CN110149877A - 一种矸石山高陡边坡植被养护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矸石山高陡边坡植被养护系统，包括沿矸石山中间或一侧自上而下纵向铺设的供水主管和沿横向马道上布设的供水支管，所述供水主管的上端通过水泵与蓄水池连接，所述供水主管与供水支管连接，所述供水支管上每隔1~4m安装三通，同一马道上三通的间距相等，且每个马道比上一马道三通的间距增加10—20%，所述每个三通的出水口与微喷带连接，所述微喷带沿纵向从马道、斜坡、下一个马道至下一个斜坡的上半部分自上而下布置。本发明既解决矸石山边坡植被浇灌、施肥难题，又不会造成边坡水、土、肥流失，具有浇灌均匀、投资小、安装维护简单、实用特点，且不存在冬天冻管现象，意义重大。

Description

一种矸石山高陡边坡植被养护系统

技术领域

本发明属于环境治理、矿山生态修复技术领域，具体涉及一种矸石山高陡边坡植被养护系统。

背景技术

煤矸石是煤矿排放量最大的工业固体废弃物，约占原煤产量的10—20%。目前全国有数千座矸石山尚未治理，并且每年还新增约数亿吨新矸石。矸石山不仅占用大量土地，破坏了周边的生态景观，同时向大气中释放大量有毒有害气体、粉尘，以及产生大量淋溶液。因此对矸石山的环境生态治理，责任重大，任务艰巨。

为少占土地，尽可能多存放煤矸石，一般矸石山均设计成台阶状，这就造成了矸石治理区域绝大多数为高陡坡，许多坡度超过了30度，斜长甚至超过20米，具有坡度陡、坡面长、面积大，地形复杂的特点，不易灌溉和施肥。而矸石山由于土壤贫瘠，坡面不易涵水，却最需要水和肥的养护，尤其对于干旱少雨的北方此需求更突出。

对于有自然发火危险的矸石山治理要求更高，更需要植被快速成活并生长，形成保护层。主要目的是免受雨水侵蚀、避免下部矸石漏风、氧化，防止发生自然发火。因此，矸石山治理中植被养护更为重要。

矸石山治理中所形成的边坡与农业、林业、景观坡地的最大不同，就是矸石山边坡土壤下的矸石容易自然发火，而自然发火必然导致上部植被无法成活，这就要求养护不能破坏坡面完整性，既不能水土流失，更不能形成侵蚀，引发矸石山自燃；马道也不能有过多积水，以免影响矸石山边坡稳定。基于上述原因，现有的矸石山治理大多没有养护设施，只有极少部分矸石山在大平台上铺设有浇灌供水管、供水井，绝大部分矸石山均靠人工简单养护。实践中矸石山治理成功，尤其植被成活、植被茂盛情况很少。究其原因，除了矸石山边坡多、坡度大、易干旱、不涵水、土壤贫瘠以及高温、自燃等因素影响外，养护不到位也是一个重要因素。

因此如何解决上述难题，建立矸石山高陡边坡植被养护系统，对矸石山植被生长、生态环境治理成功意义重大。

现有的滴管、喷灌、微灌技术已经很成熟，在农业、林业、景观绿化养护方面应用较广。滴管属于局部微量灌溉，不适于大面积灌溉。喷灌是利用专门动力将有压水送到喷灌地段，可解决大面积灌溉问题，相对于人工浇水，可避免对喷播基材和种子层的破坏，减小植被的人为机械性损伤，均匀度高，可减小坡面径流和局部水土流失。

由于喷灌为加压水灌溉，出水压力大，水滴大、出水量也较大，由于坡面覆土较薄，且多为疏松土层，水量控制不好，极易出现径流，并很快形成沟槽，造成侵蚀。坡度较陡时，还可能造成喷播基材的整体脱落。同时由于矸石山坡度较大，水在坡面停留时间短，水、肥流失较多，利用率低，养护效果欠佳。

微灌是通过低压管道与尾部的特制微喷带将水流射向空中，微喷带采用激光打孔，精度高，孔径0.5—1.2mm，细密均匀，可形成细雨般的喷洒效果，不伤害植被，均匀湿润植被及植被根区附近土壤，养护均匀度高，可实现全面积灌溉。既能使植物根系保持适宜的土壤水分，又不至于产生深层渗漏。更不会在坡面形成径流，造成破坏。同时具有安装使用简单方便，容易移动和保管，成本低的特点。

为了确保水压均匀，微喷带一般沿等高线横向布置，但对于高陡矸石山来说，存在如下问题。（1）由于微喷灌为柔软的塑料管，在陡坡上难以固定。（2）受重力影响，上坡方向单位面积较下坡方向受水面积小，容易导致坡面浇水不均。（3）微喷带最佳铺设长度为50—70m，对于横向长度大的矸石山，需要布置数条纵向支管，增加了管网的复杂性和管路安装难度，同时对植被造成一定损伤。因此常规的微灌系统不适用矸石山高陡坡植被养护。

发明内容

本发明提出了一种矸石山高陡边坡植被养护系统，利用微灌技术的流量小、流速慢、细雨般的喷洒效果，有效湿润植被及根部土壤特点，用以解决矸石山高陡边坡植被养护难题，避免水、土、肥流失和水流对边坡的冲刷，同时提高整座矸石山喷洒的均匀度。

本发明的技术方案为：一种矸石山高陡边坡植被养护系统，包括呈梯田式连接分布的斜坡和马道，还包括供水主管、供水支管、微喷带、三通、蓄水池、水泵；

所述供水主管沿矸石山中间或一侧自上而下纵向铺设，当马道长度过大时，为减小阻力损失，所述供水主管在矸石山中间由上而下纵向铺设，向两侧支管供水；所述供水主管通过两侧出水或者一侧出水与供水支管连接，所述供水支管沿横向在马道上布设，所述供水支管上每隔1~4m安装三通，同一马道上三通的间距相等，保证同一马道上微喷带的出水量相等；由于供水主管的纵向设置，所述供水主管的上端通过水泵与蓄水池连接，可以降低水泵的供水压力，同时下方马道上支管的进水压力大于上方马道上的进水压力，所以下方马道上微喷带的喷洒覆盖面大于上方马道上微喷带的喷洒覆盖面，故设计每个马道比上一马道三通的间距增加10—20%，所述每个三通的出水口与微喷带连接，这样保证上下马道的微喷带的喷水量均匀；由于同一微喷带上端的静压小于下端静压，因而同一微喷带上部的出水量小于下部出水量，且斜坡上水会由上而下流失部分，因此，所述微喷带沿纵向从马道、斜坡、下一个马道至下一个斜坡的上半部分自上而下布置，用上一马道上微喷带末端的较大水量弥补下一微喷带静压带来的上部较小水量，从而保证纵向斜坡上的水量均匀。

优选的，所述微喷带沿纵向从马道、斜坡、下一个马道、下一个斜坡的四分之一至二分之一处自上而下布置。

进一步的，所述供水主管与水泵之间还连接有止回阀，所述供水主管与止回阀之间连接有施肥器和过滤器。

进一步的，为了便于自动控制，所述供水支管上靠近供水主管的进水口处设有电磁阀。

进一步的，为了适应矸石山地形，所述供水支管和所述供水主管均采用PE软管或硬管，所述供水主管与供水支管通过四通或者三通连接。

进一步的，所述电磁阀、水泵均通过电缆与中央控制器连接。

进一步的，所述每个三通的出水口通过快速接头与微喷带连接，方便拆卸与安装。

进一步的，所述蓄水池为矿井中水回用水池或者雨水收集池。

本发明具有以下优点：

1、供水支管沿着马道水平布置，安装简单、快速、维护方便，对植被区域影响小，微喷带纵向自上而下布置，顺势而为，无需专门固定；

2、坡面上部需水量较下部大，本专利巧妙利用上一微喷带末端的较大水量弥补下一微喷带静压带来的上部水量小的不足；通过上下相邻微喷带的适当重合，增强每个斜坡上方的喷洒量，通过调整马道之间微喷带的间距提高喷洒的均匀度；

3、用微喷带进行微灌，出水量小，流速慢，持续时间长，对植被根部的土壤有良好的湿润效果，不会对边坡造成侵蚀，确保矸石山的安全和稳定。

4、通过配置施肥器可实现水、肥一体化养护，满足植被生长需要，土壤浸润均匀，水、肥利用率高，养护效果好；配置湿度传感器、营养传感器可实现智能化植被养护。

5、适应地形，全覆盖，无死角，方便灵活，便于自动控制，投资小，节水、省工，工作量小。

6、材料轻便，安装简单，不易丢失，管路采用PE管，具有防冻作用，整个系统造价低，适宜大面积植被养护。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明实施例二（一侧布置供水主管1）的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但实施例仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的特征及原理所做的等效变化，均包括于本发明专利申请范围内。

实施例一

山西晋能集团长治分公司王庄煤矿矸石山治理边坡灌溉系统实施例

王庄煤矿矸石山治理项目从下往上共设六个马道12，每个马道12的宽度5m，垂高5m，斜坡13长11.2m，斜坡比1:2，马道12最长距离90m。植被种植后，在矸石山中部自上而下布设供水主管1，供水主管1直径D90，在每个马道12外侧边缘布设PE供水支管2，供水主管1与供水支管2通过四通连接，供水支管2直径为D90，最上方马道12每隔2m安装一个三通5，由上往下的马道12三通5间距分别为2.4m，2.8m，3.2m，3.6m，4.0m。三通5处安装5孔微喷带3，微喷带3的直径为D40，微喷带3沿纵向从马道12、斜坡13、下一马道12、下一斜坡13四分之一处自上而下布置，每节微喷带3的长度在23m左右，微喷带3末端安装堵头。为了便于自动控制，在每趟供水支管2前端安装电磁阀11。供水主管1与供水支管2均采用PE软管，供水支管2与矸石山中间的供水主管1通过四通连接。供水主管1通过水泵7与蓄水池6相连接的管道上安装施肥器9、过滤器10、逆止阀8，整个系统由中央控制器自动控制。经过实际运行，本系统渗灌均匀，无水土流失现象，既解决了矸石山的植被养护难题，又确保了矸石山的安全稳定。

实施例二

某煤矿矸石山治理边坡灌溉系统实施例

某煤矿矸石山治理项目从下往上共设五个马道12，每个马道12的宽度4.5m，垂高5m，斜坡13长11.2m，斜坡比1:2，马道12最长距离50m。植被种植后，在矸石山一侧自上而下布设供水主管1，供水主管1直径D90，在每个马道12外侧边缘布设PE供水支管2，供水主管1与供水支管2通过三通连接，供水支管2直径为D90，最上方马道12每隔2m安装一个三通5，由上往下的马道12的三通5间距分别为2.4m，2.8m，3.2m，3.6m。三通5处安装5孔微喷带3，微喷带3的直径为D40，微喷带3沿纵向从马道12、斜坡13、下一马道12、下一斜坡13二分之一处自上而下布置，每节微喷带3的长度在22m左右，微喷带3末端安装堵头。为了便于自动控制，在每趟供水支管2前端安装电磁阀11。供水主管1与供水支管2均采用PE软管。供水主管1通过水泵7与蓄水池6相连接的管道上安装施肥器9、过滤器10、逆止阀8，整个系统由中央控制器自动控制。经过实际运行，本系统渗灌均匀，无水土流失现象。

本发明主要针对矸石山坡度陡、面积大、保水保肥能力差的特点，解决矸石山治理边坡浇灌施肥养护难题，同时避免水、土、肥流失和水流对边坡的冲刷，发明的矸石山治理高陡边坡植被养护方法，既满足植被生长需要，又能解决矸石边坡供水施肥难题，又不会造成水、土、肥流失，具有浇灌均匀、投资小、安装维护简单、实用，且不存在冬天冻管现象，意义重大。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种矸石山高陡边坡植被养护系统，包括梯田式连接分布的斜坡（13）和马道（12），其特征在于：还包括供水主管（1）、供水支管（2）、微喷带（3）、三通（5）、蓄水池（6）、水泵（7）；

所述供水主管（1）沿矸石山中间或一侧自上而下纵向铺设，所述供水主管（1）通过两侧出水或者一侧出水与供水支管（2）连接，所述供水支管（2）沿横向在马道（12）上布设，所述供水支管（2）上每隔1~4m安装三通（5），同一马道（12）上三通（5）的间距相等，且每个马道（12）比上一马道（12）三通（5）的间距增加10—20%，所述每个三通（5）的出水口与微喷带（3）连接，所述微喷带（3）沿纵向从马道（12）、斜坡（13）、下一个马道（12）至下一个斜坡（13）的上半部分自上而下布置；

所述供水主管（1）的上端通过水泵（7）与蓄水池（6）连接。

2.根据权利要求1所述的一种矸石山高陡边坡植被养护系统，其特征在于，所述微喷带（3）沿纵向从马道（12）、斜坡（13）、下一个马道（12）至下一个斜坡（13）的四分之一至二分之一处自上而下布置。

3.根据权利要求1所述的一种矸石山高陡边坡植被养护系统，其特征在于，所述供水主管（1）与水泵（7）之间还连接有止回阀（8），所述供水主管（1）与止回阀（8）之间连接有施肥器（9）和过滤器（10）。

4.根据权利要求1所述的一种矸石山高陡边坡植被养护系统，其特征在于，所述供水支管（2）上靠近供水主管（1）的进水口处设有电磁阀（11）。

5.根据权利要求1所述的一种矸石山高陡边坡植被养护系统，其特征在于，所述供水支管（2）和所述供水主管（1）均采用PE软管或硬管，所述供水主管（1）与供水支管（2）通过四通或者三通连接。

6.根据权利要求1所述的一种矸石山高陡边坡植被养护系统，其特征在于，所述电磁阀（11）和水泵（7）通过电缆与中央控制器连接。

7.根据权利要求1所述的一种矸石山高陡边坡植被养护系统，其特征在于，所述每个三通（5）的出水口通过快速接头与微喷带（3）连接。

8.根据权利要求1所述的一种矸石山高陡边坡植被养护系统，其特征在于，所述蓄水池（6）为矿井中水回用水池或者雨水收集池。