本发明专利技术提供了采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置和方法，该装置包括：动态裂缝、至少一个细粒层和截水导流系统；截水导流系统用于当动态裂缝闭合后，将地表降水产生的地表径流进行截留，并将地表径流渗入到至少一个所述细粒层中，使地表径流储存在深层土壤中；该方法包括：当动态裂缝发育前，通过土壤粒径确定土壤结构特征；根据土壤结构特征确定植被根系吸水深度区域的细粒层的个数；当存在多个所述细粒层，并且在动态裂缝发育时，在第一细粒层的下方充填粘性细粒土，并在第一细粒层上放置释水管；当动态裂缝闭合后，安装截流管和导水管，地表径流通过截流管截留，地表径流通过导水管进入释水管后，再进入第一细粒层和第二细粒层中间的土壤中。的土壤中。的土壤中。
【技术实现步骤摘要】
采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置和方法
[0001]本专利技术涉及环境科学和水文学
，尤其是涉及采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置和方法。
技术介绍
[0002]目前，井工煤炭生产方式会在地表形成略大于开采工作面的沉陷盆地，在采煤工作面推进的过程中，随着其后方采煤顶板的塌陷，其上方会形成动态发育的裂缝。
[0003]动态裂缝的发育随着工作面的推进而不断变化，当工作面顶板塌陷以后，其塌陷会经过顶板地层逐渐传导到地表，其后的地面沉陷变形会使地表拉伸变形形成裂缝，回采工作面不断推进使得地表沿着工作面推进方向依次变形，待到裂缝前后地表沉陷变形稳定后，裂缝便会闭合。依据现有监测研究，煤矿动态裂缝从发育到闭合的周期约为14天，动态裂缝闭合后对地表的影响较小，但在动态裂缝存在时间里其会成为土壤水分蒸发和地表水分入渗的通道，对其周围的土壤水分状况产生影响，在干旱半干旱地区动态裂缝的存在多会造成土壤水分的蒸发，使得土壤水分含量减少。
[0004]土壤水是连接降水和地下水的桥梁，降水进入地表转化成土壤水储存在包气带中，然后在包气带中入渗进入地下水。活塞流和优先流是两种土壤水的入渗机制，活塞流模式中进入土壤的新水与原有的旧水混合，并呈层状缓慢深入剖面即新水取代旧水并将其推向土壤深层的过程；优先流模式中新水不与旧水发生混合，可以快速到达土壤深层从而补给地下水。
[0005]中西部干旱半干旱地区大多为温带大陆性气候，该区域的降水量并不是很小，但降水一年中超过百分之七十的降水以夏秋季节短时强降水的形式出现。短时间高强度的降水下渗到土壤中的水分较少，在地表形成径流沿着山坡河谷汇聚流走，既不能对土壤水分形成充分的补给，又会造成土壤的侵蚀。在上述较为恶劣的自然环境中叠加煤炭开采可能会造成较为严重的水土流失。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置和方法，利用动态裂缝的开合设置截水导流系统，减少土方挖掘的工作量，提高工作效率，降低成本；地表径流储存在深层土壤中，有利于采煤沉陷区地表植被的恢复和生长，提高矿区植被的抗旱性；利用土壤细粒结构层减缓土壤水分运动速度，提高土壤的储水能力。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置，所述装置包括：动态裂缝、至少一个细粒层和截水导流系统；
[0008]所述截水导流系统，用于当所述动态裂缝闭合后，将地表降水产生的地表径流进行截留，并将所述地表径流渗入到至少一个所述细粒层中，使所述地表径流储存在深层土壤中；
[0009]其中，所述动态裂缝为采煤工作面顶板塌陷后，地面沉陷变形使地表拉伸变形形
成的裂缝。
[0010]进一步的，所述截水导流系统包括截流管、导水管和释水管；
[0011]所述截流管的上开口承接所述地表径流，所述截流管的下方与所述导水管的上方相连，所述导水管的下方与所述释水管相连。
[0012]进一步的，所述截流管为PVC材质制作的楔体管道，两端封闭。
[0013]进一步的，所述导水管为铝塑材料制作的管道，所述导水管的直径为10mm
‑
15mm；所述释水管为所述铝塑材料制作的楔体。
[0014]进一步的，所述释水管将所述地表径流通过所述导水管释放到所述深层土壤中。
[0015]进一步的，当植被根系吸水深度区域存在一个所述细粒层时，所述释水管设置在所述细粒层以上；
[0016]当所述植被根系吸水深度区域存在多个所述细粒层时，所述释水管设置在多个所述细粒层之间。
[0017]第二方面，本专利技术实施例提供了采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水方法，应用于如上所述的采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置，所述装置包括：动态裂缝、至少一个细粒层和截水导流系统，其中，所述截水导流系统包括截流管、导水管和释水管；所述方法包括：
[0018]当所述动态裂缝发育前，通过土壤粒径确定土壤结构特征；
[0019]根据所述土壤结构特征确定植被根系吸水深度区域的细粒层的个数；
[0020]当存在多个所述细粒层，并且在所述动态裂缝发育时，在第一细粒层的下方充填粘性细粒土，并在所述第一细粒层上放置所述释水管；
[0021]当所述动态裂缝闭合后，安装所述截流管和所述导水管，地表径流通过所述截流管截留，所述地表径流通过所述导水管进入所述释水管后，再进入所述第一细粒层和第二细粒层中间的土壤中。
[0022]进一步的，安装所述截流管和所述导水管包括：
[0023]在所述动态裂缝的上方挖掘空间处安放所述截流管，所述截流管的上方边缘与地面平齐或低于地表。
[0024]第三方面，本专利技术实施例提供了电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法。
[0025]第四方面，本专利技术实施例提供了具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行如上所述的方法。
[0026]本专利技术实施例提供了采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置和方法，该装置包括：动态裂缝、至少一个细粒层和截水导流系统；截水导流系统用于当动态裂缝闭合后，将地表降水产生的地表径流进行截留，并将地表径流渗入到至少一个所述细粒层中，使地表径流储存在深层土壤中；其中，动态裂缝为采煤工作面顶板塌陷后，地面沉陷变形使地表拉伸变形形成的裂缝；该方法包括：当动态裂缝发育前，通过土壤粒径确定土壤结构特征；根据土壤结构特征确定植被根系吸水深度区域的细粒层的个数；当存在多个所述细粒层，并且在动态裂缝发育时，在第一细粒层的下方充填粘性细粒土，并在第一细粒层上放置释水管；当动态裂缝闭合后，安装截流管和导水管，地表径流通过截流管截留，地表径流通过导水管进入释水管后，再进入第一细粒层和第二细粒层中间的土壤中；利用动态裂缝的开合设置截水
导流系统，减少土方挖掘的工作量，提高工作效率，降低成本；地表径流储存在深层土壤中，有利于采煤沉陷区地表植被的恢复和生长，提高矿区植被的抗旱性；利用土壤细粒结构层减缓土壤水分运动速度，提高土壤的储水能力。
[0027]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0030]图1为本专利技术实施例一提供了采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置示意图；
[0031]图2为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置，其特征在于，所述装置包括：动态裂缝、至少一个细粒层和截水导流系统；所述截水导流系统，用于当所述动态裂缝闭合后，将地表降水产生的地表径流进行截留，并将所述地表径流渗入到至少一个所述细粒层中，使所述地表径流储存在深层土壤中；其中，所述动态裂缝为采煤工作面顶板塌陷后，地面沉陷变形使地表拉伸变形形成的裂缝。2.根据权利要求1所述的采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置，其特征在于，所述截水导流系统包括截流管、导水管和释水管；所述截流管的上开口承接所述地表径流，所述截流管的下方与所述导水管的上方相连，所述导水管的下方与所述释水管相连。3.根据权利要求2所述的采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置，其特征在于，所述截流管为PVC材质制作的楔体管道，两端封闭。4.根据权利要求2所述的采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置，其特征在于，所述导水管为铝塑材料制作的管道，所述导水管的直径为10mm
‑
15mm；所述释水管为所述铝塑材料制作的楔体。5.根据权利要求2所述的采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置，其特征在于，所述释水管将所述地表径流通过所述导水管释放到所述深层土壤中。6.根据权利要求2所述的采煤沉陷区动态裂缝生态蓄水装置，其特征在于，当植被根系吸水深度区域存在一个所述细粒层时，所述释水管设置在所述细粒层以上；当所述植被根系吸水深度区域存在多个所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玺凯，彭苏萍，赫云兰，张凯铭，邢朕国，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。