本發明屬于礦坑復墾及節水領域，尤其是涉及一種箱體匯水覆土種植系統及利用其進行露天坑體復墾的方法。

背景技術：

在土地復墾過程中，對于大型露天礦坑、采土燒磚的深坑或者廢棄坑塘、溝渠，一般采用土方回填的方式進行復墾。土方填埋一方面受限于土源條件，尤其在平原地區土源相對匱乏，調運土方成本大，還會造成私挖亂采，帶來生態破壞；另一方面，覆土后的坑塘僅具備種植功能，失去了坑塘原有的地利條件，坑塘存水儲水的地形優勢沒有得到有效利用。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種箱體匯水覆土種植系統，以克服現有技術的缺陷，有效解決土地復墾過程中因土源匱乏而難以復墾的露天礦坑、采土燒磚的深坑、廢棄坑塘及溝渠等露天坑體的復墾難題，實現地表景觀重建，有效增加耕地面積，同時實現節水灌溉。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

箱體匯水覆土種植系統，包括位于露天坑體內的若干相互連通的箱體；若干箱體底部形狀與其所在的露天坑體所在位置的形狀相當，且若干箱體底部的高程小于露天坑體底部的高程；若干箱體頂部或箱體內距箱體頂部一定距離處均設有蓋板，蓋板上正對箱體的位置均分布有若干漏水孔；蓋板頂部從下至上依次設有土工布、過濾層和覆土種植層；若干箱體中位于最外側的箱體上設有進水口。

可根據坑體周邊地形、地貌條件，降雨量、匯水量，灌溉面積及箱體的載重要求選擇單個箱體的形狀、大小和間隔距離，使其充分收集降水和地表徑流。單個箱體形狀可根據深坑的形狀自由制定，可以是任何長方體、正方體、柱體等規則形狀，也可以是任何不規則的形狀，只要保證其便于根據坑體的形狀和大小隨意組合，使其充分填充坑體的空間，同時滿足預留足夠厚度的覆土種植層的要求即可。

進一步的，若干箱體內距離箱體頂部處均設有支撐部，所述支撐部上可拆卸的設有蓋板；所述露天坑體為露天礦坑、采土燒磚的深坑、廢棄坑塘或溝渠。

進一步的，位于最外側的一個箱體的蓋板上設有檢修井，所述檢修井與該箱體連通；所述檢修井頂部高于覆土種植層30-50cm；若干漏水孔成梅花形設置，若干漏水孔的孔徑均為5-10cm，相鄰兩漏水孔之間的間距為15-20cm。

進一步的，若干箱體中位于露天坑體最低處的箱體內設有集水池，所述集水池內設有水泵，所述水泵出水口連接出水管，所述出水管依次穿過該箱體的蓋板、土工布、過濾層和覆土種植層，其端部連接有出水栓。

進一步的，所述進水口與地表溝渠連通，且連通處設有攔污網；所述進水口處設有自動控制的閥門；所述覆土種植層的厚度為50-100cm；過濾層的厚度為20-30cm；過濾層的材質為粗砂或級配碎石。箱體表層的覆土種植層的厚度需根據當地種植的植被類型、扎根深度來決定，選擇適宜的土層厚度，提高種植植物的成活率。

進一步的，若干箱體中，相鄰兩個箱體之間通過透水孔連通；各透水孔處均設有自動控制的閥門；若干箱體的材質均為混凝土、pe或pp中的一種。箱體材質的選擇，必須能使箱體具有一定的承載功能(汽車荷載等級：公路-ⅱ級)，鋪排穩定、防止沉降，可覆土種植且滿足機械作業的要求，維護要求較低。箱體還應滿足安全無毒、防滲漏并且可降解的要求。

進一步的，所述水泵所在的箱體內設有第一液位傳感器，所述第一液位傳感器位于水泵所能抽取的最低水位處；進水口所在的箱體內位于進水口下端的位置上設有第二液位傳感器；若干箱體內位于蓋板底部一定間距內均設有第三液位傳感器。第三液位傳感器距蓋板底部的間距為0-20cm。

本發明的第二個目的在于提出一種利用如上所述箱體匯水覆土種植系統進行露天坑體復墾的方法，借助上述箱體匯水覆土種植系統，有效解決土地復墾過程中難以復墾的大型露天礦坑、采土燒磚的深坑、廢棄坑塘及溝渠等露天坑體的復墾難題，實現地表景觀重建，有效增加耕地面積，同時緩解坑區附近的耕作區缺水灌溉的問題，通過實施節水灌溉解決好農業生產的用水之需。

一種利用如上所述的箱體匯水覆土種植系統進行露天坑體復墾的方法，包括以下步驟：

(1)在露天坑體周邊地表增修匯水渠道和/或改造利用現有排灌系統，并對增修的匯水渠道和/或現有排灌系統進行防滲處理，以保證露天坑體周邊的地表徑流能自然匯集到露天坑體內部；其中，對現有排灌系統的改造，主要是通過適當調整或者改變原有溝渠走向等方式，將地表雨水匯集到礦坑等所在的位置；防滲方面，在遵循施工方便、經濟耐用、養護容易等原則下，擇優采用合適的渠道防滲技術,可以選取土料夯實防滲、灰土和三合土防滲、水泥土防滲、砌石防滲、混凝土和鋼筋混凝土防滲、塑料薄膜防滲等進行渠道防滲。

(2)將露天坑體表面的土層去掉一部分用于箱體建設，之后將若干箱體原位澆筑或固定在露天坑體內部，保證各箱體沿露天坑體內部形狀布設，且各個箱體之間相互連通，依次加蓋所述蓋板，設置鋪設土工布、過濾層和覆土種植層，設置檢修井、集水池、水泵、出水管、出水栓、第一液位傳感器、第二液位傳感器和第三液位傳感器，構建所述箱體匯水覆土種植系統；

(3)在覆土種植層根據需要種植相應的植物，將所述出水栓與灌溉單元連通，第一液位傳感器、第二液位傳感器、第三液位傳感器、水泵和各自動控制的閥門與自動控制系統連通，將匯水渠道和/或現有排灌系統與箱體匯水覆土種植系統的進水口連通，通過匯水渠道和/或現有排灌系統收集地表徑流、蓋板上的漏水孔收集覆土種植層等的下滲水，通過控制最低水位和最高水位，保證箱體內的儲水既滿足灌溉需求，又不至于溢出箱體淹沒覆土種植層及其周邊的農作物。

優選的，所述步驟(2)中覆土種植層的土來源于匯水渠道新建和/或現有排灌系統改造，以及箱體建設過程產生的開挖土；所述步驟(3)中，灌溉方式采用低壓管道輸水灌溉、噴灌、微灌或虹吸式灌溉；所述步驟(3)中，灌溉的對象為箱體上覆土種植層內的植物和/或露天坑體周邊農田中的農作物。

優選的，所述步驟(3)中，通過匯水渠道和/或現有排灌系統的地表徑流在進入箱體之前，預先經過截污掛籃裝置、棄流過濾裝置、自動過濾裝置進行預處理。

相對于現有技術，本發明所述的箱體匯水覆土種植系統具有以下優勢：

本發明所述的箱體匯水覆土種植系統，能有效解決土地復墾過程中因土源匱乏難以復墾的露天礦坑、采土燒磚的深坑以及廢棄的坑塘、溝渠等露天坑體的復墾難題，實現地表景觀重建，有效增加耕地面積——新增耕地率達到90％以上，改善農田小氣候。同時，利用箱體儲水，與節水灌溉技術相結合，緩解復墾區域缺水問題。其中，箱體儲水過程中雨水主要通過兩種方式進入箱體，一是地表徑流，雨水通過地表徑流流入溝渠，溝渠通過攔污網和進水管進入箱體中；二是通過耕作層、過濾層及土工布的下滲水至箱體中。箱體所有的水最終匯集于集水井中，集水井中的水通過水泵抽至箱體上方，通過出水栓對作物進行灌溉。

所述利用如上所述的箱體匯水覆土種植系統進行露天坑體復墾的方法與上述箱體匯水覆土種植系統相對于現有技術所具有的優勢相同，在此不再贅述。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例1所述的箱體匯水覆土種植系統的簡單結構示意圖；

圖2為圖1中a部分的放大圖；

圖3為本發明實施例1所述的箱體匯水覆土種植系統的蓋板與漏水孔相對位置示意圖；

圖4為本發明實施例2所述的箱體匯水覆土種植系統的簡單結構示意圖。

附圖標記說明：

1-檢修井；2-蓋板；3-漏水孔；4-礦坑；5-箱體；501-支撐部；6-透水孔；7-出水栓；8-出水管；9-水泵；10-集水池；11-進水管；12-攔污網；13-土工布；14-粗過濾層；15-覆土種植層；16-溝渠；17-閥門；18-第一液位傳感器；19-第二液位傳感器；20-第三液位傳感器；21-采土燒磚的深坑；23-道路。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

實施例1

如圖1、圖2所示，箱體匯水覆土種植系統，包括位于礦坑4內的若干相互連通的箱體5；若干箱體5底部形狀與其所在的礦坑4所在位置的形狀相當，且若干箱體5底部的高程小于露天坑體底部的高程；若干箱體5內距箱體5頂部一定距離處均設有蓋板2，蓋板2上正對箱體5的位置上設置若干漏水孔3；蓋板2頂部從下至上依次設有土工布13、過濾層14和覆土種植層15；若干箱體5中位于最外側的箱體5上設有進水口，最外側的箱體5靠近溝渠16。土工布13可提高儲水中的溶解氧含量，保證水質，又能防止細小的雜質進入箱體5內。

若干箱體5內距離箱體5頂部處均設有支撐部501，所述支撐部501上可拆卸的設有蓋板2。支撐部501上設有凹槽，蓋板2底部設有凹槽對應卡合的凸起。

位于最外側(靠近道路)的一個箱體5的蓋板2上設有檢修井1，所述檢修井1與該箱體5連通；所述檢修井1頂部高于覆土種植層1540cm；如圖3所示，若干漏水孔3成梅花形設置，若干漏水孔3的孔徑均為8cm，相鄰兩漏水孔3之間的間距為15cm。

若干箱體5中位于礦坑4最低處的箱體5內設有集水池10，所述集水池10內設有水泵9，所述水泵9出水口連接出水管8，所述出水管8依次穿過該箱體5的蓋板2、土工布13、粗過濾層14和覆土種植層15，其端部連接有出水栓7。

所述進水口與地表水溝渠16連通，且連通處設有攔污網12；所述進水口處設有自動控制的閥門17；所述覆土種植層15的厚度為90cm；過濾層14的厚度為25cm；粗過濾層14的材質為級配碎石。

若干箱體5中，相鄰兩個箱體5之間通過透水孔6連通；各透水孔6處均設有自動控制的閥門17；若干箱體5的材質均為pe。

所述水泵9所在的箱體5內設有第一液位傳感器18，所述第一液位傳感器18位于水泵9所能抽取的最低水位處，具體來說位于水泵的進水口以上20cm處；整個系統的進水口所在的箱體5內位于進水口下端的位置上設有第二液位傳感器19，第二液位傳感器19緊貼進水口底部；若干箱體5內位于蓋板2底部20cm處均設有第三液位傳感器20。

利用上述的箱體匯水覆土種植系統進行礦坑復墾的方法：

先在礦坑4周邊地表增修匯水渠道，并對增修的匯水渠道進行水泥土防滲處理，以保證礦坑4周邊的地表徑流能自然匯集到礦坑4內部；

再將礦坑4表面的土層去掉一部分用于箱體5建設，之后將若干箱體5原位固定在礦坑4內部，，保證各箱體5沿礦坑4內部形狀鋪設，且各個箱體5之間相互連通，依次加蓋上述蓋板2，設置鋪設土工布13、過濾層14和覆土種植層15，其中覆土種植層15的土源來自于匯水渠道新建和箱體5建設過程產生的開挖土；設置檢修井1、集水池10、水泵9、出水管8、出水栓7、第一液位傳感器18、第二液位傳感器19和第三液位傳感器20，構建上述箱體匯水覆土種植系統；

最后，在覆土種植層15根據需要種植相應的農作物，將所述出水栓7與灌溉單元連通，第一液位傳感器18、第二液位傳感器19、第三液位傳感器20、水泵9和各自動控制的閥門17與現有自動控制系統連通，將匯水渠道與箱體匯水覆土種植系統的進水口連通，通過匯水渠道收集地表徑流、蓋板2上的漏水孔3收集覆土種植層15等的下滲水，箱體5中所有的水最終匯集于集水井10中，通過現有自動控制系統控制第一液位傳感器18感應箱體5中的最低水位，當箱體5中的儲水量在最低水位以上時，現有自動控制系統即可控制水泵9停止抽取箱體5內的儲水；當箱體5內的儲水量被第二液位傳感器19感應到時，第二液位傳感器19將信號反饋給現有自動控制系統，現有自動控制系統控制箱體匯水覆土種植系統的進水口處的自動控制的閥門17關閉，此時若覆土種植層15內的下滲水仍可通過漏水孔3流入箱體5內，當箱體5內的水位(也即最高水位)被第三液位傳感器20感應到時，則可通過開啟水泵9，將箱體5內的水排至礦坑外部周邊的溝渠內，避免儲水溢出箱體。此處灌溉可采用噴灌對覆土種植層15內的農作物進行灌溉，采用虹吸式灌溉對礦坑周邊一定距離內農田中的農作物進行灌溉。

上述通過匯水渠道的地表徑流在進入箱體5之前，預先依次經過截污掛籃裝置、棄流過濾裝置、自動過濾裝置進行預處理，使通過匯水渠道的地表徑流得到初步凈化。截污掛籃裝置，可以攔截較大垃圾和樹葉；棄流過濾裝置，主要用于完成降雨初期污染嚴重雨水的自動排放和預過濾；自動過濾裝置可利用雨水重力流動的特點，將雨水中的垃圾物和水自動分離開來，從而得到更加干凈的雨水。

通過對礦坑5進行以上處理，可有效增加耕地面積，新增耕地率達到90％。

實施例2

如圖4所示，本實施例的箱體匯水種植系統與實施例1基本相同，若干箱體是在采土燒磚的深坑21內，若干蓋板2位于若干箱體5的頂部，且若干箱體5中最左側和最右側靠近溝渠16的箱體5上均設有進水口，進水口通過進水管11連通采土燒磚的深坑21外的溝渠16，進水口處設有自動控制的閥門17，進水口下端設有第二液位傳感器19，進水管11與溝渠16連通處設有攔污網12。

利用上述的箱體匯水覆土種植系統進行采土燒磚的深坑復墾的方法與實施例1中對礦坑的復墾方法也基本相同，不同之處在于：復墾的對象為采土燒磚的深坑，在采土燒磚的深坑周邊地表增修匯水渠道，并對現有排灌系統進行改造利用，之后對增修的匯水渠道和現有排灌系統進行鋼筋混凝土防滲處理，以保證采土燒磚的深坑21周邊的地表徑流能自然匯集到采土燒磚的深坑21內部。其中覆土種植層15的土源來自于匯水渠道新建、對現有排灌系統改造以及箱體5建設過程產生的開挖土。將箱體5底部埋覆于采土燒磚的深坑21的表層土下5cm處。

通過對采土燒磚的深坑21進行以上處理，可有效增加耕地面積，新增耕地率達到93％。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。