基于GIS的非稳沉采煤塌陷区生态治理研究

以淮南矿业集团顾桥矿非稳沉采煤塌陷区为例,通过对该采煤塌陷区实测资料和工作面开采情况的详细分析,构建非稳沉采煤塌陷预测模型并对塌陷区发展态势进行预测。基于预测结果及土地利用信息,利用GIS的空间分析功能划定非稳沉采煤塌陷区的破坏等级,并据此进一步提出顾桥矿非稳沉塌陷区的生态治理模式。     

煤矿塌陷区水域状况及其开发利用

一、问题的提出根据当代采掘技术水平,地下采煤所引起的土地塌陷是难以避免的。我国又是人多地少的国家。因而加强塌陷区的综合整治和土地复垦将是矿区环境保护的主要工作之一。从广义而言,充分开发利用采矿塌陷区水域是一种重要的土地复垦形式。表1为华     

采煤塌陷区现状分析及生态开发利用状况

我国的煤矿大多数是井下采掘,因采煤造成的地表塌陷致使大量耕地和村庄遭到破坏,使局地生态环境恶化。本文对我国采煤塌陷区的现状进行分析,列举了塌陷引起危害的典型实例,进而将塌陷区开发治理和综合利用的模式归纳为充填式和非充填式两大类五种不同的型式。在此基础上,笔者对我国采煤塌陷区开发利用前景提出见解。     

淮南采煤塌陷区综合治理路径

目前,采煤塌陷区的生态恢复是恢复生态学的研究热点之一。本文简述了淮南市在采煤塌陷区综合治理实践中形成的"集中式搬迁、发展式安置、开发式治理"的治理思路和"泉大模式""、后湖模式""、鑫森模式"三种治理模式及多项切实可行的措施,以期对我国煤炭资源型城市采煤塌陷区综合治理提供借鉴。     

采煤塌陷区重金属污染水体修复技术探讨及展望——以唐山市南湖公园为例

以唐山南湖公园为例综述了采煤塌陷区水体重金属污染的来源、危害及修复技术,详细介绍植物修复技术,总结了采煤塌陷区重金属污染水体修复技术的发展趋势和方向.     

淮北某采煤塌陷复垦区土质分析与复垦适宜性评价

通过对采煤塌陷区不同用途土壤的有机质、pH、钙、镁、氮、磷、钾、速效钾含量进行的分析研究,探讨了塌陷区复垦地的肥力状况,为塌陷区复垦土地农业利用提供了技术参考和理论依据。结果表明:经过一定复垦作用后,土壤肥力有所上升,但仍然达不到土壤质量标准,采煤塌陷复垦区的有机质含量严重缺少,氮极缺,磷、速效钾、钾含量丰富,土壤中的钙镁含量经过复垦后都有一定程度的改善,采煤塌陷区土壤受污染比较严重,在复垦过程中应注意增施有机肥和氮肥。我们也不要盲目的复垦,在复垦过程中要考虑到经济效益、社会效益、环境效益三者的结合。     

采煤塌陷区的综合治理

作为第一贮煤大国,我国的原煤开采量还在逐年递增。原煤的开采固然大大促进了国民经济的发展,但却相应出现了大面积的采煤塌陷区,使我国可利用土地面积进一步减少,对自然生态环境造成了严重破坏。因此,采煤塌陷区综合治理的研究和实践具有十分重要的意义。     

采煤塌陷对地表植物群落特征的影响

为了研究采煤塌陷对地表植被组成及其多样性的影响,对陕西省神府-东胜补连塔煤矿采煤塌陷区不同塌陷年限(2、7、12、17 a)区域和未塌陷区域(对照)植被进行抽样调查与分析. 结果表明:该区域共有14科39属46种植物,主要为草本植物;采煤塌陷对植被种类组成、物种分布有很大影响,导致植物种类显著减少31.03%~44.83%. 塌陷区优势种较对照区有较大变化,优势种由多年生草本植物演变为一二年生草本植物;但是不同塌陷年限区域植物优势种基本稳定,主要为看麦娘(Alopecurus aequalis)、烛台虫实(Corispermum candelabrum)、刺叶藜(Chenopodium aristatum)等. 采煤塌陷导致植株密度显著下降58.62%~68.00%、物种丰富度显著下降17.43%~27.00%、Margalef丰富度指数显著降低4.07%~22.76%,但植被盖度差异不显著. 采煤塌陷显著影响植物群落多样性,其中,塌陷12和17 a样地植被Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数较塌陷2 a样地显著提高. 群落排序结果表明,物种分布与塌陷有明显相关性. 塌陷区植株密度及其植被组成中多年生草本种数很难恢复到对照区水平,植被恢复进程十分缓慢.      

浅谈淮南矿区采煤塌陷区治理模式

针对淮南矿区采煤塌陷区地质灾害风险、土地耕种、环境污染和基础设施等方面存在的问题,探讨了土地复垦、基础设施修复、生态旅游发展等治理模式应用的可行性,分析了塌陷区综合治理的效益,认为塌陷区治理应遵循因地制宜的原则,采取一种或多种模式相结合的治理方式。     

治理煤矿塌陷区,发展生态农业

分析了采煤塌陷区的水质地貌特征,阐述了发展生态农业的可行性,提出了发展生态农业的模式。     

矿区塌陷地改造与构造湿地建设——以徐州煤矿矿区塌陷地改造为例

徐州矿区的塌陷地有4700～5300hm²为常年积水或季节性积水,平均积水3～3.5m,积水最深达7m,几乎不可能复垦。对于不可恢复为农田的深度塌陷地,根据当地的自然环境、水文水系等特点,结合降水资源截留、污水处理厂的尾水排放处理等,可构建成不同类型的构造湿地(Constructed wetland),如养殖型构造湿地、景观型构造湿地和净化型构造湿地。如对于季节性积水或常年水深在0.5m以下的塌陷地,可以建设为以芦苇为优势的构造湿地,芦苇湿地不仅具有很强的污染净化能力,而且具有较大的生成能力,可以提供丰富的造纸原料。构造湿地的植物选种原则是土著性、强净化作用及良好的经济价值。这种因地制宜修复利用塌陷地的途径,不仅代价低,而且可以解决废水资源化利用、缓解地区水资源短缺的矛盾。     

淮南矿区土地利用变化对区域景观格局的影响

以淮南矿区5期遥感影像图作为基本信息源,利用土地利用转移矩阵和景观格局指数分析了淮南矿区的土地利用变化及其对区域景观格局的影响。土地利用变化相关结果表明:1980 — 2015年淮南矿区及区域土地利用变化主要表现为耕地的减少,建设用地、水域的增加。矿区耕地面积减少117.6 km~2,其中46.7%的面积转换成建设用地,51.2%转换成塌陷水域,其所在区域(流域)耕地减少了274.4 km~2,有63.1%转换成建设用地,33.1%转换成水域。将矿区增加的塌陷水域面积还原作为无采矿活动的对照,分析采矿活动对区域景观格局的影响,结果表明:采矿活动使得区域景观多样性指数增加了0.07,矿区土地利用变化使得区域景观多样性增加、优势度减小,区域景观格局更加趋于多样、均衡。     

兖州矿区采煤塌陷地状况与综合治理途径研究

通过对兖州矿区采煤塌陷地状况进行现状分析和趋势预测,结果表明,至2000年底,已累计塌陷土地5389.40hm₂;预计到21世纪中叶,兖州、济东2个煤田最终将形成两个塌陷中心,面积达4.4×104hm₂。这不仅使大面积农田被毁,造成生态失衡,而且给当地工农业生产以及社会和生态环境等方面带来一系列严重问题,应该彻底进行采煤塌陷地的综合治理。据此,根据矿区工农业持续协调发展的需要,从宏观和微观的角度,全方位提出了采煤塌陷地的综合治理途径。     

干旱区高强度开采地表裂缝对土壤微生物学特性和植物群落的影响

为了研究高强度开采地表裂缝对土壤微生物特性和植物群落的影响,以鄂尔多斯盆地腹地的神府-东胜矿区上湾煤矿开采沉陷区为研究对象,通过野外调查和试验分析裂缝两侧土壤和植物特征.结果表明:裂缝导致其两侧0～120 cm范围内土壤水分和养分流失,距裂缝越近,土壤含水量和w(碱解氮)越低.与距裂缝200 cm处相比,裂缝上0～40 cm范围内土壤含水量和w(碱解氮)分别降低16.8%和29.9%;裂缝下0～40 cm范围内土壤含水量和w(碱解氮)分别降低27.8%和42.2%.地表裂缝显著减少了其两侧0～80 cm范围内土壤中微生物数量,但超过80 cm时则影响不显著.在地表裂缝两侧0～120 cm范围内土壤脲酶和蔗糖酶活性被显著抑制,但当距离裂缝超过120 cm时,裂缝则对两种土壤酶的活性没有显著影响.地表裂缝还会影响植物含水量,距裂缝越近植物含水量越低.与距裂缝200 cm处的植物含水量相比,在裂缝上、下0～40 cm范围内植物含水量分别降低8.4%、4.5%.地表裂缝通过干扰土壤理化性质和植物对水分的吸收,进而影响其生长,距裂缝两侧0～80 cm范围内草本植物的生物量和盖度显著减少,但超过120 cm时裂缝对植物生物量和盖度的影响不显著.      

应用蚕豆微核技术对煤矿塌陷塘水质的监测

用蚕豆微核技术对淮南大通和谢二煤矿塌陷塘的水体水质进行监测,同时测定了水体的氯化物、电导率、CODCr、BOD5、DO和总磷、总氮。结果表明:大通和谢二煤矿塌陷塘水质已经受到中度污染;蚕豆微核技术与氯化物、电导率、CODCr、BOD5、DO和总磷、总氮具有一定的相关性。     

采煤塌陷水域氮、磷空间分布及营养状态评价研究

采煤塌陷水域是淮南矿区的一种特殊区域,为了分析采煤塌陷积水区域的氮磷空间分布特征及营养状态,选取潘一塌陷水域为研究对象,分析不同形态的氮、磷含量。结果表明,潘一塌陷水域总氮、氨氮、硝态氮的含量分别为1．38-8．22mg／L,0．44-1．16mg／L,0．21-1．23mg／L,呈现出泥河入口处氮的含量大,随着水流含量逐渐减小的趋势;总磷、可溶性总磷的含量分别为0．06-0．26mg／L,0．01-0．12mg／L,其空间分布和总氮的空间分布趋势一致。综合营养指数评价结果表明,潘一塌陷水域总体上处于轻度富营养化状态,水体中氮磷比（N：P）为21：1,塌陷水域中的总氮浓度超过总磷浓度7倍以上,说明潘一塌陷水域为磷营养限制性。     

含酚废水治理方法的研究

根据含酚废水的性质，用ClO2氧化除酚，ZL—1和聚丙烯酰胺(PAM)混凝沉降除悬浮物的方法处理该废水。实验结果表明，经处理后废水中的主要污染物酚、焦油和悬浮物等去除率都很高，该水可以满足循环使用的要求。     

泥沙沉降对水库富营养化指标的影响

为监测成库后三峡库区重庆段富营养化的状况,通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中Chla、SD、TP、TN、浊度等指标的影响.结果表明,三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、SD增大,这可能利于藻类的生长,导致Chla的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的TN/TP增大,对富营养化的发生有抑制作用.     

淮南潘一矿塌陷水域沉积物中磷的赋存和迁移转化特征

采用改进的Pesnner分级提取方法,选取淮南潘一矿杨庄塌陷水域为研究对象,对其沉积物磷的剖面赋存形态进行分析,并结合磷的形态组成、有机质(OM)、总氮(TN)和铁锰氧化物等分布特征,研究了塌陷水域沉积物中磷的迁移转化特征.结果表明,在淹水农业耕作层上,湖泊沉积相累积明显,自表层而下,各形态磷含量均呈逐渐减少的趋势,总磷(TP)在各层次均值为204.9~343.7mg/kg,其中以无机磷(IP)为主,其含量为163.9~257.2mg/kg,占TP比例达73.3%~81.5%.NaOH-P(85.0~100.1mg/kg,28.6%~41.3%)和HCl-P (63.6~95.9mg/kg,27.4%~30.9%)所占比例较大.根据相关性结果分析,部分HCl-P和有机磷(OP)有向NaOH-P转化的趋势.     

采煤塌陷地复垦模式的理论探讨

在全面分析文献及前人研究的基础上,通过理论分析,提出了采煤塌陷地复垦模式的概念、分类体系和确定的理论方法,最后总结了采煤塌陷地复垦模式的特点。对矿区采煤塌陷地复垦模式的合理选择,实现矿区的可持续发展具有一定的指导意义。