矿区开发不同阶段土地复垦与生态系统重建

井工开采不同阶段对土地和区域生态系统的影响进行分析，提出了不同阶段土地复垦和生态系统重建的重要性，并赋予了不同阶段土地复垦与生态重建的基本内容。     

大型露天煤矿绿色开采评价体系研究

为解决露天煤矿开采给环境带来的诸多不利影响,以露天煤矿绿色开采为理念,从固体环境、水体环境、气体环境和生态环境4个方面构建了露天煤矿绿色开采评价体系。通过数学方法和数学模型对影响露天煤矿的基本指标进行量化处理和权重分配,得出露天煤矿开采"绿色度"指标值。建立了露天煤矿绿色开采评价标准,并利用所建立的评价指标体系和评价模型对黑岱沟露天煤矿进行了应用研究。     

基于状态Petri网的矿区生态环境脆弱度动态评价方法

采用状态Petri网模型对矿区生态环境脆弱度进行动态评价,给出了状态Petri网中累积值、加权值、不变值和虚拟值4种不同状态值的计算及表示方法,提出了基于状态Petri网的矿区生态环境脆弱度计算方法。库所的累积值用于计算采矿过程中环境指标的总变化量。加权值主要用于脆弱度的计算。具有不变值的库所在相应的变迁被激发前后状态值均保持不变。没有实际意义的虚拟值在状态Petri网中仅起到逻辑或过渡作用。网结构描述了矿区生态环境脆弱度的组成结构,网系统的运行反映了生态环境脆弱化的状态变化过程,并且将脆弱度的计算融入了状态Petri网的运行中。在案例研究中,绘制了4种修复方案下脆弱度的变化情况曲线,表明该评价方法可以对矿区生态环境脆弱度进行动态评价。状态Petri网模型能将矿区生态环境脆弱化过程,以及人工修复和自然修复过程直观形象地展现出来,为预测矿区生态环境脆弱度的变化情况及制定相应的修复方案提供参考。该模型适用于矿山长期开采对生态环境造成破坏过程的建模及计算,而且对矿山的开采过程也不需要作特别的假设限制。     

贵州西部煤矿区不同类型河流沉积物重金属含量及生态风险评价

通过对典型煤矿区的河流表层沉积物进行调查与采样分析,探讨不同类型河流沉积物重金属质量比的变化及对水生态环境的影响。结果表明,受矸石堆场排水、矿井排水和洗煤排水的影响,煤矿区污染河流的沉积物可分为砂质沉积物、黄色泥质沉积物和黑色泥质沉积物。黄色泥质沉积物中Fe、Cd、Hg的平均质量比分别是黑色泥质沉积物的4.46倍、2.19倍、1.59倍,是砂质沉积物的2.36倍、2.43倍、1.59倍;而黄色泥质沉积物中Cr的平均质量比分别是黑色泥质沉积物和砂质沉积物的1.20倍和8.5%;黄色泥质沉积物中Pb、As的平均质量比分别是黑色泥质沉积物的22.62%和45.85%,是砂质沉积物的47.21%和88.84%。3种沉积物之间Fe和Pb的平均质量比差异较大,其次为Cd和As,再次为Hg、Zn、Mn。通过对沉积物重金属进行潜在生态风险指数(RI)分析、覆水释放与隆线溞生物毒性试验,发现3种沉积物重金属都具有很强的生态风险,其强度从大到小表现为黄色泥质沉积物、黑色泥质沉积物、砂质沉积物。     

基于突变理论的采空塌陷区输气管道危险性评价研究

为了减少采空塌陷区输气管道危险性评价中对主观判断的依赖,提出以突变理论为基础的危险性评价模型。首先,从采矿因素、岩体物理力学参数、环境与地质因素和埋地管道因素等4个方面分析采空塌陷区输气管道危险性影响因素;其次,建立采空塌陷区输气管道危险性指标体系;然后,对指标体系中的底层指标进行无量纲化和归一化处理;最后,计算得到输气管道危险性突变数值,进而实现对采空塌陷区输气管道危险性等级的综合评判。将以上评价模型进行实例应用,应用结果表明,基于突变理论的采空塌陷区输气管道综合评价模型可以用于采空塌陷区输气管道的危险性评价。     

基于混乱图的CI系统应急能力不足挖掘方法

关键基础设施(Critical Infrastructure, CI)系统应急能力建设的重要性是不言而喻的,已有的应急能力研究主要是基于应急能力评价指标体系展开评估,以此识别应急准备问题,但并未充分认知应急准备混乱,难以有效地挖掘应急能力不足。基于此,面向CI系统,从应急部门的角度采用混乱图挖掘应急能力不足,阐述特定突发事件情景下CI系统应急能力不足混乱图的构建流程。通过案例分析表明:CI系统应急能力不足混乱图可有效地反映应急准备混乱,并指导相关应急部门提升其应急能力。     

基于情景要素的电网大面积停电事件情景序列构建方法研究

为了进一步做好电网大面积停电事件应对工作,针对电网大面积停电事件外部致因条件与事件内部演化规律不清的问题,采用“情景-构建”方法梳理事件情景要素,并在历史事故案例数据以及大量应急演练数据的基础上,综合运用数据挖掘方法,建立相关事件情景的逻辑与时间序列,为电网大面积停电事件的应急响应与决策指挥等工作提供科学、合理的理论支持,相关研究思路与方法也可为电力企业其它类型突发事件的应急管理工作提供参考。     

洪水淹没对矿区下游农用地土壤重金属污染特征的影响

为评估洪水淹没对西南某有色金属矿区下游农用地土壤重金属污染状况及土壤质量的影响,采用单因子指数法、内梅罗指数法、潜在生态风险指数法,对矿区下游淹没区及非淹没区农用地进行评价.结果表明,研究区域内主要重金属污染物为Cd、Sb、Pb、As、Zn,淹没区6种重金属As、Cr、Pb、Zn、Cd、Sb的平均含量分别为36.66、63.48、82.54、128.21、0.61、39.46 mg·kg~(-1),非淹没区6种重金属As、Cr、Pb、Zn、Cd、Sb的平均含量分别为7.38、71.44、13.27、35.27、0.16、5.62 mg·kg~(-1),除重金属Cr外,淹没区与非淹没区重金属平均含量存在显著性差异(p0.05).淹没区As、Pb、Zn、Cd、Sb的超标率分别为52.23%、44.54%、48.14%、72.03%、88.25%,非淹没区As、Pb、Zn、Cd、Sb的超标率分别为4.12%、3.23%、2.16%、15.03%、22.00%,淹没区土壤环境质量类别为安全利用,综合潜在环境风险为很强生态风险(RI=600.3),非淹没区土壤环境质量呈现优先保护状态,综合潜在环境风险为轻微生态风险(RI=69.1).有色金属矿区下游农用地被洪水长期淹没导致As、Pb、Zn、Cd、Sb的污染加重,由于研究区域特殊的地质背景,土壤中大量存在的铁锰氧化物胶膜对重金属具有强吸附作用,当洪水中存在大量重金属,随着水位上升洪水浸没土壤,铁锰氧化物胶膜把大量重金属截留在中下层土壤中,从而导致污染更为严重.     

不同生态修复模式下土壤水文性质及其对溶质运移的影响

煤矿区生态修复过程中不可避免地改变了土壤水和溶质运移过程.土壤水是溶质运移的主要载体,溶质运移受土壤水文性质与植被状况影响.以我国北方典型半干旱区山西古交矿区草本、灌草和乔灌草3种不同生态修复区和撂荒地的土壤为研究对象,揭示不同生态修复模式下土壤水文性质变化规律及其对溶质运移的影响.结果表明,土壤持水性从大到小依次为乔灌草地灌草地草地撂荒地,草本、灌草和乔灌草3种植被修复区的土壤持水量相对于撂荒地分别增加了33.79%、59.19%和62.71%,植被修复有助于增加土壤层蓄水能力.土壤饱和导水率由大到小依次为草地(1.736 mm·min~(-1))灌草地(1.678 mm·min~(-1))乔灌草地(1.564 mm·min~(-1))撂荒地(1.012 mm·min~(-1)),非饱和导水率随吸力增大而呈指数下降,植被修复过程中降低容重的同时提高了土壤持水性,改善土壤持水性能.不同生态修复区土壤中溶质穿透时间呈草地灌草地乔灌草地撂荒地的趋势.CDE、SC和TRM模型均可对矿区不同生态修复模式土壤的溶质运移过程进行较好的表达,其中CDE模型拟合效果最好.结果表明研究区溶质运移方式以对流为主,而且土壤容重和砂粒含量是影响溶质运移的主要因素.     

淮北市煤炭开采与生态系统服务耦合度研究

为研究煤炭资源型城市煤炭开采与生态系统服务的耦合协调发展态势,以我国高潜水位煤炭资源型城市——淮北市为研究对象,在分析煤炭开采与生态系统服务耦合作用机理的基础上,采用基于灰色关联分析的关联度模型和耦合度模型,揭示了1990-2016年该地区煤炭开采与生态系统服务耦合度的时序变化规律.结果表明:①淮北市煤炭开采与生态系统服务两个系统指标间的关联度均在0.447 5~0.553 4之间,其中,煤炭开采对生态系统服务的胁迫作用主要是水资源破坏,而生态系统服务对煤炭开采的约束作用主要来自调节服务.②淮北市煤炭开采与生态系统服务耦合度表现为1990-1999年逐渐降低、2000-2008年不断升高、2009年之后又呈下降趋势,反映了该地区煤炭开采与生态系统之间的矛盾趋于缓和,出现了统筹协调发展的大好形势.研究显示,1990-2016年淮北市煤炭开采与生态系统服务总体上呈中等耦合态势,耦合度时序变化总体上呈"倒N"型变化特征,今后需继续推进资源型城市转型建设,加大生态治理力度,以保持统筹协调发展态势.