CN112075325B - 一种矿山生态修复装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿山生态修复装置，包括阻泥板，所述阻泥板侧部固定连接有出水管，所述出水管上固定连接有水泵，所述水泵上固定连接有输水管，所述输水管上螺纹连接有出水头，所述输水管远离水泵的一端固定连接有进水管，所述进水管与阻泥板固定连接，所述阻泥板的侧部固定连接有支撑层，所述支撑层的上表面固定连接有生物填料层，所述阻泥板侧部的上表面固定连接有支撑块A，所述支撑块A的上表面固定连接有太阳能发电板。该矿山生态修复装置涉及矿山修复设备技术领域，通过设置的阻泥板、生物填料层、水泵和出水头，使装置能够稳定的蓄水供水；通过设置的太阳能发电板，使装置更加节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及矿山修复设备技术领域，具体为一种矿山生态修复装置。
背景技术
20世纪80年代以来，随着国家对矿产资源需求的迅速增加及矿业经济的迅猛发展，因矿山开采而造成的生态环境破坏问题也日趋严重，特别是露天开采，不但影响自然景观、造成环境污染，而且还会诱发山体滑坡，造成水土流失等地质灾害。因此，绿色矿山以及矿山生态修复成为了国家和社会极为关注的话题。
目前，矿区生态修复的主要方法是在裸露山体上覆土，种植乔木、灌木、草、爬藤等植物，再进行植被养护，通过植物自然生长覆盖裸露岩土体，而达到其复绿效果。现阶段的矿山生态修复设备在一定程度上能够满足其使用需求，满足生态修复所需，然而在使用时仍然存在着一些不足：首先是缺少有效的蓄水供水系统，给生态修复带来了较大的困难；其次是耗能较多，增大了修复成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山生态修复装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种包括阻泥板，所述阻泥板侧部固定连接有出水管，所述出水管上固定连接有水泵，所述水泵上固定连接有输水管，所述输水管上螺纹连接有出水头，所述输水管远离水泵的一端固定连接有进水管，所述进水管与阻泥板固定连接，所述阻泥板的侧部固定连接有支撑层，所述支撑层的上表面固定连接有生物填料层，所述阻泥板侧部的上表面固定连接有支撑块A，所述支撑块A的上表面固定连接有太阳能发电板，所述太阳能发电板的下表面固定连接有支撑块B，所述支撑块B与阻泥板固定连接，所述太阳能发电板的下表面固定连接有输电线，所述输电线远离太阳能发电板的一端固定连接有储电箱，所述储电箱的上表面固定连接有操作箱，所述储电箱与水泵电性连接，所述出水头上一体设置有支撑板，所述支撑板的内表面固定连接有弹簧，所述弹簧远离支撑板的一端固定连接有限位板，所述限位板与支撑板滑动连接，所述支撑板的侧板固定连接有滴灌管，所述出水头的中部转动连接有调节轴。
优选的，所述阻泥板的底部设置有5°的斜面，且所述阻泥板的侧部开设有与出水管和进水管相适配的通孔。
优选的，所述出水头的外表面设置有螺纹A，且所述输水管在连接处的内表面设置有与螺纹A相适配的螺纹B。
优选的，所述支撑板的内表面设置有与限位板相适配的凹槽，且凹槽的数量为四个。
优选的，所述滴灌管的数量为四个，且所述滴灌管的出水口处设置有防虫网。
优选的，所述弹簧的数量为四个，且所述弹簧的中间设置有限位柱。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该矿山生态修复装置，通过设置的阻泥板、生物填料层、水泵和出水头，使装置能够稳定的蓄水供水；通过设置的太阳能发电板，使装置更加节能环保。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的局部结构示意图；
图3为本发明出水头的侧视图。
图中：1、阻泥板；2、出水管；3、水泵；4、支撑块A；5、出水头；6、储电箱；7、操作箱；8、输电线；9、支撑块B；10、太阳能发电板；11、生物填料层；12、支撑层；13、进水管；14、输水管；15、滴灌管；16、限位板；17、弹簧；18、支撑板；19、调节轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种矿山生态修复装置，包括阻泥板1，阻泥板1侧部固定连接有出水管2，出水管2上固定连接有水泵3，水泵3上固定连接有输水管14，输水管14上螺纹连接有出水头5，出水头5的外表面设置有螺纹A，且输水管14在连接处的内表面设置有与螺纹A相适配的螺纹B，使装置可以根据需要灌溉的面积，连接多个出水头5，输水管14远离水泵3的一端固定连接有进水管13，阻泥板1的底部设置有5°的斜面，在储水量不足时，保证出水的顺利，且阻泥板1的侧部开设有与出水管2和进水管13相适配的通孔，出水管2和进水管13与阻泥板1的接触处均设置有密封圈，杜绝水从通孔中漏出的可能，进水管13与阻泥板1固定连接，阻泥板1的侧部固定连接有支撑层12，支撑层12的上表面固定连接有生物填料层11，生物填料层11可以过滤雨水，避免中雨水中混杂的泥土、树叶等杂质进入输水管14，从而堵塞输水管14，同时生物填料层11对雨水中溶解的污染物有一定的净化作用，并且使用寿命较长，阻泥板1侧部的上表面固定连接有支撑块A4，支撑块A4的上表面固定连接有太阳能发电板10，使装置可以自行发电，极大地降低了能耗，同时，太阳能发电板10设置在阻泥板1上方，有效避免太阳直射，造成水分蒸发的问题，太阳能发电板10的下表面固定连接有支撑块B9，支撑块B9与阻泥板1固定连接，,太阳能发电板10的下表面固定连接有输电线8，输电线8远离太阳能发电板10的一端固定连接有储电箱6，储电箱6的上表面固定连接有操作箱7，使操作人员可以设定装置的运行时间，实现了装置的自动运转，极大地降低了操作人员的劳动强度，储电箱6与水泵3电性连接，出水头5上一体设置有支撑板18，支撑板18的内表面固定连接有弹簧17，弹簧17的数量为四个，保证了限位板16的稳定运动，且弹簧17的中间设置有限位柱，使弹簧17只能进行竖直方向的线性运动，同时有效避免弹簧17过度压缩，保证了弹簧17的使用寿命，弹簧17远离支撑板18的一端固定连接有限位板16，限位板16与支撑板18滑动连接，支撑板18的内表面设置有与限位板16相适配的凹槽，且凹槽的数量为四个，使限位板16只能在有限区域内运动，保证了装置的稳定性，支撑板18的侧板固定连接有滴灌管15，滴灌管15的数量为四个，保证了出水的效率，且滴灌管15的出水口处设置有防虫网，有效避免昆虫等进入输水管14，从而堵塞疏输水管14，出水头5的中部转动连接有调节轴19，调节轴19的四个分流板，保证了水流通过时，给与分流板上下不同的压力，顺利带动调节轴19转动，使装置顺利运行。
工作原理：太阳能发电板10发电，经过输电线8在储电箱6中储存，雨水向阻泥板1流入，经过生物填料层11过滤，操作人员根据实际情况，通过操作箱7设置水泵3开启的时间和频率(操作箱7中安装有用于控制水泵3开启的单片机，单片机内设置有控制水泵3开启时间和频率的系统程序，属于本领域技术人员的惯用手段)，打开水泵3，阻泥板1中收集的雨水进入输水管14，然后进入出水头5，水的流动带动调节轴19转动，调节轴19周期性推动限位板16，当限位板16不再挡住滴灌管15时，水从滴灌管15流出，水继续流动，通过进水管13，返回阻泥板1内。
在一个实施例中，分析历史所述滴灌管(15)的出水量得到所述滴灌管(15)的滴灌系数，分析降水量以及植被的生长状态确定所述阻泥板(1)内的实时存水量；设定阻泥板(1)内的存水阈值，当阻泥板(1)内的实时存水量小于此阈值时，则通过单片机向工作人员使用的终端发送增加阻泥板(1)内的存水量的警示，使得阻泥板(1)内的存水量可以时刻满足植被的滴灌要求，其具体步骤包括，
步骤A1：通过公式(1)对历史滴灌管(15)的出水量进行分析得到当前所述滴灌管(15)的滴灌系数：
其中T表示当前所述滴灌管(15)的滴灌系数；n表示所述滴灌管(15)的总数量；Sa表示历史第a个滴灌管(15)的出水量；
步骤A2：通过公式(2)对当前植被的生长状态以及步骤A1求得的当前所述滴灌管(15)的滴灌系数和实时降水量进行分析得到阻泥板(1)内的实时存水量：
其中C(t)表示t时刻阻泥板(1)内的存水量；ηi表示当前植被埋入土壤的第i层土壤容重；Hi表示第i层土壤厚度；m表示土壤层次总数目；
表示第i层土壤在植被生育初期的含水率；Li(t)表示第i层土壤在t时刻的含水率；S(t)表示从植被生育初期到t时刻滴灌管(15)的出水量；J(t)表示从植被生育初期到t时刻的降水量；C表示植被在生育初期时阻泥板(1)内的存水量；
步骤A3：将步骤A2得到的阻泥板(1)内的实时存水量代入公式(3)与阻泥板(1)内的存水阈值进行比较，得到报警信号的频率：
其中F(t)表示t时刻报警信号的频率；F0表示报警信号的起始频率(数值为20Hz是人耳能听到的最小声音频率)；u()表示阶跃函数(当括号内的值大于等于0时函数值为1，当括号内的值小于0时函数值为0)；C0表示阻泥板(1)内的存水阈值；
当F(t)＝0时表示当前阻泥板(1)内的存水量满足对植被的滴灌要求，所以不向工作人员使用的终端发送增加阻泥板(1)内的存水量的警示；
当F(t)＞0时表示当前阻泥板(1)内的存水量即将要不满足对植被的滴灌要求，所以需要向工作人员使用的终端发送增加阻泥板(1)内的存水量的警示，并且报警信号的频率为F(t)的数值。
上述技术方案的有益效果是：利用公式(1)得到当前所述滴灌管(15)的滴灌系数，目的是为了分析历史的滴灌情况，与没有该公式和步骤相比该公式和步骤得到的滴灌系数可以反映出不同滴灌管(15)出水量的偏差，便于后续对滴灌管(15)的出水量进行偏差修正；利用公式(2)得到阻泥板(1)内的实时存水量，目的是为了时刻观察阻泥板(1)内的存水量状况，与没有该公式和步骤相比该公式和步骤可以避免在阻泥板(1)内的存水量不足的情况下，可以知晓并且结合利用公式(3)通过报警频率来通知工作人员，并且可以通过频率的大小来督促工作人员尽快给阻泥板(1)内加水；从而体现了整体的自动化，并且使得矿山生态的修复系统更加的完善，为修复矿山生态增大了成功的几率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种矿山生态修复装置，包括阻泥板(1)，其特征在于：所述阻泥板(1)侧部固定连接有出水管(2)，所述出水管(2)上固定连接有水泵(3)，所述水泵(3)上固定连接有输水管(14)，所述输水管(14)上螺纹连接有出水头(5)，所述输水管(14)远离水泵(3)的一端固定连接有进水管(13)，所述进水管(13)与阻泥板(1)固定连接，所述阻泥板(1)的侧部固定连接有支撑层(12)，所述支撑层(12)的上表面固定连接有生物填料层(11)，所述阻泥板(1)侧部的上表面固定连接有支撑块A(4)，所述支撑块A(4)的上表面固定连接有太阳能发电板(10)，所述太阳能发电板(10)的下表面固定连接有支撑块B(9)，所述支撑块B(9)与阻泥板(1)固定连接，所述太阳能发电板(10)的下表面固定连接有输电线(8)，所述输电线(8)远离太阳能发电板(10)的一端固定连接有储电箱(6)，所述储电箱(6)的上表面固定连接有操作箱(7)，所述储电箱(6)与水泵(3)电性连接，所述出水头(5)上一体设置有支撑板(18)，所述支撑板(18)的内表面固定连接有弹簧(17)，所述弹簧(17)远离支撑板(18)的一端固定连接有限位板(16)，所述限位板(16)与支撑板(18)滑动连接，所述支撑板(18)的侧板固定连接有滴灌管(15)，所述出水头(5)的中部转动连接有调节轴(19)；
其中，分析历史所述滴灌管(15)的出水量得到所述滴灌管(15)的滴灌系数，分析降水量以及植被的生长状态确定所述阻泥板(1)内的实时存水量；设定阻泥板(1)内的存水阈值，当阻泥板(1)内的实时存水量小于此阈值时，则通过单片机向工作人员使用的终端发送增加阻泥板(1)内的存水量的警示，使得阻泥板(1)内的存水量可以时刻满足植被的滴灌要求，其具体步骤包括，
步骤A1：通过公式(1)对历史滴灌管(15)的出水量进行分析得到当前所述滴灌管(15)的滴灌系数：
其中T表示当前所述滴灌管(15)的滴灌系数；n表示所述滴灌管(15)的总数量；Sa表示历史第a个滴灌管(15)的出水量；
步骤A2：通过公式(2)对当前植被的生长状态以及步骤A1求得的当前所述滴灌管(15)的滴灌系数和实时降水量进行分析得到阻泥板(1)内的实时存水量：
其中C(t)表示t时刻阻泥板(1)内的存水量；ηi表示当前植被埋入土壤的第i层土壤容重；Hi表示第i层土壤厚度；m表示土壤层次总数目；
表示第i层土壤在植被生育初期的含水率；Li(t)表示第i层土壤在t时刻的含水率；S(t)表示从植被生育初期到t时刻滴灌管(15)的出水量；J(t)表示从植被生育初期到t时刻的降水量；C表示植被在生育初期时阻泥板(1)内的存水量；
步骤A3：将步骤A2得到的阻泥板(1)内的实时存水量代入公式(3)与阻泥板(1)内的存水阈值进行比较，得到报警信号的频率：
其中F(t)表示t时刻报警信号的频率；F0表示报警信号的起始频率，数值为20Hz，是人耳能听到的最小声音频率；u()表示阶跃函数，当括号内的值大于等于0时函数值为1，当括号内的值小于0时函数值为0；C0表示阻泥板(1)内的存水阈值；
当F(t)＝0时表示当前阻泥板(1)内的存水量满足对植被的滴灌要求，所以不向工作人员使用的终端发送增加阻泥板(1)内的存水量的警示；
当F(t)＞0时表示当前阻泥板(1)内的存水量即将要不满足对植被的滴灌要求，所以需要向工作人员使用的终端发送增加阻泥板(1)内的存水量的警示，并且报警信号的频率为F(t)的数值。
2.根据权利要求1所述的一种矿山生态修复装置，其特征在于：所述阻泥板(1)的底部设置有5°的斜面，且所述阻泥板(1)的侧部开设有与出水管(2)和进水管(13)相适配的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种矿山生态修复装置，其特征在于：所述出水头(5)的外表面设置有螺纹A，且所述输水管(14)在连接处的内表面设置有与螺纹A相适配的螺纹B。
4.根据权利要求1所述的一种矿山生态修复装置，其特征在于：所述支撑板(18)的内表面设置有与限位板(16)相适配的凹槽，且凹槽的数量为四个。
5.根据权利要求1所述的一种矿山生态修复装置，其特征在于：所述滴灌管(15)的数量为四个，且所述滴灌管(15)的出水口处设置有防虫网。
6.根据权利要求1所述的一种矿山生态修复装置，其特征在于：所述弹簧(17)的数量为四个，且所述弹簧(17)的中间设置有限位柱。
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