一种荒漠化治理方法及系统与流程

2021-01-17 11:01:53|

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本发明涉及土地沙化、荒漠化治理领域，具体涉及一种荒漠化治理方法及系统。

背景技术：

我国面临的生态环境问题相当严重，亟待根治处理和有效应对的任务十分繁重复杂，任重而道远。以我国水资源短缺且时空分布严重失衡，自然水域中河流，湖泊污染，富营养化问题严重；人均耕地资源有限，人多耕地少，且气候变化愈加异常，自然干旱，洪涝灾害多发，粮食生产安全基础很不稳固，森林覆盖率严重偏低；有限的耕地和自然的草场沙化、退化现象严重，而沙尘暴，沙漠扩张势头强劲等实际问题。

沙漠治理成了环境治理中最重要的一部步，随着人类自然科学技术的进步，大规模沙漠治理就变的可行。

技术实现要素：

本发明为了解决土地沙漠化的问题，提出了一种荒漠化治理方法，该方法利用海水淡化技术、天气预报系统和污水处理技术将海水、洪水和城市生活污水利用起来，既可达到解决土地荒漠化的问题，又可充分利用各中水资源，减少海水水平面升高、洪水造成的生命财产损失以及污水排放造成的污染问题。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现的：

一种土地荒漠化治理方法，包括以下步骤：

（1）水源收集：分别收集清淡水和可灌溉污水；

（2）水源输送：将收集份清淡水和可灌溉污水分别输送至需要治理的荒漠化地区；

（3）水源存储：将清淡水存储于荒漠化地区建立的地下智能灌溉结构中，将可灌溉污水存储于地上污水人工湖中；

（4）灌溉：地下智能灌溉结构将存储其中的清淡水通过地下埋设的水管上的出水口智能出水灌溉，地上污水人工湖中的通过与地下管道连接的排水结构喷洒灌溉。

在上述步骤（1）水源收集中，所述清淡水的收集包括海水淡化得到的淡水的收集和自然界中的江水、河水、雨水的收集；

所述的可灌溉污水收集包括城镇生活污水、农业养殖排放污水、农副产品加工污水的收集。

在上述步骤（2）水源输送中，所述清淡水和可灌溉污水的输送包括多级水利管道（沟渠）和多级泵站，所述泵站设置有能源供应系统，所述能源供应系统包括设置于水泵工作室的风力发电设备和光伏发电设备，能源供应系统既可为水泵提供蓄电池备用电力，又可为水泵提供直接的电力供应。

在上述步骤（3）水源存储中，所述的地下智能灌溉结构包括地下清水水库和地上智能控制站房，地下清水水库用以存储清淡水，地上智能控制站房用以控制水管上的出水口定量出水以远程控制水流量。

在上述步骤（4）灌溉中，所述的水管以地下智能灌溉结构为中心呈放射状布置，水管上等间距设有出水口，每个出水口的辐射面积相等，所述的出水口处设有智能出水量监测控制开关，智能出水量监测控制开关与地下智能灌溉结构连接；

所的排水结构等间距设置于地下管道的上方且与水管的位置一一对应，排水结构包括类似于消防栓的污水栓和浇灌臂，浇灌臂以类似于消防栓的污水栓为中心转动浇灌，浇灌区域与清淡水漫灌区域重合。

所述的地下水管只需埋设在距离地表一定厚度的含水层，且适宜植物吸取水分生长即可。

一种土地荒漠化治理系统，包括水源存储系统、水源输送系统、水源存储系统和水源灌溉系统和能源供应系统；

所述的水源存储系统包括收集池、中间池和存储池，收集池包括淡水池和污水池，中间池包括淡水中间池和污水中间池，存储池包括淡水人工湖和污水人工湖；

所述的水源输送系统包括多级水利管道和多级泵站，淡水池与淡水中间池之间、淡水中间池与淡水人工湖之间均通过多级水利管道和多级泵站连接，污水池与污水中间池、污水中间池与污水人工湖之间通过多级水力沟渠和多级泵站连接；

所述的水源存储系统包括地下智能灌溉结构和地上污水人工湖，地下智能灌溉结构包括地下清水水库和地上智能控制站房，地下清水水库与淡水人工湖之间通过管道连接；所述的地下清水水库外放射状分布有水管，水管上等间距设有出水口，出水口处设置有智能出水量监测控制开关；所述的地上智能控制站房包括站房、控制主机、水位监测传感器和蓄电池，控制主机和蓄电池固定于站房内，蓄电池与控制主机连接，水位监测传感器与控制主机连接；

所述的能源供应系统包括设置于荒漠化地区的风力发电设备和光伏发电设备，能源供应系统为地下智能灌溉结构提供备用电力并为智能出水量监测控制开关提供直接运行电力。

进一步的，所述的多级水力沟渠的地上传输通道的铺设层采用城市塑料垃圾制作而成。

进一步的，所述的地下清水水库的蓄水池采用抗渗混凝土制作而成。

本发明的有益效果是：1、本发明利用海水淡化技术、天气预报系统和污水处理技术将海水、洪水和城市生活污水利用起来，既可达到解决土地荒漠化的问题，又可充分利用各中水资源，减少海水水平面升高、洪水造成的生命财产损失以及污水排放造成的污染问题；2、本发明提供的土地荒漠化治理系统利用智能水量控制设备控制灌溉用水量，既可以渗透至一定的含水层厚度以供植被生长，又可以达到节水的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种土地荒漠化治理方法的流程图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种土地荒漠化治理方法，包括以下步骤：

（1）水源收集：分别收集清淡水和可灌溉污水；

（2）水源输送：将收集份清淡水和可灌溉污水分别输送至需要治理的荒漠化地区；

（3）水源存储：将清淡水存储于荒漠化地区建立的地下智能灌溉结构中，将可灌溉污水存储于地上污水人工湖中；

在上述步骤（1）水源收集中，所述清淡水的收集包括海水淡化得到的淡水的收集和自然界中的江水、河水、雨水的收集；其中，根据系统天气预报，提前收集全国范围内，暴雨及洪水预警，通过提前把河流及水库中的水抽走并输送至沙漠地区，减少城市防洪压力。

所述的可灌溉污水收集包括城镇生活污水、农业养殖排放污水、农副产品加工污水的收集，可灌溉污水用于荒漠化地区的地表灌溉具有以下作用：1、作为水源；2、富含有机肥，可作为植被生长的肥料；3、沉积物可有效聚集沙子，作为沙子的粘结剂，有助于土壤固定化，对植物种植、沙尘暴有明显有益作用。

在上述步骤（2）水源输送中，所述清淡水和可灌溉污水的输送包括多级水利管道（沟渠）和多级泵站，在清淡水和可灌溉污水的输送路径中，当上、下级人工湖泊的高差较大时，可在两级人工湖泊之间直接构建水利管道，利用高度差以输送水源；若两级人工湖泊的高差较小或者无高差时，此时利用水泵将上一级人工湖泊的水源抽吸至下一级人工湖泊中，完成水源的长距离输送。为防止水渗漏，可以收集城市塑料垃圾，经过分解处理，铺设成类似塑胶跑道的水传输渠道，以防止水渗透。

在上述步骤（3）水源存储中，所述的地下智能灌溉结构包括地下清水水库和地上智能控制站房，地下灌溉的深度以距离地表一定厚度的含水层即可，以适合植被的生长为宜。地下清水水库用以存储清淡水，地上智能控制站房用以控制水管上的出水口定量出水以远程控制水流量。由于沙漠干旱地区高温干燥，水蒸发量较大，为了最大限度的利用水资源，因此清淡水应采用地下灌溉模式，当清洁淡水进入荒漠化地区时，应该处于一个封闭环境下运行，以减少水的蒸发量及污水及沉淀物的产生。本实施例中的地下清水水库的蓄水池采用抗渗混凝土制作而成。清水水库的储水量最低为一处区域24小时灌溉量，以一百万立方米为例，如果分配到1000平方公里沙漠中，每平方公里获得水资源为1000吨，即每立方米获得0.001吨，实际运用中不可能每一平方土地都能浇灌到，也不可能在地下每一平米都有出水口，那是非常不现实的，应该是每隔一段距离便有一个地下淡水浇灌用的出水口，浇灌范围能达到数十平方米为宜，出水口离地表应该有一段距离，以1.5至3米范围，浇水使地表距离最深含水层5-8米最为合适，该含水层既可保证植被的正常生长，又可达到节水的目的。

在上述步骤（4）灌溉中，所述的水管以地下智能灌溉结构为中心呈放射状布置，水管上等间距设有出水口，每个出水口的辐射面积相等，所述的出水口处设有智能出水量监测控制开关，智能出水量监测控制开关与地下智能灌溉结构连接；本实施例中，可每隔十平方米中心点设置一个出水口，出水口有智能出水量监测控制开关，每个出水端的顶部，通过立杆上安装一个太阳能光伏发电设备，可以通过收集太阳能给该控制开关供电，通过该制开关可以调节出水量的大小，由物联网控制中心，控制整个水库所有水管的出水量。由于科学技术的进步，每个出水口所流出的水量可以实现较为精确的控制，这样就可以达到节约用水及随开随关目的。物联网控制中心和智能出水量监测控制开关之间通过物联网通信技术连接，而物联网通信的出现把这些要求都可以实现。每个中心通过物联网通信控制可以控制智能出水量监测控制开关以控制整个水库的出水，通过一定的排列方式来实现每个排水口的水流量一样多，达到均匀浇灌的目的。

通过物联网通信技术，可以实现在一天24个小时的时间里，实现远程控制出水口，在24小时时间内多次浇灌，每次浇灌的各个出水口，出水量精确控制，出水量能够达到一定的含水层厚度，使得含水层厚度能够满足植物生长，在植被生长期间随着植被对水资源需求的变化而做出调节等功能。

所的排水结构等间距设置于地下管道的上方且与水管的位置一一对应，排水结构包括类似于消防栓的污水栓和浇灌臂，浇灌臂以类似于消防栓的污水栓为中心转动浇灌，浇灌区域与清淡水漫灌区域重合。地上污水水库与地下清水水库按照同样的排列方式排布，每个地上污水人工湖的浇灌范围与地下清水水库的灌溉范围完全重合，污水浇灌系统排列结构可以类似类似于消防栓的污水栓，类似于消防栓的污水栓结构按照一定距离设定，地下管道与类似于消防栓的污水栓连接，另一头伸向污水湖，配合污水泵、浇灌车（自带长臂型出水管道浇灌系统的浇灌车,浇灌车之间可以串联），浇灌车以类似于消防栓的污水栓结构为中心旋转浇灌，每两个类似于消防栓的污水栓结构的距离，应该与浇灌车的浇灌距离相等（可以多辆浇灌车排列成直线浇灌）。

所述的地下水管需埋设在距离地表一定厚度的含水层，且适宜植物吸取水分生长即可。

一种土地荒漠化治理系统，包括水源存储系统、水源输送系统、水源存储系统和水源灌溉系统和能源供应系统；

所述的水源输送系统包括多级水利管道和多级泵站，淡水池与淡水中间池之间、淡水中间池与淡水人工湖之间均通过多级水利管道和多级泵站连接，污水池与污水中间池、污水中间池与污水人工湖之间通过多级水力渠道和多级泵站连接；

所述的能源供应系统包括设置于荒漠化地区的风力发电设备和光伏发电设备，能源供应系统为地下智能灌溉结构提供备用电力并为智能出水量监测控制开关提供直接运行电力。在荒漠化地区表层安装风力、太阳膜发电设备，可以形成集聚效应，降低风速、抑制沙尘暴，同时可以做为重点区域（电力缺乏区域）抽水设施的电力补充。

需要说明的是，对于前述的各实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可能采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元之间的间接耦合或通信连接，可以是电信或者其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。

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