本发明专利技术提供一种采煤沉陷地生态补水系统和采煤沉陷地生态补水方法，涉及环境科学与工程领域，包括供水装置、供水调节装置、水分监测装置和智能控制平台；供水装置包括水池、供水主管道、供水支管道、出水管道、出水头、伺服水泵和水泵供电装置；供水调节装置包括电磁阀、电磁阀供电装置和电线；水分监测装置包括土壤水分传感器、传感器供电装置和电线；智能控制平台能够远程信号控制伺服水泵的开启或关闭，以及接收各个土壤水分传感器传递的土壤水分含量信号，并根据接收到的各个土壤水分含量信号，控制各个电磁阀打开或关闭。本发明专利技术能够为采煤沉陷地拉张裂缝提供生态补水，保障采煤区地表生态安全。地表生态安全。地表生态安全。
【技术实现步骤摘要】
采煤沉陷地生态补水系统和采煤沉陷地生态补水方法
[0001]本专利技术涉及环境科学与工程领域，尤其是涉及一种采煤沉陷地生态补水系统和采煤沉陷地生态补水方法。
技术介绍
[0002]在煤炭资源大量开发的情况下，煤炭资源开发与水资源短缺、生态环境脆弱的矛盾日益凸显。
[0003]一些干旱半干旱地区，煤炭煤层厚、埋深浅，煤炭的工业化放顶开采后地表沉降大，采煤沉陷所形成的地表裂缝和地面变形对于生态环境影响较大，其中，地表变形会拉伤植被根系造成地表植被的退化，采煤沉陷所造成的裂缝会使深层土壤水分散失造成土壤水分的减少。采煤工作面回采过程中，会在工作面推进的上方形成动态裂缝，在工作面的切眼位置以及两侧形成拉张裂缝。一般情况下，采煤沉陷地中的拉张裂缝随着工作面的推进会逐渐闭合，但也有一些情况下不会闭合，若拉张裂缝不闭合或者在拉张裂缝闭合前，拉张裂缝将成为土壤水分散失和水土流失的通道，对干旱半干旱地区采煤沉陷地的地表生态安全存有重大威胁。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种采煤沉陷地生态补水系统和采煤沉陷地生态补水方法，为采煤沉陷地拉张裂缝提供生态补水，保障采煤区地表生态安全。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种采煤沉陷地生态补水系统，应用于采煤沉陷盆地，具体地，该采煤沉陷地生态补水系统包括供水装置、供水调节装置、水分监测装置和智能控制平台；
[0007]所述供水装置包括水池、供水主管道、供水支管道、出水管道、出水头、伺服水泵和水泵供电装置；所述水池设于采煤沉陷盆地附近地势高于采煤沉陷盆地的区域；所述供水主管道的进水口与所述水池的出水口连接；n条所述供水支管道的进水口一一对应地与间隔设于所述供水主管道的n个出水口连接，n≥1；各条所述供水支管道分别横跨所述采煤沉陷盆地，且各条所述供水支管道上连接有多条所述出水管道，各条所述出水管道上分别沿各自长度方向间隔设有多个出水头；所述伺服水泵设于所述供水主管道上靠近所述水池出水口的部位，且所述伺服水泵与设在所述水池外部的水泵供电装置连接；
[0008]所述供水调节装置包括电磁阀、电磁阀供电装置和电线；各条所述供水支管道上靠近所述供水主管道的部位分别设有至少一个所述电磁阀；全部所述电磁阀均通过电线与所述电磁阀供电装置连接；
[0009]所述水分监测装置包括土壤水分传感器、传感器供电装置和电线；各条所述供水支管道附近分别设纵向间隔排列的多个所述土壤水分传感器，全部所述土壤水分传感器均通过电线与所述传感器供电装置连接；
[0010]所述伺服水泵、全部所述电磁阀及全部所述土壤水分传感器均与所述智能控制平台信号连接；所述智能控制平台能够远程信号控制所述伺服水泵的开启或关闭，以及接收各个所述土壤水分传感器传递的土壤水分含量信号，并根据接收到的各个所述土壤水分含量信号，控制各个所述电磁阀打开或关闭。
[0011]在本实施例的各可选实施方式中，较为优选地：
[0012]当n＞1，为n条所述供水支管道进行第一至第n供水支管道的编号，所述智能控制平台控制所述电磁阀开闭的控制规则预设成：
[0013]以第一至第n供水支管道再回到第一供水支管道为一个处理循环：依次循环判断各条所述供水支管道附近的多个土壤水分传感器传递的土壤水分含量平均值是否低于预设值：
[0014]若低于，打开当前所述供水支管道上的电磁阀，直至当前所述供水支管道附近的多个土壤水分传感器传递的土壤水分含量平均值达到预设值，关闭当前所述供水支管道上的电磁阀，继续判断下一条所述供水支管道附近的多个土壤水分传感器传递的土壤水分含量平均值是否低于预设值；若不低于，保持当前所述供水支管道上的电磁阀关闭，继续判断下一条所述供水支管道附近的多个土壤水分传感器传递的土壤水分含量平均值是否低于预设值。
[0015]在本实施例的各可选实施方式中，较为优选地：所述供水装置中，所述水泵供电装置包括太阳能电池板、蓄电池和电线，所述太阳能电池板通过电线与所述蓄电池连接，所述伺服水泵通过电线与所述蓄电池连接。
[0016]在本实施例的各可选实施方式中，较为优选地：所述供水调节装置中，所述电磁阀供电装置包括太阳能电池板、蓄电池和电线，所述太阳能电池板通过电线与所述蓄电池连接，各个所述电磁阀通过电线与所述蓄电池连接。
[0017]在本实施例的各可选实施方式中，较为优选地：所述水分监测装置中，所述传感器供电装置包括太阳能电池板、蓄电池和电线，所述太阳能电池板通过电线与所述蓄电池连接，各个土壤水分传感器分别通过电线与所述蓄电池连接。
[0018]在本实施例的各可选实施方式中，较为优选地：所述太阳能电池板固定于支撑连接结构顶部，电线缠绕于所述支撑连接结构外部或设于所述支撑连接结构内部的走线腔中。
[0019]在本实施例的各可选实施方式中，较为优选地：所述供水装置中，所述出水头采用陶土出水头。
[0020]在本实施例的各可选实施方式中，较为优选地：所述供水装置中，所述水池设于地表以下。
[0021]在本实施例的各可选实施方式中，较为优选地：所述供水装置中，所述供水支管道和所述出水管道均采用铝塑管。
[0022]第二方面，本专利技术实施例提供一种采煤沉陷地生态补水方法，应用前述实施方式中任一项所述的采煤沉陷地生态补水系统，所述采煤沉陷地生态补水方法包括以下步骤：
[0023]安置所述供水装置和所述供水调节装置，将水池设于采煤沉陷盆地附近地势高于采煤沉陷盆地的区域，连接所述水池、所述供水主管道、所述供水支管道、所述出水管道、所述出水头、伺服水泵、水泵供电装置、电磁阀和电磁阀供电装置；确定所述出水管道和所述
出水头在沉陷地的埋放深度，在确定的埋放深度以下的裂缝中充填土壤，然后将各条所述供水支管道分别横跨所述采煤沉陷盆地，并按照确定的埋放深度以所述出水头朝上的方式安置出水管道；将所述供水主管道安置在采煤工作面之间的煤柱上方；
[0024]安置所述水分监测装置，连接所述土壤水分传感器和所述传感器供电装置，在所述出水头向上10cm和向下30cm空间内间隔安置所述土壤水分传感器，之后用土壤填充整个裂缝；
[0025]将所述伺服水泵、全部所述电磁阀及全部所述土壤水分传感器均与所述智能控制平台信号连接，利用智能控制平台远程监测和控制补水。
[0026]本实施例提供的上述采煤沉陷地生态补水系统和采煤沉陷地生态补水方法应用于采煤沉陷地进行生态补水，该应用是此前现有技术中未曾提出过的对干旱半干旱地区采煤沉陷地进行有效补水、且不会造成进一步塌陷的方式，其至少存在如下有益效果：
[0027](1)用于治理干旱半干旱区采煤地裂缝，能够为采煤沉陷地拉张裂缝区域提供生态补水，促进地表植被恢复，减少采煤活动对地表生态的影响，保障采煤区地表生态安全；
[0028](2)水分直接补给植物根系位置，减少水分蒸发，提高水资源利用效率；
[0029](3)远程智能控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采煤沉陷地生态补水系统，其特征在于：包括供水装置(1)、供水调节装置(2)、水分监测装置(3)和智能控制平台；所述供水装置(1)包括水池(11)、供水主管道(12)、供水支管道(13)、出水管道(14)、出水头(15)、伺服水泵(16)和水泵供电装置(17)；所述水池(11)设于采煤沉陷盆地附近地势高于采煤沉陷盆地的区域；所述供水主管道(12)的进水口与所述水池(11)的出水口连接；n条所述供水支管道(13)的进水口一一对应地与间隔设于所述供水主管道(12)的n个出水口连接，n≥1；各条所述供水支管道(13)分别横跨所述采煤沉陷盆地，且各条所述供水支管道(13)上连接有多条所述出水管道(14)，各条所述出水管道(14)上分别沿各自长度方向间隔设有多个出水头(15)；所述伺服水泵(16)设于所述供水主管道(12)上靠近所述水池(11)出水口的部位，且所述伺服水泵(16)与设在所述水池(11)外部的水泵供电装置(17)连接；所述供水调节装置(2)包括电磁阀(21)、电磁阀供电装置(22)和电线；各条所述供水支管道(13)上靠近所述供水主管道(12)的部位分别设有至少一个所述电磁阀(21)；全部所述电磁阀(21)均通过电线与所述电磁阀供电装置(22)连接；所述水分监测装置(3)包括土壤水分传感器(31)、传感器供电装置(32)和电线；各条所述供水支管道(13)附近分别设纵向间隔排列的多个所述土壤水分传感器(31)，全部所述土壤水分传感器(31)均通过电线与所述传感器供电装置(32)连接；所述伺服水泵(16)、全部所述电磁阀(21)及全部所述土壤水分传感器(31)均与所述智能控制平台信号连接；所述智能控制平台能够远程信号控制所述伺服水泵(16)的开启或关闭，以及接收各个所述土壤水分传感器(31)传递的土壤水分含量信号，并根据接收到的各个所述土壤水分含量信号，控制各个所述电磁阀(21)打开或关闭。2.根据权利要求1所述的采煤沉陷地生态补水系统，其特征在于：当n＞1，为n条所述供水支管道(13)进行第一至第n供水支管道(13)的编号，所述智能控制平台控制所述电磁阀(21)开闭的控制规则预设成：以第一至第n供水支管道(13)再回到第一供水支管道(13)为一个处理循环：依次循环判断各条所述供水支管道(13)附近的多个土壤水分传感器(31)传递的土壤水分含量平均值是否低于预设值：若低于，打开当前所述供水支管道(13)上的电磁阀(21)，直至当前所述供水支管道(13)附近的多个土壤水分传感器(31)传递的土壤水分含量平均值达到预设值，关闭当前所述供水支管道(13)上的电磁阀(21)，继续判断下一条所述供水支管道(13)附近的多个土壤水分传感器(31)传递的土壤水分含量平均值是否低于预设值；若不低于，保持当前所述供水支管道(13)上的电磁阀(21)关闭，继续判断下一条所述供水支管道(13)附近的多个土...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玺凯，彭苏萍，赫云兰，于珍珍，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：
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