河北省矿山复垦区农田水利措施建设的适宜性的研究（可编辑）

河北省矿山复垦区农田水利措施建设的适宜性的研究（可编辑） 河北省矿山复垦区农田水利措施建设的适宜性的研究 分类号: 墨墨 单位代码: 星曼 密级: 学 号: 坌珏 河北 省矿山复垦区农田水利措施建设 的适宜性研究。 学位申请人:邢梦罡 指导教师:杨路华教授 学科专业:农业水土工程 学位类别:工学硕士 授予单位:河北农业大学 答辩日期:二。一一年六月五日独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所 知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他 人已经发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 或撰写过的研究成果, 也不包含为获得塑皇垦盔些盘鲎或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 年 。? ‘月日 学位论文作者签名:哆翌签字日期: 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑兰堡垒些盘堂有关保留、使用学位论 文的规定,有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查 阅和借阅。本人授权塑三垦壅些 茎登可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索,可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 , 眇 导师签名 ?笔垮 学位论文作者签名:币嘭星 \ 签字日期:。『年 签字日期:。『年万月日 石月 学位论文作者毕业后去向: 工作单位: 电话: 通讯地址: 邮编:摘要 土地资源是人类赖以生存和发展的基础,是人类创造财富的源泉。为了改善人地 矛盾,提高土地资源利用率,保护生态环境,我国不始实施矿山土地复垦。目前河北 省矿区土地复垦率仅为%,而美国年后新建矿山土地复垦率已达到%。因此, 河北省对矿山废弃地进行复垦势在必行。矿山复垦地治理中措施很多,主要包括水利 措施、植被恢复、土地整治、土壤改良等,其中水利技术措施是关键因素,矿山复垦 中地表整形与农用地恢复是矿山土地复垦中最主要、最典型的技术,而农用地离不开 灌溉与排水,农田水利工程与技术决定了农用地的质量与等级、作物产量与效益,是 矿山土地复垦中重要技术支撑。因此,矿山复垦区农田水利措施是否适宜建设,建设 什么样的标准成为最显著的问题。 本文在查阅大量相关文献资料的基础上,结合河北省矿山复垦区 的实际情况,采 用理论研究与实例应用相结合的技术路线,对河北省矿山复垦区农田水利措施建设的 适宜性进行了研究主要成果如下: 通过对河北省矿山的分析得出了煤矿、铁矿、灰石矿是河北省矿山复垦的 主要矿区。并对此三类复垦区的自然特点及经济状况进行分析。 针对河北省矿山复垦区的特点,根据评价指标体系构建原则,采用以定性 分析为主的方法对各影响因素进行筛选,构建出矿山复垦区农田水利措施的建设适宜 性评价指标体系。指标体系包括水源状况、作物状况、气候状况、地形地貌状况、土 壤状况、经济状况等个方面的项单项指标。该指标体系的特点在于:紧密结合 矿山复垦区的实际情况,重点考虑矿山复垦区的特点,指标体系比较全面系统的反映 了矿山复垦区的特点。 应用层次分析法确定了矿山复垦区农田水利措施的建设适宜性评价指标体 系的权重。采用专家评分法将适宜性分为五个等级标准,确定了各等级所对应的评分 区间,并且对农田水利措施建设的适宜性进行了评价。 经过实例应用,该指标体系各指标数据比较容易获得,具有一定的实用性。 通过对评价结果进行分析,获得的评价结果与实际情况基本相符。最后,本文分析了 影响复垦区农田水利措施建设的关键指标,为矿山复垦区农田水利措施及标准的选择 理提供了依据。 关键词:河北省;.矿山复垦区;农田水利措施;标准;权重;专家评估法;: : : , . , , . ,%%, , .,.. , , , . , . . 鲥 ,, . ,, . , ..: ,, .. , ., : ., , ,.. .... ., .. : ; ; ; ;;;目 录 .;言??.. .研究背景和意义. .研究现状 ..国外研究现状?一 ..国内研究现状..评价方法研究现状. .研究目标、内容及技术路线..研究目标? ..研究内容.. ..技术路线?. 矿山复垦的特点及适宜性评价内涵分析??.. .矿山复垦的特点分析?. ..矿山十地复展的涵义??.. ..生态复垦的内涵? ..矿山十地复犀与生态复星的区别 .河北省矿山分类及复垦情况?.. ..河北省矿山分类? ..河北省矿山复垦的状况? ..适宜性的由来及适宜性分析方法发展过程?一 ..适宜性的由来..适宜性分析方法发展过程 .河北省矿山复聚区的特点及农田水利措施和标准的分析? .河北省矿山复曝区的特点..气候条件 ..地形地貌 ..水源状况一 ..土壤特性 ..作物种类??:?.. ..水十流失严重?. ..生态治理一 .矿山复嘬区实施的农田水利措施及特点??. ..防洪措施 ..灌溉措施.. ..排水措施. ..水七保持、坡面治理措施??.. ..矿山复星农田水利措施的建设标准分析 .. 程等级划分? ..灌溉 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 保证率?:??一 ..灌溉水利用系数. ..排水标准..灌溉 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 .河北省矿山复曝区农田水利措施建设适宜性评价? .评价原则、依据 ..评价原则 ..评价依据. .影响复曝又:农田水利措施建设的冈素 ..建立评价指标体系..建立评价指标体系的原则??. ..评价指标体系的构建?. ..评价指标标准确定及分析..指标的规范化处理??. .基于经验评价法复星区农田水利措施建设适宜性评价..专家评 价法..层次分析法.河北矿山复垦区农田水利措施适宜性评价实例. 复星区基本情况 .复垦区农田水利措施适宜性评价..复垦区农田水利措施建设评 价指标分析??. ..评价指标规范化处理?.. ..垦区农田水利措施建设适宜性评价指标计算. ..复曝区农田水利措施建没适宜性评价结果分析??一 ..复垦区实施的农田水利措施及标准分析??. .结论与建议?.. .结论..??..:;: .建议?: 参考文献? 在读期间发表的学术论文 作者简介. 致射??河北省矿山复聚区农田水利措施建设的适宜性研究 .引言 .研究背景和意义 土地资源是人类赖以生存和发展的基础,是人类创造财富的源泉。十地资源的利川随着人类 的出现而产生,自从人类开始种植和定居,便开始了十地利片的历史【】。而据调查年至 年,中国耕地从万公顷减少到万公顷,年净减少万。年,中国耕地 面积约占全国国十面积的%,占世界耕地面积的.%,人均耕地面积仅.公顷,约占世 界平均水平的%【】。人地矛盾日益突出,“十分珍惜和合理利用每一寸十地”已经成为我国的 基本国策。进入世纪后,国家十分重视十地开发整理上作,并将士地开发整理作为实施“耕 地动态平衡”的重要手段。 矿山采矿业是一个古老的行业,它为人类生存发展做出了巨大的贡献,但同时带米了严峻 的环境问题,威胁着人类的生存、发展。矿产的开发造成生态系统的破坏十分严重,土壤和植 被大量丧失,使土地失去利用价值。特别是现代化的采矿业,为了使采矿速度加快,同时矿区 面积也在加大。采矿对环境、士地的干扰破坏日趋严重,迫使人们必须进行环境保护和土地复 垦工作,以缓解日益突山的人地矛盾。 河北省是我国矿产资源大省之一。矿业经济总产值占全省工业总产值的.%。矿产资源 为全省国民经济的发展提供了%的一次性能源、%以上的业原材料、%的农业生产资 料都取白予矿产资源。因此采矿业已成为支撑我省社会经济发展的重要物质基础。而矿山生产 建设中冈挖损、塌陷、压占等造成大量的十地被破坏、污染。据年国十资源部的调查【】, 冈采矿活动叶压和破坏十地面积.万,矿山废弃十地以每年万的速度增加。目前 河北省矿区十地复犀率仅为%,而美国年后新建矿山土地复曝率已达剑%。因此,我 省对矿山废弃地进行复聚势在必行。 矿山复星地治理中措施很多,主要包括水利措施、植被恢复、土地整治、土壤改良等,其中 水利技术措施是关键冈素,矿山复垦中地表整形与农用地恢复是矿山.十地复垦中最主要、最典型 的技术,而农用地离不开灌溉与排水,农田水利上程与技术决定了农用地的质量与等级、作物产 量与效益,是矿山土地复垦中重要技术支撑。水利措施的标准直接决定了矿山复晕的生态效益和 经济效益。因此水利措施及标准的确定成为矿山复星中的关键问题。目前矿山复垦中还没有相应 的水利措施及标准,所以对矿山复星中水利措施及标准的研究具有重大的现实意义。本文通过对 河北省主要矿区的自然、社会条件作详细调查,并对复垦地所实施的水利措施做适宜性评价,最 终为河北省主要矿区土地复垦中水利措施及标准的建立提供参考依据和技术支持。 .研究现状 ..国外研究现状 国外工矿区水土保持起源于土地复垦,伴随着土地复垦而不断发展,国外土地复垦与水土河北农业人学硕士学位毕业论文 保持最早见丁.德国和美国,近年来在俄罗斯、德国、英国和澳人利一等国家有高度的发展,组 织管理严密,科学研究与技术开发都获得了极人成功【。,..和,.建议:陡坡对侵 蚀敏感,在山坡露头开采时要注意避免形成陡坡。在坡底设置障碍,地面水可以通过沟渠从剥 离物堆引开。 ,..【观察埋设的管道利暗沟可以改善复星后的排水状况,提高 剁离物堆的稳定性。..【】臀对控制降水径流的地表形态和结构进行了试验发 现,与深松十处理方法比较,在采后汇水区域形成较人凹坑可使边坡径流减少%,泥沙减少 %;而形成小面积凹陷可使径流减少%,侵蚀减少%。,..和,..】 指出,在干旱地区应给需重整的剥离物施以细致整平和整形技术,以及建造集水结构可以人大 增强当地的侵蚀控制能力。这些技术如与其它补充措施,像表十覆盖和铺覆盖料结合一起使用 就更加有效。覆盖是土壤暂时稳定的另一种方法。有机质覆盖已经常用于国外草地复垦中 ,..】,,;,..?,。无机物覆盖在特定条件下有一定价值,如在 ,。不过,这种方法比较昂贵,因此只是在草地复垦中偶 特别易侵蚀的地区,..【 尔使用。土壤侵蚀治理是复垦土地上植被恢复的首要任务。国外露天矿区植被恢复更多的考虑 复垦土地的自然因素和植被的自然恢复能力,而对复星土地的生产用途考虑较少。乔木是用在 欧美等国露天矿破坏土地上植被恢复的第一种模式,.【 ,。有关植被恢复对复 垦十地的十壤流失和十壤保护的研究情况很少。年在 采用人工降雨器对牧地 进行了一项研究来评价十壤流失和径流,.【 ,。测得的朱破坏的天然草地的土 壤流失量,与未经重度放牧的改良牧地十壤流失量相近。在欧美,矿山复垦区的水土保持实际 上包含了矿山土地复屎的人部分内容,矿区水十保持措施与十地复垦技术是基本一致的。 澳大利亚矿山复星中的首要研究领域是建立稳定地表和控制堆场的侵蚀。很多矿山研究者 特别注重堆场适宜坡度的研究,同时还对坡形、坡度变化与控制侵蚀的关系进行了研究。在对 煤矿剥离物堆筑研究表明 ,坡剖面宜为“”形,凸面在上部增加至度的%%,凹面 在下部低至长度的%一%。控制侵蚀研究 作,多集中在控制侵蚀覆盖材料种类的选择和控 制方法的选择等方面。 ..国内研究现状 新中国诞生后,采矿业、冶金业的高速发展造成了严重的水土流失,引起了国家主管部门 的注意,矿区水土保持才逐步有所发展,近年来这方面科研与工程项目取得了不少成绩。白中 科等【 】从理论上初步分析了废弃地中试用的新技术,包括黄土母质直接铺盖工艺、污染岩层包 埋压埋工艺、堆状地面排土工艺,暂时性、过度性、永久性水土保持措施,硬化与非硬化排水 渠系,草灌乔木合理配置模式。卞正富等【在讨论了矿区水土流失的表现形式,提出了控制矿 区,尤其是复垦区水十流失的设计方法与措施,结合案例介绍了生物多样性指数在矿山水土保 持区适种植物品种及种植 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 优选时的应用。胡振琪提出了我国在煤矿区实施的防治土壤侵 蚀的措施主要是土地复垦和造林绿化,造林绿化的关键是选择适宜的植物种,科学的种植技术 和合理的抚育管理方式。这些水土保持措施在很大程度上有效地控制了水士流失,减轻了环境 污染,使矿山复垦地高效利用。 河北省矿山复垦区农田水利措施建没的适宜性研究 国内对矿区水十流失的研究主要为以。几个方面:露大煤矿侵蚀类型与方式研究鉴于松散 堆积物物质组成、理化性质与自然十壤迎然不同,国内有人将其称为“岩十侵蚀”王治国,段 喜明】。溅蚀、片蚀、细沟侵蚀、切沟侵蚀以及泻溜、滑坡等是松散堆积物的侵蚀方式,在降 雨并产生径流时,容易发生泥彳流。高学田、王文龙、王占礼对神府东胜煤田的松散堆弃 物、人为泥干流等进行了全面的调查,积累了丰富的第一手资料。白中科【等在研究安太堡露 天矿水土流火的特征基础上,系统地提出矿区土地复聚与生态重建的途径与方法。蒲玉宏、于 伟【】等研究了不同堆积物坡面侵蚀类型的侵蚀方式,对堆积物坡面的面蚀与沟蚀侵蚀鼙分别进 行了定点观测。黄土区露大矿排十场属典型的人堆垫地貌,其形态独特,岩士分散、搬运沉 积规律与原地貌侵蚀不同。自中科【】等研究了排土场坡度、土体容重、地表物质组成等因素与 水土流失及植被恢复的关系,并对排土场所造成的侵蚀进行了分类和评估。于治国,李文银. 等对黄士区露天矿与原生地貌的水土流失特点、分布、形式与特征、危害、防治原则与技术体 系等进行了系统的比较,对露天矿区水土流失主要形式、因素和防治技术进行了全面的阐述。 唐克丽【】等针对神府煤田的区位特点与侵蚀环境现状,提出了研究的重点和神府煤田的整治方 向。露天煤矿开采对新增入河泥沙的影响有关晋陕蒙接壤区煤田开发对新增入河泥沙的影响已 有一些研究报导。张胜利等 研究了准格尔煤田开发对水土流失和入黄泥沙的影响,得出煤田 开发后因扰动地层,抗蚀能力显著降低,土壤侵蚀较开矿前增加倍。神府.东胜煤田开发对 水土流失影响最为严重的是露天矿剥离堆积、交通建设开挖堆积和采石堆积等活动。神府.东胜 矿区年增入黄泥沙?万,相当于新增侵蚀模数/?。根据杨根生等 口的研究,晋陕蒙接壤地区因煤田开发土地沙漠化面积将扩大 %,新增入河沙量.万, 增幅.%。 露天矿排土场松散堆积物的性质及侵蚀规律研究方面。白占国】根据不同地貌空间 结构对十壤侵蚀产生的影响,建立起神府煤田相对高差、坡度、沟壑密度和平均坡?等要素 与土壤侵蚀的数学模型。特别是机械碾压往往导致形成致密的。不渗层”,遇暴雨发生严重侵蚀 王治国,白中科等【】,。张军掣】以复垦造林为目标,将煤矸石分为度风化 型、度风化型、?度风化型和?度风化型。高学田等【‘】,系统研究了神府煤田 的侵蚀环境演变以及未来降水变化对侵蚀产沙的影响预测。张丽萍等【】通过士壤侵蚀与 泥石流起动实验,分析了人为泥石流源地侵蚀补给过程及松散堆积物泥石流起动机理。于青杵 等【】通过模拟径流冲刷试验研究了煤矸石、自燃煤矸石、煤矸石覆土三种堆置形式坡面 产流产沙过程、侵蚀特征及抗冲性能,并以此为依据提出了煤矸石排放艺和废弃物堆置坡面 侵蚀防治的一些见解。 ..评价方法研究现状 现代社会各个方面都利用评价来解决、预测问题,从人员素质评价、企业竞争力评价、环境 状况评价、项目实施效果评价,到综合国力评价、经济发展水平评价,评价活动涉及生产、生活 的方方面面。评价方法从单一属性、单一指标评价,发展到多属性、多指标综合评价,从定性的 判断与评价发展到定量、模型化评价,评价方法得到的迅速的发展。 在评价方法上,传统的方法有广义归纳法、专家评估法、特尔菲法、层次分析法等;较为先 河北农业人学硕十学位毕业论文 进的方法有人.一:智能、灰色系统、模糊综合评价、神经网络和系统动力学等,土要川丁.处理包含 不确定、高度卜线性和信息复杂性问题。 专家评估法。蚓是借用各类科技人员的专长及其对有关政策和管理上作理解的深度作出裁决, 有利于收集各方面的验前信息,但是主要依靠概率统计,只能以均值反映权重。 法,,即层次分析法,是美国著名运筹学家,匹兹堡大 学萨蒂教授??于上世纪年代创立的一种实用的多准则决策方法。它把一个复杂决策 问题表示为一个有序的递阶层次结构,通过人们的比较判断,计算各种决策方案在不同准则及总 准则之下的相对重要性茸度,从而据之对决策方案的优劣进行排序。这个过程的核心问题是计算 各决策方案的相对重要性系数,而统计权数也正是一种重要性的量度。自年法引入我 国以来,人们不仅将之应用于各种决策与规划分析以及直接用丁.综合评价排序,也用于综合评价 权数的构造。目前己经成为构造统计权数的最有效方法之一,应用十分广泛。 本文对矿山复垦区农田水利措施建设的适宜性进行评价。要建设适宜的农田水利措施就必须 弄清楚影响它的特性,对其特性进行合理评价,这样才能正确的制定适宜的农田水利措施及标准。 为了正常化、制度化、合理化地开展对复星区农田水利措施的评 价,这就 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 人们深入地研究, 提出科学、适用的农田水利措施及标准评价方法。 本文利用层次分析法计算权重,专家评估法 进行评价。 .研究目标、内容及技术路线 ..研究目标 本文以河北省主要矿山煤矿、铁矿、灰年矿为例,对三类矿山开采破坏范围内的自然特点 进行分析,对丁拟建立农田水利措施建设适宜性评价,分析出适宜的农田水利措施,并从理 论、方法和评价体系上在矿山复星研究中的应用等方面进行修止和完善,以使其更加科学、实 用。同时也为之后矿山破坏土地复垦后水利措施建没适宜性及标准等的确定提供理论和决策的 支持。 ..研究内容 进行矿山复垦区农田水利措施建设适宜性评价研究,主要内容包括: 分析河北省煤矿、铁矿、灰石矿三类矿山复垦区的水源条件、气候条件、地形地貌、 作物种类、土壤特性、社会经济概况的特点。 根据矿山复垦区的特点从灌溉、排水、防洪、水土保持等方面分 析矿山复垦地所需实 施的农田水利措施及其标准。 通过分析影响农田水利措施的影响因素选出主要影响因素,建立适宜性评价体系,选 择专家评估分析法为分析方法,通过对矿山复垦区的实际情况综合对矿山复垦区农田水利措施的 建设适宜性进行评价。 河北省矿山复曝区农田水利措施建设的适宜性研究 通过实例,完成对矿山复屡区农田水利措施建设进验证,获得适宜性评价的评价结 果,分析出适宜的水利措旌。’ 获得论文研究结论,并提出相关建议。 ..技术路线 本文结合河北省典型矿山复暴区的自然状况及社会状况,采用定性分析与定量计算相结合、 理论研究与实例应用相结合的技术路线,对河北省矿山复垦区适宜的农田水利措施及标准与应用 进行了研究。技术路线见图。 搜集调查资料 上 选取具有代表性的典型矿山 图本文技术路线图 ..河北农业人学硕学位毕业论文 .矿山复垦的特点及适宜性评价内涵分析 .矿山复垦的特点分析 ..矿山土地复垦的涵义 现代化的采矿产业,为了加快采矿速度,就必须加大矿区面积,来适应采矿的速度。因 此,采矿业的加快开矿速度对矿山土地的干扰破坏日趋严重,从而使我国人地矛盾日益突出, 迫使人们必须进行矿山土地复垦丁作。在对采矿破坏的十地的恢复利用中,俄罗斯在《露天矿土 地复垦》一书中对其解释为“土地复垦是指恢复被破坏十地的生产效能和国民经济及改善环境条 件为目标的各项工作之和”。美国联邦法典将十地复垦定义为“将已开采完矿的土地恢复成管 理当局批准使用的采后土地的各种活动”。英国《采石场复犀指南》一书中指出:“采石场和露天 场可恢复成为某种生产性目的的十地】。我国在年月国务院颁发的《土地复垦规定》中 对“土地复垦”的界定是:“土地复垦是指在生产建设过程中,因挖损、塌陷、压占成破坏的土 地,采取整治措施,使其恢复到可供利用状态的活动”】。 ..生态复垦的内涵 白然的生态系统永远处在动态的平衡状态。世纪以前,人类对自然的干扰、破坏较小, 自然有自净能力,对自然产生的影响较小。随着生产力的发展,自然自净能力不能自身修复生 态系统,迫使人类不得不正视生态破坏产生的后果。 早在农耕社会人们己在进行生态重建,但这类重建是不自觉的,常常是在破坏了原有的良 好生态系统状况卜,重新建立一种人或半人工的生态系统,而且力量是微弱的。到了:业革命 以后,尤其是世纪中叶的生产力的飞速发展,环境的污染、生态的破坏,不得不使人类同顾 人类发展的历史,由环境到生态的破坏,处处使人触目惊心,使人类不得不对生态破坏、生态 恢复、生态重建一系列问题作慎重的考虑,采取针对性行动,“土地复垦与生态重建”便应运 而生。矿区生态复垦是指对采矿引发的结构缺损、功能火调的极度退化的生态系统.借助人支 持和诱导,对其组成、结构和功能进行超前性的计划、规划、安排和调控,同时对逐渐逼近最终目 标这一逆向演替过程中可能出现的各种问题,进行跟踪评估并匹配相应的技术经济措施,最终重建 一个符合代际需求和价值取向的可持续的生态系统。而矿山土地 复垦与生态重建是以自然科 学、社会科学为基础的,有计划的生态系统重建,是生态系统最脆弱的、人类干扰破坏程度最 严重的工矿区的生态重建,这种重建的动力来自社会和自然两种作用力。随着我国采矿业的大 力发展,矿山生态复垦己势在必行。 ..矿山土地复垦与生态复垦的区别 河北省矿山复聚区农田水利措施建设的适宜性研究 由矿山十地复垦的内涵可知,矿山土地复聚是指在生产建设过程中,冈挖损、塌陷、压‘成 破坏的十地,采取整治措施,使其恢复到可供利用状态的活动。恢复冈采矿等破坏或影响的土 地的生产力和经济利用价值,将其改造成为符合经济、社会、生态效益要求,并与周闱环境保持 协调发展的活动。 而矿又:生态复曝是指对采矿引发的结构缺损、功能火调的极度退化的生态系统,借助人:支 持和诱导,对其组成、结构和功能进行超前性的计划、规划、安排和调控,同时对逐渐逼近最终 目标这一逆向演替过程中可能出现的各种问题,进行足醍踪评估并匹配相应的技术经济措施,最终重 建一个符合代际需求和价值取向的可持续的生态系统。生态复. 睦,最重要的是生态演替原理,即生 态系统由一种类型转变为另一种类型的有顺序的变化过程。同时矿山在生态复垦过程中,还必须 注意生物之间相互制约原理,结构稳定和功能协调原理,实现新生态系统物质和能量的可持续循 环利用。 矿山土地复垦强调的是矿山土地可利用能力的恢复,生态复星则在土地可利用能力恢复的基 础上,强调建立一个和环境协调的、具有稳定生物群落的人工生态系统。矿山土地复垦是矿山生 态复垦的前期工程,而矿山生态复垦是矿山土地复星的最终目标,矿山土地复星应是矿山生态重 建中的核心部分。生态复幂是现在矿山复垦中理想的复垦方式,也是最近矿山复垦研究的热点, 而能达到生态复垦的目的的前提是必须有一套完整的农田水利措施做保障。本文就针对矿山复星 中生态复垦所需要的农田水利措施及其标准进行了研究。 .河北省矿山分类及复垦情况 ..河北省矿山分类 河北省矿产资源丰富,据河北省尾矿调查资料,截止年底,我省己发现各类矿产 种,己探明储量的种,己列入《河北省矿产资源储量表》的种,己 探明储量的矿产地 处。据河北省年度统计,全省矿山数达个,各市各类矿山详见表。 表河北省年度矿山数统计表.. 河北农业人学硕七学位毕业论文 由上表可知河北省主要矿山类型为煤矿、黑色金属、金属,其中黑金属矿主要是铁矿、卜 金属矿主要是灰石矿,所以河北省矿山复.曝主要在这三种矿区进行,冈此,此三种矿区的复.曝地 成为本文研究的典型矿山复垦区。 ..河北省矿山复垦的状况 在世纪年代不滦煤矿在煤炭部和国家土地局的支持指导下,对塌陷区进行综合 治理,是荒废的土地变成林地、公园、水塘和建设川地,取得了一定成效。世纪年代中 期,首都钢铁厂迁安铁矿区,从节约游的角度对矿山环境进行综合治理,他们利用尾矿进行第 二次强磁选,提高选矿回收率,提前划分矿与围岩边界,实施分开爆破提高矿石同收率,降低 矿石贫化率,尾矿处理中主要是种植沙棘等耐旱植物。年河北省国土资源厅在全省启动 “绿色矿山”建设试点工程,国家地方先后投资治理矿山废弃地,经过几年的努力, 已经先后建成鹿泉靶场,武安市西门铁矿等个国家级矿山环境恢复治理示范区;个省级 “绿色矿山”示范区。邯郸市和承德市等市的“千矿万亩”与“百矿披绿”上程已经初见成 效,为河北省矿山复星治理工作积累了丰富的经验。虽然已经取得了一些成果,但是目前河北 省矿区土地复星率仅为%,因此,河北省对矿山废弃地进行复垦具有巨人的潜力,,十地资源的 再利用不仅使人地矛盾得到缓解,而且还可以恢复矿区的生态环境。 ..适宜性的由来及适宜性分析方法发展过程 ..适宜性的由来 关丁适宜性概念由来,很少有文献提及。只在城市适应性设计的相关研究中,捉到适宜性 分析方法。生物学家达尔文在进化论中的适应观学说最先提出适宜性的概念。 达尔文在解释生物种群的进化与生存环境之间的关系之时提出了“适应观”。它在提出之 初只是为了解释生物对于种群的单向适应关系。此后劳伦斯.亨德尔森进 一步发展了达尔文的适应观,在其所著的《环境的适应》前言中对其做了这样的表述:达尔文所 说的适应,也是指有机体和自然之间相互关系是协调的。这一点说明环境的适应同有机体的进 化过程中产生的适应,同样是十分重要的成分:在适应的一些基本特征中,实际的环境是最能适 应生物居住生存的瑚。此后“适应观”即被应用于许多研究人和自然关系的科学当中,最具代 表性的是地理学中的适应论。地理学中的适应论认为自然环境与人类活动 之间存在相互作用的关系,地理学应当研究人类对自然环境的适应的观点,是人地关系论的一 种学说。鉴于景观生态学、土地生态学的发展都与地生态学有着莫人的关系,我们有理由相 信适宜性分析方法的由来与“适宜观”的发展有着莫人的联系。 ..适宜性分析方法发展过程 河北省矿山复聚区农田水利措施建设的适宜性研究 适宜性分析的具体操作方法最早产生丁:英国,当时人们称其为筛网法,意思是一系列的 “筛子”不断筛出不符合要求的区域,直至最后余留下全部规则的区域。规划中的生态适宜性 分析则主要起源于上世纪年代苏联的“土地生态学”研究,即决定土地利用条件的白然因素 的研究。后在年德国植物学家提出景观生态学后,土地生态学受 到冲击,一部分科学 家沿着“十地生态一十地生态评价一十地生态规划”方向开展研究:而另一部分科学家按着“自 然地理一景观生态一景观生态规划”进行空间尺度的综合调查研究。在前一种的发展过程中逐 渐形成了适宜性分析方法”。 但是不管是哪种起源,产生之后的适宜性分析方法,并没有得到广泛关注,直至年, ??在总结前人的基础上发表了,在此弓中它对生态规划的流程及应 用方法作了比较全面的探讨,在总结前人的基础上,集结了包括气象、地质、植物、十壤等各 方面的专家集中合作,把各个专家对自然的掌握情况集合起来,为生态规划做基础,为了达到 这个目的,他找到了分层制图的方法,也就是著名的“千层饼”模式,使适宜性分析方法开始 真正在生态规划中发挥作用。 杨志峰叫等编著的《生态城区环境规划理论与实践》一书中,具体介绍了土地生态功能区分 的儿种方法,对生态适宜性分析的起源做了简要说明,并详细介绍了针对工业用地、居住用地 和港口用地的生态适宜性分析方法。这本书中作者主要是从环境 尺度角度着手,在他所做的儿 类复星地的适宜性分析中,所选择的指标基本是环境指标,与实际上的适宜性分析从土地自然 属性出发己有不同。 由此我们可以看出,在适宜性分析提出前期,分析仅限丁.基础信息,评价因子的选择主要”” 集中在气象、地质、水文、士壤、植被等方面,而且评价方法有限,弱点也很明显。随着分析 方法的发展,适宜性分析方法得到了很人的发展。最主要的发展体现在评价指标以及评价方法 的选择上,评价指标的范围涵盖的越米越..泛,因此,目前要做好适宜性分析方法在实际中的 应用,必须清楚各评价方法及因子的针对作用,有目的的选择才能达到预期的效果. ..矿山复垦的农田水利措施建设的适宜性评价 本文将适宜性评价引入矿山复垦区农田水利措施的选定及标准的确定中去。通过对矿山复 垦区具体的土地状况、气候状况、作物种类、地形条件、水源条件、经济条件等影响因素的分 析,得出适宜性评价中的主要影响因素,评价出农田水利措施建设的适宜性,分析出合适的农 田水利措施。从而使区内的农田水利措施与其自然状况、经济状 况相协调,使工程标准既能满 足复垦区农田的需求,又不使标准过高造成经济浪费。此农田水利措施将为矿山复垦区发挥出 最大的经济效益和生态效益。 河北农业人学硕学位毕业论文 .河北省矿山复垦区的特点及农田水利措施和标准的分析 .河北省矿山复垦区的特点 ..气候条件 河北省地处中温带和南温带,属于半湿润、半干旱人陆性季风气候区。年平均气温在~ ?之间。北部坝上高原地区,年平均气温低于。;中南部平原~?。河北省年平均降雨量 为,降雨多集中在月,占全部降雨量的%~%,十分有利于农作物和草木 生长,冬春降雨量仅占全年的%左右。在降雨地区分布上,总的趋势是尔南部多于西北部, 沿海多于内陆。煤矿、铁矿、灰石矿矿区多分布在年平均降雨量在以卜.的半旱区,成为 矿山复垦区最显著的气候特点。 ..地形地貌 河北省地形地貌复杂多样。分为坝上高原、燕山、太行山山地和河北平原三大地貌单元。 总的地势是由两北向东南逐渐下降。坝上高原属蒙古高原的一部分,地形南高北低,平均海拔 标高~。面积 ,占全省总面积的.%;燕山、太行山山地包括中低山区、 丘陵区和山间盆地,海拔标高一般在 以下,高丁 的孤峰有余座,最高峰为小 五台山,海拔标高 。山地面积 ,占全省总面积的.%;河北平原包括山前冲 洪积倾斜平原、中部冲湖积平原和东部冲积海积平原,面积 ,占全省总面积的 .%。煤矿、铁矿、灰石矿矿区主要分布在山区、山丘区,少量的分布在平原区。平原区与一 般农田类似,但人部分在山区或山丘区成为矿山复暴区另一个显著特点。 ..水源状况 河北省分布的水系主要为海河、滦河、内陆河和辽河个水系。主要河流从南剑北依次有漳 卫一南运河、子牙河、大清河、永定河、潮白河、蓟运河、滦河等,河流长度在以上的有 余条。海河水系:位于省内中、南部地区,流域面积达.万。其水系为一扇状水系, 主要有北运河、永定河、大清河、子牙河、南运河等五大支流均 汇入海河后,流经天津至塘沽 入渤海;滦河水系:滦河水系发源于冀北山地,长,直接注入渤海,流域面积为万 ;内陆河水系:位于张家口坝上高原,流域面积为.万。均为间歇性小河流,多流入 安固里淖和察汗淖等内陆湖泊;辽河水系:位于省境东北部,分布在承德地区的围场县和平泉 县北部,大部分属于西辽河上游老哈河的发源地,少部分为大凌河的上游,流域面积为.万 ;湖泊主要分布在河流的中下游地区,多为浅盆式洼淀,如文安洼、白洋淀和衡水湖等,其 中以文安洼最大,面积约。这些河系、湖泊成为灌区基本农田的灌溉水源。 河北省矿山复聚区农田水利措施建设的适宜性研究 而矿山复晕区田地的灌溉水源早现“杂”而“小”的特点,即水源类型众多,可利川的水量 较少。矿山复鼹区田地灌溉可选的灌溉水源有地卜.水、水库水、湖泊水、采矿废弃水、雨水、附 近的河流水等等,但由丁.河北省总体的水源缺乏且水质比较差,地表、地下水源优先用于生产、 生活、基本农田作物灌溉,所以一般复幂区田地町川的灌溉水量少之义少,只能考虑采矿废弃水、 雨水的同收利。冈此,应根据不同的矿山类犁冈地制宣选择最适合的灌溉水源加以合理利用, 使矿山复.曝区的田地的水源得到最基本的保障,使生态复曝上作顺利进行。 所选矿区一般没有建设蓄水下程,且地表水十分缺乏,加上地形地貌复杂,引水程实施难 度比较大。矿区复犀地多处在山地,地水相对缺乏,打井的难度人。对于煤矿、铁矿埋藏较深, 位于地含水层以,开采过程势必穿过地卜.含水层,这些地下水经过检测处理应回收用于复犀 地的灌溉。据不完全统计煤炭开采平均吨煤排水量大约.引。另外矿区及其周边的采空区、老 窖或报废的井巷也积存大量的雨水、地下水。冈此,开采过程中产生的废弃水,应采取有效的净 化处理后形成矿山复垦区农田的主要灌溉水源。此外,雨水也应该是矿区复景地农田灌溉的主要 灌溉水源,河北省、、月是汛期一般降雨量比较大,而矿山大多数是石山,因此可以利用天 然的集流面,修建雨水集蓄程集蓄雨水。 ..土壤特性 由于矿区的表土被清除或挖走,采矿后留下的通常是心土或矿渣,加上人型采矿设备的重 压,往往使矿区土壤板结、坚硬,土壤重度增人,有机质、养分与水分相对缺乏。复星地主要 是由采矿过程中产生的废矿填埋,覆土的平整性差,渗水比较严重。土壤厚度依废弃地的类型特 点及复恳目标而定,一般覆士厚度为~。据测定副不同矿区十壤中有机质、氮、磷的含量 均很低,只有正常植被覆盖十壤的%~%。同时,采矿造成的地面塌陷形成人面积的卜沉盆 地,因此,地卜.水位相对升高,矿区十壤极易引起的次生盐渍化。另外采矿排弃物在降雨的侵 蚀下,盐类成分将淋失,汇集剑低洼处,经过蒸发后也会使土壤盐渍化。而地面塌陷导致地下 水位下降、土壤裂隙产生,大大增强了风力挟走土壤中水分的能力。土壤中的营养元素也会随 着裂隙、地表径流流入采空区或洼地,造成许多地方土壤养分短缺,土壤承载力下降。 矿山固体废渣在堆积过程中,经雨水冲刷、淋溶,极易将其中的有毒有害成分渗入土壤 中,造成矿区土壤污染。而十壤的自净能力是有限的,当污染物摄入超过其临界值时,将向外 界环境输出污染物其自身的组成结构与功能也会发生变化。当土壤受到重金属污染时,土壤酶 的活性受重金属抑制,造成土壤中、营养元素循环速率和能量流动减弱,最终导致土壤资源 的枯竭。并且,土壤污染在地表径流和生物地球化学作用下还会发生迁移,危害毗邻地区的环 境质量受污染的农产品则会通过食物链危害人体健康劓。 ..作物种类 河北省大部分灌区以种植粮、棉、油等农作物为主。而矿山复垦区应根据矿区的气候和土 壤条件,对植被的筛选应着眼于植被品种的近期表现兼顾其长期优势。由于矿山废弃地土层 薄、土质差、肥力薄、微生物活性差,所以速生能力好、适应性强、根系发达、抗逆性好、固河北农业人学硕士学位毕业论文 氮能力强成为复幂又:选择植被的原则;树种的选择宜突出生态功能,弱化经济价值。具体而 言,矿山复曝植被以多年生豆科牧草、一年生和两年生禾本科、茄科植物与刺槐、沙棘、柠条 等乔灌木为主。。不同植物对矿区生境的适廊性有限,其生存离不开一定的植物群落。植被品 种筛选好后只能作为先锋品种米种植,要达到长久治理的目的,必须乔、灌、草、藤组合,进 行多植被间种、套种、混种,并有目的的进行其它生物接种;在废弃地上普遍种植植物,无疑 是一种快速恢复植被的良好方法。但在人财、物力不足的情况,必须优化种植结构,这样既 节约了经费,也能使植被的白然恢达剑预期效果。 ..水土流失严重 河北省矿山人多地处干旱、半干早丘陵、山区,汛期常发生洪流,十壤被冲蚀,水七流失 严重。而矿山开采直接破坏地表植被,造成土地贫瘠、植被退化,最终导致矿区大面积人工裸 地的形成,大大增加了雨水和风的携带能力,造成水十流失;由于挖掘和排土场尾矿占地,形 成矿区地面的起伏分布,从而增加了地表水的流速,使水十更易移动、坡面冲刷强度加大;因 此,矿山开采往往导致水土流失的加剧。据不完全统计】截至年,生态脆弱的中西部矿区 每年增加水土流火面积.万。 采矿不仅严重破坏地貌植被,而且扰动深层土壤甚至基岩,深者可达几十米甚至几百米,导 致深层储水结构破坏地表水渗漏,使水源系统遭剑破坏,引起地表沉陷,造成水十流失。目前各 大中型矿上部中段大多已开采完毕,形成较大规模的采空区,致使地表局部岩体发生位移、塌陷, 形成大面积地表陷落和山体崩塌隐患,加剧了复垦区的水土流 失。 ..生态治理 一般农田以粮食产量高、经济效益高为目标。而复垦区农田,由于采矿过程中对水文干扰与 水质污染、大气污染与微气候扰动、土地资源破坏与占用、十壤退化与污染、水土流失加剧、生 物多样性损失等特点,决定了复垦区初期的治理目标是以生态、环境恢复和水土保持为主,待气 候、土壤、植被等整个生态系统逐渐恢复后,根据矿区水源、气候、气象等条件,种植适宜的经 济作物,最终获得一定的经济效益。 .矿山复垦区实施的农田水利措施及特点 矿山复垦区的农田水利措施与基本农田的水利措施的选择不同,根据矿山复垦区的特点从防 洪措施、灌溉措施、排水措施、水保措施中选择适宜矿山复垦区的农田水利措施。 ..防洪措施 防洪措施通常分为两类:工程防洪措施和非工程防洪措施。工程防洪措施包括防洪水库、 河北省矿山复垦区农田水利措施建设的适宜性研究 滞蓄洪区、堤防、河道、分洪道等防洪:程建筑,非:程防洪措施包括洪水预报、警报、洪泛区 的划分管理、防洪保险、社会经济等。防洪措施和非防洪措施是两种可以相互配合的手段,更好 的起剑防洪的效应。由于防洪水库工程占地太多,有的用土地甚至超过了卜.游的保护面积,另 外投资人,移氏问题突出,在短期内难以建立起足以控制洪水的防洪:程,所以本文不考虑防洪 水库这个 程措施作为复曝区的防洪一样措施。而滞蓄洪区亦是地面积很大,投资比较大,适 合比较高标准的防洪工程。复垦区的洪水的特点主要是形成的时间短、洪水水速急、汛期时间明 确均在、、月份,所以综合复曝区的自然特点和经济特点,本文主要从堤防、河道、分洪道 等这三个工程措施讨论复垦区的防洪措施。 ..灌溉措施 根据灌溉水输送到田间的方式和湿润土壤的方式的不同,灌水方法一般可分为地面灌溉、低 压管道输水灌溉、喷灌、微灌等。各种灌溉方式的影响因素见下表。 表灌溉措施的影响因素 .. 复垦区农田输水方式可以分为管道输水、渠道输水两种形式。矿 山复垦区土壤的保水 性差,水极易下渗,所以优先考虑低压管道输水。复垦区面积比较大,地形平坦,附近有充足的 地表水灌溉水源时,沿等高线修建小型渠道进行输水,断面采用矩形或形.。灰石矿山、铁质矿 山,矿区年平均降雨量大于,修建雨水积蓄工程取水。如果矿区附近有水库,可以修建抽 水泵站取水。 煤矿矿山复垦区复垦面积可能比较大,如果土壤质地较好且水量比较充足时,可种植经 济作物,选择最经济的地面灌溉是最合理的灌溉方式。 矿山复垦区复垦面积比较人时,土壤质地差而水量比较充足时,可种植经济作物,采用管道式 输水,管材为管,可以用低压管道输水方式进行灌溉。 铁矿区、灰石矿一般地处山区,复垦面积大小不等且分散或有些复垦区输水管道不易到达, 河北农业人学硕十学位毕业论文 所以这些地区的水源缺乏,应该根据所处地区的臼然条件选择适合的灌溉措施,一般滴灌、喷灌 适合各种地形地貌且对水源的要求不大,是该地区应选择的灌溉方式,但如果该地区的风速大丁. /则不适宜喷灌。 ..排水措施 目前我国在生产上采用较多的排水措施,主要是明沟排水、排水泵站,其次是暗管排水、 竖井排水和生物排水。根据复犀区的特点,本文主要讨论明沟排水、排水泵站及管道排水的适宜 性。 明沟排水 明沟排水,就是在地面上挖或者利用天然沟道形成一个完整的地面排水系统,把地上、地下 和土壤中多余的水排走,既要能加速排出地面水,又要能降低地下水位,保证农作物的生长。矿 山垦区大多数在山区,梯田成为复垦区主要的类型。梯田排水是在平台内或缓坡坡底线设置纵向 排水沟,排出坡地平台的汇水。排水沟布置在坡面截水沟的两端或较低端,用以排除截水沟不能 容纳的地表径流。截水沟断面形式一般为梯形,底宽不小于.,深度按设计流量确定,亦不应 小于.。为保证迅速排除地面水流,沟底宽不麻小于.,以免水流停滞淤塞。排水沟终端 连接蓄水池将剩余水储存起来为干旱季节使用。排水沟处铺设草皮或石方衬砌防.卜冲刷。明沟排 水适合与复垦区,它既经济义施工简单。 排水泵站 排水泵站是提升过量的水用的泵站。在排水管道或渠道的中途和终点需要提升过量的 水时设置的泵站。复星区地形复杂且采矿造成的塌陷使一些复曝地在一些“小盆地”中形 成,降雨时这些地块儿必须用抽水泵把大蹙的雨水抽出,冈此,排水泵站是复昂区重要的排水措 施。 管道排水 管道排水指的是利用设在地下的相互连通的管道及相应设施,汇集和排除多余的地表 水。根据前面讲述的复垦区的地形很复杂,且人多是石山,排水渠道有时很难施工,或者 需要跨沟、跨沉陷复垦地等,渠道排水均不能实施,所以,管道排水是复垦区排水措施中 具有“特点”的排水措施。 ..水土保持、坡面治理措施 采用复垦区弃渣覆土再进行植被恢复是废弃矿山生态修复的重要组成部分,尤其是煤矸石 山、铁矿的排土场和尾矿库的弃渣坡面,因各种冈素的作用极易失衡而产生重力侵蚀,除尽可能 采取措施恢复植被外,还虑根据边坡稳定程度及对周围的影响, 采取相应的程措施进行防护,对 坡脚采用挡土墙进行防护,挡土墙一般布置在道路侧坡,以重力式为主,施工时基础开挖深度应达 到基岩或坚硬土层,并设置反滤层或排水孔及伸缩缝,排水孔呈“品”字形布置,以减轻地下水 对挡土墙的压力,提高稳定性。坡面防护根据坡长和坡度,一般分为三种形式:一是对山体不稳 河北省矿山复曝区农田水利措施建设的适宜性研究 定地段,坡度人于。的边坡,以一科护坡为主;二是对坡度小于。的边坡,以植物护坡为 主;三是对地质条件复杂的边坡如滑坡体等,在查清滑动面的基础上,按照部位采取上排、’卜.挡、 中间加司的办法,形成分段治理、综合防护体系。其它程措施包括:抗滑桩、预应力锚索、锚 杆、混凝十框格、扶唇垒堰等:程措施。待实现渣体稳定后再进行植被恢复【引。 根据矿山复聚区的特点,植被恢复采用的丰要技术措施有生态植被毯技术、生林栽植技术、 修建梯田、养撒播植草。生态植被毯是利用稻草、麦秸等植物秸杆为原料生产出米的,在载体层添 加草种、保水剂、营士等材料,从而达到保水效果。本文主要从植被恢复措施方面制定适宜的矿 山复垦区水十保持措施。 ..矿山复垦农田水利措施的建设标准分析 根据矿山治理区的特点,复垦农田的利用是受十壤、水资源、地貌及当地气候、水文等自然 条件制约的,为了在矿山复垦后高效利用复垦区水资源,提高农田质量,改善复垦区生态环境, 应在复垦区实施适宜的农田水利工程措施标准。该标准,应以“矿山恢复为主,冈地制宜,合理 利用资源”为原则,使其具有节水节能,保护水环境、合理利用水土资源、工程安全、充分发挥 工程综合效益的功能。农田水利工程的标准主要包括程的等级划分、灌溉设计保证率、灌溉水 利用系数、排水方式及其标准、灌水方法及灌溉制度的确定等。 ..工程等级划分 矿山复星地农田水利程的建设等级,根据其工程规模、社会效益与生态效益、在国民经济 中的重要性,参照《水利水电程等级划分及洪水标准》等相关规范综合确定。矿山复幂面积 与规模与基本农田相比要小很多,故矿山农田水利一?鼙等级接继水利水电工科等级划分的最末一 级级。见表。 表矿山复垦农田水利工程等级分等标准 .. ..灌溉设计保证率 矿山复垦区农田的灌溉设计保证率是根据矿山水源条件、复垦规模、水文气象、水土资源、 作物组成、灌水方法及经济效益等冈素确定的。矿山复垦农田水利工程灌溉设计保证率与相关规 范保持一致,由于矿山复冢后耕作条件与经济效益均低于基本农田,故矿山复垦农田水利工程灌 溉设计保证率取较低值。详见表。 河北农业人学硕士学位毕业论文 表矿山复垦区灌溉设计保证率表 美 .. ..灌溉水和用系数 矿山复星区水源缺乏,为了使有限灌溉水得到充分的利用,地面灌溉沟灌、畦灌时,由 于复星地漏水严重,输水渠应采取防渗处理使渠系水利用系数不低于.。低压管道输水灌溉、 喷灌或微灌时,管道水利用系数应不低..。矿山复星土地与基本农田相比灌水条件差,故矿 山复垦农田水利:程灌溉水利用系数要求低于基本农田。详见表。 表渠系水及灌溉水利用系数表 些::: 璺翌呈?呈竺曼垡翌翌兰里垒虫量型 竺兰壁垒竺 灌水方法 灌溉水利用系数 . 地面沟灌、畦灌、沟灌 . 喷灌 微灌 . ..排水标准 排水标准应根据矿山复犀区暴雨重现期排水又:的自然条件、涝 灾的严重程度及影响人小等因 素,经技术经济论证确定,一般矿山复垦