本發(fā)明主要涉及一種采煤沉陷積水區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)重構(gòu)方法，適用于東部采煤沉陷積水區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理。

背景技術(shù)：

采煤沉陷積水區(qū)是東部高潛水位礦區(qū)開(kāi)采沉陷造成的一種典型的地質(zhì)災(zāi)害。東部礦區(qū)普遍具有儲(chǔ)量大、多煤層、高潛水位、地表疊加沉降等特點(diǎn)，開(kāi)采造成地表大量土地資源喪失，原有耕地破壞，地表形成大面積塌陷坑，同時(shí)受到地下潛水外滲、大氣降水的綜合影響，塌陷坑內(nèi)常年積水，歷經(jīng)幾十年重復(fù)開(kāi)采，大片開(kāi)采沉陷區(qū)形成地表塌陷塘，地表原有耕地、道路、村莊等被淹沒(méi)，塌陷區(qū)原有生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生不可逆的破壞。一方面，為保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，大量煤炭資源被采出的同時(shí)，采煤沉陷造成大量耕地、村莊喪失，以?xún)苫吹V區(qū)為例，截至2015年底，已形成的塌陷區(qū)面積達(dá)508km²，且以20km²/年的速度在增加，同時(shí)受到高潛水位和地表降水的綜合影響，塌陷區(qū)形成大量水域，原有陸生生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生顛覆性變化，轉(zhuǎn)變?yōu)樗鷳B(tài)系統(tǒng)和水陸復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)沉陷形成的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能低下，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，大量沉陷區(qū)土地撂荒，社會(huì)問(wèn)題突出，嚴(yán)重影響了沉陷區(qū)可持續(xù)發(fā)展；另一方面，煤炭開(kāi)采產(chǎn)生的煤矸石、粉煤灰等固體廢棄物含有大量氮、磷、銅、鋅、鎘等有害重金屬元素，通過(guò)地表徑流、土壤滲透、大氣揚(yáng)塵等途徑遷移擴(kuò)散，進(jìn)入沉陷區(qū)，造成環(huán)境二次污染，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失，水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重。

常規(guī)沉陷區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)環(huán)境治理一般采用以下兩種方式：一種是通過(guò)采用“表土翻出-深部充填-表層覆土”的傳統(tǒng)土地復(fù)墾模式，其缺點(diǎn)在于：成本較高、工藝復(fù)雜、復(fù)墾周期較長(zhǎng)，復(fù)墾區(qū)表層土壤板結(jié)、貧瘠及重金屬污染嚴(yán)重等；一種是在積水區(qū)進(jìn)行水生養(yǎng)殖、人工濕地構(gòu)建等模式，其缺點(diǎn)在于生物結(jié)構(gòu)單一，難以形成合理的生物鏈，積水區(qū)的過(guò)度養(yǎng)殖造成水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，且養(yǎng)殖成本較高，難以形成有效合理的生態(tài)系統(tǒng)。以上兩種方式均未考慮沉陷區(qū)邊緣斜坡地的利用，造成大量斜坡地撂荒。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中不能解決沉陷區(qū)平整地、斜坡地、積水區(qū)綜合生態(tài)環(huán)境治理的技術(shù)問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、高效全面進(jìn)行采煤沉陷積水區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理的方法，構(gòu)建采煤沉陷積水區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)，為沉陷區(qū)綜合治理、發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供一種有效模式。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采煤沉陷積水區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)重構(gòu)方法，包括如下步驟：

a.將需要構(gòu)建生態(tài)農(nóng)業(yè)的采煤沉陷積水區(qū)進(jìn)行區(qū)域劃分，根據(jù)沉陷積水區(qū)的實(shí)際情況將沉陷積水區(qū)劃分為平整地區(qū)域，斜坡區(qū)域和蓄水區(qū)，其中地勢(shì)平坦區(qū)域?yàn)槠秸貐^(qū)域，斜坡區(qū)域?yàn)槠秸貐^(qū)域與沉陷積水區(qū)水面之間的坡地，蓄水區(qū)為沉陷積水區(qū)含水區(qū)域，包括淺水區(qū)域和深水區(qū)域，其中水深0.5m以?xún)?nèi)的區(qū)域?yàn)闇\水區(qū)域，水深超過(guò)0.5m的區(qū)域?yàn)樯钏畢^(qū)域；

b.對(duì)采煤沉陷積水區(qū)的積水進(jìn)行采樣檢測(cè)，當(dāng)積水采樣檢測(cè)結(jié)果符合農(nóng)業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)則直接對(duì)沉陷積水區(qū)水下土壤進(jìn)行改造，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果不符合農(nóng)業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)則重新對(duì)沉陷積水區(qū)進(jìn)行規(guī)劃使沉陷區(qū)水質(zhì)合格；

c.在蓄水區(qū)構(gòu)建水位平衡系統(tǒng)，以保證蓄水區(qū)的水面位置；

d.在沉陷區(qū)平整地區(qū)域范圍內(nèi)對(duì)土地進(jìn)行充填復(fù)墾，并改造濕地，進(jìn)行土壤改良使其成為耕地，在耕地區(qū)域搭建可移動(dòng)大棚，從而使耕地一年四季均實(shí)施蔬菜栽培；

e.調(diào)整蓄水區(qū)的水位高度，并在蓄水區(qū)水位處的斜坡區(qū)域上修建邊坡護(hù)岸，邊坡護(hù)岸即為斜坡區(qū)域坡底；

f.將邊坡護(hù)岸到平整地區(qū)域之間的斜坡區(qū)域根據(jù)高度平分為三份，在坡頂1/3范圍內(nèi)沿地形等高線(xiàn)以交錯(cuò)的品字形模式種植喬木，種植株行距為3m×3m，在坡中1/3范圍內(nèi)，沿地形等高線(xiàn)以交錯(cuò)的品字形模式種植灌木，種植株行距為2m×2m，在坡底靠近水面的1/3范圍內(nèi)，沿地形等高線(xiàn)以播撒種植的模式種植牧草；

g.在蓄水區(qū)的淺水區(qū)域種植水生蔬菜，在深水區(qū)域飼養(yǎng)水生生物。

所述的平整地區(qū)域范圍為沉陷區(qū)距離斜坡區(qū)域距離100m范圍內(nèi)。

所述沉陷積水區(qū)規(guī)劃為：將沉陷積水區(qū)積水抽走后清除淤泥和腐質(zhì)土層，夯實(shí)積水區(qū)底部土地，在積水區(qū)底部土地上進(jìn)行土工膜防滲處理，使地下采煤區(qū)的有害物質(zhì)不會(huì)滲入，在土工膜上方布置改良后的土壤，重新在沉陷積水區(qū)注入清水從而使水質(zhì)安全可靠。

所述土工膜防滲處理步驟為：清除淤泥和腐質(zhì)土層，鋪上支持層后進(jìn)行基底壓實(shí)，使用防滲材料構(gòu)成復(fù)合防滲基底，在防滲基底上鋪上保護(hù)層后碾壓夯實(shí)；其中支持層為鋪碎石、中砂和細(xì)沙構(gòu)成，保護(hù)層為黃土、粉細(xì)沙和砂卵石分層輾壓構(gòu)成。

所述水位平衡系統(tǒng)包括浮子和水位傳感器，水位傳感器通過(guò)單片機(jī)分別與水源上的電磁閥和抽水泵開(kāi)關(guān)相連接，當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到浮子高度低于預(yù)設(shè)值時(shí)，則通過(guò)單片機(jī)開(kāi)啟水源上的電磁閥打開(kāi)向蓄水區(qū)補(bǔ)水，當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到浮子高度高于預(yù)設(shè)值時(shí)，則通過(guò)單片機(jī)開(kāi)啟抽水泵開(kāi)關(guān)將多余的水抽走。

所述平整地區(qū)域與斜坡區(qū)域之間構(gòu)建污染防滲堤，防止平整地區(qū)域的污水流入蓄水區(qū)。

所述種植的喬木為蘋(píng)果、梨樹(shù)、銀杏；種植的灌木為大葉女貞、碧桃、日本櫻花、香樟、桂花、紅葉石楠、紫薇；種植的牧草為紫花苜蓿。

所述淺水區(qū)域種植的水生蔬菜品種為蓮藕、茭白；深水區(qū)域養(yǎng)殖品種為黃顙魚(yú)、絨螯蟹。

所述斜坡區(qū)域與平整地區(qū)域和蓄水區(qū)交界處分別設(shè)有隔離圍欄，隔離圍欄之間放養(yǎng)有家禽。

有益效果：本發(fā)明涉及一種采煤沉陷積水區(qū)的生態(tài)農(nóng)業(yè)重構(gòu)技術(shù)，按照沉陷區(qū)類(lèi)型，劃分為平整地、斜坡地、淺水區(qū)、深水區(qū)四個(gè)部分，分別進(jìn)行設(shè)施蔬菜、喬-灌-草立體復(fù)式種植、水生蔬菜、健康水產(chǎn)，充分利用高潛水位礦區(qū)采煤沉陷積水區(qū)：

(1)避免了采煤沉陷區(qū)的土地復(fù)墾，打破了傳統(tǒng)復(fù)墾模式，提高了沉陷區(qū)治理效率；

(2)根據(jù)采煤沉陷積水區(qū)特點(diǎn)，進(jìn)行全方位立體式生態(tài)農(nóng)業(yè)重構(gòu)，形成完整的食物鏈及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；

(3)適用于礦產(chǎn)資源重復(fù)開(kāi)采的各種穩(wěn)沉、非穩(wěn)沉區(qū)生態(tài)環(huán)境治理，可移動(dòng)大棚可根據(jù)地表動(dòng)態(tài)沉陷時(shí)間，進(jìn)一步調(diào)整空間布局；

(4)將采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理和生態(tài)農(nóng)業(yè)重構(gòu)相結(jié)合，將沉陷區(qū)利用率提高到100％，實(shí)現(xiàn)采煤沉陷區(qū)無(wú)空白綜合治理；

(5)通過(guò)對(duì)采煤沉陷積水區(qū)的綜合利用，通過(guò)平整地進(jìn)行綠色蔬菜種植和斜坡地苗木種植，利用植被攔截和吸收沉陷區(qū)污染物，進(jìn)一步改善土壤質(zhì)量，構(gòu)建完整的浮葉植物、挺水植物、水生動(dòng)物水域食物鏈，可有效降低水體富營(yíng)養(yǎng)化程度，凈化沉陷區(qū)水體環(huán)境。

(6)提出了高潛水位采煤沉陷區(qū)邊采邊治的動(dòng)態(tài)治理模式，通過(guò)平整地設(shè)施蔬菜，進(jìn)一步改善土壤質(zhì)量，提高土地利用率；通過(guò)斜坡地立體苗木復(fù)式種植，集土壤改良和牧草生產(chǎn)為一體的生態(tài)修復(fù)模式；通過(guò)淺水區(qū)水生蔬菜和深水區(qū)健康水產(chǎn)養(yǎng)殖，采用湖泊逆變?cè)?，?gòu)建以沉水植物為主、浮葉和挺水植物為輔的水生植物群落，引入魚(yú)蟹等消費(fèi)者，延長(zhǎng)食物鏈，提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明采煤沉陷積水區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)重構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的斜坡地品字形種植模式示意圖。

圖中：1-平整地區(qū)域，2-斜坡區(qū)域，3-淺水區(qū)域，4-深水區(qū)域，5-可移動(dòng)大棚，6-苗木，7-水生蔬菜，8-水生生物，9-喬木，10-灌木，11-牧草。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利作進(jìn)一步的說(shuō)明：

如圖1所示，本發(fā)明的采煤沉陷積水區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)重構(gòu)方法，包括如下步驟：

a.對(duì)需要構(gòu)建生態(tài)農(nóng)業(yè)的采煤沉陷積水區(qū)進(jìn)行區(qū)域劃分，根據(jù)沉陷積水區(qū)的實(shí)際情況將沉陷積水區(qū)劃分為平整地區(qū)域1，斜坡區(qū)域2和蓄水區(qū)，其中地勢(shì)平坦區(qū)域?yàn)槠秸貐^(qū)域1，斜坡區(qū)域2為平整地區(qū)域1與沉陷積水區(qū)水面之間的坡地，所述的平整地區(qū)域1范圍為沉陷區(qū)距離斜坡區(qū)域2距離100m范圍內(nèi)，所述平整地區(qū)域1與斜坡區(qū)域2之間構(gòu)建污染防滲堤，防止平整地區(qū)域1的污水流入蓄水區(qū)；蓄水區(qū)為沉陷積水區(qū)含水區(qū)域，包括淺水區(qū)域3和深水區(qū)域4，其中水深0.5m以?xún)?nèi)的區(qū)域?yàn)闇\水區(qū)域3，水深超過(guò)0.5m的區(qū)域?yàn)樯钏畢^(qū)域4；

b.對(duì)采煤沉陷積水區(qū)的積水進(jìn)行采樣檢測(cè)，當(dāng)積水采樣檢測(cè)結(jié)果符合農(nóng)業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)則直接對(duì)沉陷積水區(qū)水下土壤進(jìn)行改造，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果不符合農(nóng)業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)則重新對(duì)沉陷積水區(qū)進(jìn)行規(guī)劃使沉陷區(qū)水質(zhì)合格，所述改造步驟為：將沉陷積水區(qū)積水抽走后清除淤泥和腐質(zhì)土層，夯實(shí)積水區(qū)底部土地，在積水區(qū)底部土地上進(jìn)行土工膜防滲處理，使地下采煤區(qū)的有害物質(zhì)不會(huì)滲入，在土工膜上方布置改良后的土壤，重新在沉陷積水區(qū)注入清水從而使水質(zhì)安全可靠；所述土工膜防滲處理步驟為：清除淤泥和腐質(zhì)土層，鋪上支持層后進(jìn)行基底壓實(shí)，使用防滲材料構(gòu)成復(fù)合防滲基底，在防滲基底上鋪上保護(hù)層后碾壓夯實(shí)；其中支持層為鋪碎石、中砂和細(xì)沙構(gòu)成，保護(hù)層為黃土、粉細(xì)沙和砂卵石分層輾壓構(gòu)成；

c.對(duì)蓄水區(qū)構(gòu)建水位平衡系統(tǒng)，以保證蓄水區(qū)的水面位置；

d.在沉陷區(qū)平整地區(qū)域1范圍內(nèi)對(duì)土地進(jìn)行充填復(fù)墾，并改造濕地，進(jìn)行土壤改良使其成為耕地，在耕地區(qū)域搭建可移動(dòng)大棚5，從而使耕地一年四季均實(shí)施蔬菜栽培；

e.調(diào)整蓄水區(qū)的水位高度，并在蓄水區(qū)水位處的斜坡區(qū)域上修建邊坡護(hù)岸，邊坡護(hù)岸即為斜坡區(qū)域坡底；

f.將邊坡護(hù)岸到平整地區(qū)域1之間的斜坡區(qū)域2根據(jù)高度平分為三份，在坡頂1/3范圍內(nèi)沿地形等高線(xiàn)以交錯(cuò)的品字形模式種植喬木9，所述種植的喬木9為蘋(píng)果、梨樹(shù)、銀杏，種植株行距為3m×3m；在坡中1/3范圍內(nèi)，沿地形等高線(xiàn)以交錯(cuò)的品字形模式種植灌木10，種植的灌木10為大葉女貞、碧桃、日本櫻花、香樟、桂花、紅葉石楠、紫薇，種植株行距為2m×2m；在坡底靠近水面的1/3范圍內(nèi)，沿地形等高線(xiàn)以播撒種植的模式種植牧草11，種植的牧草11為紫花苜蓿；

g.在蓄水區(qū)的淺水區(qū)域3種植水生蔬菜7，在深水區(qū)域4飼養(yǎng)水生生物8；所述淺水區(qū)域3種植的水生蔬菜品種為蓮藕、茭白；深水區(qū)養(yǎng)殖品種為黃顙魚(yú)、絨螯蟹；斜坡區(qū)域2與平整地區(qū)域1和蓄水區(qū)交界處分別設(shè)有隔離圍欄，隔離圍欄之間放養(yǎng)有家禽，該方法具有操作靈活性、生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)性等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)采煤沉陷積水區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)重構(gòu)，提高沉陷區(qū)水土利用率，構(gòu)建完整的沉陷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，適用于我國(guó)東部各類(lèi)采煤沉陷積水區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理。

所述水位平衡系統(tǒng)包括浮子和水位傳感器，水位傳感器通過(guò)單片機(jī)分別與水源上的電磁閥和抽水泵開(kāi)關(guān)相連接，當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到浮子高度低于預(yù)設(shè)值時(shí)，則通過(guò)單片機(jī)開(kāi)啟水源上的電磁閥打開(kāi)向蓄水區(qū)補(bǔ)水，當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到浮子高度高于預(yù)設(shè)值時(shí)，則通過(guò)單片機(jī)開(kāi)啟抽水泵開(kāi)關(guān)將多余的水抽走。