山西黄土高原矿区关键扰动的自然修复机理研究

发布时间：2019-07-13 15:29

【摘要】：黄土高原是我国典型的生态脆弱区之一,在经济新常态下众多矿山关闭,生态破坏严重,矿区正面临着社会、经济、生态等多重困境。自然恢复作为生态修复的一项可选策略,在黄土高原矿区是否可行,应如何科学进行自然恢复与人工修复的科学决策等,正受到学者们的关注。为此,本文综合运用野外调查、试验分析和数学建模等方法,试图通过自然恢复的典型案例,揭示主要扰动的自然恢复机理及自然恢复的非线性过程,探索自然恢复策略的适用条件,为黄土高原矿区生态修复决策提供依据。本文主要的发现与结论有:(1)裂缝、滑坡是黄土高原矿区最主要的生态扰动形式,且存在着自然恢复的客观现象。对山西省7个矿区75个开采工作面的调查发现,裂缝和滑坡导致大量土地废弃、地质灾害频发以及植被死亡等,是黄土高原矿区关键的生态扰动,也是生态恢复关注的焦点。其中动态裂缝随工作面的推进能快速愈合,而边缘裂缝存在时间较长,但在无人工干预的情况下,裂缝数量及单体强度也会随时间而减少。滑坡发生后,植被破坏严重,但不少实例表明,即使是滑坡形成的次生裸露坡面,多年后植被覆盖度依然可恢复到周边平均水平,并有良好的物种构成及群落特征。(2)地裂缝自然愈合的驱动力有采煤驱动、自然营力驱动和社会经济活动的驱动,其中高强度的水土侵蚀是边缘裂缝愈合的主要原因。裂缝自然恢复能力是裂缝体积、物源面积和供给模数的复合函数,裂缝愈合时间与裂缝的发育强度负相关,与物源区面积、供给模数正相关。(3)滑坡面植被自然恢复的主要作用力在于地形变化、土壤种子库和社会经济活动等,其中种子库是早期植被快速恢复的主要原因。滑坡面植被自然恢复能力是种子库含量、土壤营养、坡面植被覆盖度的一阶常微分方程,滑坡面植被自然恢复时间与上述因素均呈负相关。(4)黄土高原矿区生态恢复决策的技术流程包括:叠加分析、恢复方向判断(初步判断)、自然恢复时间估算、可容忍性判断等四个步骤。恢复决策应从生产力恢复和生态功能恢复两种角度综合分析。对翼城县1号煤矿开采区的实证研究表明,48条裂缝中可自然修复23条,5处滑坡面中4处可自然恢复,其余的须依靠人工恢复。
文内图片：
图片说明： 2 黄土高原矿区关键扰动识别及其特征分析定义为系统向人类有利的方向发展，何为有利取决于利益相关者的需求，因而在生态要素调查的同时应兼顾利益相关者意愿的搜集。2）调查内容与方法根据上述调查准侧，采用一般性调查和详细调查相结合的方法开展外业调查，调查方案如图 2-1 所示，
文内图片：
图片说明： 图 2-2 调查区分布图Figure 2-2 The distribution of investigated mining area了调查对象的基本信息特征，包括矿区名称、位置与状况、开采现状等。调研矿区包括晋北、中、南，存在一定的差异，但总体一致即矿区为黄土覆盖、地-550mm，植被覆盖不良，草、灌-草为优势植被群落、中山、丘陵、塬、粱、茆等地貌类型，基本涵盖黄赋存与开采情况来看，矿区涉及大同煤田、宁武煤田水煤田，基本涵盖了山西黄土高原的主要煤田，开、刀-房柱式开采和放顶煤开采等，基本涵盖主要煤看，除阳方口煤矿局部在采及望田煤矿正在开采外，山“开采-关闭”全过程的扰动分析。综上，上述调保证黄土高原矿区扰动类型及影响分析结果的科学性
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X171.4

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 Yu Xiaona;Huang Yongmei;Li Engui;Li Xiaoyan;Guo Weihua;;Effects of vegetation types on soil water dynamics during vegetation restoration in the Mu Us Sandy Land, northwestern China[J];Journal of Arid Land;2017年02期

2 张绍良;杨永均;侯湖平;;新型生态系统理论及其争议综述[J];生态学报;2016年17期

3 王新静;胡振琪;胡青峰;陈超;;风沙区超大工作面开采土地损伤的演变与自修复特征[J];煤炭学报;2015年09期

4 陈圣波;谢明辉;路鹏;张莹;于亚凤;;基于Hyperion数据的矿区废弃土土壤恢复潜力[J];地球科学(中国地质大学学报);2015年08期

5 沈艳;刘彩凤;马红彬;赵菲;谢应忠;;荒漠草原土壤种子库对草地管理方式的响应[J];生态学报;2015年14期

6 王群;陆林;杨兴柱;;千岛湖社会—生态系统恢复力测度与影响机理[J];地理学报;2015年05期

7 冀瑞君;彭苏萍;范立民;赵雅楠;李成;;神府矿区采煤对地下水循环的影响——以窟野河中下游流域为例[J];煤炭学报;2015年04期

8 何远梅;姚文俊;张岩;李镇;朱清科;;黄土高原区植被恢复的空间差异性分析[J];中国水土保持科学;2015年02期

9 袁晓波;尚振艳;牛得草;傅华;;黄土高原生态退化与恢复[J];草业科学;2015年03期

10 张延旭;毕银丽;陈书琳;王瑾;韩博;冯颜博;;半干旱风沙区采煤后裂缝发育对土壤水分的影响[J];环境科学与技术;2015年03期

相关博士学位论文 前2条

1 黄翌;煤炭开采对植被—土壤物质量与碳汇的扰动与计量[D];中国矿业大学;2014年

2 张立亚;超高水材料充填开采设计方法及地表移动控制分析[D];中国矿业大学;2012年

相关硕士学位论文 前4条

1 赵佩佩;黄土坡体植被分布效应的调查研究[D];长安大学;2015年

2 丁翔;黄土区露天煤矿排土场坡度坡向对植被盖度影响研究[D];中国地质大学（北京）;2014年

3 成方晔;煤矿废弃地的景观重建[D];南京林业大学;2013年

4 张平;黄土沟壑区采动地表沉陷破坏规律研究[D];西安科技大学;2010年

，

本文编号：2514093