CN107059835A - 一种利用河道淤泥治理沙漠的方法及系统 - Google Patents

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张春禹
王宝驹
武祥
赵晋灵
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甘平
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    • Y02A20/40—Protecting water resources
    • Y02A20/402—River restoration

Abstract

本发明涉及一种利用河道淤泥治理沙漠的方法及系统，该方法包括：a、通过泥浆泵(1)泵吸河道(7)中的含有泥沙的河水经输送管道(10)输送至沙丘(9)顶部的分流泵(3)，分流泵用含有泥沙的河水冲沙阶梯造田；b、通过泥浆泵泵吸淤泥，同时混入有机肥和微生物菌剂，然后经输送管道输送至步骤a中的沙丘顶部的分流泵，分流泵将混入有机肥和微生物菌剂的固含量多的淤泥覆盖在步骤a中被冲的沙丘表面做淤泥表层；c、整理步骤b得到的沙丘为台田，种植绿肥植物改良造田，并在台田边缘坡地载植沙柳；d、1‑3年后深翻步骤c的台田后种植作物。通过该系统可以让河道中的泥沙含量降低到正常，又使河道附近的沙漠、荒漠变成绿洲。

Description

一种利用河道淤泥治理沙漠的方法及系统
技术领域
本发明涉及沙漠环境保护技术领域，具体地，涉及一种利用河道淤泥治理沙漠的方法及系统。
背景技术
沙漠是指地面完全被沙所覆盖、植物非常稀少、雨水稀少、空气干燥的荒芜地区。中国的沙漠及沙漠化土地面积约为160.7万km2，占国土面积的16.7％，其中，干旱区沙漠化土地面积约87.6万km2，半干旱区沙漠化土地面积约49.2万km2。有关专家研究表明，目前我国沙漠化土地面积正以每年2460km2的速度扩展，而且还有加速扩大的趋势，这对我国的国民经济和社会持续发展构成巨大危害。依照联合国环境规划署(UNEP)对全球荒漠化损失的评价标准，我国土地沙漠化每年造成的直接经济损失有17.4亿元～20.4亿元，全部经济损失可达近900亿元。
近半个世纪以来，中国的沙漠化研究治理工作已经取得了一些令世人惊叹的成就，但沙漠化点上治理、面上破坏、局部好转、总体恶化的局面仍未得到根本改观。目前我国土地沙漠化的总体状况是治理与破坏并存，且治理的速度还赶不上破坏的速度，沙漠化仍然越治越多，这种现象就要求我们对以往的沙漠化研究治理工作进行反思，寻找它的症结所在。现有沙障技术主要有草方格沙障、黏土沙障、篱笆沙障、立式沙障、平铺沙障等。草方格沙障使用麦草、稻草、芦苇等材料，在流动沙丘上扎成挡风墙，以削弱风力的侵蚀，同时有截留降雨的作用，能提高沙层的含水量，有利于沙生植物的生长。黏土沙障是将黏土在沙丘上堆成高20-30m的土埂，间距1-2m，走向与风向垂直。黏土固沙施工简单，固沙效果较好，且具有良好的保水能力，但需要大量的黏土。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用河道淤泥治理沙漠的方法及系统，通过该系统可以让河道中的泥沙含量降低到正常，又使河道附近的沙漠、荒漠变成绿洲。
为了实现上述目的，本发明提供一种利用河道淤泥治理沙漠的方法，其中，该方法包括如下步骤：a、通过泥浆泵泵吸河道中的含有泥沙的河水经输送管道输送至沙丘顶部的分流泵，分流泵用含有泥沙的河水冲沙阶梯造田；b、通过泥浆泵泵吸河道中的淤泥，然后经输送管道输送至步骤a中的沙丘顶部的分流泵，同时在输送管道中混入有机肥和微生物菌剂，分流泵将混入有机肥和微生物菌剂的淤泥覆盖在步骤a中被冲的沙丘表面做淤泥表层；c、整理步骤b得到的沙丘为台田，种植绿肥植物改良造田，并在台田边缘坡地载植沙柳；d、1-3年后深翻步骤c的台田后种植作物。
可选地，步骤a中所述含有泥沙的河水中固含量为5-35Kg/m3，步骤b中所述淤泥中固含量为500-750Kg/m3，步骤b中所述淤泥表层的厚度为50-100cm。
可选地，步骤c中所述绿肥植物包括紫花苜蓿、沙打旺和草木樨中的至少一种；步骤d中所述作物包括土豆、油葵和玉米中的至少一种；步骤b中所述有机肥包括农家肥，步骤b中所述微生物菌剂包括芽孢杆菌、绿色木霉和酵母菌中的至少一种。
可选地，在所述泥浆泵和所述分流泵之间每间隔1-3km通过加压泵对输送管道中的含有泥沙的河水或者淤泥增压。
可选地，该方法还包括分别通过在所述沙丘顶部设置开敞蓄水池、在所述沙丘底部设置封闭蓄水池用以储水，通过在所述沙丘底部设置滤沙墙用以拦截泥沙。
本发明还提供一种利用河道淤泥治理沙漠的系统，该系统包括将河道的淤泥或河水抽出的泥浆泵、与泥浆泵流体连通并延伸至沙丘的输送管道以及位于沙丘顶部并与输送管道流体连通的分流泵；沙丘顶部设置有开敞蓄水池，沙丘底部设置有封闭蓄水池和滤沙墙。
可选地，所述泥浆泵和所述分流泵之间每间隔1km-3km设置有加压泵。
可选地，所述开敞蓄水池为矩形，池长为3-5m，池宽为2-3m，池深为2-3m；所述封闭蓄水池为矩形，池长为7-9m，池宽为2-4m，池深为3-5m。
可选地，所述输送管道为超高分子量聚乙烯管道，所述输送管道包括主管道和支管道，所述泥浆泵和所述加压泵之间通过主管道连接，所述加压泵和所述分流泵之间、两个所述加压泵之间均通过支管道连接，主管道的直径为600-1000mm，支管道的直径为400-600mm。
可选地，所述泥浆泵与DPB电泵平台并联式清淤设备相连。
本发明的利用河道淤泥治理沙漠的系统施工简单、运行成本低，通过该系统能够实现将河道中的泥沙变废为宝，降低河道中的泥沙含量，并且能够使河道附近的沙漠、荒漠变成绿洲。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本发明的利用河道淤泥治理沙漠的系统的一种具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明
1泥浆泵 2加压泵 3分流泵
4开敞蓄水池 5封闭蓄水池 6滤沙墙
7河道 8DPB电泵平台并联式清淤设备
9沙丘 10输送管道
10-1主管道 10-2支管道
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种利用河道淤泥治理沙漠的方法，其中，该方法包括如下步骤：a、通过泥浆泵1泵吸河道7中的含有泥沙的河水经输送管道10输送至沙丘9顶部的分流泵3，分流泵3用含有泥沙的河水冲沙阶梯造田；b、通过泥浆泵1泵吸河道7中的淤泥，然后经输送管道10输送至步骤a中的沙丘9顶部的分流泵3，同时在输送管道10中混入有机肥和微生物菌剂，分流泵3将混入有机肥和微生物菌剂的淤泥覆盖在步骤a中被冲的沙丘9表面做淤泥表层；c、整理步骤b得到的沙丘9为台田，种植绿肥植物改良造田，并在台田边缘坡地载植沙柳；d、1-3年后深翻步骤c的台田后种植作物。
所述泥浆泵1可以为单作用型泥浆泵、双作用型泥浆泵等，可以为单缸、双缸或三缸，泥浆泵1的入口可以连接有超高分子量聚乙烯管道，超高分子量聚乙烯管道的入口端可以放入河道7中，泥浆泵1泵吸淤泥时，可以适量泵吸含有有机肥和微生物菌剂的混合液，这样，有机肥和微生物菌剂就会很均匀地混合在沙丘9表面的淤泥表层中。通过将固含量多的淤泥覆盖在沙丘9表面做淤泥表层，可以使沙泥很好地溶合在一起，能够迅速提高沙漠的保持能力。沙漠地区风沙比较大，通过在台田边缘坡地种植沙柳能够很好地防止风蚀。
所述分流泵3可以为用于泥浆喷射分散冲击的泵，可以为卧式单吸式喷泵。
根据本发明，步骤a中所述含有泥沙的河水中固含量可以为5-35Kg/m3，步骤b中所述淤泥中固含量可以为500-750Kg/m3，步骤b中所述淤泥表层的厚度可以为50-100cm。
在泵吸泥浆覆盖到沙丘9表面做淤泥表层之前，首先泵吸河道7中的含有泥沙的河水，经输送管道10输送至沙丘9顶部，含有泥沙的河水经过分流泵3后流至沙丘9表面，河道7中的含有泥沙的河水即含泥量少的水，并且其中的沙粒较细，用这样的水冲沙阶梯作为造田的基础，可以起到一定的防渗作用。
一般选择距离沙丘9的距离为10-20km的沙丘进行冲沙造田。
根据本发明，步骤c中所述绿肥植物可以包括紫花苜蓿、沙打旺和草木樨中的至少一种；步骤d中所述作物可以包括土豆、油葵和玉米中的至少一种；步骤b中所述有机肥可以包括农家肥，步骤b中所述微生物菌剂可以包括芽孢杆菌、绿色木霉和酵母菌中的至少一种。
在沙丘9表面覆盖淤泥层造田的同时，在淤泥中掺入有机肥和微生物菌剂使得造出的田足够肥沃，能够使后续种植的作物稳健生长。
根据本发明，在所述泥浆泵1和所述分流泵3之间每间隔1-3km可以通过加压泵2对输送管道10中的含有泥沙的河水或者淤泥增压。
输送管道10很长时，输送管道10中输送含有泥沙的河水或者淤泥时，输送速度可能会比较慢，通过在所述泥浆泵1和所述分流泵3之间设置加压泵2可以对输送管道10中输送的含有泥沙的河水或者淤泥有增速作用，输送的含有泥沙的河水或者淤泥可以更快被输送至沙丘9顶部；所述加压泵2可以为卧式单吸离心泵等。
根据本发明，该方法还可以包括分别通过在所述沙丘9顶部设置开敞蓄水池4、在所述沙丘9底部设置封闭蓄水池5用以储水，可以通过在所述沙丘9底部设置滤沙墙6用以拦截泥沙。
在通过泥浆泵1泵吸含有泥沙的河水或者淤泥造田时，可以通过泥浆泵1泵吸河道7中的河水至沙丘9顶部的开敞蓄水池4中进行储存，待种植沙柳或农作物后，可以利用开敞蓄水池4中的水灌溉沙柳或农作物；同理，可以通过泥浆泵1泵吸河道7中的河水至沙丘9底部的封闭蓄水池5中进行存储，待种植沙柳或农作物后，可以利用封闭蓄水池5中水进行灌溉。封闭蓄水池5可以在沙丘9附近50米左右建造，封闭蓄水池5靠近沙丘9的一侧可以建造混凝土滤沙墙6，滤沙墙6可以阻挡分流泵3泵射出的淤泥流向封闭蓄水池5，同时能够拦截泥沙，快速排水，加速泥沙沉淀。
本发明提供一种利用河道淤泥治理沙漠的系统，如图1所示，该系统可以包括将河道7的淤泥或河水抽出的泥浆泵1、与泥浆泵1流体连通并延伸至沙丘9的输送管道10以及位于沙丘顶部并与输送管道10流体连通的分流泵3；沙丘9顶部可以设置有开敞蓄水池4，沙丘9底部可以设置有封闭蓄水池5和滤沙墙6。
在进行冲沙造田时，延伸至沙丘9顶部的输送管道10可以与分流泵3流体连通，输送管道10将输送至沙丘9顶部的河水或泥浆输送给分流泵3，经分流泵3后覆盖到沙丘9表面造田；造田结束之后，或者泵吸的过程中有多余的水被泵吸到沙丘9顶部时，可以将泥浆泵1泵吸的水储存至沙丘9顶部的开敞蓄水池4或沙丘9底部的封闭蓄水池5中，后续可以用来灌溉作物或沙柳；位于沙丘9顶部的蓄水池很少会有沙子进入其中，因此，沙丘9顶部的蓄水池可以为开敞蓄水池4，蓄水池位于沙丘9底部的话，较高位置的泥沙可能会掉落至蓄水池中，因此，位于沙丘9底部的蓄水池可以为封闭蓄水池5。
如图1所示，所述泥浆泵1和所述分流泵3之间每间隔1km-3km可以设置有加压泵2。
如图1所示，所述开敞蓄水池4可以为矩形，池长可以为3-5m，池宽可以为2-3m，池深可以为2-3m；所述封闭蓄水池5可以为矩形，池长可以为7-9m，池宽可以为2-4m，池深可以为3-5m。
开敞蓄水池4和封闭蓄水池5可以为混凝土池体，分别建造在沙丘9的顶部和底部；或者也可以为树脂池体、金属池体等，分别放置在沙丘9的顶部和底部。
如图1所示，所述输送管道10可以为超高分子量聚乙烯管道，所述输送管道10可以包括主管道10-1和支管道10-2，所述泥浆泵1和所述加压泵2之间可以通过主管道10-1连接，所述加压泵2和所述分流泵3之间、两个所述加压泵2之间均可以通过支管道10-2连接，主管道10-1的直径可以为600-1000mm，支管道10-2的直径可以为400-600mm。
超高分子量聚乙烯具有超强的耐磨性、自润滑性，强度比较高、化学性质稳定、抗老化性能强，超高分子量聚乙烯管道具有轻便、耐腐蚀等优点，在结束某个河道附近的造田工程之后，可以方便的转移至下一个需要施工的地点。
如图1所示，所述泥浆泵1可以与DPB电泵平台并联式清淤设备8相连。DPB电泵平台并联式清淤设备可以输送含沙量较高的悬浮液，通过泥浆泵1和DPB电泵平台并联式清淤设备泵取河道7中的淤泥，可以使得淤泥能够通畅、快速地被泵取。DPB电泵平台并联式清淤设备可以由主机、平台、控制设备、升降设备、管路、ZY型远距离加压系统和附属设备等构成，附属设备可以包括供电设备和移动装置等。
以下通过实施例进行进一步详细说明本发明。
实施例
在黄河河道旁边设置泥浆泵，在距离黄河河道20km的沙丘顶部设置卧式单吸式喷泵作为分流泵，泥浆泵出口和分流泵的入口之间通过直径为600mm的超高分子量聚乙烯管道连接，在泥浆泵和分流泵之间每间隔2km设置卧式单吸离心泵作为加压泵，加压泵连接在超高分子量聚乙烯管道之间；在沙丘顶部建造尺寸为3m*3m*3m的混凝土蓄水池，在沙丘底部附近50米左右放置尺寸为7m*4m*4m的超高分子量聚乙烯蓄水池，在超高分子量聚乙烯蓄水池和沙丘之间区域建造混凝土滤沙墙；开启发电机组，带动泥浆泵和DPB电泵平台并联式清淤设备运转，泥浆泵和DPB电泵平台并联式清淤设备泵吸黄河河道中的固含量为25Kg/m3的河水，经输送管道和加压泵后，输送至沙丘顶部的分流泵，分流泵使泵吸至此处的河水从沙丘顶部向下流，流过沙丘的外表面；待沙丘表面被河道中水全部冲沙湿透之后，用泥浆泵和DPB电泵平台并联式清淤设备泵吸黄河河道中固含量为650Kg/m3的淤泥，泵吸的淤泥经输送管道、加压泵输送至沙丘顶部的分流泵的过程中泵吸含有农家肥和含有芽孢杆菌、绿色木霉和酵母菌中的混悬液并使其输送至分流泵，淤泥、有机肥和微生物菌剂的混悬液均被覆盖在沙丘表面，构成厚度为70cm的淤泥表层；整理覆盖了淤泥表层的沙丘为台田，在台田上种植沙打旺和草木樨，在台田边缘种植沙柳，2年之后，深翻台田，种植土豆，土豆在所述台田上稳健生长并且有较高的产量。
本发明利用部分沙漠比较靠近河道的特点，引河道泥沙对沙漠进行冲沙造田，通过对泵吸河道的淤泥冲沙并覆盖河道附近的沙漠，之后进行封育和绿化治理，不仅可以合理利用河道泥沙资源，达到冲沙减淤的效果，降低河床高程，让河道的泥沙含量降低到正常，提高防洪效益，而且又使河道附近的沙漠变成绿洲，能够最大限度地治理沙漠，具有很好的经济和社会效益。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种利用河道淤泥治理沙漠的方法，其中，该方法包括如下步骤：
a、通过泥浆泵(1)泵吸河道(7)中的含有泥沙的河水经输送管道(10)输送至沙丘(9)顶部的分流泵(3)，分流泵(3)用含有泥沙的河水冲沙阶梯造田；
b、通过泥浆泵(1)泵吸河道(7)中的淤泥，然后经输送管道(10)输送至步骤a中的沙丘(9)顶部的分流泵(3)，同时在输送管道(10)中混入有机肥和微生物菌剂，分流泵(3)将混入有机肥和微生物菌剂的淤泥覆盖在步骤a中被冲的沙丘(9)表面做淤泥表层；
c、整理步骤b得到的沙丘(9)为台田，种植绿肥植物改良造田，并在台田边缘坡地载植沙柳；
d、1-3年后深翻步骤c的台田后种植作物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a中所述含有泥沙的河水中固含量为5-35Kg/m3，步骤b中所述淤泥中固含量为500-750Kg/m3，步骤b中所述淤泥表层的厚度为50-100cm。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c中所述绿肥植物包括紫花苜蓿、沙打旺和草木樨中的至少一种；步骤d中所述作物包括土豆、油葵和玉米中的至少一种；步骤b中所述有机肥包括农家肥，步骤b中所述微生物菌剂包括芽孢杆菌、绿色木霉和酵母菌中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述泥浆泵(1)和所述分流泵(3)之间每间隔1-3km通过加压泵(2)对输送管道(10)中的含有泥沙的河水或者淤泥增压。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括分别通过在所述沙丘(9)顶部设置开敞蓄水池(4)、在所述沙丘(9)底部设置封闭蓄水池(5)用以储水，通过在所述沙丘(9)底部设置滤沙墙(6)用以拦截泥沙。
6.一种利用河道淤泥治理沙漠的系统，其中，该系统包括将河道(7)的淤泥或河水抽出的泥浆泵(1)、与泥浆泵(1)流体连通并延伸至沙丘(9)的输送管道(10)以及位于沙丘顶部并与输送管道(10)流体连通的分流泵(3)；沙丘(9)顶部设置有开敞蓄水池(4)，沙丘(9)底部设置有封闭蓄水池(5)和滤沙墙(6)。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述泥浆泵(1)和所述分流泵(3)之间每间隔1km-3km设置有加压泵(2)。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述开敞蓄水池(4)为矩形，池长为3-5m，池宽为2-3m，池深为2-3m；所述封闭蓄水池(5)为矩形，池长为7-9m，池宽为2-4m，池深为3-5m。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述输送管道(10)为超高分子量聚乙烯管道，所述输送管道(10)包括主管道(10-1)和支管道(10-2)，所述泥浆泵(1)和所述加压泵(2)之间通过主管道(10-1)连接，所述加压泵(2)和所述分流泵(3)之间、两个所述加压泵(2)之间均通过支管道(10-2)连接，主管道(10-1)的直径为600-1000mm，支管道(10-2)的直径为400-600mm。
10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述泥浆泵(1)与DPB电泵平台并联式清淤设备(8)流体连通。
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