生态脆弱矿区土地复垦方案实施监测评价研究——以平朔矿区为例

随着采矿业的迅速发展,矿区原有的生态系统遭到破坏,使得矿区生态环境的脆弱性凸现。而土地复垦作为土地整理的一个重要部分,成为我国矿区土地资源利用管理,矿区资源、生态可持续发展的重要手段。在土地复垦的研究当中,复垦方案实施监测评价有其重要意义。以生态脆弱矿区为研究区域,建立了适合评价矿区土地复垦方案实施监测的五级评价等级,并划分了土地质量监测、生态监测、经济监测、社会监测和资金监测5个准则层21个指标体系。采用模糊综合评价法对平朔矿区土地复垦实施监测进行实例研究,发现平朔矿区土地复垦实施总体水平较好,通过复垦实施可以改善矿区的生态、经济与社会效益,但土地质量状况一般。因此,在今后的复垦实施中要加大对土地质量的监测,采用多种手段改良目前的土地质量状况,确保复垦修复良性发展,增强复垦效益。     

矿区土地复垦的影响评价及复垦思路修正——以重庆石灰岩矿山为例

通过构建生产力评价体系和生态服务价值评价体系,以实例分析土地复垦对矿区农业生产力和生态服务价值的影响,以此完善土地复垦思路。结果表明:土地复垦规划改变了矿区土地利用结构,耕地面积由16.42hm2增加至103.18hm2,林地面积由105.78hm2减少至9.16hm2;农业生产能力呈正向变化,农业生产力指数由28.33增加至92.13;生态服务价值呈负向变化,生态服务价值由597.67万元/a减少至157.90万元/a,其中单项功能的生态服务价值减少以生物多样性最明显,ΔSEV为-329.08万元/a。土地复垦规划对矿区农业生产能力和生态环境有相反的影响,土地复垦方向存在多样性,并采用土地复垦的影响评价结果完善了土地复垦思路。     

矿区土地复垦景观格局变化和生态效应

为了揭示矿区土地复垦对项目区景观格局的影响及生态效应,应用GIS和景观生态学方法,以徐州市九里矿区土地复垦项目为例,分析了该区土地利用结构和景观格局变化。结合景观格局优化目标建立了相应的评价指标体系并利用层次分析法对各评价因子赋以权重,对矿区复垦的生态效应进行评价。结果表明,矿区土地复垦项目的实施对区域生态环境起到一定的改善作用,但部分评价因子呈现出正效应或负效应,如:平均斑块面积增加、生态服务价值增加、生态廊道的密度和面积增大使生物多样性提高等为正效应,但由于生态廊道的建设,宽度的增加和密度的增加,对景观斑块进行切割,降低了最大斑块面积,使斑块破碎度提高而对矿区生态系统造成负面影响。因此在土地复垦过程中应采取生物、工程、技术措施来进行生态补偿。     

基于生态风险评价的采煤矿区土地损毁与复垦过程分析

煤炭开采和复垦活动带来强烈的地表变化和生态环境扰动。该文以山西省平朔矿区为例,通过构建评价模型分析采煤矿区的生态风险动态变化。通过采用最小损毁累积模型测算风险源累积损毁影响值,利用遥感影像结合野外实测数据计算生态脆弱度指数,得出矿区2001年和2010年矿区生态风险值,分析不同开采年份中矿区由于采矿和复垦活动带来的生态风险变化。结果表明:随着煤炭产量的增加,2010年土地损毁的累积影响范围比2001年增长了7 095.17 hm2;但是已复垦排土场的损毁累积危害下降明显,并且随着矿区扰动区域的东移,采矿对研究区西部的影响也在减弱。经过10年的土地复垦与生态重建措施,已复垦的排土场生态风险值呈下降趋势,生态系统趋于稳定。在采矿扰动区中,2001年处于中等风险及以下的区域占比为0.02%,到2010年为16.77%。特大型采煤矿区扰动范围较大,但是采后土地复垦有助于降低局部生态风险的影响。通过研究矿区土地损毁情况、复垦过程和复垦后的状态,分析不同区域生态风险的动态变化,可以为矿区的生态环境治理和区域发展规划提供参考,为矿区管理和相关决策提供科学依据。     

生态脆弱矿区土地利用动态变化研究——以平朔矿区为例

基于平朔矿区1987年、1996年和2005年三期的TM影像,从土地利用数量变化模型、土地利用程度变化模型对矿区土地利用动态变化情况进行了分析。研究表明：（1）生态脆弱的平朔矿区自1987年以来耕地、林地面积呈减少趋势,而变化幅度最大的是已破坏待复垦地和已破坏复垦地,这主要是因为矿区生产建设占用了大量的耕地与林地,从而造成了许多待复垦地,同时由于受矿区土地复垦工程的影响,矿区内复垦地呈上升趋势;但是目前复垦后土地利用主要以林草地为主,所以无法拉动耕地面积的增长。（2）矿区土地利用程度综合指数显示上升态势,且土地利用程度变化率大于0,表明平朔矿区土地利用处于发展期。今后应加大对矿区的生态重建工作与土地复垦进程,保证矿区耕地平衡,促进矿区生态系统、经济系统和社会系统协调发展。     

特大型露天煤矿土地损毁生态风险评价

露天矿在"剥－采－运－排－复"生产活动中的土地损毁对矿区生态系统产生直接和间接的危害或影响。该文以山西安太堡露天煤矿为例,将土地损毁过程作为矿区的风险源,通过构建黄土区特大型露天煤矿生态风险因果链,建立其综合生态风险的评价模型。根据露天煤矿不同土地损毁类型及矿区生态系统状态,利用生态遥感指数、实测数据与GIS空间分析方法进行风险源与风险受体评价,应用综合评价模型得出矿区综合风险值。结果表明：1）矿区土地损毁高生态风险区主要集中在未复垦的排土场,本身极不稳定,主要存在的风险为扬尘污染、水土流失、地质灾害等;2）已复垦排土场和工业场地由于多年实施复垦及管护措施,逐步恢复稳定性,而部分外排土场在早期排土过程中,由于排土工艺不合理以及后期管护不当,导致土壤和植被退化,风险相对较高;3）露天采区的生态风险性较小,其生态敏感度属于中值区,受土地损毁影响较大,人类活动对其产生剧烈扰动。该研究将矿区生态风险进行量化,实现了风险值的空间化和可视化,有利于制定基于不同风险值的分级分区防范措施。     

大型露天煤矿废弃地生态重建的理论与方法

根据1986～2000年对平朔安太堡露天煤矿土地复垦的系统研究,论述了原地貌土地整治中不曾涉及和以往中小型露天矿废弃地复垦中很少涉及的重要理论与方法(1)大型露天矿区生态系统演变的阶段、类型、过程对效益的影响.(2)大型露天矿区土地利用结构调整及耕地总量动态平衡.(3)大型露天矿区未来空间待复垦土地适宜性评价单元类型的划分.(4)大型露天矿区时空变动地貌的水土保持布局模式.(5)大型露天矿区土地复垦与生态重建规划的方法.     

贡嘎山旅游景区泥石流灾害及减灾对策

采用文献资料法和理论分析法,探讨了矿区沉陷地复垦与生态重建的若干问题,目的在于提高矿区环境治理投资效果,促进矿区可持续发展.构建了矿区沉陷地复垦与生态重建的主要理论、关键技术和投资效果评价方法.最后指出,矿区沉陷地环境治理中,应将土地复垦与生态重建相结合.     

复垦矿区土地利用类型变化对植被碳储量的影响

分析气候变化和人为因素对煤矿区生态环境的影响,可为复垦矿区的生态效益评价提供重要指导作用。本文以济宁某矿区为例,采用改进的CASA(Carnegie Ames Stanford Approach,CASA)模型估算矿区的碳储量,然后将碳储量作为衡量气候变化、采矿活动和土地复垦对矿区生态环境损失的指标,通过该指标实现气候变化、采矿活动和土地复垦的可比性。结果表明:1)研究区碳储量以2003年为节点,1987—2003年呈增长趋势,2003—2010年呈衰减趋势,2010—2014年呈增长趋势;2003年碳储量最高,为4 645.738 t,2014年碳储量为3 764.621 t;2)矿区植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的变化是气候因素和人为因素共同作用的结果,气候变化对碳密度的扰动范围为2.832~9.465 g?m?2,采矿活动对碳密度的扰动范围为9.897~13.435 g?m?2,采矿活动和土地复垦共同作用对碳密度的扰动范围为11.132~12.839 g?m?2,人为因素对碳密度的扰动大于气候因素;3)采煤活动破坏了矿区的耕地和生态环境,碳储量大量流失,1987—1995年碳损失量为30.503 t,1995—2003年碳损失量为38.963 t,2003—2014年碳损失量为189.709 t;4)矿区碳储量受采矿活动影响较明显,但土地复垦可以有效恢复部分流失的碳量,矿区碳损失量最大恢复4.731%,一定程度上抑制采煤活动对矿区生态的破坏。因此,土地复垦可以缓解采矿造成的生态破坏,提高土地的生产力。     

土地复垦矿区的景观生态质量变化

为揭示土地复垦对矿区景观生态状况的影响,以徐州市贾汪矿区为例,运用RS、GIS和景观生态学方法,从生态系统稳定与干扰程度2个方面构建景观生态质量评价模型,并分析评价了该区的景观生态质量及变化。研究结果表明:2001-2010年间,贾汪矿区景观生态质量发生了明显变化,总体呈变好的趋势。2001年和2010年景观生态质量达到稳定和较稳定的面积分别为49994.86和56160.31hm2,2010年比2001年增加了6164.45hm2;从总体变化看,变好和略微变好的地区约占28.23%,主要分布在破坏较少的山区和煤矿复垦区,表明土地复垦工程对矿区生态环境起到了一定的改善作用。变差和略微变差的地区约占19.44%,表明部分地区生态环境质量仍在下降,主要由于城镇化的快速发展,煤炭开采的继续,环境保护措施不及时以及复垦地区的二次塌陷、治理标准低等原因。因此,需加大对生态脆弱区的环境保护,完善矿区复垦技术规程,制定生态修复策略,从而实现矿区土地的可持续发展。     

矿山废弃地土地复垦与生态恢复研究进展

矿山开采破坏环境、挤占耕地,诱发严重的社会问题.近几十年来,矿山废弃地土地复垦和生态恢复已成为跨学科研究热点,然而,和欧美发达国家相比,我国矿山废弃地工作存在土地复垦比率低与复垦质量差的特点.矿山废弃地土地复垦和生态恢复主要包括3方面:土壤重构、生物恢复和废水控制与处理.土壤重构技术主要包括物理、化学和工程措施,目标是重构适宜的土壤剖面和理化性质,重金属污染去除技术也是土壤重构的重要内容.生物修复可以划分为植物修复、土壤动物修复、土壤微生物修复以及菌根生物修复技术.就生态恢复和土地复垦的内涵、目标、基础理论和技术体系展开评述,并指出建立健全管理机构、明确资金来源对矿山废弃地复垦的重要性.同时认为应当加强矿山废弃地生态环境影响机制机制研究,采用3S技术和信息系统技术监测、评估和监管复垦工作,努力实现矿山废弃地环境损害减缓技术突破,建立矿山废弃地土地复垦和生态恢复的理论体系与技术规范.     

黄土区露天煤矿排土场复垦后土壤与植被的演变规律

恢复受损的土壤和植被是矿区生态恢复的关键,植被恢复过程的实质是植被-土壤复合生态系统相互作用的过程。该文通过典型小区调查的方法,选择山西平朔州安太堡露天煤矿复垦排土场为研究区,分析了不同复垦年限（3、5、10、12和17 a）土壤环境因子和乔木林地植被生物量的动态演变规律,建立了黄土区露天煤矿排土场复垦土壤环境因子和乔木林地植被生物量Logistic演替模型,并构建了土壤-植被交互影响的偏微分方程组。相关系数及显著性检验表明所建立的土壤各环境因子演变模型和乔木林复垦地的植被生物量演变模型有效,能够很好地反映排土场的土壤因子和植被生物量的动态演变过程;随着复垦年限的增加,研究区土壤环境因子质量不断提升并逐渐接近原地貌,土壤因子和植被生物量都呈S型变化,符合Logistic生长演替模型;土壤环境因子与植被生物量二者交互作用明显,符合Kolmogorov捕食模型。该研究可为黄土区露天矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据。     

矿区土地利用分形特征动态变化

为了揭示矿区土地利用结构的空间行为和迁移状况,以徐州城北矿区3期遥感数据为数据源,利用GIS空间分析技术,选取土地利用形状分维数、计盒维数、半径维数、分枝维数4个指标对3个时期（1978年、2000年和2011年）矿区土地利用结构的复杂程度、稳定程度、空间占比、衰减状况和相互渗透程度进行多角度分析。结果表明,矿区土地呈现明显的分形特征,由于煤炭资源的开采、复垦项目的实施和城市化进程的加快,各地类的分形特征均发生了不同程度的变化：5种土地利用类型中,水域和耕/园地受煤炭开采和复垦活动的扰动较大,形状分维数和分枝维数均呈现先增加后降低的趋势,而城镇/工矿用地受城市化进程的影响,形状分维数持续增大,趋于不稳定;由于煤炭资源的开采,占用了大量耕地,使原本规整的耕地变得支离破碎并形成零星的塌陷积水区,使耕/园地的计盒维数和半径维数降低,而由于复垦项目的实施,使得水域斑块面积增大,使水域的计盒维数和半径维数增大;相关分析结果表明4个指标中计盒维数与半径维数和形状分维数与分枝维数两两间存在较弱的相关性。综上所述,煤炭资源的开采、矿区土地复垦和城市化是区域土地利用分形特征与结构稳定变化的主要驱动因素。     

黄土丘陵沟壑区煤矿沉陷耕地复垦

探索开发适宜黄土地貌和气候特点以及黄土丘陵采煤沉陷损伤规律的土地复垦模式,对于实现该区数量质量并重管理的耕地保护目标具有重要的现实意义。该文基于开采设计、沉降观测参数和MSAS软件,预测山西兴县斜沟煤矿一采区沉陷损毁土地面积为16.54 km2,损毁土地类型以耕地和草地为主,其中轻度破坏耕地面积3.70 km2,中度破坏耕地面积2.41 km2,重度破坏耕地面积0.17 km2。结合黄土丘陵沟壑低潜水位区土地损毁特征和区域生态保育和国土整治目标,拟对轻度破坏的1.65 km2耕地采用裂缝充填和土地平整复垦措施,按照集中连片的原则对轻度、中度和重度破坏的4.63 km2耕地采用坡改梯的土地复垦工程措施进行复垦,实现增加耕地面积0.40 km2,每年减少水土流失4.94万t,提高了耕地质量等级。研究认为,结合企业复垦资金和社会资金投入,按照集中连片的原则对采煤沉陷破坏的耕地采取坡改梯复垦是该区域损毁耕地复垦的有效模式。     

矿业城市土地损毁生态风险评价与空间防范策略

为量化矿业城市土地损毁生态风险、提高土地复垦和综合整治有效性,以吉林省辽源市为研究区,提出基于GIS的矿业城市土地损毁生态风险定量评价与空间防范的思路和方法。首先将土地损毁作为直接生态风险源,将土地生态系统作为生态风险受体,借助遥感信息模型与GIS空间分析模型,依次评价土地生态系统的生态敏感性、土地损毁累积作用以及二者间的暴露关系;然后确定综合生态风险值及其等级空间分布,并据此将矿业城市土地利用划分为环境敏感特别保护区、一般生态保护区、生态保育区、生态协调区、生态复垦区、限制发展区、工矿发展区与城镇发展区等八大功能区,各区内生态风险防范措施各有侧重;最后利用2010年城市总体规划图对评价与分区结果进行有效性分析,分析结果表明,辽源市90%以上的规划建设用地属于发展主导区域、70%以上的非规划用地属于生态保护主导区,研究结果与2010年城市规划用地布局范围基本吻合。基于 GIS 定量方法进行矿业城市土地损毁生态风险分析可空间化土地利用的风险等级与主导风险因素,为制定有针对性的风险防范措施提供了空间信息;也为矿业城市土地复垦规划、土地整理规划与土地利用总体规划的有机结合提供了参考。     

露天矿区生态环境质量与资源利用评价——以平朔安太堡露天煤矿为例

以山西省平朔安太堡露天煤矿为例,针对露天矿生态环境的影响因素及其资源利用情况,提出了能够体现露天矿区生态环境质量与资源利用主要特征的定性、定量评价指标体系,利用层次分析和模糊数学等方法,对露天矿生态环境质量与资源利用进行综合评价。研究结果表明:矿区生态环境与资源利用水平由1995年前的5级变为2000年的4级,又转为2005年的2级,未来的理想状况会向1级水平发展。说明矿区生态环境质量与资源利用正在向好的方向发展。     

中国东北多煤层老矿区采煤沉陷地损毁特征与复垦规划

多煤层老矿区开采时间长,土地损毁程度严重,沉陷地再利用情况复杂。该文通过实地调查和搜集各煤矿地质地形图、采掘图、储量图和采矿历史等资料,借助矿区沉陷预计软件(MSPS),运用概率积分法对鹤岗矿区沉陷地近期(2014-2020年)和远景(2021年-闭矿)2个阶段进行沉陷预测,并采用ArcGIS软件对数据进行统计分析。根据有关规程中各地类沉陷地损毁程度判定标准对鹤岗采煤沉陷地损毁程度进行划分。基于鹤岗采煤沉陷地损毁特征,提出鹤岗矿区沉陷地时空复垦的规划模式。结果表明:随着煤炭不断开采,多煤层老矿区沉陷范围不断扩大,土地损毁程度加重,地表最大下沉深度达39.4 m;沉陷地在进行再利用过程中存在阶段性变化特征,可根据特定阶段沉陷地损毁特征制定土地用途。沉陷地区域稳定性特征和损毁程度是进行沉陷地时空复垦规划的重要依据。从时间安排看,应以闭矿沉陷地损毁程度为着眼点,全面考虑,确定各区域稳沉时序,鹤岗采煤沉陷划分为优先永久治理区、优先临时治理区、动态治理区和未来治理区;从空间布局看,前3个治理区功能定位依次为接续替代产业用地、短期工业用地和农业用地。     

三江平原典型区水田时空变化及驱动因素分析

为阐明区域水田时空变化特征及其驱动因素,该文以三江平原典型地区富锦市为例,运用网格单元法和地理探测器模型分析不同时段(1989—2002年、2002—2015年)水田时空变化特征及驱动因素,探讨各驱动因子在水田时空变化中的作用及其相互关系。结果表明:1)1989—2015年富锦市水田扩张明显,新增水田34.99万hm~2,垦区水田化进程早于农区。1989—2002年,东部垦区水田扩张度较高,南部次之;2002—2015年,水田扩张度较高的地区主要分布在西南部农区与北部垦区。2)1989—2002年,水田扩张的主要驱动因素为政策因素和土壤类型,各因子间的交互作用大部分是双因子增强;2002—2015年,自然因素对水田变化影响减弱,水田扩张的主要驱动因素是到河流距离和到铁路距离,各因子间的交互作用大部分是非线性增强,水田化发展到成熟阶段。富锦市水田时空变化差异是由多种驱动因子共同作用的结果,研究结果可为三江平原耕地资源合理利用及水田规模科学管控提供借鉴和参考。