湖矿区分布式生态系统运行机理研究

为实现湖矿区煤炭资源开采的同时保护生态环境,构建了湖矿区分布式生态系统的开采模式,并对该系统的运行机理进行了研究。湖矿区生态系统由生物运行系统、生态水处理及利用系统、土地资源生态开发及利用系统、有机肥料加工系统、能源集成利用系统、固废资源生态利用系统等6个子系统构成,这些子系统既有各自功能又相互作用,形成生命周期机理、代谢机理、平衡机理、组合机理、共享机理和协同机理,这些机理作为湖矿区分布式生态系统的理论依据,通过分布式6大子系统之间资源的循环利用,从而实现湖矿区资源的有效开发、生态可持续发展和经济效应提升,可为其他水下煤炭的开采利用和生态建设提供借鉴。     

历史遗留采矿废弃地生态修复设计——以晋北煤炭基地宁武煤田为例

历史遗留采矿废弃地的生态修复和设计是矿区生态修复的主要任务之一,如何合理设计采矿废弃地的生态修复是保证修复后矿区可持续发展的关键。以晋北宁武煤田采矿废弃地为例,调查和分析了该区域生态修复中存在的主要问题,阐述了该区域相关的关键工程,如灭火工程、地貌重塑工程、土壤重构工程和植被修复工程的生态修复设计,通过在研究区实施的生态修复与治理,在矿区恢复了自然生态基底,构建了健康稳定的生态体系且提高了生态恢复力,增加了生态效益、社会效益和经济效益。     

基于RS和GIS的朝阳县矿区生态环境评价

利用Landsat8 OLI遥感影像、ASTER卫星DEM数据，提取了朝阳县地形坡度、植被覆盖度信息，运用层次分析法确定了地质安全隐患、区域重要程度、土地损毁程度等12个评价指标权重，根据相关规范确定评价指标等级，建立矿区生态环境评价模型。运用网格法将研究区分为若干个评价单元，将评价指标进行赋值、叠加，确定各个矿区评价分值，依据评分将研究区分为影响严重区、较重区、较轻区与无影响区4个区域。研究表明：1）矿区生态环境影响严重区主要分布在朝阳县北部铁矿区和西南部锰矿区，该区域地质灾害隐患较严重，矿区地质环境复杂，开采破坏程度严重，生态环境影响严重。2）朝阳县生态环境影响最为集中区域为朝阳县北部矿区，该区域为群采区，开发强度高，开采时间长，形成严重的生态环境问题。3）矿山开采导致的土地损毁问题较为突出，不同土地类型的损毁面积占全县采矿用地面积的41.6 %，矿区生态修复潜力较大。识别与分析朝阳县矿区生态环境问题，为朝阳县生态修复规划提供理论支撑，对后续矿山生态修复措施研究，绿色矿山建设工作的开展有着重要的意义。     

近30年中国矿业废弃地生态修复及再利用研究热点及趋势分析

随着社会经济的发展与工业化进程的推进，矿山开采带来巨大经济效益的同时，遗留众多难以利用的矿业废弃地，如何对其进行生态修复与再利用成为学者的研究热点。基于CiteSpace计量分析软件梳理近30年中国矿业废弃地生态修复及再利用研究文献共4 448篇，根据时间尺度分为缓慢发展阶段（1990-2000年）、快速增长阶段（2001-2010年）、平稳递增阶段（2011-2020年）三个阶段，依据不同时期的高频关键词初步把握近30年国内矿业废弃地生态修复与再利用领域研究热点，主要围绕土地复垦、生态修复、矿山公园、生态补偿等方面，实现从自然生态视角到生态经济目标、从单一土地复垦到系统生态修复、从传统修复方法到高新技术应用等方面的转变，回顾由单维度过渡到多维度的研究内容。在后续研究中需着重加强理论系统研究、多学科融合与交叉、综合效益评价、公众感知参与等方面，促进矿业废弃地生态修复与再利用理论与实践研究逐渐达到“人”“地”和谐统一的发展目标。     

晋宁磷矿排土场生态修复与景观再造研究

矿山生产不可避免对周围整体环境带来破坏。为了加快矿山地质环境恢复和综合治理,更好地构建矿山生态系统的物质循环,通过对晋宁磷矿矿区土地的损毁方式和整体排土规划,将6~#坑排土场区域同南部排土场已完成的覆土规划整体结合,进行生态环境修复与景观再造研究。采用CAD软件对6~#坑排土场重新规划设计,合理确定矿山生态保护与恢复治理分区,并应用3D模型软件模拟规划区域后期效果,提出排土场生产作业排土与后期生态修复、景观再造相结合的措施。研究结果对修复及改善矿山生态环境、促进地方经济可持续发展和生态良性循环具有重要作用及意义,也可为类似露天矿山解决排土场环境问题提供参考。     

北京寨口矿区生态修复规划

基于恢复生态学、生态经济学和景观生态学的理论和生态修复的技术方法,分析了寨口石灰石矿区生态环境问题,由此探索性的提出了适用于石灰石矿区生态修复的策略.然后根据寨口石灰石矿区的发展方向、限制性因素等实际情况,因地制宜地将其划分为若干修复区,对不同修复区给出相应的修复策略、利用方式和技术措施,最后给出规划实施的若干建议.     

渭北嵯峨山废弃采石矿山开发式治理探讨

渭北嵯峨山一带历史开山采石活动造成矿山地质环境破坏和土地损毁，严重影响了大西安都市圈外围景观。以往治理工程多针对采坑底盘及工业广场等平缓场地，在原地形基础上进行植被修复，受损的地貌景观未得到根本的改观，废弃采矿用地也未得到充分的复垦利用。本次研究以嵯峨山CK1、CK2废弃采坑生态修复设计项目为依托，提出通过台阶式整治进行地貌重建、复垦利用废弃土地的综合治理方案，实现对废弃采石矿山开发式治理，修复工程产生的多余石料依规通过政府公共交易平台拍卖回收资金，形成“修复-利用-资金回收”闭环的废弃采石矿山修复模式，旨在为渭北“旱腰带”众多的废弃采石矿山生态修复提供借鉴。     

大型露天坑生态修复固废回填工艺探讨

露天坑的巨大废弃空间本身是一种资源,在不影响采矿安全生产前提下,利用露天坑空间及其区位优势条件,作为城市大宗固废回填消纳场所是城市固废减量化、资源化、无害化利用的新途径。本文探讨了大型露天坑生态修复固废回填工艺,对比了湿式高浓度固废回填与干式固废碾压回填工艺,对露天坑回填过程中相关安全及环境问题进行了探讨分析。研究表明,利用城市固废回填进行生态修复,即可消除矿山地质灾害隐患,又能助力城市大宗固体废物减量化发展,具有良好的经济效益和社会效益。     

采用生态湿地系统处理煤矿生活污水

利用生态湿地系统处理矿区生活污水,湿地通过土壤渗透,植物吸收,水生动物群落修复,微生物分解等共同作用,再经历物理化学吸附,化学分解,沉淀及氧化,降解诸多复杂的过程后,使有毒有害物质转化为无毒无害甚至有益的物质,对生活污水中的污染物如:有机物、悬浮物、氮、磷等有较高去除效果。通过建立水草——水生动物——微生物生态湿地共生体系,具有较高的生物多样性,对生活污水进行有效净化,系统运行有较高稳定性。采用生态湿地系统处理矿区生活污水有效利用了塌陷坑资源又不占用耕地,投资少,运行费用低,不需专职环保人员操作维护,维护简便易行。     

高原高寒煤矿区生态环境修复治理模式与关键技术

矿山的生态治理与环境修复是保证资源开采可持续发展的必要条件。高原高寒煤矿区生态修复涉及煤炭资源勘查开发与保护、冻土、水资源、草甸湿地、土壤、植被、生态环境等多方面的科学问题,难度较大。根据问题导向、科学精准、集中整治、分类施策的要求,遵循“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念,对青海木里矿区煤炭露天开采存在的生态环境问题研究发现,目前矿区存在的生态环境问题有地貌景观破坏、植被破坏、土地挖损和压占、冻土破坏、水系湿地破坏与采坑积水、地下水含水层破坏、土地沙化与水土流失、不稳定边坡8种类型。针对以往煤矿开发造成的八大生态环境问题,以煤炭生态地质勘查理论为指导,综合研究并形成了地形地貌重塑技术、土壤重构及植被恢复技术、水系自然连通技术、煤炭资源保护技术、边坡稳定性综合监测技术五大关键技术。综合运用以上技术,系统对采坑渣山治理、植被恢复、水环境和资源等进行统筹规划,对矿区生态环境进行综合整治,形成4种具有高原高寒特色的生态修复重点治理模式,分别为水系连通、引水代填、关键层再造以及依山就势。治理工程实践中按照“地质+生态”、“自然恢复+工程治理”的综合治理思路,通过与各井渣山边坡稳定程度、水系传输与采坑积水情况、资源赋存状态等相结合,最终形成“一坑一策”的7种治理方法:边坡阶梯整治+坑底部分复绿+引水代填形成高原湖泊(聚乎更三号井)、保留采坑积水形成的高原湖泊+边坡与渣山整治+覆土恢复植被+水文定期监测(聚乎更四号井)、采坑部分回填形成梯田+边坡与渣山整治+植被复绿+地表水系自然连通(聚乎更五号井)、资源保护+边坡与渣山整治+采坑形成高原湖泊+水系自然连通+植被复绿(聚乎更七号井)、边坡与渣山平整+植被复绿+保留高原湖泊+水系自然连通(聚乎更八号井)、资源保护+采坑回填+削坡整治美化+地貌恢复与周围环境相协调(聚乎更九号井)、采坑回填+边帮整形+坑底就势整平+景观协调(哆嗦贡玛区)。探索了露天煤矿区生态环境一体化修复治理路径,在木里矿区生态修复治理实践中得到有效的应用。     

中国煤矿区生态修复规划的方法与实例

煤炭开采引起矿区周围景观和生态环境的破坏,土地破坏、环境污染等严重影响了生态系统的正常运转,影响了矿区周围居民正常的生活.近年来,随着世界对生态环境保护工作的重视,煤矿区生态修复已成为各界普遍关注的问题之一.在介绍中国煤矿区生态环境破坏情况的基础上,阐述了煤矿区生态修复规划的原则、意义、程序和方法,并以门头沟区煤矿废弃地生态修复规划为例,具体介绍了煤矿区生态修复规划的程序及研究内容,可以对相关研究及实践有一定的指导作用.     

基于遥感信息的矿区生态扰动监测研究——以迁安市为例

矿产资源开发会引发一系列环境问题,制约了矿区城市的可持续发展,矿区生态环境扰动监测已成为矿区城市生态文明建设的重要组成部分。为研究矿区活动及矿区生态修复对我国典型矿产资源型城市——迁安市生态环境的影响,利用2000—2018年Landsat系列遥感数据对该市矿区生态扰动进行了监测研究。利用随机森林（Random Forest, RF）算法对迁安市2000—2018年间矿区演变进行了提取研究,并构建了遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）定量分析研究区生态环境质量及变化特征。研究表明：2000—2018年间,迁安市矿区范围变化明显,矿区总面积明显变少,且有修复效果优良的矿区;该市生态环境质量整体呈现波动下降趋势,其变化与矿区活动及矿区生态修复具有较强的相关性。结合RSEI时空分布与矿区生态修复活动,迁安市生态环境变化可分为两个阶段：①2000—2008年间,生态环境质量主要由优、良向中、差转变,生态环境质量改善和恶化面积占比分别为20.18%和34.31%;②2008—2018年间,生态环境质量整体上升,生态质量改善面积占比达到43.11%,且变化具有明显的区域性。2000—2018年,迁安市生态环境经历了先恶化、后逐步恢复的过程,表明该市在实行功能分区、健全矿产资源规划和矿区分区治理政策后,生态环境得到改善,生态修复效果显著,为矿区城市环境治理和生态文明建设提供了参考。     

新时期国土空间矿山生态修复规划研究：以南宁市为例

国土空间开发和城市建设带来的废弃矿山多存在地灾隐患、环境污染、景观破坏等问题,亟待生态修复与再利用。在生态文明时代,矿山生态修复更加强调统筹空间要素的系统评估和治理。为探索矿山生态修复新路径,以矿山生态修复理论为指导,提出了国土空间矿山生态修复规划的框架和基本内容,以南宁市大都市区为例,基于矿山生态系统综合评估,以重建"社会-经济-自然"复合生态系统为目的,构建了集"本底评价、功能分区、修复提升"为一体的规划体系。通过划定矿山功能分区,明确保护与开发程度,预判土地资源供应能力,并采取需求、供给相匹配的方式,确定各类废弃矿山的修复目的,分类提出多种生态修复策略,以期实现对土地资源的合理再利用。     

济源市某矿山生态环境地质问题及综合治理研究

济源市某矿山生态地质环境问题已经严重制约了当地经济社会的发展,甚至威胁到当地人民群众的生命财产安全,地质环境问题的治理已刻不容缓。通过对该矿山生态地质环境问题调查,认为矿区内主要以露天采坑、渣堆、废弃石料厂、废弃石灰窑、废弃建筑、陡坎、高陡边坡等地质环境问题为主。通过坡面清理、挖方削坡等工程手段,消除区内采矿形成的高陡边坡所引发的滑坡、崩塌等地质灾害隐患;通过回填、挖方、挡土墙等工程手段,实现采坑地貌形态修复;通过覆土、植树、道路等工程手段恢复治理区的土地功能,改善生态环境。研究可为相似矿山地质环境问题的治理提供了参考。     

谈煤矿矿区生态修复规划

随着全球性矿区生态环境问题的加剧,矿区生态修复规划被视为协调发展矿区人类活动与自然环境的关系、解决矿区可持续发展的一条最佳途径.分析煤矿矿区进行生态修复规划的必要性和意义,阐述煤矿矿区生态修复规划这一动态过程的规划原则、基本思路、目标和基本内容.     

北方防沙带大型露天煤矿区生态保护与修复技术

北方防沙带是我国防治沙化和荒漠化的关键地带,是“三北”工程的核心区,区内土壤贫瘠、风速大、干旱缺水、植被稀少、生态恢复力低,而大型露天煤矿开采与生态保护矛盾突出,直接影响区域生态安全和国家能源保供,迫切需要开展大型露天矿区生态保护修复研究。针对北方防沙带大型露天煤矿区开采引起的土地破坏、扬尘起沙、水位下降、土壤沙化、植被退化等问题。以北方防沙带面积和露天煤炭产量占比均最大的内蒙古的大型露天煤矿区为研究区,秉承“减损开采-立体保水-造土活土-系统修复-集成监管”的研究思路,揭示大型露天矿岩土损伤-生态退化传导机理、生态减损开采机制、重建生态自维持机制,研发生态保护型减损开采、生态化设计、水资源保护与综合利用、抗侵蚀地貌重塑、排土场活土层精细重构、土壤改良与提质增容、菌-藻-草联合修复、生态系统退化监管等关键技术,形成适合北方防沙带露天煤矿区生态保护与修复技术体系,建成大型露天矿区生态保护修复集成示范区。创建低成本、高效率、可持续、可复制的大型露天矿区生态保护修复模式,为保障我国北方防沙带大型露天矿区科学开采与生态安全提供支撑,实现煤炭开发能源保供与生态保护相协调、“开发金山银山,再造绿水...     

采矿与气候变化对戈壁矿区土地生态系统的影响——以准东煤炭基地为例

新疆煤炭富集、植被稀疏、生态脆弱与气候干旱并存,亟待破解煤炭开发与生态保护的矛盾。为此,选取准东煤炭基地为研究对象,利用2000—2020年18期Landsat多光谱遥感影像提取干旱遥感生态指数(I_(ARSE)),并运用逐像元趋势分析法揭示准东I_(ARSE)时空演变,借助多元回归模型与残差分析解析采矿与气候变化对戈壁矿区土地生态系统质量的影响机制。结果表明:(1)近20 a研究区平均I_(ARSE)为0.403 8,以中等(44.22%)与较差等(41.27%)为主,优等仅占1.57%。退化占比(41.19%)远高于改善(7.05%),且矿山尺度退化占比超85%。(2)气候条件模拟的I′_(ARSE)呈西南向东北递减的格局。2006年之后气候变化改善了I′_(ARSE),主要集中在大井东部、将军庙东北部、西黑山北部,退化则主要分布于五彩湾矿区。(3)采矿对土地生态系统质量具有负效应,平均残差为-0.128,采矿诱发的退化集中于新增矿区与新建道路两侧,呈"点—线—网—面"退化格局。(4)戈壁矿区土地生态系统质量主要受气候变化影响,采矿影响较小,但2者对I_(ARSE)改善区与退化区作用不同,气候变化与采矿对改善区贡献率分别为88.53%与11.47%,对退化区则分别为58.68%与41.32%。综上认为,戈壁矿区煤炭开发应规避自然保护区,尽量减少不必要的路网建设,重视道路两侧生态防护与修复,避免生态沿路向外进一步退化。此外,可依托近年气候利好趋势,辅以必要的人工诱导,推动戈壁矿区整体保护、系统修复与综合治理。     

煤矿区土地复垦规划设计研究进展及展望

为梳理煤矿区土地复垦规划设计的研究现状,探究未来发展方向,通过系统检索国内外研究成果,回顾了土地复垦规划设计的主要发展历程,重点总结了规划体系和尺度、适宜性评价及结构布局优化、复垦规划理念和模式、复垦工程规划设计等方面的研究进展。通过与国外相比,发现我国在动态预复垦规划设计中领先国际,但仍存在未能与采矿规划有机结合、土地复垦目标单一及仿自然地貌生态修复实践不足等问题。结合国家社会经济的发展及学科的国际发展趋势,指出建立智能决策系统、促进采复一体化、实现多维虚拟规划是未来复垦规划设计的研究方向,并且未来规划设计将更加注重差异性、协调性和生物多样性保护。     

黄土高原矿区生态修复固碳机制与增汇潜力及调控

黄土高原矿区生态环境脆弱,科学认识黄土高原矿区生态修复固碳增汇机制、潜力对碳中和愿景目标至关重要。为此,需探究黄土高原矿区生态修复中碳汇形成的关键过程,修复的适应性和恢复力及增汇潜力,揭示矿区复垦土壤碳库稳定性机制,最终阐明矿区生态修复中固碳增汇的关键技术。结果表明：(1)黄土高原矿区生态修复碳汇形成的关键过程包含植物光合碳分配、土壤碳固持、微生物固碳和土壤呼吸等;(2)黄土高原矿区生态修复适应性总体呈东南高、西北低,适应性较差区主要分布于陕北与内蒙古和宁夏中部与内蒙古交界处。典型矿区生态恢复力指数为混交林（43.2%～100.0%）>阔叶林（49.2%～83.2%）>针叶林（47.9%～76.5%）>草地（39.1%～70.7%）>灌木草地（43.0%～69.0%）。修复年垦与土壤碳汇潜力呈正相关关系,修复10～15年时最高,混交林生态恢复耗时最长,但固碳潜力最大;(3)复垦土壤碳库稳定性机制与凋落物分解、黏土矿物交互作用、团聚体物理保护和微生物调控有关;(4)地貌重构-土壤重建-先锋植物/微生物-外源材料相耦合修复技术是黄土高原矿区生态修复固碳增汇的最优路径...     

论煤矿区生态环境的自修复、自然修复和人工修复

煤炭开采不可避免导致矿区生态环境的破坏,过去大多数研究和实践都是侧重人工修复,如何区分和合理选择及应用自修复、自然修复和人工修复,对经济合理地修复矿区环境具有重要意义。在阐述矿区生态修复概念的基础上,分别对人工修复、自然修复和自修复及其相互关系进行了讨论和分析,提出成本效益型矿区生态环境修复战略。研究表明:对矿区损毁的生态环境通过人工或自然的力量恢复的过程分别称之为人工和自然修复;生态系统的自修复、自我修复都是依靠自然界自身的力量,统称为自然修复。矿区生态环境的自修复是指采矿驱动力在对地表生态环境造成损毁的过程中,又自动修复部分生态损毁的现象和过程。基于开采沉陷学原理,揭示了煤矿区自修复的机理。矿区生态修复应该首先根据损毁的自然条件,分析是否存在自修复和自然修复的可能性并尽可能发挥自修复和自然修复的作用以节约修复成本;科学划分自修复、自然修复和人工修复的区域并采用相应的修复对策;对生态脆弱区尤其要重视自修复和自然修复,尽量减少人工修复,最终实现生态系统的自然演替和平衡。