采煤沉陷对水田土壤水系统的影响及改良对策——以重庆松藻矿区为例

采煤沉陷区土地生态复垦是当前土地整治面临的主要焦点问题之一。以重庆松藻矿区沉陷区受损水田为研究对象,通过实地考察和文献总结,分析水田土壤水系统组成特征,系统探讨了采煤沉陷前后土壤水系统的含水土壤剖面层物理特性和土壤水流入渗状态,针对这些变化提出了矿区生态恢复和土地复垦的具体对策。      

靖远矿区采煤沉陷区复垦综合评价方法研究

以靖远矿区为例,从土地复垦和恢复生态学的角度出发,建立了靖远矿区采煤沉陷区复垦综合评价系统,选择土壤条件（土层厚度、土壤质地、有机质含量、土壤水分）、地形改造条件（地面坡度、地表破坏程度、改造难易程度）、气候及水文条件（年降雨量、灌溉条件）作为分类及评价因子对复垦潜力进行评价。将采煤沉陷地分为四种潜力区,对每种潜力类型区的复垦开发利用方向进行了优化设计,从理论上和实践上对靖远矿区采煤沉陷地的复垦能力以及复垦过程中用地结构的优化作了探讨,以期对当地沉陷地的复垦提供一定的科学依据。     

《土地复垦与生态重建》

——土地复垦与生态重建是对人为活动和自然灾害损毁的土地和环境采取整治措施．因地制宜地恢复到期望状态的行为或过程。本书介绍了土地复垦与生态重建的概念、内涵与发展历史,阐述了采矿对土地与环境的影响．介绍了相关的基础理论知识．详细讨论了土地复垦与生态重建的十大技术：工矿区环境破坏的动态监测与评价技术、土地复垦管理技术、土地复垦规划设计技术、采煤沉陷地复垦与生态重建技术、露天矿土地复垦技术、煤矸石山绿化技术、矿区重金属污染土地的修复技术、土地复垦与生态重建的信息技术、土地复垦与生态重建的评价与验收技术和微生物复垦技术.     

采煤沉陷区地质环境现状及生态环境修复措施探析——以安龙县普坪采煤沉陷区综合治理为例

煤炭开采引起的地表沉陷造成的地质灾害、经济损失和社会问题日趋严重,对采煤沉陷区进行生态环境修复治理尤为迫切。本文以贵州安龙县普坪采煤沉陷区为研究区域,基于该采煤沉陷区矿山地质环境调查成果,针对存在的地质环境问题提出生态环境修复措施。结果认为：安龙县普坪采煤沉陷区地质环境问题主要为矿山地质灾害、地下水资源破坏和土地资源损毁。生态环境修复治理中应有针对性地采取搬迁工程措施、工业场地及废弃建筑物拆除措施、矿区残余房屋拆除措施、煤矸石堆修复工程措施、土地整治的工程措施及复绿工程措施。通过实施生态修复措施将有效改善矿区生态环境,减少和控制地质灾害发生,实现良好的环境、经济及社会效益。     

基于小波去噪和尖点突变理论的沉陷区稳定性分析及土地复垦措施建议

通过分析采煤沉陷区地表变形的特点,提出小波去噪及尖点突变理论进行稳定性评价的方法。首先,利用小波去噪对地表位移序列进行去噪处理,并对比不同去噪参数的去噪效果,得到各变形序列的最优去噪结果;其次,利用尖点突变理论对去噪后序列进行稳定评价,以判断沉陷区地表变形的稳定性;最后,对沉陷区的土地复垦措施进行研究,提出相应的复垦措施。通过实例检验,得出不同变形序列的最优去噪参数具有差异性,通过试算法确定最优参数的方法是可行且有效的;同时,尖点突变理论能对沉陷区的地表稳定性进行有效评价,具有操作简单、实用性强等优点,其评价结果为沉陷区的土地复垦工作提供了依据。     

采煤沉陷区生态修复技术探讨——以永城市某湿地公园项目为例

针对永城矿区平原地区塌陷区的特点及区域的特殊地理位置，采用传统复垦、生态修复、景观改造、农业种植、渔业养殖等基于自然的解决方案，将传统的注重经济效益开发转向兼顾人口、社会、经济、环境和资源可持续发展的注重复合生态整体效益的发展模式，形成集综合利用、蓄水防洪、生态环保等于一体的采煤沉陷区治理的“永煤模式”，取得了显著成效。研究成果可为采煤沉陷区综合治理与利用提供技术借鉴和实践应用参考。     

淮南潘谢采煤沉陷区水生态环境评价与功能区划

受采矿活动制约,采煤沉陷积水区以众多的小型塌陷湖泊类水体景观为主,由于矿区水文生态环境条件和水体利用方式等方面的差异,不同类型塌陷湖泊水体污染程度和营养状态差异较大,单个塌陷湖水体环境容量较小,对人为活动响应较快。通过对潘谢采煤沉陷区五个矿区水域的监测分析评价,并结合各分矿区土地利用情况、自然环境条件和社会经济发展状况,以生态环境质量调查和评价结果为主要依据,构建研究区的水生态功能分区指标体系,形成水生态功能分区研究成果。通过研究,可以为沉陷区水资源分类利用、污染控制和生态修复提供基础资料、理论支撑和实践指导。     

高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律

为了研究高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律，以安徽淮北五沟煤矿1031工作面为研究区域，基于Landsat-8遥感数据解译结果，总结了2013-2017年1031工作面上方地表积水范围演化规律，分析净降水量、地下水埋深、工作面推进距离等因素对积水范围演化的影响，并提出积水边界角的概念，建立了积水边界角随采动时间变化的函数关系式。研究发现:高潜水位采煤沉陷区地表积水演化分为4个阶段:未形成期、同步增长期、残余增长期、相对稳定期；在同步增长期和残余增长期，工作面推进距离、净降水量与积水面积日增长量呈正相关，地下水埋深与积水面积日增长量呈负相关；工作面推进距离是积水范围演化的关键影响因素，在工作面推进距离为476 m左右时，地表产生积水，工作面停采后5个月左右，积水面积趋于稳定；积水边界角先呈减小趋势，再趋于稳定，在同步增长期和残余增长期，积水边界角总体呈减小趋势，但受气象、地下水埋深等因素影响而波动；相对稳定期，积水边界角整体趋于90°。本研究为高潜水位采煤沉陷积水区土地利用规划、土地复垦、水陆复合生态系统建立等提供理论依据。      

重建植被视角下露天煤矿区土地复垦演替过程及管控模式研究

重建植被在能量交换与生态循环中发挥着重要作用,其动态变化可表征煤矿区生态系统受扰动和修复的广泛细节。从植被的不同扰动状态(未扰动状态、采煤扰动状态、复垦恢复状态和修复后状态)出发,分析了煤矿区重建植被演替的6种情景:高效恢复至成熟型、低效恢复至成熟型、高效恢复而后退化型、高效恢复发展型、低效恢复发展型与无效恢复型。通过模拟重建植被发展的阶段性特征,将煤矿区土地复垦全生命周期划分为:未复垦期、土地复垦发展期(复垦初期、快速发展期和稳定发展期)和成熟期。再对不同恢复阶段的重建植被分别设置判断标准,提出煤矿区土地复垦关键保护区域的识别思路,据此确立煤矿区土地复垦管控的4种修正模式:生态保育、生态管护、生态修复、生态重建。并以黄土高原山西平朔大型露天煤矿区为研究区开展应用分析,在学习掌握重建植被发展规律基础上,通过判断土地复垦模式与矿区生态系统演变机理的适应性水平,具体落实平朔露天煤矿复垦排土场集群区生态保育、生态管护、生态修复和生态重建等4大修正模式的具体管控措施。本研究归纳了露天煤矿区重建植被动态发展的演替规律,并据此提出加强土地复垦管控的修正模式,可为国家绿色矿山建设提供方法论基础。      

淮南采煤沉陷区土壤中汞的时空分布特征

以淮南采煤沉陷区土壤为研究对象,测试分析了样品中汞的含量,结合土壤pH值、有机质含量特征,探讨了采煤沉陷区土壤中汞的时空分布特征。结果表明:与未沉陷区土壤相比,沉陷区土壤有机质破坏严重,最高下降了46%;采煤沉陷区土壤中汞的含量为0.013~0.050 mg/kg,平均值为0.027 mg/kg,69.7%的采样点超过了淮南市土壤背景值;沉陷8 a后土壤汞含量最高,为0.033 mg/kg,是未沉陷土壤汞含量的1.74倍,且随着沉陷时间的增加,土壤中汞存在富集趋势;水稻土壤汞富集能力最高,高于玉米和大豆土壤;在垂直剖面上,汞含量由表层向下依次降低;且汞与pH值表现出显著负相关,有机质与汞显著正相关。      

煤矿塌陷区覆土造地综合研究——以新庄孜矿为例

以新庄孜矿为例,针对覆土造地过程中,煤矸石充填可能带来的重金属元素的迁移污染作了相关分析。采用煤矸石充填塌陷区,既减少矸石山占地面积,又能在塌陷区覆土造地;同时,填埋矸石有利于保护环境,防止环境污染,具有较大的经济效益、社会效益和环境效益,对淮南矿区覆土造地及工农业持续发展具有重要的示范意义。      

Eco-service value evaluation based on eco-economic functional regionalization in a typical basin of northwest arid area,China

Ecosystem services are the basis of human living and development. Land use has significant effects on the ecosystem structure and functions, even its services. Using the remote sensing (RS), geographical information system and ecological economy theory, this paper analyzed land use changes of different eco-economic functional areas in Manas River Basin during the period 1958–2006 using different stage RS images. This paper selects the evaluation method obtained by Costanza et al. and Xie Gaodi, and the ecological sensitivity coefficient analysis, which analyzed the variation characteristics of eco-service values of different eco-economic functional areas. The results showed that the land use pattern has changed greatly from 1958 to 2006. The area of farmland and industrial area increased rapidly, while the forest area, grassland, water area and unutilized area decreased greatly. The total eco-service value of the river basin decreased from 3,529.64 US$ × 10⁶ in 1958 to 2,559.88 US$ × 10⁶ in 2006. There was 27.47 % net loss of 969.76 US$ × 10⁶. The eco-service values of various land use types in the study area were close to the regional real values and the results were credible. There existed apparent temporal and spatial changes in the eco-service values of different eco-economic functional areas, and this significant change in the eco-service values was driven by economic development. Consequently, in view of eco-economic characteristics and ecological issues of various eco-economic functional areas, relevant strategies of ecological conservation were proposed for enhancing the general eco-service value of the river basin and realizing the regional sustainable development. The ‘‘yuan’’ is Chinese money unit (¥), US$1 = ¥6.27 (yuan).     

Optimization of concurrent mining and reclamation plans for single coal seam: a case study in northern Anhui, China

The extraction of underground ore body inevitably causes a large amount of land subsidence. Current reclamation technologies in China mainly focus on stable subsided land, which means most of the affected lands are submerged into water because of the high groundwater table in some areas, leading to the loss of soils and inefficient reclamation. Therefore, a new technology for reclaiming unstable subsiding land is being studied for restoring farmland as much as possible, based on a case study in northern Anhui, China. In consideration of the mining plan, subsidence processes in various stages were analyzed and some related factors such as vertical subsidence, post-mining slope, water area, and land use condition were also simulated. Due to mining activities, useful farmland has gradually decreased to merely 14.4 % of the pre-mining area. In this study, the following stages were modeled from pre-mining to post-mining: (1) percentage of farmland was 100 % in stage (a) (pre-mining), (2) 72.5 % in stage (b), (3) 67.3 % in stage (c), and (4) 14.4 % in stage (d) (post-mining). The results show that 86.6 % of cultivated land was submerged into water and lost its capacity for cultivation after coal mining. Reclamation plans for stages (b), (c), and (d) were made by a traditional reclamation method called “Digging Deep to Fill Shallow”. Based on scenario simulation of reclamation, the farmland reclamation percentages were improved to 78.3, 73.3, and 40.70 %, respectively. Taking the percentage of reclaimed farmland as the preferred standard, concurrent mining and reclamation for stage (b) and (c) could increase farmland reclamation percentages to 37.6 and 32.6 %, respectively, compared with the farmland reclamation percentage of post-mining [reclaiming the land in stage (d)]. The results reveal that optimum reclamation time should be at stage (b). Therefore, under current technical conditions, concurrent mining and reclamation could enhance the quantity of cultivated land and provide better land protection and food security in the mined areas with high groundwater table.     

城市化进程下徐州矿业废弃地治理模式

通过对徐州众多矿业废弃地治理示范工程的总结,提出不同矿业废弃地的典型治理模式。采空塌陷型矿业废弃地的治理模式有湿地公园建设、光伏发电基地建设、富硒耕地开发和土地复垦整治;开山采石型矿业废弃地的治理模式有遗址公园建设、地质公园建设、文化遗迹开发和生态环境保护。治理模式可为徐州矿业废弃地治理提供科学依据,并对我国众多处于转型建设时期的矿业城市具有借鉴意义。     

地面沉降对高速铁路的影响分析

北京平原区快速发展的地面沉降对高速铁路的发展构成了威胁,地面沉降与过量开采地下水造成的水位下降关系密切,为此有针对性地开展基于高速铁路的地下水动态与地面沉降相关关系研究对于高铁安全运行意义重大,特别是对于制定高铁沿线地下水开采方案、地面沉降减缓措施和工程措施至关重要。基于其对高速铁路的影响模式,本文将地面沉降分为区域沉降和局部沉降两种类型。针对区域沉降,利用Logistic方程,使用天竺、望京及王四营分层地面沉降和地下水位数据,构建了不同层位地下水水位变化与地面沉降之间的相关关系模型,通过ABAQUS计算局部地区,对于6m高路堤和15m CFG桩处理深度的地基而言,当渗透系数k=2m／d,距离线路边缘25m处浅层地下水下降10m将产生约61—85mm的沉降。     

古潜山热储开发对地面沉降的影响机制研究

古潜山是中国水热型地热的主要富集区,具有分布广、潜力大、开发利用条件好等特点,同时也是中国地面沉降相对严重的地区.廓清古潜山区地面沉降的影响机制是区域地下水资源以及地热资源的合理规划与开发利用的基础.本文从地面沉降的机理出发,以雄安新区为例,从第四系厚度、黏性土含量、水位变化、土体固结性、地下水的越流补给以及地下水开采...     

土地复垦美学视觉评价:以黄土高原矿区为例

目前国内外很少有从美学角度进行土地复垦的研究,土地复垦美学概念暂未提出,土地复垦美学视觉评价体系还未成熟。为深入研究土地复垦美学概念内涵,讨论土地复垦美学表现形式,本文参考平朔矿区土地复垦与生态修复的经验,采用文献归纳法和移植研究法,以“山水林田湖草生命共同体理念”为依托,构建了由要素评价和系统评价组成的嵌套式评价体系。通过解构美国林务局视觉管理系统(visual management system,VMS)评价、美国土地管理局视觉资源管理系统(visual resource management,VRM)、联邦公路局视觉影响评估系统(visual impact assessment,VIA)、复田景观评价、园林景观美学评价等成熟的视觉评价体系,结合矿区生态系统修复“五元共轭”理论,构建了一套适用于黄土高原矿区的土地复垦美学视觉评价体系,所有指标共计21项,即地貌重塑与土壤重构相关指标8项、植被重建与生物多样性相关指标7项、景观重现相关指标6项。各项指标完成了定性、半定量化释义,修正了“岩貌、地形地貌、湖泊、毗邻景观”4项指标的评价标准。土地复垦美学评价不可忽略主观因素影响,应注重景观美学表现形式的多样性与差异性,使土地复垦美学视觉表现得更具选择性。     

基于地面沉降控制的区域性松散沉积层地下水可采资源规划评价

为了满足区域性松散沉积层地区地面沉降的防控要求,规划评价地下水的可采资源量,根据渗流理论和土力学理论,建立了地下水三维非稳定渗流与地面沉降耦合数学模型,并考虑了含水层孔隙度、渗透系数、储水率随含水层发生固结沉降的变化特征。采用三维有限元数值分析方法,以江苏省南通市地下水开采为例,基于地面沉降的控制要求,规划评价出了各乡镇各含水层的地下水可采资源量。结果表明：地下水开采布局科学规划后,总的可采资源量为17 870.56×10⁴ m³/a,较现状开采量10 902.32×10⁴ m³/a有较大幅度的增加。地下水三维变参数非稳定流与地面沉降耦合模型可以更加精确地刻画三维水文地质体的特征,更加符合实际情况。