地学视角下济南市资源环境承载力评价

济南作为黄河流域高质量发展的中心城市，大规模的基础建设和资源消耗，导致经济发展与资源环境之间的矛盾加剧，对济南市资源环境进行承载潜力评价尤为重要。笔者从地学角度出发，综合考虑承载本底和承载状态，建立地质环境、地下水资源、矿产资源的承载潜力的评价指标体系，利用AHP和Arcgis10空间分析功能对济南市地质资源环境承载力进行评价，最后得出地质资源环境承载力评价结果。结果表明：济南市地质资源环境承载力等级绝大部分在中等以上，地质环境承载力整体较好，地下水资源承载力整体不高，地下水资源紧缺；各区县矿产资源承载力差异较大。     

基于GIS的地下水资源分区研究及承载本底评价

地下水资源承载本底与自然属性密切相关,地下水资源分区是评价地下水资源承载本底的重要基础工作。文章以新一轮地下水资源评价成果和主要平原盆地、部分省（区市）地下水资源最新调查评价成果为基础,综合地形地貌、构造单元、气候分带、地表水流域、含水层介质等多项指标,把地表水和地下水看作一个整体,将全国划分为26个一级区、143个二级区、412个三级区。通过将地下水资源分区与县级行政区划耦合确定了4 942个计算单元,利用地下水可开采模数指标,实现了地下水资源承载本底评价由以自然单元的评价到县级行政单元的成果表达,从而建立了地下水资源承载本底评价空间数据基础,可服务于地下水资源承载能力动态评价和地下水合理开发利用与管理。地下水资源承载本底结果显示:我国地下水资源承载本底总体表现出平原盆地区为中-高水平,北方干旱区为低水平,区域差异性较大。承载本底等级为高、较高、中、较低、低的县（区、市）分别为774,332,798,387,573个,面积占比分别为11.15%、5.87%、19.56%、12.09%、52.34%,基本反映出我国地下水资源禀赋条件和区域分布规律。     

区域地下水资源承载能力评价理论与方法研究

开展地下水资源承载能力评价,对于认识区域地下水资源禀赋和开发利用的空间分布状况、建立国家-省级资源环境承载能力监测预警机制、支撑面向国土空间规划的“双评价”研究等具有重要意义。目前,地下水资源承载能力的评价理论与方法仍处于探索之中,在实际工作中缺乏统一的依据。本文基于自然-社会经济系统的承载协调理论,定义了地下水资源承载能力的内涵。从地下水资源的数量、质量、生态属性出发,分别建立了承载本底、承载状态两个层次的区域地下水资源承载能力评价指标体系,确定了评价指标的分级标准和评价流程。以地下水可开采资源模数、地下水开采程度作为基础指标,来初步判断承载本底、承载状态等级,而后利用地下水背景质量等级对承载本底初步结果进行修正,根据区域实际情况选取地下水污染程度、地面沉降程度、海水入侵程度、土壤盐渍化程度等一项或多项指标作为承载状态的修正指标,对承载状态初步结果进行修正;综合承载本底、承载状态评价结果,确定区域地下水资源承载能力。应用此方法研究了京津冀地区的地下水资源承载能力,结果发现京津冀地区地下水资源承载能力水平整体偏弱,202个县级行政区中承载能力强的有18个,较强的有72个,中等的有19个,较弱的有36个,弱的有57个。承载能力强、较强的县级行政区几乎全部位于冀南丘陵山区、冀中山前冲积平原;承载能力弱、较弱的县级行政区主要分布在冀北山地丘陵区、冀东滨海冲积海积平原。京津冀地区地下水资源承载能力研究实例表明该方法具备可操作性,评价结果合理。     

云南省威信县煤矿资源承载能力评价

【研究目的】矿产资源是经济社会发展的重要支撑,其承载能力大小是决定区域经济结构及发展模式的根本依据,开展区域矿产资源承载能力评价对促进地区矿产资源可持续开发利用具有十分重要的意义。【研究方法】以云南省威信县煤矿资源为研究对象,借助承载本底（资源可利用量占比,PRO）和承载状态（矿业开发指数,MDI）两个评价因子来构建评价指标体系。在此基础上对威信县煤矿资源的承载能力进行评价,并以威信县为评价试点对矿产资源评价体系及各分指标权重分配的合理性进行了相关探讨。【研究结果】威信县10个乡镇中,没有煤矿资源承载能力“大”的乡镇,承载能力“较大”的乡镇仅有2个,承载能力“中”的乡镇有2个,承载能力“小”的乡镇则达到了6个。【结论】在矿产资源承载能力评价体系中,正向指标与负向指标也应并重考虑,各占50%左右为宜。此外各分指标权重的分配也应与该地区当时在经济、社会、环境方面的政策紧密呼应。     

中俄边境同江—抚远地区地质资源环境承载力评价与功能区划

为促进中俄边境同江—抚远地区地质资源环境保护和新型城镇化建设,在查明区域资源禀赋、水文地质、工程地质、环境地质条件和人类活动方式的基础上,综合运用层次分析法、专家会商法和GIS技术,建立地质资源环境承载能力评价指标体系,并分别进行地质资源环境承载本底和状态评价。通过耦合承载本底和状态评价结果进一步实现承载能力综合评价,同时结合区域社会经济发展需求开展地质资源环境功能区划。结果表明,研究区地质资源环境承载能力整体为中等—强,占全区面积的98%,地下水环境质量问题是制约承载能力的主要因素,界河塌岸等地质灾害风险和易发性较低。基于对评价结果的分析,将研究区划分为生态型、宜居型和农业型3类地质资源环境功能区,提出了加强生态保护修复、改善人居环境、加强面源污染源头管控等措施,为促进边境地区特色旅游产业和农业经济发展提供科学参考。     

露天采矿活动对矿区土地资源影响因素分析

矿产资源开发在促进地方经济快速发展的同时也对区域土地资源带来严重影响。基于对甘肃敦煌某花岗岩矿开采状况实地调研,利用灰熵理论和主成分分析法分析了露天采矿对土地资源破坏主要影响因素及其关联度,建立了以主要影响因素为参数的矿山开采对土地资源影响预估模型。结果表明：采坑对矿区内土地资源影响最为显著,矿堆和矿渣堆的影响接近且较为显著,剥离表土堆和矿区内建筑物的影响接近且较小,矿山道路的影响最小;矿山资源开采过程中应严格控制采坑开挖面积,并制定合理的开挖方案;基于露天采矿挖损和压占土地的主要影响因素建立了露天采矿对土地资源影响预估模型,其可为预测和评价类似地区采矿活动对土地资源影响提供借鉴。     

神北矿区环境承载力评价

以神北矿区为例,从区域环境承载力的概念出发,结合3S技术,系统分析了神北矿区环境承载力的影响因素。并以此为基础,建立神北矿区环境承载力评价指标体系。运用环境承载力评价量化模型,对神北矿区环境承载力进行了分析和评价。分析结果表明:评价指标中土地沙漠化、矿山开发、水质环境容量环境承载力超载,分别为-17.8%、-2.6%、-9.8%;水资源量环境承载力可载,为30.8%;矿区综合环境承载力仅为14.1%,说明矿区综合环境容量几达承载极限。      

基于遥感的木里煤矿区矿山地质环境监测及评价

为揭示木里煤矿开采对生态环境的破坏程度,通过2010年和2013年2期高分辨遥感影像监测,野外调查和水土样品采集,开展了矿山地质环境问题和承载力的调查,查明了问题并对其破坏程度和承载能力进行了评价。结果表明,矿区地形地貌景观和土地资源占压与破坏严重,河水受到Cu、Pb、Cr和Zn的污染,土壤受到Cd、As污染,高山草甸和沼泽地破坏及退化现象严重,冻土含水层结构遭到破坏,地质环境承载力适中。评价结果可为政府和矿山企业开展矿山地质环境恢复治理提供基础资料。     

露采矿山边坡治理设计方法探讨 ——以郎溪县某露采萤石矿为例

通过对郞溪县某露采萤石矿开采形成高陡边坡(包括"倒坡")进行矿山开采现状、地质环境条件、边坡稳定性等综合分析,对"边开采、边治理"条件下高陡边坡(特别是"倒坡")的治理修复方案进行探讨,以达到有效消除矿山地质环境治理和修复矿区生态环境的目的,同时也为同类型矿山开采边坡治理设计提供参考.     

新会区地质环境承载能力评价

本文以新会区地质环境作为研究对象,基于承载本底与承载状态两个层次的服务目标,选择评价因子,构建地质环境承载力评价指标体系。采用AHP层次分析法确定指标权重,构建数学模型进行地质环境承载力评价。运用Mapgis空间分析功能,得到新会区地质资源环境承载能力分区图。采用自然间断分级法,划分新会区地质环境承载力为地质环境保护区、地质环境修护区、地质环境维护区、地质环境开发区,并根据承载力分区提出新会区发展规划建议。     

准格尔召镇周边煤层自燃与3^#、4^#煤层露天开采合理性分析

内蒙古准格尔旗准格尔召镇富含优质煤炭资源,但区内煤层普遍存在自燃现象,致使生态环境明显恶化。以遥感为主要技术手段,结合物探验证、实地调查,查明区内明火点337个,燃烧区面积3．78km^2,潜在危险区达27．38km^2,并对主采煤层露天开采的合理性进行了初步分析,认为3^#煤层适合进行露天开采,既能最大限度开采资源．又能根治煤火;3^#、4^#煤层间距小,大部分4^#煤层可与3^#煤层联合开采。     

关闭煤矿工业广场再开发策略研究

随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井陆续关停废弃,传统的独立工矿区因此沉寂,服务于煤炭生产和职工生活的工业广场面临功能丧失、土地闲置等问题。挖掘关闭煤矿工业广场的价值并赋予其新功能,是盘活存量资源、激发独立工矿区活力的关键。以山西省晋城市关闭煤矿凤凰山矿为例,研究该矿与晋城市的发展演变及其相互作用;分析关闭煤矿工业广场空间构成要素,采用层次分析法(AHP)进行价值评估,判明主要空间要素的价值特征与更新挑战;进而探索关闭煤矿工业广场的再开发城市设计策略。分析认为,山地矿业风貌与绿色生态本底是凤凰山矿的核心价值表征,应将风貌存续与生态保育作为再开发重点。关闭煤矿需确立“矿退城进”的更新目标,主动与城市产业对接,由“封闭的工业广场”转变为“开放的城市街区”。在此基础上,提出景观引导下的秩序控制、功能空间的整合与重置、交通体系的外通与内融、矿业文脉特色的延续与塑造、既有建筑的再循环改造5个方面的城市设计策略。研究表明,通过基础设施景观化改造,可在提升矿区环境质量的同时创造城市特色;借鉴城市设计思维可为关闭煤矿保护性再开发策略的制定提供帮助,在此类资源型地区的城市更新中具有应用前景。      

资源再生型地区资源环境承载能力评价指标体系构建——以河南省洛宁县为例

为构建资源再生型地区资源环境承载能力评价指标体系,以河南省洛宁县为例,通过开展1:5万环境地质调查与地质环境背景资料收集,查明了该区资源环境禀赋条件和短板要素,并在地质环境承载能力、地下水资源承载能力和矿产资源承载能力评价的基础上,引入了矿山地质环境承载能力评价,创新性地构建了一套适用于资源再生型地区的资源环境承载能力评价指标体系。在完成实际验证评价的基础上,与通用资源环境承载能力评价指标体系进行了对比分析,结果发现,矿山地质环境承载能力评价结果与地质环境承载能力评价结果并不完全一致,且与矿产资源承载能力评价结果也有一定差异。研究表明,构建的资源再生型地区资源环境承载能力评价指标体系更适宜此类地区矿区分散分布且发展方式迥异的特点,能进一步突出地域主导特色,可为同类地区地质环境保护及资源开发规划提供参考。     

含水层结构变异对区域地下水循环影响数值模拟

煤炭开采对地下水资源的破坏是限制煤矿区经济与环境可持续发展的主要瓶颈, 煤炭资源开采与水资源保护的矛盾将日益加剧。我国富煤地区主要分布在华北和西北, 仅山西、内蒙古、陕西和新疆四省自治区煤炭查明资源储量就占全国的73.1%, 这些富煤地区多是地下水资源相对贫乏的地区, 全国86个重点矿区缺水的占71%, 严重缺水的占40%, 而煤矿开采对地下水资源的严重破坏加剧了矿区的水资源短缺矛盾, 这一问题在能源大省山西尤为突出。究其根本原因, 在于采煤引起含水层结构变化, 造成地下水资源的破坏, 使地下水资源由原来可供开采的优质水源变为被污染的矿坑水而排走, 破坏了地下水的补径排, 破坏了水文下垫面条件, 破坏了地表水循环, 进而影响了区域地下水循环态势。     

陕北煤矿区地质环境保护与恢复治理措施——以神府矿区郭家湾煤矿为例

郭家湾煤矿地处神府矿区新民采区西北部,为生态环境脆弱区。井田七层煤三个煤组开采后引发地面塌陷、含水层疏干、土地结构变化等地质环境问题,严重制约了地方经济的发展。为了煤炭资源可持续发展,研究陕北煤矿区地质环境保护与恢复治理措施,以1∶10000野外详细调查为依据,首先进行现状评估,然后针对矿山工程建设可能遭受、加剧、引发的矿山地质环境问题进行预测评估,最后提出了以移民搬迁、回填裂缝、生态恢复、建立矿山地质环境监测体系等为主的防治措施,让煤矿开采与矿山地质环境问题恢复治理并行。旨为陕北地区乃至全国煤矿,在保护地质环境中开发利用矿产资源提供依据和示范。     

蒙陕接壤区深埋煤层开发过程中矿井涌水量变化特征

蒙陕接壤区侏罗系深埋煤层开采过程中,掌握不同阶段矿井涌水量变化规律,是保障煤矿安全的关键。从含水层发育特征、巷道掘进进尺、采空区半径等方面开展了相关研究,结果表明:蒙陕接壤区煤层顶板导水裂缝带范围内的3层复合含水层,富水性差异较大,分别对巷道掘进阶段和工作面回采阶段涌水量影响较大。煤矿建井阶段,矿井涌水量随着巷道掘进进尺增加而增加,但单位进尺涌水量变化不大,平均涌水量为0.008 32 m3/（h·m）。工作面回采前将钻孔水量降至5.0 m3/h以下,水压降至1.0 MPa左右,实现了顶板含水层静储量充分疏放目标。首采面和接续面回采阶段,矿井涌水量呈"阶梯式"平稳增加,矿井涌水量与采空区半径呈线性正相关关系。通过对侏罗系深埋煤层开采过程中矿井涌水量变化规律和影响因素的研究,可以为其他矿井建设和工作面回采提供安全保障和科学依据。      

浅埋煤层开采地面塌陷裂缝规律及防治方法

陕北浅埋煤层大规模、高强度开采诱发了严重的地面塌陷,造成大面积土地损毁、水土流失和植被死亡,导致表生环境出现退化。为掌握浅埋煤层开采地面塌陷裂缝发育规律,明晰其机理,提出适宜的治理恢复措施,实现“煤?水?生态”的协调发展,以陕北张家峁井田和柠条塔井田为研究区,采用实地调查、模拟实验和理论分析相结合的方法开展了浅埋煤层开采地面塌陷规律及防治方法研究。结果表明:浅埋煤层开采地表裂缝呈“O”型展布,静态发育特征与采高和地形地貌呈正相关关系、与采深呈负相关关系,且同一工作面切眼附近地表裂缝发育程度最高、巷道次之、面内最低;地表裂缝具有“先开后(半)合”和“只开不合”2种活动特征,整体活动时间为4~9 d,活动期间裂缝初始开裂宽度与最大发育宽度呈线性正相关关系,与稳定宽度呈线性和指数2种正相关关系;黄土沟壑区下坡段开采地表裂缝活动与表土块体的稳定性系数有关,而稳定系数与坡角呈负相关的一次幂函数,与主裂缝间距呈正相关的一次幂函数。上坡段开采坡体裂缝“先开后(半)合”活动受岩块倒转和坡体滑移双重控制,面内沟底裂缝“先开后合”的活动特征受关键岩层运移控制。研究提出了黄土沟壑区沟底贯通型裂缝“裂缝填充+沟道恢复”、坡体裂缝 “裂缝充填+微地形改造”的治理方法和风沙滩地塌陷区的“三圈”修复模式。研究成果在陕北安山煤矿和柠条塔煤矿进行了应用,效果良好。      

论中国煤炭地质勘查工作在新条件下的定位与重大研究问题

煤炭是我国的主体能源和重要的煤化工原料,新中国成立70多年来煤炭地质勘查工作紧密结合国家战略需求,为国家探明了急需的煤炭资源,保障了国家煤炭能源供应。通过系统总结近年来我国煤炭地质工作取得的主要成果,分析了当前新条件下煤炭地质工作发展面临的重大研究问题,明确了煤炭地质勘查工作定位,提出“1个理论、10个主要技术”的重点攻关研究思路,拓展了煤炭地质勘查工作的研究范围,对保障煤炭资源在我国经济和社会发展中发挥好“稳定器”和“压舱石”作用具有重要研究意义。研究认为：(1)新条件下煤炭地质勘查工作已由以保障煤炭能源资源安全为主发展为既要保障煤炭能源资源安全供应,还要为绿色矿山建设、矿山智能化开采与生态安全服务的煤炭生态地质勘查新阶段。(2)提出了煤炭地质勘查工作今后的重点是资源勘查与利用、地质条件评价与动态地质事件预警、矿山环境治理修复与生态地质层功能作用复原、地质条件改性等方面的10大重点攻关问题。(3)针对煤、煤系及煤盆地多能源多矿产资源赋存特点,需研究建立煤与煤系共伴生矿产协同勘查模式,在关注“煤”的同时,加大对煤系、煤盆地全域性的多矿产聚集规律和各类资源研究,推动煤、煤系及煤盆地多能源...     

采煤对浅层地下水环境的影响及矿井水生态利用分析

黄河流域中上游矿区煤?水矛盾突出,煤炭开采对地下水环境造成一定的破坏。基于此,以鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田榆神府矿区为研究区,在野外调查、数据分析、室内测试的基础上,分析研究区矿井水的量质特征,揭示煤炭高强度开采对地下水环境的影响,并开展矿井水生态利用研究。结果表明:研究区矿井富水系数在0.23~2.28,平均为0.91,评估2020年区内矿井排水量高达4.70亿m3,受采掘活动影响,浅埋煤层开采区地下水位下降趋势明显;区内矿井水出现不同程度的污染组分超标现象,主要超标指标为化学需氧量(COD)、Na+、SO₄ 2?、溶解性总固体(TDS),未处理的矿井水外排将会污染区内地下水环境;研究区浅层地下水超限的水质指标主要为NO₃-N,与矿井水超限水质指标差别较大,反映出浅层地下水水质受采矿活动影响较小;提出矿井水浅层回灌和矿井水生态灌溉2种模式开展研究区矿井水的生态利用,矿井水回灌对矿井水中的溶解性有机碳、色度具有较好的去除效果,回灌后出水满足Ⅲ类地下水限值;浅埋煤矿矿井水具有作为矿区生态修复灌溉用水的较好潜力,中深埋煤矿和深埋煤矿矿井水不适宜作为灌溉用水。研究结果为我国西部煤矿区水资源保护和生态修复提供重要依据。      

内蒙古废弃钨钼矿区周围土壤重金属污染生态环境评价及成因分析

为研究内蒙古赤峰市废弃钨钼矿区周围土壤重金属污染特征、潜在生态风险及成因分析，共采集83份表层土壤样品和6个土壤钻孔。采用ArcGIS空间插值分析方法研究As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Mo和Zn的空间分布，构建重金属扰动指数函数研究重金属受人类活动的污染程度，利用地累积指数法验证矿区周围土壤重金属污染程度，通过相关性分析判断重金属来源并讨论污染成因。结果表明：矿区周围土壤As、Cd、Cu、Pb、Zn和Mo平均含量明显高于矿区周边背景值，高含量主要分布尾矿库周围，主要来源为矿山采选活动；Cr和Ni基本无污染，主要来源为母岩风化。通过重金属扰动指数函数计算发现：采用区域背景值对矿区周围进行重金属污染评价夸大了矿山采选活动对矿区周围土壤重金属的污染，矿区周围土壤重金属污染是由于天然重金属富集和采矿活动共同作用下的“双驱动模式”导致，尾矿库周围土壤重金属污染程度随着与尾矿库水平距离的增加和深度的加大而逐渐降低。降水量丰富程度是影响重金属迁移能力的关键因素，该矿处于降水量匮乏地区，尾矿库对周围土壤重金属污染范围有限，对生态环境影响轻微。