区进行水生养殖、人工湿地构建等模式，其缺点在于生物结构单一，难以形成合理的生物链，积水区的过度养殖造成水体富营养化严重，且养殖成本较高，难以形成有效合理的生态系统。以上两种方式均未考虑沉陷区边缘斜坡地的利用，造成大量斜坡地撂荒。针对现有技术中不能解决沉陷区平整地、斜坡地、积水区综合生态环境治理的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺简单、成本低廉、高效全面进行采煤沉陷积水区生态环境综合治理的方法，构建采煤沉陷积水区生态农业，为沉陷区综合治理、发展农业经济建设提供一种有效模式。为实现上述目的，本专利技术采煤沉陷积水区生态农业重构方法，包括如下步骤：a.将需要构建生态农业的采煤沉陷积水区进行区域划分，根据沉陷积水区的实际情况将沉陷积水区划分为平整地区域，斜坡区域和蓄水区，其中地势平坦区域为平整地区域，斜坡区域为平整地区域与沉陷积水区水面之间的坡地，蓄水区为沉陷积水区含水区域，包括浅水区域和深水区域，其中水深0.5m以内的区域为浅水区域，水深超过0.5m的区域为深水区域；b.对采煤沉陷积水区的积水进行采样检测，当积水采样检测结果符合农业水质标准则直接对沉陷积水区水下土壤进行改造，当检测结果不符合农业水质标准则重新对沉陷积水区进行规划使沉陷区水质合格；c.在蓄水区构建水位平衡系统，以保证蓄水区的水面位置；d.在沉陷区平整地区域范围内对土地进行充填复垦，并改造湿地，进行土壤改良使其成为耕地，在耕地区域搭建可移动大棚，从而使耕地一年四季均实施蔬菜栽培；e.调整蓄水区的水位高度，并在蓄水区水位处的斜坡区域上修建边坡护岸，边坡护岸即为斜坡区域坡底；f.将边坡护岸到平整地区域之间的斜坡区域根据高度平分为三份，在坡顶1/3范围内沿地形等高线以交错的品字形模式种植乔木，种植株行距为3m×3m，在坡中1/3范围内，沿地形等高线以交错的品字形模式种植灌木，种植株行距为2m×2m，在坡底靠近水面的1/3范围内，沿地形等高线以播撒种植的模式种植牧草；g.在蓄水区的浅水区域种植水生蔬菜，在深水区域饲养水生生物。所述的平整地区域范围为沉陷区距离斜坡区域距离100m范围内。所述沉陷积水区规划为：将沉陷积水区积水抽走后清除淤泥和腐质土层，夯实积水区底部土地，在积水区底部土地上进行土工膜防渗处理，使地下采煤区的有害物质不会渗入，在土工膜上方布置改良后的土壤，重新在沉陷积水区注入清水从而使水质安全可靠。所述土工膜防渗处理步骤为：清除淤泥和腐质土层，铺上支持层后进行基底压实，使用防渗材料构成复合防渗基底，在防渗基底上铺上保护层后碾压夯实；其中支持层为铺碎石、中砂和细沙构成，保护层为黄土、粉细沙和砂卵石分层辗压构成。所述水位平衡系统包括浮子和水位传感器，水位传感器通过单片机分别与水源上的电磁阀和抽水泵开关相连接，当水位传感器检测到浮子高度低于预设值时，则通过单片机开启水源上的电磁阀打开向蓄水区补水，当水位传感器检测到浮子高度高于预设值时，则通过单片机开启抽水泵开关将多余的水抽走。所述平整地区域与斜坡区域之间构建污染防渗堤，防止平整地区域的污水流入蓄水区。所述种植的乔木为苹果、梨树、银杏；种植的灌木为大叶女贞、碧桃、日本樱花、香樟、桂花、红叶石楠、紫薇；种植的牧草为紫花苜蓿。所述浅水区域种植的水生蔬菜品种为莲藕、茭白；深水区域养殖品种为黄颡鱼、绒螯蟹。所述斜坡区域与平整地区域和蓄水区交界处分别设有隔离围栏，隔离围栏之间放养有家禽。有益效果：本专利技术涉及一种采煤沉陷积水区的生态农业重构技术，按照沉陷区类型，划分为平整地、斜坡地、浅水区、深水区四个部分，分别进行设施蔬菜、乔-灌-草立体复式种植、水生蔬菜、健康水产，充分利用高潜水位矿区采煤沉陷积水区：(1)避免了采煤沉陷区的土地复垦，打破了传统复垦模式，提高了沉陷区治理效率；(2)根据采煤沉陷积水区特点，进行全方位立体式生态农业重构，形成完整的食物链及生态系统结构；(3)适用于矿产资源重复开采的各种稳沉、非稳沉区生态环境治理，可移动大棚可根据地表动态沉陷时间，进一步调整空间布局；(4)将采煤沉陷区生态环境恢复治理和生态农业重构相结合，将沉陷区利用率提高到100％，实现采煤沉陷区无空白综合治理；(5)通过对采煤沉陷积水区的综合利用，通过平整地进行绿色蔬菜种植和斜坡地苗木种植，利用植被拦截和吸收沉陷区污染物，进一步改善土壤质量，构建完整的浮叶植物、挺水植物、水生动物水域食物链，可有效降低水体富营养化程度，净化沉陷区水体环境。(6)提出了高潜水位采煤沉陷区边采边治的动态治理模式，通过平整地设施蔬菜，进一步改善土壤质量，提高土地利用率；通过斜坡地立体苗木复式种植，集土壤改良和牧草生产为一体的生态修复模式；通过浅水区水生蔬菜和深水区健康水产养殖，采用湖泊逆变原理，构建以沉水植物为主、浮叶和挺水植物为辅的水生植物群落，引入鱼蟹等消费者，延长食物链，提升生态系统服务功能。附图说明图1是本专利技术采煤沉陷积水区生态农业重构示意图。图2是本专利技术的斜坡地品字形种植模式示意图。图中：1-平整地区域，2-斜坡区域，3-浅水区域，4-深水区域，5-可移动大棚，6-苗木，7-水生蔬菜，8-水生生物，9-乔木，10-灌木，11-牧草。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术专利作进一步的说明：如图1所示，本专利技术的采煤沉陷积水区生态农业重构方法，包括如下步骤：a.对需要构建生态农业的采煤沉陷积水区进行区域划分，根据沉陷积水区的实际情况将沉陷积水区划分为平整地区域1，斜坡区域2和蓄水区，其中地势平坦区域为平整地区域1，斜坡区域2为平整地区域1与沉陷积水区水面之间的坡地，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采煤沉陷积水区生态农业重构方法，其特征在于包括如下步骤：a.将需要构建生态农业的采煤沉陷积水区进行区域划分，根据沉陷积水区的实际情况将沉陷积水区划分为平整地区域，斜坡区域和蓄水区，其中地势平坦区域为平整地区域，斜坡区域为平整地区域与沉陷积水区水面之间的坡地，蓄水区为沉陷积水区含水区域，包括浅水区域和深水区域，其中水深0.5m以内的区域为浅水区域，水深超过0.5m的区域为深水区域；b.对采煤沉陷积水区的积水进行采样检测，当积水采样检测结果符合农业水质标准则直接对沉陷积水区水下土壤进行改造，当检测结果不符合农业水质标准则重新对沉陷积水区进行规划使沉陷区水质合格；c.在蓄水区构建水位平衡系统，以保证蓄水区的水面位置；d.在沉陷区平整地区域范围内对土地进行充填复垦，并改造湿地，进行土壤改良使其成为耕地，在耕地区域搭建可移动大棚，从而使耕地一年四季均实施蔬菜栽培；e.调整蓄水区的水位高度，并在蓄水区水位处的斜坡区域上修建边坡护岸，边坡护岸即为斜坡区域坡底；f.将边坡护岸到平整地区域之间的斜坡区域根据高度平分为三份，在坡顶1/3范围内沿地形等高线以交错的品字形模式种植乔木，在坡中1/3范围内，沿地形等高线以交错的品字形模式种植灌木，在坡底靠近水面的1/3范围内，沿地形等高线以播撒种植的模式种植牧草；g.在蓄水区的浅水区域种植水生蔬菜，在深水区域饲养水生生物。...

【技术特征摘要】
1.一种采煤沉陷积水区生态农业重构方法，其特征在于包括如下步骤：a.将需要构建生态农业的采煤沉陷积水区进行区域划分，根据沉陷积水区的实际情况将沉陷积水区划分为平整地区域，斜坡区域和蓄水区，其中地势平坦区域为平整地区域，斜坡区域为平整地区域与沉陷积水区水面之间的坡地，蓄水区为沉陷积水区含水区域，包括浅水区域和深水区域，其中水深0.5m以内的区域为浅水区域，水深超过0.5m的区域为深水区域；b.对采煤沉陷积水区的积水进行采样检测，当积水采样检测结果符合农业水质标准则直接对沉陷积水区水下土壤进行改造，当检测结果不符合农业水质标准则重新对沉陷积水区进行规划使沉陷区水质合格；c.在蓄水区构建水位平衡系统，以保证蓄水区的水面位置；d.在沉陷区平整地区域范围内对土地进行充填复垦，并改造湿地，进行土壤改良使其成为耕地，在耕地区域搭建可移动大棚，从而使耕地一年四季均实施蔬菜栽培；e.调整蓄水区的水位高度，并在蓄水区水位处的斜坡区域上修建边坡护岸，边坡护岸即为斜坡区域坡底；f.将边坡护岸到平整地区域之间的斜坡区域根据高度平分为三份，在坡顶1/3范围内沿地形等高线以交错的品字形模式种植乔木，在坡中1/3范围内，沿地形等高线以交错的品字形模式种植灌木，在坡底靠近水面的1/3范围内，沿地形等高线以播撒种植的模式种植牧草；g.在蓄水区的浅水区域种植水生蔬菜，在深水区域饲养水生生物。2.根据权利要求1所述的采煤沉陷积水区生态农业重构方法，其特征在于：所述的平整地区域范围为沉陷区距离斜坡区域距离100m范围内。3.根据权利要求1所述的采煤沉陷积水区生态农业重构方法，其特征在于所述沉陷积水区规划为：将沉陷积水区积水抽走后清除淤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，周立志，施六林，郑刘根，孙庆业，周忠泽，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34