一种高潜水位采煤沉陷区水系连通系统

1.本发明涉及采煤沉陷区水资源开发利用技术领域，特别是涉及一种高潜水位采煤沉陷区水系连通系统。


背景技术：

2.我国东部黄淮海平原水网密布、潜水位高，且是农业主产区，同时也是煤炭的主要产地，煤炭开采以井工开采为主，地表潜水位高、巨厚松散层，形成了大规模采煤沉陷积水区(季节性积水或常年积水)。采煤沉陷积水区形成与采矿活动密切相关，积水深度与面积随着工作面推进与多煤层开采逐渐扩大，矿区内沉陷区积水面积不一，沉陷深度不同，在没有系统规划的情况下不少水资源因没有及时利用被矿区废水、废渣等污染，或在汛期时部分沉陷积水水位过高，影响周围的工业、农业的生产和生活。
3.我国东部地区社会经济发达，对水资源量需求量大，且长期处于严重缺水状态，沉陷积水区的水资源量不可忽视，可作为煤炭开发利用所需水资源的有效补充，亟需一种适合高潜水位采煤沉陷积水区的水系连通方法，提高沉陷区水生态环境与水资源开发效率。当前的一些水系连通系统及实施方法大多针对江河、湖泊、水库等，存在以下问题：
4.(1)采煤沉陷积水区的面积、水深、容量等规模参数随着井下开采动态演变，现有对天然水系的连通方法无法适用于动态变化的沉陷积水区；
5.(2)采煤沉陷区以沉陷盆地形式产生与发育，盆地周边普遍存在地表拉张裂隙，与周边天然水体存在明显高程差，现有的水系连通方法无法有效保证连通后的输水效率。
6.(3)采煤沉陷积水区的积水边界水位浅，随季节消长，积水区相对封闭，水力循环不充分，导致水陆交错区域水质较差。
7.如公开号为cn210140480u的一种采煤沉陷区水污染控制系统中，包括沉陷区，沉陷区设有引水渠、沉淀池、配水渠、湿地营建系统、清水池和出水口，引水渠用于将沉陷区附近的河流或湖泊等水体引水进入沉淀池，水流经配水渠流入湿地营建系统后再进入清水池，清水池内的水通过出水口排放到附近的河流或湖泊等水体内，引水渠、沉淀池、配水渠、湿地营建系统、清水池和出水口均通过水道连通；其是将沉陷区作为一种过滤系统，将污染河流中的水在沉陷区中处理之后再次输送入河流当中，完成水的循环净化处理，无法做到蓄洪和供给农业用水和工业用水。
8.为了解决上述问题，本发明提供一种高潜水位采煤沉陷区水系连通系统，来解决采煤沉陷区蓄水功能不足无法保证农业用水和工业用水的问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种高潜水位采煤沉陷区水系连通系统，达到在枯水期，利用采煤沉陷区蓄水并供给用户用水的目的。
10.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
11.一种高潜水位采煤沉陷区水系连通系统，包括若干沉陷区和通过第一沟渠系统和
第二沟渠系统分别与所述沉陷区连通的河流和用水用户，所述沉陷区包括沉陷湿地系统和位于所述沉陷湿地系统内的若干积水区，所述第一沟渠系统用于将所述河流中的水引入所述积水区内，所述第二沟渠系统用于将所述积水区内的水引入用水用户，所述沉陷湿地系统用于净化所述积水区内的水质。
12.优选地，所述第一沟渠系统包括第一沟渠和设置在所述第一沟渠上的第一泵站系统，所述第一沟渠的一端与所述河流连通，另外一端与所述积水区连通，所述第一泵站系统用于将河流中的水泵送至所述积水区内。
13.优选地，所述第一沟渠与所述河流连接的一端设置有翻水站，当所述河流的水位低于所述积水区的水位时，所述翻水站用于将所述河流中的水引入所述积水区内。
14.优选地，所述河流上设置有进水闸、节水闸和分水闸，所述进水闸、节水闸和分水闸均靠近所述第一沟渠与所述河流连接的一端。
15.优选地，所述第二沟渠系统包括第二沟渠和设置在所述第二沟渠上的第二泵站系统，所述第二沟渠的一端与所述积水区连通，另外一端与所述用水用户连通，所述第二泵站系统用于将积水区中的水泵送至所述用水用户。
16.优选地，相邻所述积水区通过第三沟渠系统连通，所述第三沟渠系统包括第三沟渠和设置在所述第三沟渠上的第三泵站系统，所述第三沟渠两端分别与相邻的所述积水区连通，所述第三泵站系统用于将相邻积水区内的水往复泵送。
17.优选地，相邻所述沉陷区通过第四沟渠系统连通，所述第四沟渠系统包括第四沟渠和设置在所述第四沟渠上的第四泵站系统，所述第四沟渠两端分别与相邻所述沉陷区内的积水区连通，所述第四泵站系统用于将相邻沉陷区内积水区的水往复泵送。
18.优选地，所述沉陷湿地系统包括位于所述积水区上方的沉陷积水消落带和种植在积水区内的净化植物群落。
19.优选地，还包括局部水循环系统，所述局部水循环系统包括管道、水泵和曝气器，所述管道一端连接水泵，另一端置于所述积水区内，所述曝气器均匀铺设在所述积水区底部。
20.优选地，所述用水用户包括农田和工厂。
21.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
22.1.本发明中通过将沉陷区的积水区与河流连通，以主要沉陷区为核心，充分利用周边天然水系和人工沟渠，构建了高潜水位沉陷区的安全防洪网络，丰水期，沉陷区可以作为蓄滞洪区，经人工沟渠将汛期过境水引入沉陷积水区暂存，可有效降低天然水系行洪压力；当枯水期时，可以将河流中的水引入到积水区当中，并通过沉陷湿地系统的净化功能使得积水区本身存在的水和河流中的水进行净化，进而通过第二沟渠系统，将净化后的水引入农田进行农业灌溉或者工厂进行施工用水，形成了集净化、蓄水、灌溉、防洪一体的沉陷区水资源协调开发模式，实现了高潜水位矿区的水资源高效利用。
23.2.本发明中第一沟渠系统包括第一沟渠和设置在所述第一沟渠上的第一泵站系统，第一沟渠的一端与河流连通，另外一端与积水区连通，第一泵站系统用于将河流中的水泵送至积水区内。
24.3.本发明中第一沟渠与河流连接的一端设置有翻水站，当河流的水位低于积水区的水位时，翻水站用于将所述河流中的水引入所述积水区内。
25.4.本发明中河流上设置有进水闸、节水闸和分水闸，进水闸、节水闸和分水闸均靠近第一沟渠与河流连接的一端；有效控制输水流量及水流状态，减少无效弃水。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.附图1为本发明结构示意图；
28.附图2为沉陷湿地系统结构示意图；
29.附图3为局部水循环结构示意图；
30.其中，1、河流；2、分水闸；3、翻水站；4、第一沟渠；5、第一泵站系统；6、积水区；7、沉陷湿地系统；8、用水用户；9、第三沟渠；10、第三泵站；11、第四沟渠；12、第四泵站系统；13、第二沟渠；14、第二泵站系统；15、植物群落；16、消落带；17、曝气管；18、管道；19、水泵。
具体实施方式
31.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。
32.本发明的目的是提供一种高潜水位采煤沉陷区水系连通系统，达到在枯水期，利用采煤沉陷区蓄水并供给用户用水的目的。
33.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
34.参考图1，一种高潜水位采煤沉陷区水系连通系统，包括若干沉陷区和通过第一沟渠系统和第二沟渠系统分别与沉陷区连通的河流1和用水用户8，沉陷区包括沉陷湿地系统7和位于沉陷湿地系统7内的若干积水区6，第一沟渠系统用于将河流1中的水引入积水区6内，第二沟渠系统用于将积水区6内的水引入用水用户8，沉陷湿地系统7用于净化积水区6内的水质；本发明中通过将沉陷区的积水区6与河流1连通，以主要沉陷区为核心，充分利用周边天然水系和人工沟渠，构建了高潜水位沉陷区的安全防洪网络，丰水期，沉陷区可以作为蓄滞洪区，经人工沟渠将汛期过境水引入沉陷积水区6暂存，可有效降低天然水系行洪压力；当枯水期时，可以将河流1中的水引入到积水区6当中，并通过沉陷湿地系统7的净化功能使得积水区6本身存在的水和河流1中的水进行净化，进而通过第二沟渠系统，将净化后的水引入农田进行农业灌溉或者工厂进行施工用水，形成了集净化、蓄水、灌溉、防洪一体的沉陷区水资源协调开发模式，实现了高潜水位矿区的水资源高效利用。
35.参考图1，第一沟渠系统包括第一沟渠4和设置在第一沟渠4上的第一泵站系统5，第一沟渠4的一端与河流1连通，另外一端与积水区6连通，第一泵站系统5用于将河流1中的水泵送至积水区6内。
36.参考图1，第一沟渠与河流1连接的一端设置有翻水站3，当河流1的水位低于积水
区6的水位时，翻水站3用于将河流1中的水引入积水区6内。
37.参考图1，河流1上设置有进水闸、节水闸和分水闸2，进水闸、节水闸和分水闸2均靠近第一沟渠4与河流1连接的一端；有效控制输水流量及水流状态，减少无效弃水。
38.参考图1，第二沟渠系统包括第二沟渠13和设置在第二沟渠13上的第二泵站系统14，第二沟渠13的一端与积水区6连通，另外一端与用水用户8连通，第二泵站系统14用于将积水区6中的水泵送至所述用水用户8。
39.参考图1，相邻积水区通过第三沟渠系统连通，第三沟渠系统包括第三沟渠9和设置在第三沟渠9上的第三泵站系统，第三沟渠9两端分别与相邻的积水区6连通，第三泵站系统用于将相邻积水区6内的水往复泵送，通过使得积水区6内的水循环起来，达到改善水质的目的，避免积水区6的积水边界水位浅，随季节消长，积水区6相对封闭，水力循环不充分，导致水陆交错区域水质较差的问题。
40.参考图1，相邻沉陷区通过第四沟渠系统连通，第四沟渠系统包括第四沟渠11和设置在第四沟渠11上的第四泵站系统12，第四沟渠11两端分别与相邻所沉陷区内的积水区连通，第四泵站系统12用于将相邻沉陷区内积水区6的水往复泵送；通过使得积水区内的水循环起来，达到改善水质的目的，避免积水区6的积水边界水位浅，随季节消长，积水区相对封闭，水力循环不充分，导致水陆交错区域水质较差的问题。
41.参考图2，沉陷湿地系统7包括位于积水区6上方的沉陷积水消落带16和种植在积水区6内的净化植物群落15；植物群落15和消落带16具有景观美化和净化水质的效果，植物种类选用茭白、美人蕉、灯心草或鸢尾。
42.参考图3，还包括局部水循环系统，局部水循环系统包括管道18、水泵19和曝气器，管道18一端连接水泵19，另一端置于积水区6内，曝气器均匀铺设在积水区底部。
43.进一步的，用水用户8包括农田和工厂。
44.根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
45.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。