提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统

201 编辑：中冶有色技术网来源：矿冶科技集团有限公司

2025-01-03 15:48:25

权利要求

1.一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，其特征在于，包括：

土壤改良模块：包括有机肥投放装置、石灰施用装置和土壤改良剂混合器，所述土壤改良模块用于改良土壤结构和提升土壤肥力;

植被恢复模块：包括自动植物选择系统、种植设备和灌溉装置，所述植被恢复模块用于选择适应当地环境的高效固碳植物并进行种植;

水资源管理模块：包括集雨装置、滴灌系统和水土保持装置，所述水资源管理模块用于优化水资源的利用，提高植物的生长效率;

监测与管理模块：包括遥感监测设备、物联网传感器和数据分析软件，所述监测与管理模块用于实时监测生态状态、土壤碳含量和植被生长情况，并根据数据调整修复措施;

智能控制中心：包括中央处理器和控制软件，所述智能控制中心用于协调各模块的运行，优化系统的整体性能;

经济优化模型：用于在保证修复效果的前提下，降低系统的实施和维护成本。

2.根据权利要求1所述的一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，其特征在于：所述有机肥投放装置包括可调节施肥量的控制器，用于根据土壤情况调节有机肥的投放量，所述石灰施用装置包括石灰粉碎机和均匀施用装置。

3.根据权利要求1所述的一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，其特征在于：所述土壤改良剂混合器包括自动混合系统，用于精确混合不同类型的改良剂，所述自动植物选择系统包括基于环境参数的植物数据库和选择算法。

4.根据权利要求1所述的一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，其特征在于：所述灌溉装置包括智能灌溉控制器，所述种植设备包括自动播种机和种植深度控制系统。

5.根据权利要求1所述的一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，其特征在于：所述遥感监测设备包括高分辨率卫星影像和无人机遥感系统，用于获取矿山生态修复区的详细图像和数据，所述集雨装置包括雨水收集池和过滤系统。

6.根据权利要求1所述的一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，其特征在于：所述土壤改良模块包括土壤改良模型，所述土壤改良模型基于土壤有机质含量和矿质元素的模型，用于评估和优化土壤改良效果：

Simprovement=a·OM+b·N+c·P+d·K+e·pH

其中，Simprovement为土壤改良效果指数，OM为有机质含量，N、P、K分别为土壤中的氮、磷、钾含量，pH为土壤酸碱度，a、b、c、d、e为相应的权重系数，所述植被恢复模块包括植被恢复模型，所述植被恢复模型包括基于光合作用效率和植物种类的模型，用于选择和评估植物恢复效果：

Precovery=α·LA+β·SP+γ·WUE

其中，Precovery为植被恢复效果指数，LA为叶面积指数，SP为植物种类评分，WUE为水分利用效率，α、β、γ为相应的权重系数。

7.根据权利要求1所述的一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，其特征在于：所述水资源管理模块包括水资源管理模型，所述水资源管理模型基于水分利用和植物需水量的模型，用于优化灌溉策略：

其中，Wmanagement为水资源管理效果指数，ET为蒸散量，P为降水量，I为灌溉量，SWC为土壤含水量，δ、ε、ζ、η为相应的权重系数。

8.根据权利要求1所述的一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，其特征在于：所述经济优化模型基于成本效益分析的模型，用于在不同修复措施之间进行成本效益对比：

其中，Coptimization为成本效益优化结果，Becological为生态效益量化值，Cimplementation为实施成本，T为时间周期。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及矿山生态修复技术领域，具体为一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统。

背景技术

[0002]一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，其基本结构包括以下几个部分：土壤改良模块：通过添加有机肥、石灰和其他改良剂来改善土壤结构，提升土壤的肥力和碳储存能力。植被恢复模块：选择适合当地环境的高效固碳植物进行种植，包括树木、灌木和草本植物等，以提高植物的光合作用效率，增加碳吸收量。水资源管理模块：通过建设集雨工程、滴灌系统和水土保持措施，保证植被的水分供应，促进植物生长和碳汇功能的发挥。监测与管理模块：利用遥感技术、物联网设备和数据分析软件，对修复区的生态状态、土壤碳含量和植被生长情况进行实时监测和管理，及时调整修复措施。系统的原理是通过综合运用土壤改良、植被恢复和水资源管理等多种措施，优化矿山生态修复区的生态环境，提升土壤和植被的碳吸收和储存能力，从而增强固碳增汇的效果。

[0003]尽管该系统在提升矿山生态修复区固碳增汇能力方面具有显著优势，但仍存在一些缺陷：系统的实施涉及土壤改良、植被恢复和水资源管理等多方面的投入，成本较高，不同矿山生态修复区的环境条件差异较大，系统设计和实施过程中需要根据具体情况进行调整，通用性较差，可能导致修复效果的波动，系统需要长期的维护和管理，包括土壤的持续改良、植物的定期养护和监测设备的维护，增加了管理难度和成本。

发明内容

[0004](一)解决的技术问题

[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，解决了成本较高，不同矿山生态修复区的环境条件差异较大，系统设计和实施过程中需要根据具体情况进行调整，通用性较差的问题。

[0006](二)技术方案

[0007]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，包括：

[0008]土壤改良模块：包括有机肥投放装置、石灰施用装置和土壤改良剂混合器，所述土壤改良模块用于改良土壤结构和提升土壤肥力;

[0009]植被恢复模块：包括自动植物选择系统、种植设备和灌溉装置，所述植被恢复模块用于选择适应当地环境的高效固碳植物并进行种植;

[0010]水资源管理模块：包括集雨装置、滴灌系统和水土保持装置，所述水资源管理模块用于优化水资源的利用，提高植物的生长效率;

[0011]监测与管理模块：包括遥感监测设备、物联网传感器和数据分析软件，所述监测与管理模块用于实时监测生态状态、土壤碳含量和植被生长情况，并根据数据调整修复措施;

[0012]智能控制中心：包括中央处理器和控制软件，所述智能控制中心用于协调各模块的运行，优化系统的整体性能;

[0013]经济优化模型：用于在保证修复效果的前提下，降低系统的实施和维护成本。

[0014]优选的，所述有机肥投放装置包括可调节施肥量的控制器，用于根据土壤情况调节有机肥的投放量，所述石灰施用装置包括石灰粉碎机和均匀施用装置，用于提高石灰的施用效果。

[0015]优选的，所述土壤改良剂混合器包括自动混合系统，用于精确混合不同类型的改良剂，所述自动植物选择系统包括基于环境参数的植物数据库和选择算法，用于选择适合特定矿山环境的植物种类。

[0016]优选的，所述灌溉装置包括智能灌溉控制器，用于根据土壤湿度和植物需水量调整灌溉量，所述种植设备包括自动播种机和种植深度控制系统，用于确保种植的均匀性和深度的准确性。

[0017]优选的，所述遥感监测设备包括高分辨率卫星影像和无人机遥感系统，用于获取矿山生态修复区的详细图像和数据，所述集雨装置包括雨水收集池和过滤系统，用于收集和净化雨水供灌溉使用。

[0018]优选的，所述土壤改良模块包括土壤改良模型，所述土壤改良模型基于土壤有机质含量和矿质元素的模型，用于评估和优化土壤改良效果：

[0019]Simprovement=a·OM+b·N+c·P+d·K+e·pH

[0020]其中，Simprovement为土壤改良效果指数，0M为有机质含量，N、P、K分别为土壤中的氮、磷、钾含量，pH为土壤酸碱度，a、b、c、d、e为相应的权重系数，所述植被恢复模块包括植被恢复模型，所述植被恢复模型包括基于光合作用效率和植物种类的模型，用于选择和评估植物恢复效果：

[0021]Precovery=α·LA+β·SP+γ·WUE

[0022]其中，Precovery为植被恢复效果指数，LA为叶面积指数，SP为植物种类评分，WUE为水分利用效率，α、β、γ为相应的权重系数。

[0023]优选的，所述水资源管理模块包括水资源管理模型，所述水资源管理模型基于水分利用和植物需水量的模型，用于优化灌溉策略：

[0024]

[0025]其中，Wmanagement为水资源管理效果指数，ET为蒸散量，P为降水量，I为灌溉量，SWC为土壤含水量，δ、ε、ζ、η为相应的权重系数。

[0026]优选的，所述经济优化模型基于成本效益分析的模型，用于在不同修复措施之间进行成本效益对比：

[0027]

[0028]其中，Coptimization为成本效益优化结果，Becological为生态效益量化值，Cimplementation为实施成本，T为时间周期。

[0029](三)有益效果

[0030]本发明提供了一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统。具备以下有益效果：

[0031]该提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，通过智能控制中心和经济优化模型，系统能够在保证修复效果的前提下，显著降低实施和维护成本，通过自动植物选择系统和基于环境参数的模型，系统能够针对不同矿山生态修复区的环境条件进行优化调整，提高通用性，利用物联网传感器和数据分析软件，系统能够实时监测生态状态，自动调整修复措施，减少长期维护难度和成本，综合运用土壤改良、植被恢复和水资源管理等多种技术手段，优化生态环境，提高固碳增汇能力，达到更好的修复效果。

附图说明

[0032]图1为本发明内部结构示意图。

具体实施方式

[0033]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。

[0034]如图1所示，本发明实施例提供一种提升矿山生态修复区固碳增汇能力的系统，包括，土壤改良模块：包括有机肥投放装置、石灰施用装置和土壤改良剂混合器，土壤改良模块用于改良土壤结构和提升土壤肥力，有机肥投放装置包括可调节施肥量的控制器，用于根据土壤情况调节有机肥的投放量，石灰施用装置包括石灰粉碎机和均匀施用装置，用于提高石灰的施用效果，土壤改良剂混合器包括自动混合系统，用于精确混合不同类型的改良剂，自动植物选择系统包括基于环境参数的植物数据库和选择算法，用于选择适合特定矿山环境的植物种类，土壤改良模块包括土壤改良模型，土壤改良模型基于土壤有机质含量和矿质元素的模型，用于评估和优化土壤改良效果：

[0035]Simprovement=a·OM+b·N+c·P+d·K+e·pH

[0036]其中，Simprovement为土壤改良效果指数，OM为有机质含量，N、P、K分别为土壤中的氮、磷、钾含量，pH为土壤酸碱度，a、b、c、d、e为相应的权重系数。

[0037]植被恢复模块：包括自动植物选择系统、种植设备和灌溉装置，植被恢复模块用于选择适应当地环境的高效固碳植物并进行种植，灌溉装置包括智能灌溉控制器，用于根据土壤湿度和植物需水量调整灌溉量，种植设备包括自动播种机和种植深度控制系统，用于确保种植的均匀性和深度的准确性，植被恢复模块包括植被恢复模型，植被恢复模型包括基于光合作用效率和植物种类的模型，用于选择和评估植物恢复效果：

[0038]Precovery=α·LA+β·SP+γ·WUE

[0039]其中，Precovery为植被恢复效果指数，LA为叶面积指数，SP为植物种类评分，WUE为水分利用效率，α、β、γ为相应的权重系数。

[0040]水资源管理模块：包括集雨装置、滴灌系统和水土保持装置，水资源管理模块用于优化水资源的利用，提高植物的生长效率，水资源管理模块包括水资源管理模型，水资源管理模型基于水分利用和植物需水量的模型，用于优化灌溉策略：

[0041]

[0042]其中，Wmanagement为水资源管理效果指数，ET为蒸散量，P为降水量，l为灌溉量，SWC为土壤含水量，δ、ε、ζ、η为相应的权重系数。

[0043]监测与管理模块：包括遥感监测设备、物联网传感器和数据分析软件，监测与管理模块用于实时监测生态状态、土壤碳含量和植被生长情况，并根据数据调整修复措施，遥感监测设备包括高分辨率卫星影像和无人机遥感系统，用于获取矿山生态修复区的详细图像和数据，集雨装置包括雨水收集池和过滤系统，用于收集和净化雨水供灌溉使用。

[0044]智能控制中心：包括中央处理器和控制软件，智能控制中心用于协调各模块的运行，优化系统的整体性能。

[0045]经济优化模型：用于在保证修复效果的前提下，降低系统的实施和维护成本，经济优化模型基于成本效益分析的模型，用于在不同修复措施之间进行成本效益对比：

[0046]

[0047]其中，Coptimization为成本效益优化结果，Becological为生态效益量化值，Cimplementation为实施成本，T为时间周期。

[0048]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

说明书附图(1)