了得網自然科學_礦山廢棄地近自然地形恢復設計原理與方法

編輯推薦

《礦山廢棄地近自然地形恢復設計原理與方法》針對礦山廢棄地的地形恢復問題，研究了近自然地形恢復設計的相關基礎理論，在運用流域地貌理論、景觀生態理論和“3S”技術對礦區的自然地理環境調查基礎上，以流域為，利用計算機模擬技術，以鄰近未擾動的地形水文形態特征作為設計目標，構建了礦山廢棄地近自然地形恢復設計方法。這在土地復墾、生態重建、植被恢復等相關規劃設計中，具有重要的理論與實踐應用意義。

內容簡介

《礦山廢棄地近自然地形恢復設計原理與方法》可供國土、礦山、林業、水利、水土保持、園林、旅遊等部門從事項目建設、生態環境恢復的教學、科研、設計和工程技術人員參考。

前言
第1章緒論1
1.1研究背景1
1.2研究內容4
1.3研究目的和意義5
第2章礦山廢棄地恢復研究進展8
2.1相關概念的界定8
2.2礦山土地復墾與生態重建研究進展9
2.3礦山廢棄地地形恢復相關研究進展12
第3章礦山廢棄地近自然地形恢復設計理論基礎16
3.1礦山廢棄地近自然地形恢復設計的概念16
3.2礦山廢棄地近自然地形恢復設計相關理論21
3.3礦山廢棄地近自然地形恢復設計原理32
第4章礦山廢棄地近自然地形恢復設計方法36前言

第1章緒論1

1.1研究背景1

1.2研究內容4

1.3研究目的和意義5

第2章礦山廢棄地恢復研究進展8

2.1相關概念的界定8

2.2礦山土地復墾與生態重建研究進展9

2.3礦山廢棄地地形恢復相關研究進展12

第3章礦山廢棄地近自然地形恢復設計理論基礎16

3.1礦山廢棄地近自然地形恢復設計的概念16

3.2礦山廢棄地近自然地形恢復設計相關理論21

3.3礦山廢棄地近自然地形恢復設計原理32

第4章礦山廢棄地近自然地形恢復設計方法36

4.1近自然地形恢復設計評價指標體繫36

4.2近自然地形恢復設計評價關鍵指標篩選38

4.3近自然地形恢復設計技術體繫構成41

4.4礦山廢棄地的水文網分析技術42

4.5礦山廢棄地的地形恢復設計技術45

第5章礦山廢棄地近自然地形恢復設計評價方法49

5.1流域地貌形態特征相似性49

5.2流域地貌形態特征回歸分析51

5.3流域地貌形態特征的信息熵評價51

5.4礦山廢棄地的流域地表徑流和土壤侵蝕量評價52

第6章典型廢棄采石場近自然地形恢復規劃設計53

6.1廢棄采石場概況54

6.2廢棄采石場近自然地形恢復設計思路58

6.3廢棄采石場DEM建立及精度確定59

6.4廢棄采石場數字水文網分析及精度確定66

6.5廢棄采石場鄰近未擾動流域地貌形態特征分析73

6.6廢棄采石場地形復雜度多因子綜合分析79

6.7廢棄采石場流域及溝道規劃91

6.8廢棄采石場近自然地形的恢復設計97

第7章典型廢棄采石場近自然地形恢復設計評價105

7.1近自然地形恢復設計方案評價流程105

7.2恢復設計地形的流域特征分析105

7.3恢復設計的與未擾動的地形流域特征比較108

7.4恢復設計的與未擾動的地形流域特征回歸分析110

7.5恢復設計的與未擾動的地形流域繫統信息熵評價113

7.6恢復設計前後地形的地表徑流和土壤侵蝕量分析114

7.7恢復設計前後地形的相似度綜合評價118

參考文獻120

彩圖

在線試讀

第1章緒論
1.1研究背景
人類對土地資源的迅速開發不僅使該資源逐漸枯竭，且對土地需求的劇增也導致其不斷退化，尤以采礦活動對土地資源的影響為劇烈。礦產資源的開發和利用，既對區域經濟的發展起到了巨大的推動作用，也對全球環境產生了重大影響。在開采前後，采礦地所呈現出來的景觀有較大差異。采礦之前，當地生態繫統能夠進行正常的物質循環與能量流動，處於相對穩定狀態，主要是利用生物繫統內部的自我組織、自我調整作用以及生物與環境之間的相互作用。采礦之後，礦山景觀的穩定性往往會遭到嚴重破壞，景觀的改變以及生態環境的變化超出了自然繫統的調節能力和物種對環境的適應能力。同時，不可避免地占用和損害了土地資源，由此造成了原有景觀的嚴重破壞並引發一繫列環境問題。比如地下開采或露天開采可導致地表塌陷，引發地質災害；大量廢棄物堆積導致礦區可利用土地逐漸減少，自然環境逐漸惡化，原有生態繫統遭到破壞，限制了原生植被的生長和發育（左尋和白中科，2002；湯惠君，2004；李苓苓，2008）。礦山廢棄地的土地復墾與生態重建，就是對礦山土地資源的持續治理開發和植被恢復保護。有效治理礦山廢棄地不僅可以保證礦山的持續安全生產，還可以改善與保護當地環境。因此，如何快速、有效地進行礦山土地復墾與生態重建，是采礦行業面臨的重點問題之一。
礦山土地復墾與生態重建，涉及範圍較廣。它是采用工程、生物、化學等多種治理措施相結合的生態環境綜合治理的方式。礦山生態重建以保護生態環境為目標、恢復和改善生態環境狀況為目的，綜合利用工程措施、生物原理、化學應用等治理措施對礦山土地復墾與生態重建實施的一繫列過程。目前，歐美發達國家和地區已建立較為完善的土地復墾理論體繫；以生態復墾為主，注重礦山可持續發展，土地復墾技術也不斷進步，高科技得到普遍運用；相關的法律法規也更為健全，為土地復墾工作的進一步發展提供了法律保障。對於國內研究，利用中國知網（CNKI）分別以“土地復墾”和“生態重建”為關鍵詞進行文獻檢索，對1994~2013年近20年的相關文獻進行分析，其中近5年的文獻數量占了近65%，這表明土地復墾與生態重建已成為近期研究熱點和重點。對近5年（2009~2013年）和5年前（1994~2008年）的研究內容進行分類，結果見圖1-1。從圖1-1可以看出，近5年，理論研究方面比重增加，技術應用方面比重下降，說明土地復墾與生態重建的技術應用研究較為滯後；法律制度方面的比重增加，與2011年3月國務院公布施行新的《土地復墾條例》密不可分。總體來說，目前礦山土地復墾與生態重建面臨一繫列問題：生態重建的理論與技術研究沒有大的突破，還沒有真正達到綜合的、繫統的理論高度；注重單一技術研究，缺乏綜合整治方案，流域繫統觀念不強；生境單一，景觀欠協調；礦山土地與環境問題的診斷、監測、預測預警技術處於起步階段；土地復墾與生態重建技術的革新欠缺等。
第1章緒論圖1-1國內近20年土地復墾與生態重建相關文獻的分類結果第1章緒論

1.1研究背景

人類對土地資源的迅速開發不僅使該資源逐漸枯竭，且對土地需求的劇增也導致其不斷退化，尤以采礦活動對土地資源的影響為劇烈。礦產資源的開發和利用，既對區域經濟的發展起到了巨大的推動作用，也對全球環境產生了重大影響。在開采前後，采礦地所呈現出來的景觀有較大差異。采礦之前，當地生態繫統能夠進行正常的物質循環與能量流動，處於相對穩定狀態，主要是利用生物繫統內部的自我組織、自我調整作用以及生物與環境之間的相互作用。采礦之後，礦山景觀的穩定性往往會遭到嚴重破壞，景觀的改變以及生態環境的變化超出了自然繫統的調節能力和物種對環境的適應能力。同時，不可避免地占用和損害了土地資源，由此造成了原有景觀的嚴重破壞並引發一繫列環境問題。比如地下開采或露天開采可導致地表塌陷，引發地質災害；大量廢棄物堆積導致礦區可利用土地逐漸減少，自然環境逐漸惡化，原有生態繫統遭到破壞，限制了原生植被的生長和發育（左尋和白中科，2002；湯惠君，2004；李苓苓，2008）。礦山廢棄地的土地復墾與生態重建，就是對礦山土地資源的持續治理開發和植被恢復保護。有效治理礦山廢棄地不僅可以保證礦山的持續安全生產，還可以改善與保護當地環境。因此，如何快速、有效地進行礦山土地復墾與生態重建，是采礦行業面臨的重點問題之一。

礦山土地復墾與生態重建，涉及範圍較廣。它是采用工程、生物、化學等多種治理措施相結合的生態環境綜合治理的方式。礦山生態重建以保護生態環境為目標、恢復和改善生態環境狀況為目的，綜合利用工程措施、生物原理、化學應用等治理措施對礦山土地復墾與生態重建實施的一繫列過程。目前，歐美發達國家和地區已建立較為完善的土地復墾理論體繫；以生態復墾為主，注重礦山可持續發展，土地復墾技術也不斷進步，高科技得到普遍運用；相關的法律法規也更為健全，為土地復墾工作的進一步發展提供了法律保障。對於國內研究，利用中國知網（CNKI）分別以“土地復墾”和“生態重建”為關鍵詞進行文獻檢索，對1994~2013年近20年的相關文獻進行分析，其中近5年的文獻數量占了近65%，這表明土地復墾與生態重建已成為近期研究熱點和重點。對近5年（2009~2013年）和5年前（1994~2008年）的研究內容進行分類，結果見圖1-1。從圖1-1可以看出，近5年，理論研究方面比重增加，技術應用方面比重下降，說明土地復墾與生態重建的技術應用研究較為滯後；法律制度方面的比重增加，與2011年3月國務院公布施行新的《土地復墾條例》密不可分。總體來說，目前礦山土地復墾與生態重建面臨一繫列問題：生態重建的理論與技術研究沒有大的突破，還沒有真正達到綜合的、繫統的理論高度；注重單一技術研究，缺乏綜合整治方案，流域繫統觀念不強；生境單一，景觀欠協調；礦山土地與環境問題的診斷、監測、預測預警技術處於起步階段；土地復墾與生態重建技術的革新欠缺等。

第1章緒論圖1-1國內近20年土地復墾與生態重建相關文獻的分類結果

近幾年隨著中國經濟的快速發展和環境保護意識的增強，這給礦山土地復墾與生態重建研究提供了很大的發展機遇（胡振琪，2009）。首先，國內外對能源和礦產資源的需求在不斷增長；我國對煤炭需求巨大並處於不斷增長時期，這使得采礦業得到了持續、快速和穩定的發展，與之對應的礦山土地復墾與生態重建也獲得了很大的發展空間。其次，由於我國耕地面積的大幅減少，國家出臺了相應政策並要求切實保護耕地，現已將1.2億hm2耕地作為一條紅線，這為我國土地復墾提供了很好的發展機遇。再者，對礦山土地復墾與生態重建問題，得到了相關政府機構的極大關注與資金支持，特別是在《土地復墾條例》頒布和《全國土地利用總體規劃綱要（2006—2020年）》的支持下，土地復墾與生態重建迎來了更好的發展契機。隨著人們對地貌、水文、地表物質運動機理的研究逐步深入，以及“3S”技術的飛速發展，不僅改善了地貌學的研究手段（鄭子彥等，2009；瀋中原等，2009），還拓展了礦山土地復墾和生態重建的研究方法。

在經歷了農業文明和工業文明的歷史形態之後，人類文明迎來了生態文明。生態文明由過去單純的追求經濟目標，已轉變為以經濟和生態為雙重目標，從而實現社會、經濟與自然的和諧與可持續發展（李應振，2006）。礦山生態文明是在礦山這一特定地域中，反映著人類駕馭人與自然和諧發展的能力，並以可持續發展和科學發展觀為指導思想，達到礦山所在地的人類、資源與環境和諧共存、持續發展的一種文明形態（喬麗，2010）。因此“近自然”就是利用自然本身的自我更新、再生能力和生產能力，來營造或者恢復生態景觀，不僅是實現人與自然和諧的保障，還是生態文明在礦山土地復墾和生態重建中的體現。目前，近自然原理已在林業、城市規劃、園林和水利等部門廣泛運用。實踐證明，近自然河流治理和近自然林業已取得了明顯的生態效果（高甲榮，1999；許新橋，2007；高陽等，2008），也是改善區域生態環境和促進景觀可持續發展的基礎。因此，礦山生態重建的目標之一是營造近自然的生態環境。

礦山土地復墾與生態重建，不僅是礦山可持續發展的必由之路，還是改善生態環境的一項重要措施，但易受地形或者地形恢復的影響，需要建立一個與當地自然環境相和諧的流域地貌景觀。礦山的土地復墾與生態重建，其根本目的是造地、造土（白中科等，1998）。因此，礦山土地復墾和生態重建的核心問題是地形恢復、土壤重構和植被重建，而地形恢復和土壤重構是土地復墾與生態重建的基礎工程（左尋和白中科，2002；湯惠君，2004；胡振琪，2009）。地貌形態的特點與變化直接影響著地面的物質流動與能量轉化，也是進行水土流失預測預報、水文過程模擬的重要因子。礦山土地復墾與生態重建中地形的變化會導致或者抑制水土流失的發生，但是目前對礦山水文流域的水流和泥沙輸送的適宜均衡功能考慮得很少（Bugosh，2004），忽視了礦山水文資源在生態重建中的基礎作用，缺少流域的全局觀念，規劃設計方案深度不夠，這將增加維護費用和成本，並且會加重礦山的水土流失，不利於植被重建，阻礙礦業發展（Bugosh，2009）。因此，地形恢復是礦山恢復所需費用的部分，礦山地形恢復的合理性和適宜性已成為土地復墾和生態重建的重點關注對像。

以露天開采礦山廢棄地生態重建中地形恢復為研究對像，從礦山廢棄地現狀調查、數字地形分析、水文網分析、地形復雜度評價和恢復地形的流域形態特征的評價等方面進行研究，並且消除對後期植被恢復有影響的生存性限制因子。近自然地形恢復是礦山生態重建過程中的土壤重構和植被重建的關鍵，也是保持礦山地貌形態長期穩定優先考慮的目標。

1.2研究內容

本項研究按照問題提出、近自然地形重塑的基礎理論分析和技術體繫構建，並以案例來驗證和評價，具體內容見圖1-2。

（1）地形恢復是礦山廢棄地其他所有復墾實踐和未來土地利用的基礎。本書對國內外研究背景，研究目的及意義進行了論述。

（2）對礦山廢棄地、地形恢復、流域與集水區等相關概念進行界定，以生態思維和可持續發展為原理，提出了礦山廢棄地的近自然地形恢復內涵。在此基礎上，分析礦山廢棄地地形恢復的相關基礎理論。

（3）在近自然地形恢復內涵及相應理論基礎上，構建近自然地形恢復的技術體繫。依據礦山廢棄地的地形特點，構建近自然地形恢復的流域特征指標。對水文網分析技術和地形恢復設計技術進行闡述，並采用流域特征相似性、流域特征回歸、流域信息熵和土壤侵蝕量對恢復後地形評價方法進行說明。

（4）以典型廢棄采石場為例，運用近自然地形恢復的設計原理與技術方法體繫進行實踐驗證和評價。以典型廢棄采石場鄰近未擾動的流域特征作為參照設計的標準，以流，對典型廢棄采石場進行地形恢復案例實踐研究與評價。

1.3研究目的和意義

1.3.1研究目的

礦山廢棄地的地形恢復目標是重建接近鄰近未擾動區域的地貌景觀結構，並符合所在環境的地貌形成過程中的侵蝕作用，因此重新規劃地形流域的坡面和溝道，使恢復的溝道逐漸演變成一個相對穩定的蜿蜒自然模式，程度上達到自然狀態，同時減緩了水流速度，增加了溝道穩定性。本書以人為干擾程度巨大、生態環境極度脆弱的礦山廢棄地為對像，從流域和河流地貌學的角度，以太行山北段東麓的典型廢棄采石場為例，分析礦山廢棄地的水文地理空間數據模型，探討礦山廢棄地的地形恢復機制與技術方法。通過大量文獻資料的收集和相關理論研究，通過礦山廢棄地的水文地理數字模型、流域形態特征與近自然地形恢復機理進行分析論述；以流探討了礦山廢棄地的地形恢復內涵、設計原理與技術方法，分析了恢復後的與未擾動的地形子流域特征間的關繫。

1.3.2研究意義

1）利於構建礦山安全防護體繫

礦山廢棄地的地形恢復是土地復墾與生態重建的基礎工程，也是土壤重構和植被重建的骨架。地形恢復對礦山安全體繫的構建有著重要影響，不僅能夠減少人為破壞土地，保護土地資源，還有利於維護國土資源安全；減輕和避免人為的生態環境惡化，維護生態安全；避免人為潛在的地質災害，維護人民生命財產安全。因此，礦山廢棄地的地形整治要使得景觀生態和景觀美學相融合，纔能促進礦山生態重建和實現可持續發展。這對礦山的生態安全防護體繫構建有極大的促進作用，同時也是建設資源節約型社會和生態友好型社會的重要內容之一。

2）利於礦山土地復墾可持續發展

隨著礦山可持續發展戰略的實施，礦山生態繫統重構也更為受到重視，由過去的土地復墾方式逐漸向生態繫統恢復轉變。作為礦山開采的遺留物（伴生物）的礦山廢棄土地，已經演化成礦山可持續發展的外化表征和主要承載對像。對於礦山土地復墾可持續利用的理論研究和實踐探索，涉及研究領域較廣，其中包括生態學、景觀學、規劃學、水土保持學和土地資源管理及利用等諸多專業領域。與此同時，科學技術的進步使得“3S”技術的應用領域，不斷擴展在土地復墾應用中。廢棄礦山經復墾以後，可持續利用的優勢較大，能夠將礦山復墾土地轉化成生態環境改善的載體和產業結構轉型的機遇。因此，隻有在地形地貌合理整治的基礎上，纔能更好地截留蓄水，防治水土流失，以有利於提高礦山土地的可持續發展。

3）利於解決礦山生態重建與景觀美學的矛盾

礦山生態重建的主要目標是重建永久穩定的景觀地貌，使之更加貼近於未擾動自然地形景觀結構，這種地貌在景觀美學和環境學中能與鄰近未擾動的景觀相協調，形成了一個與上下遊及周邊地形相互銜接的完整流域，使受到干擾的生態環境得以恢復，能夠有效提高復墾後土地生產能力，有利於維持當地生態繫統的穩定。同時，采用適當的設計方法與技術，將礦山土地復墾到可接受的地貌與終利用方式。礦區地形的近自然恢復體現了自然美，可為當地居民提供賞心悅目的場所，不僅可以提高停采礦山的視覺美學，而

商品搜索

商品分类

【醫學】

【各大出版社】