关闭矿山采煤沉陷地农业复垦路径选择

我国人多地少的国情决定了农业复垦是矿山关闭后首选的复垦方式,但是传统农业效益低、产出少,这极大地阻碍了地方政府和煤矿企业的农地复垦积极性,因此必须探索一条现代高效农业复垦的新路径。本文以东北老工业基地——辽宁沈煤集团沈北矿区采煤沉陷地为例,基于现场调查法、RS技术和GIS技术,以及极限条件法和指数和法相结合的方法,分析了辽宁沈北矿区采煤沉陷地损毁现状,指出了采煤沉陷地农业复垦制约因素,探讨了采煤沉陷地农业复垦的选择路径。结果表明,采煤沉陷地复垦为现代农业是可行的,也是必要的。浅塌陷区可以重点发展特色农业和生态观光农业,而季节性性积水区则可发展养殖、种植、加工三位一体的立体农业和生态观光农业,大面积深积水区则适宜开发为湿地农业,发展生态旅游。     

矿区塌陷土地复垦与可持续利用

 随着煤炭大量开采,大面积土地资源遭到破坏,矿区环境恶化。本文在分析安徽某矿区塌陷地特征的基础上,结合矿区开采沉陷预计结果和国内外土地复垦的经验,提出塌陷地复垦远景规划与可持续利用的战略对策,对其他矿区塌陷地整治有积极的指导意义。     

基于遥感影像的平朔矿区碳汇变化及预测研究

土地利用变化直接体现人类活动对生态系统的影响,是全球气候和碳循环变化的重要原因。煤炭开采造成矿区农用地非农化,导致生态环境恶化,改变碳汇量/价值。本文以平朔矿区为研究对象,选取1987年建矿以来的七期遥感影像作为基础数据,从土地利用变化角度定量研究了矿区不同发展阶段碳汇量/价值变化,并基于2013年、2018年两期数据,应用马尔科夫模型预测了未来10年矿区土地利用及碳汇量/价值的变化趋势。结果显示:①平朔矿区自开采以来的32年间土地利用结构发生显著变化,大量耕地和草地被转化成采矿用地和建设用地等,与开矿初期相比耕地,和草地面积分别减少了39.16%和58.32%,采矿用地、建设用地、裸地面积则分别增加了3.19倍、1.29倍、5.57倍;②1987～2013年碳汇量呈下降趋势,由132.38万t下降为120.85万t,碳汇价值由67 248.83万元下降为61 390.50万元,2013年以后至2018年分别增加到124.03万t和63 009.33万元;③未来10年平朔矿区土地利用结构基本稳定,耕地、建设用地及裸地面积略有减少,林地、采矿用地面积略有增加;预计2023年和2028年矿区碳汇量分别比2018年增加0.50万t和0.70万t,碳汇价值分别增加254.79万元和355.84万元,矿区生态环境逐渐改善。     

榆神府矿区水体湿地演化驱动力分析

为分析榆神府矿区生产对区内水体及湿地的影响,应用3期Spot遥感对比数据,研究了榆神府矿区1990年、2001年、2011年3个时期的水体、湿地分布及其面积动态变化规律,得出：水体面积在研究期内呈现持续下降趋势,1990-2001年及2001-2011年的减少率分别为17.73%和22.39%;湿地面积先增大后减小,即1990-2001年湿地面积增加了65.91%, 2001-2011年,湿地面积减少了50.92%;水体面积在外力驱动下衰减的过程中演替为湿地及其他类型用地,使湿地面积在20 a间基本保持不变;气候变化、煤炭资源开采、生态环境建设和水源地兴建等是水体湿地面积变化的主要驱动因子。通过模糊层次分析法确定了各驱动因子对地表水体湿地面积变化的作用大小（权重）和序关系,分别为煤炭开采0.375,气候因素0.292,水源开采0.208和生态需水0.125;为保护区内水体湿地,推行保水采煤、减少地下水抽采及减少高耗水植被是行之有效的措施。     

煤矿区土地覆盖与景观格局变化研究

以徐州市西矿区2000,2005和2010年Landsat TM/ETM+影像为基础数据源,在遥感（RS）与地理信息系统（GIS）技术支持下,采用土地覆盖/土地利用和景观生态学原理,对遥感影像进行支持向量机（Support Vector Machine,SVM）分类,土地覆盖变化分析和景观格局变化分析,探讨了煤炭开采对矿区土地覆盖变化和景观格局演变的规律。结果表明,近10 a来耕地始终占据矿区土地覆盖的主导类型,其次为建设用地,因此两者之间以及与其他类型的转化成为矿区土地覆盖变化的主要部分。未利用土地的土地覆盖变化幅度和年变化率最大,成为矿区土地覆盖变化的重要组成部分;建设用地和未利用土地的面积先减少后增加,耕地和水体的面积先增加后减少,水体面积的增加主要是由于采矿造成地面塌陷导致积水的形成,林地面积前期变化极小,后期增加。2000-2010年间,矿区景观类型中的建设用地、耕地以及未利用土地经历了一个由大破碎度到小破碎度、再由小破碎度到大破碎度的过程,矿区内各景观的聚集度在2005年达到最高,多样性指数呈增加趋势,矿区生态系统正朝着多样性、均匀化的方向发展。     

淮南潘谢矿区土地与水域演变趋势及治理对策

淮南潘谢矿区为高潜水位煤层群开采条件,随着煤炭大规模开发,引起地表大范围的沉陷导致生态环境发生严重变化,在现状调查的基础上,结合矿区生产规划,应用开采沉陷预测技术、地理信息及遥感技术,对淮南矿区土地、水域演变趋势进行研究并提出治理对策。分析结果表明沉陷区土地面积占比整体快速下降,而水体面积占比快速上升,到煤炭资源采毕后,淮南潘谢矿区范围内（不包括留设煤柱保护的建筑用地）积水面积相当于100个西湖,达597.6km2;蓄水容积相当于3个太湖,达143.6亿m3;生态系统结构由陆生生态系统转变为水陆复合生态系统。鉴此提出一套湿地生态系统重构、生态农业构建等多种治理模式相结合的复垦和生态修复体系,充分利用沉陷区并改善生态环境;结合沉陷积水区、天然湖泊洼地及水系相通的条件,将沉陷区开发为蓄水工程,为国家“引江济淮”服务,改善区域水资源短缺现状。     

基于遥感图像的煤矿区土地利用/覆盖变化

选择唐山市古冶区为试验场，以3期（1987年、1992年和2001年）TM和ETM图像为主要数据源，采用ENVI和ArcView获取计算的基础数据和景观生态学的指数模型，计算了单个地类面积变化率、土地利用程度综合指数、土地利用动态度、多度和重要度指数，并依据计算结果做了详细的分析.实验表明：古冶区土地利用结构变化呈波浪式变化，与矿山开发强度和复垦程度有密切关系，利用多种指数模型可以较好地分析煤矿区土地利用/覆盖的演变规律.     

Analyses of environmental impacts of underground coal mining in an arid region using remote sensing and GIS

The influences of coal mining in an arid environment on vegetation coverage, land-use change, desertification, soil and water loss were discussed. A series of available TM/ETM+ images with no cloud cover from July/August in different years (1990, 1995, 2000 and 2005) were used to analyze the change in various land environmental factors over time. The results show that while mining activity initially had a marked adverse impact on the environment, mine rehabilitation measures have also subsequently played a great role in improving vegetation cover and controlling land desertification and loss of water and soil. The effect of coal mining on vegetation cover is dependent upon the soil type and natural indigenous flora. Results of this investigation imply that mining activity has a greater effect on the vegetation of loess areas than at sandy sites. Although local vegetation coverage was improved by planting in the mining area, the total area of land affected by desertification still increased from 26.81% in 1990 when large-scale mine construction was introduced, to 46.79% in 1995. With continuous efforts at rehabilitation, the vegetation cover in the Shendong coal mining area was increasing, and loss of water and soil were effectively controlled since 1995. Subsequently, the total area of extreme desertification decreased to 23.24% in 2000 and further to 18.68% in 2005. The total area affected by severe loss of water and soil also decreased since the early 1990’s (70.61% in 1990, 71.43% in 1995), to 43.64% in 2000 and 34.93% in 2005, respectively.     

基于RS的赵楼矿区土地利用变化特征分析

矿区土地利用动态监测是我国自然资源调查监测的重要内容,也是矿区制定后期开采计划和进行土地复垦工作的重要依据。为了摸清矿区土地损毁状况及时空演变的特征,对土地利用动态平衡的调控和生态环境保护提供辅助手段,本文以山东省赵楼矿区为研究区域,利用2009年、2013年和2017年3期Lansand卫星影像,采用遥感(RS)技术手段,对赵楼矿区8年来土地利用变化特征进行了动态监测分析,通过各期土地利用分布图,土地利用转移矩阵,研究了赵楼矿区各种土地利用类型变化的情况。结果表明：农用地是矿区主要土地利用类型,在研究期内以转出为主,平均以1.41%/a的速度递减,水域、工矿用地和非工矿建设用地则以转入为主,累计转入面积分别达到148.59 hm2、167.58 hm2和886.14 hm2。可见矿区在开采进程中缺少有效的土地复垦和整治措施,致使建设用地（工矿用地）和水域（塌陷积水区）持续侵占农用地,对矿区生态环境产生极大影响。     

微山县采煤塌陷地综合利用技术研究

 微山县现有矿区塌陷地水域4000hm2,平均水深约1.5m,最深达12m,几乎不可能复垦。通过实地调研,将该区塌陷地水域分为季节性浅积水塌陷地、季节性深积水塌陷地、常年浅积水塌陷地和常年深积水塌陷地。该文针对常年积水塌陷地的实际,根据塌陷地水深差异,结合微山县自然地理特点,形成了5种综合利用技术模式,如水生蔬菜间种模式、鱼、鸭、果立体种养模式和网箱养鱼与水生经济植物（芦苇和菰茭草等）种养模式、生态旅游观光农业模式及牧草种植与农、牧业及生态能源共营模式。对于浅积水塌陷地,形成以湖菱为优势的水生蔬菜间种模式,湖菱不仅具有强大污染净化能力,而且具有较大的生成能力,可提供丰富的水产品。养殖均是以少投入或不投入为主,同时种植水生经济植物,也是避免对水体形成“二次污染”。这些因地制宜修复利用塌陷地水域的方式,不仅代价低,而且可以解决废水资源化利用,确保南水北调水质安全。     

基于倾斜摄影技术的煤矿地区土地利用动态变化预测系统

设计了基于倾斜摄影技术的煤矿地区土地利用动态变化预测系统,有效预测煤矿地区土地利用动态变化,为煤矿地区土地合理利用与管理提供可靠参考依据。利用无人机倾斜摄影技术采集煤矿地区土地利用相关数据,对土地利用动态变化预测数据执行单独存储操作,调用各类地图与土地利用变化数据库数据,将其传输到土地动态预测中心,通过采集土地利用图像的增强去噪、畸变纠正后,生成并存储土地利用DSM图像,经DSM数据中相对应的土地高程值提取,实现土地利用动态变化预测。实验结果表明,该系统可有效预测煤矿地区土地利用的动态变化,满足实际煤矿区土地利用动态变化预测工作需要;图像增强及畸变纠正后,图像色彩、光线、饱和度以及清晰度均有所提升,且不再倾斜。     

高潜水位矿区生态系统演变趋势研究:以淮南潘谢矿区为例

为了有效地应对高潜水位矿区煤炭资源开采后带来的生态环境问题,以淮南潘谢矿区为研究区域,应用遥感技术分析了耕地、水体分布以及景观格局,分析了生态系统结构的变化,得出了矿区生态系统结构总体变化规律以及不同生态系统相互转化规律。应用开采沉陷预测技术,基于矿区生态系统结构的变化规律,预测了生态系统演化趋势,得出的结论为:耕地面积逐年减少,矿区煤炭资源完全开采结束时,矿区的生态景观将由水域占绝对主导优势,矿区由陆地生态系统向水陆复合生态系统演变,土地利用模式将优化。     

基于GIS和RS的煤矿区土地利用变化分析

以兖州南屯煤矿区为例,以四个时期的遥感数据作为数据源,利用GIS的空间分析方法,提取分析了煤矿区30年来土地变化的信息,研究结果显示,从1978年到2007年,矿区耕地减少44%,大部分转化为建设用地、塌陷地、林地。建设用地增加117%,林地增加323%,塌陷地从无到有,到2007年已经占矿区总面积的14%,研究成果为矿区土地利用规划提供了依据。     

高潜水位矿区采煤沉陷前农用地保护技术决策研究

高潜水位矿区在采煤沉陷前实施农用地保护受到多种因素的制约,需要系统性决策。本文构建了高潜水位矿区农用地保护技术体系,分析了其限制性条件和影响因素,并提出了递进式决策框架。研究表明,针对高潜水位矿区采煤沉陷前农用地保护的技术主要有梯次整理、疏水减损、超前充填和挖深垫浅,主要限制性条件包括沉陷积水、疏水条件、充填物料和国土规划。保护技术的实施还需要考虑施工条件、资金投入、地块质量等因素。沛北矿区已处于资源开采的后期,预计2020—2030年新增沉陷区2 300hm~2,主要为轻度沉陷和中度沉陷,便于实施各类保护技术,农用地减损和提质改造潜力较大。本文研究可为东部矿粮复合区沉陷前农用地保护提供参考。     

基于ANP-SWOT模型的平原高潜水位采煤塌陷区土地复垦战略研究

平原高潜水位矿区采煤塌陷区土地复垦是一项复杂的系统工程,矿区社会、经济和生态环境问题交互存在,科学制定土地复垦战略,引导土地复垦统筹,对于解决采煤塌陷区矿、地、人之间的矛盾具有重要意义。本文以沛县北部矿区为例,首先利用SWOT模型梳理了影响采煤塌陷区土地复垦的因素,得出相应的土地复垦战略方案;然后厘清各影响因素之间的关系,利用网络层次分析法构建了采煤塌陷区土地复垦战略网络层次结构模型;最后对SWOT模型分析得出的采煤塌陷区土地复垦战略备选方案进行了评价。结果表明:①影响采煤塌陷区土地复垦的各因素之间存在相互依存或者制约关系;②受影响最大的是调整产业结构,转换经济增长动力因素,权重值达到0.23;③8种备选方案中土地复垦支持产业转型发展、土地复垦推动新型城镇化建设、多元化融资机制三种方案比较重要,权重值分别为0.23、0.20、0.15。研究结果在目前社会经济转型的背景下,可以为统筹解决采煤塌陷区存在的经济、社会和生态环境问题提供理论支撑。     

采煤塌陷积水耕地信息提取方法研究——以山东省济宁市为例

济宁市煤炭开采导致耕地塌陷深度大、积水严重,在全国都具有典型性和代表性。采用高分辨率遥感影像（RS）获取信息和地理信息系统（GIS）空间分析相结合的方法,在土地利用现状图、矿井分布图、行政区划图和采煤塌陷地调查统计资料等相关数据的支持下,以人机交互式解译方式对济宁市煤炭开采以来至2009年采煤塌陷导致的积水耕地信息进行了提取。得出：济宁市采煤塌陷导致耕地常年积水面积为4 780.49 hm2,占济宁市耕地总面积的0.78%,治理后和未治理塌陷积水耕地分别占积水面积的57.84%和42.16%;塌陷积水耕地主要分布于济宁市中部的“金三角”地带（曲阜市、兖州市、邹城市结合处）、任城区南部和微山县中部地区,且呈不规则分布状态,多是一矿一片或一矿多片。研究结果表明,将高分辨率遥感图像应用于塌陷积水耕地信息的提取是一种快速高效的方法,为地方政府加强塌陷积水耕地的实时准确监测提供了科学依据。     

兖州煤田地表温度空间分异特征

以东部高潜水位区域——兖州煤田为研究区,以Landsat TM数据为数据源,利用单窗算法反演兖州煤田地表温度,分别从土地利用类型、植被覆盖度、距沉陷积水区边缘距离、地表下沉值等4个方面分析研究区地表温度的空间分异特征。结果表明:不同土地利用类型间地表温度差异较大,其中建设用地平均温度最高,水体平均温度最低;地表温度与植被覆盖度呈负相关;在沉陷积水区以外,地表温度随距积水区边缘距离的增加先降低,而后趋于稳定,两者呈指数相关;地表温度自积水区边缘向外随地表下沉值的减小而逐渐降低。     

基于多层次判定的矿业城市土地利用强度变化研究——以河北省武安市为例

作为一种自上而下的解释性数学框架,强度分析能系统解释各种土地利用类型的变化过程。强度分析包括三个层次：间隔层次、地类层次和转变层次,通过类比各层次的土地利用变化强度与平均变化强度,量化土地利用变化模式的同时揭示潜在的土地利用变化特征,三个层次的稳定性分别用快速的与缓慢的、活跃的与休眠的、来源与转变来描述。本文以武安市为研究对象,基于2005、2009和2014年三期土地利用现状数据,运用强度分析的方法,系统阐释武安市三个层次的强度变化,并深入分析不同层次的稳定性,判断变化强度的特征以及潜在的地类转变。研究结果表明：(1)间隔层次：2005年-2009年的土地利用类型变化较为快速,明显高于平均变化强度;(2)地类层次：变化比较活跃的是工矿建设用地和林地,耕地在整个时间间隔变化相对休眠,其他地类在不同的时间间隔变化强度状态不一;(3)转变层次：工矿建设用地的增加主要来源于水体和园地,减少则主要是转变为非工矿建设用地。强度分析可以深入揭示土地利用类型的变化信息,动态监测土地利用/覆被状态,为土地资源的可持续利用及科学规划提供借鉴依据。     

动态沉陷区建筑复垦技术实践

为实现对动态采煤沉陷土地的利用,从复垦标高的确定、建筑地基加固处理、新村规划、抗变形建筑与结构设计等方面,探讨了动态沉陷区建筑复垦的技术要素,得出在动态采煤沉陷区进行村落重建是可行的,并以皖北矿区杨庙抗变形新村建设为例,说明了该技术的实用性.     

煤矿区土地复垦适宜性评价及治理措施研究

在生态文明建设的大背景下,对矿区土地进行复垦是未来的必然趋势。在对某煤矿矿区及其土地利用情况进行简要介绍的基础上,确定了农业用地、建设用地和生态用地3个复垦方向,建立了不同方向的评价指标及对应指标的权重大小,上述3个方向的评价结果依次为7757、6711、6204分,复垦方向确定为农业用地。详细介绍了矿区在土地复垦工程层面和生物化学层面采取的技术措施,主要是要对土地的理化性质进行优化,选用适宜的植物物种进行种植。工程实践表明,此次土地复垦取得了较好的经济效益、社会效益和生态效益。