[發(fā)明專利]一種基于煤礦地下水庫的離網(wǎng)光伏智能灌溉系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111367418.2
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN113951114A
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝猛;管偉明;李海鵬;徐辰宇;趙紅超;南森林;馬學舟;李向東
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;H02J7/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種基于煤礦地下水庫的離網(wǎng)光伏智能灌溉系統(tǒng)，用以解決干旱區(qū)煤礦生態(tài)修復中水資源匱乏的問題。例如，新疆煤炭資源豐富，但生態(tài)環(huán)境脆弱，干旱缺水是新疆礦區(qū)生態(tài)修復遇到的普遍難題。新疆地區(qū)日照時間長，水的補給量遠小于蒸發(fā)量，進而造成地表水資源匱乏，影響植被的生長。為改善地表水蒸發(fā)與補給的平衡關(guān)系，本發(fā)明提出利用煤礦地下水庫結(jié)合太陽能蓄供電技術(shù)，形成干旱礦區(qū)植被灌溉的智能調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)白天蓄能，夜間自動分時分區(qū)對礦區(qū)地表植被進行灌溉的生態(tài)修復方法，以此改善干旱礦區(qū)生態(tài)修復水資源匱乏的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦區(qū)生態(tài)修復方面的研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于煤礦地下水庫的離網(wǎng)光伏智能灌溉系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤炭開采后會對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，尤其是地表植被會因水位下降、水土流失等原因大面積退化或死亡，進而破壞區(qū)域的生態(tài)平衡，造成系列環(huán)境問題。因此，對礦區(qū)生態(tài)進行修復極為必要。

資源的有效供給是確保礦區(qū)生態(tài)修復效果的核心要素。然而，煤礦企業(yè)多建設(shè)在遠離城鄉(xiāng)，且無基礎(chǔ)供水系統(tǒng)的區(qū)域，在開采完畢后進行生態(tài)修復時，首先需要解決的就是植被復綠的用水問題，現(xiàn)有的技術(shù)主要是依靠當?shù)卮髿饨邓⑷斯や佋O(shè)管路或修建蓄水設(shè)施等方式為植被生長提供水分。但我國煤炭資源多賦存在北部或西北部的干旱半干旱區(qū)域，在新疆地區(qū)大氣降水量稀少，地表徑流也不豐富，同時地表植被稀疏保水能力較弱，造成了地表水資源的蒸發(fā)量遠大于補給量。

國的煤礦地下水庫技術(shù)，充分利用采空區(qū)形成的地下空間蓄積水資源，有效減少了礦區(qū)水資源的蒸發(fā)量，增加了礦區(qū)水資源的蓄積量。但在礦區(qū)復墾復綠時期需要進行長期的大面積的植被灌溉工作，此階段的用水量大且灌溉面積廣，因此，日蒸發(fā)量也非常大，尤其是像新疆等區(qū)域具有日照時間長、強度大的氣候特征，白天進行澆灌勢必會造成大量水分快速蒸發(fā)，無法滿足植被生長的用水需求，且地下水庫的容積相對礦區(qū)生態(tài)修復的長期用水量也顯不足。如何根據(jù)當?shù)氐奶鞖鈼l件，土壤墑情，水資源補給條件等影響植被生長的要素，科學的進行無人值守的灌溉尚未有系統(tǒng)的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容

為改善干旱礦區(qū)植被復綠用水階段，地表水蒸發(fā)與補給的不平衡關(guān)系。本發(fā)明提出利用煤礦地下水庫結(jié)合太陽能蓄電供電技術(shù)，形成干旱礦區(qū)植被灌溉的智能調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)白天蓄能，夜間自動分時分區(qū)對礦區(qū)地表植被進行灌溉的生態(tài)修復方法，以此改善干旱礦區(qū)生態(tài)修復水資源匱乏的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于煤礦地下水庫的離網(wǎng)光伏智能灌溉系統(tǒng)，由礦區(qū)地下水庫、離網(wǎng)光伏灌溉系統(tǒng)和地表生態(tài)修復系統(tǒng)三部分組成。

本系統(tǒng)的控制方案為：根據(jù)干旱礦區(qū)不同季節(jié)地表徑流、大氣降水的補給量的變化特征，設(shè)置集水和灌溉期。

本發(fā)明是將新疆的煤礦地下水庫的水資源充分利用起來，匯聚地下水資源和地標季節(jié)性過量用水，改善生態(tài)修復水資源匱乏的問題。由于新疆光照強的特點，利用太陽能在白天進行光伏發(fā)電為系統(tǒng)提供能量，白天光照強溫度高蒸發(fā)量較大，所以夜間錯時進行地表生態(tài)環(huán)境用水，有效的減少蒸發(fā)量，緩解了新疆徑流量小于蒸發(fā)量的情況，同時將礦區(qū)地表設(shè)計為波浪形態(tài)，分區(qū)域安裝土壤墑情傳感器和光敏傳感器等檢測裝置，設(shè)置閾值，增加水資源的利用率，最終能夠提高地表植被覆蓋率，改善礦區(qū)的地表生態(tài)環(huán)境。

煤礦地下水庫的概念是利用煤炭開采形成的采空區(qū)垮落巖體空隙，將安全煤柱用人工壩體連接形成水庫壩體，建設(shè)礦井水入庫設(shè)施和取水設(shè)施，對礦井水進行分時分地儲存及分質(zhì)分期利用。煤礦地下水庫可以實現(xiàn)人為控制壩體安全和調(diào)控利用水資源。供井下生產(chǎn)和地面生產(chǎn)、生態(tài)和生活利用。同時建設(shè)水量監(jiān)測，進出水路管等設(shè)施。此外還可以建設(shè)水電站將地表水收集管道中的水勢能轉(zhuǎn)換能電能。同時通過設(shè)置地表收集渠道的方式，將降雨和冰雪融水儲存在地下水庫中，可以進一步擴大這個煤礦地下水庫具有儲存水的優(yōu)勢。