第五章-矿区土地复垦规划与设计课件

,第一章 化学反应基本原理,117-,*,第五章,矿区土地复垦规划与设计,*,1,第五章 矿区土地复垦规划与设计*1,第一节 概,述,第二节 矿区复垦土地利用结构的规划,第三节 塌陷积水区域的规划与利用,第四节 矿区生态工程复垦规划设计,第六节 矿区土地复垦规划报告的编制,第五节 露天煤矿土地复垦设计,第七节 矿山土地复垦规划的实施与管理,第八节 遥感技术在矿山复垦规划资料获取中的应用,主要内容,*,2,第一节 概述第二节 矿区复垦土地利用结构的规划第三节,第一节 概 述,一、矿区土地复垦规划与设计的意义,矿区土地复垦规划是对土地复垦在一定时期内的总体安排。它需要根据矿山企业发展规划与矿产资源开采计划、地方的自然、经济与社会条件对复垦项目、复垦进度、复垦项目的工程措施及复垦后土地的用途甚至生态类型等作出决策。矿区土地复垦设计则是在规划的基础上，对复垦工程量、平面布置、复垦工程的技术参数等作具体安排和计算，是土地复垦工程实施的依据。,1,避免复垦工程的盲目性,2,保证土地利用结构与矿区生态系统的结构更趋合理,3,保证土地部门对土地复垦工作的宏观调控,4,保证土地复垦项目时空分布的合理性,*,3,第一节 概 述 一、矿区土地复垦规划与设计的意义*3,二、矿区土地复垦规划设计应遵循的原则,土地复垦条例的原则,土地复垦应当坚持科学规划、因地制宜、综合治理、经济可行、合理利用的原则。复垦的土地应当优先用于农业。,实际工作中，应遵循以下原则：,土地复垦规划应当与土地利用总体规划相协调,土地复垦应当与生产建设统一规划,土地复垦应当充分利用邻近的废弃物（粉煤灰、煤矸石、城市垃圾等）充填挖损区、塌陷区和地下采空区,先作总体规划，再作复垦工程设计,因地制宜，综合治理,经济效益、生态效益与社会效益相结合,*,4,二、矿区土地复垦规划设计应遵循的原则土地复垦条例的原则*4,三、矿区土地复垦规划设计的基本程序,*,5,三、矿区土地复垦规划设计的基本程序*5,1,勘测、调查与分析,勘测、调查与分析的目的是明确复垦问题的性质，获取制定规划所必需的数据、图纸等基础资料。包括：,1,）地质采矿条件调查与评价,2,）社会经济现状调查与评价,3,）社会经济发展计划,4,）自然资源调查与评价,(,土地、土壤、水资源、气候等,),5,）环境污染现状调查与环境质量评价,6,）地形勘测,三、矿区土地复垦规划设计的基本程序,*,6,1勘测、调查与分析三、矿区土地复垦规划设计的基本程序*6,2,总体规划,总体规划需要确定规划范围、规划时间，制定复垦目标和任务；,然后将复垦对象分类、分区并作分期实施计划，对总体规划方案进行投资效益预算；,最终通过部门间协调、论证，形成一个可行的规划方案。最终成果包括规划图纸和规划报告。,三、矿区土地复垦规划设计的基本程序,*,7,2总体规划三、矿区土地复垦规划设计的基本程序*7,3,复垦工程设计,复垦工程设计是在总体规划的基础上，对近期要付诸实施的复垦项目所作的详细设计。包括：,1,） 明确复垦工程设计的对象（位置、范围、特征等）；,2,） 设计达到总体规划目标的复垦工艺流程、工艺措施、机械设备选择、材料耗损、劳动用工等；,3,） 实施计划的安排（如所需物料的来源、资金来源、水源等）；,4,） 施工起止日期安排，工程投入与年经营费用、收益额的详细预算。,复垦工程设计的最基本要求是具有可操作性，即施工部门能按设计图纸和设计说明书进行施工。,三、矿区土地复垦规划设计的基本程序,*,8,3复垦工程设计三、矿区土地复垦规划设计的基本程序*8,4,审批实施,无论是总体规划还是复垦工程设计都需要得到土地管理部门和行业主管部门审批后，方可付诸实施，且复垦工程实施后，土地管理部门需对复垦工程进行验收，土地使用者需对复垦土地进行动态监测管理。,三、矿区土地复垦规划设计的基本程序,*,9,4审批实施三、矿区土地复垦规划设计的基本程序*9,矿区土地复垦规划设计各阶段的内容和目标,阶段,内 容,目 标,勘测调查与分析,(1),地质采矿条件调查与评价,(2),社会经济现状调查与评价,(3),社会经济发展计划,(4),自然资源调查与评价，包括土地破坏与土地利用现状、土壤类型与分布、水资源、气候条件等,(5),环境污染现状调查与环境质量评价,(6),地形勘测,(1),明确复垦问题性质,(2),为总体规划提供基础资料,总体规划,(1),结合井下开采范围与地质条件，确定规划区域范围,(2),确定规划时间,(3),选择土地利用方向与复垦工程措施,(4),制定分类、分区、分期复垦方案,(5),复垦规划方案的优化论证,(6),投资效益预测,(7),关于影响复垦工程实施的相关问题与解决方法的说明,(1),和土地利用总体规划一起为区域土地利用的合理性提供保证,(2),为复垦工程设计提供依据,复垦工程设计,(1),明确复垦工程设计的对象,(,位置、范围、面积、特征等,),(2),设计达到总体规划目标的工艺流程、工艺措施、机械设备选择、材料消耗、劳动用工等,(3),实施计划安排,(,如所需物料来源、资金来源、水源等,),(4),施工起止日期安排；工程投入与年经营费、年收益的详细预算,供施工单位施工,*,10,矿区土地复垦规划设计各阶段的内容和目标 阶段内,开采方式,地下开采复垦规划和露天开采复垦规划；,复垦时间,采前规划、采中规划和采后规划；,规划期长短,长期、中期、近期复垦规划；,复垦范围,某塌陷区、某矿、某矿区或全国土地复垦规划,矿区所处地理位置,“城郊矿区”型与“农村矿区”型规划,地貌条件,山区矿区和平原矿区土地复垦规划；,矿区地下潜水位,高、中、低潜水位土地复垦规划,采前规划是指新矿区开发或老矿井改扩建时，在采矿设计阶段就作的复垦规划；采后规划是指矿产资源已经开采，因以前对复垦工作没有重视，现在需要复垦而作的规划。,1,、矿区土地复垦规划的分类,四、土地复垦规划对象的分类,*,11,开采方式 地下开采复垦规划和露天开采复垦规划；,制定矿区土地复垦规划时，可根据上述分类明确复垦方向、复垦重点,。,例如：,地下开采复垦规划应重点考虑解决地表沉陷后积水、土地沼泽化、土壤次生盐渍化问题；露天开采复垦规划则应重点考虑土壤结构的重建、土地重新植被等问题。,“,城郊矿区”型规划应优先考虑娱乐场所用地、蔬菜基地或作园林化复垦；“农村矿区”型则优先考虑种植业、养殖业用地。,1,、矿区土地复垦规划的分类,四、土地复垦规划对象的分类,*,12,制定矿区土地复垦规划时，可根据上述分类明确复垦方向、复垦,采前规划需预测破坏程度；采后规划则需实地勘测破坏程度，根据实际破坏程度进行相应规划。,一般中长期复垦规划的规划期应与国民经济发展规划以及矿山企业发展规划的规划期一致；近期复垦规划应着重在年度计划上。,不同地貌条件的矿区土地复垦方向与重点也不同，如黄淮海平原、华北平原等重要粮棉基地的矿区，恢复为可耕地是复垦的重点；位于丘陵山区的矿区，复垦时加强水土保持措施、防止水土流失是土地复垦的重点。,1,、矿区土地复垦规划的分类,四、土地复垦规划对象的分类,*,13,采前规划需预测破坏程度；采后规划则需实地勘测破,对于某一特定的矿区，其范围较大，各个小区域土地受破坏的程度以及破坏特点存在差别，例如将采矿某沉陷区分为,8,个沉陷地，其具体特征如下表所示：,1,2,3,4,5,6,7,8,塌陷深度,/m,2.47,1.19,1.12,3.40,3.24,6.30,4.46,3.29,塌陷面积,/,亩,1591,2911,819,1919,3360,864,430,395,积水深度,/m,0.47,0.41,0.1,1.4,1.24,4.30,2.64,1.29,万吨塌陷率亩,/,万吨,5.3,5.8,5.0,5.0,5.0,4.0,4.0,4.0,土壤等级,分类对象,因 素,2,、矿区土地复垦对象的模糊聚类分析,四、土地复垦规划对象的分类,*,14,对于某一特定的矿区，其范围较大，各个小区域土地,1,）聚类分析法,聚类分类是把所有研究对象看作空间的一个点，然后按其性质上亲疏远近的程度或相似性，把关系密切的点归为一类。两个数据点在,m,维空间的相似性可以用欧几里德距离来度量，即：,x,ki,与,x,kj,两点间的距离,d,越小，其相似性越大。,（,1,）模糊聚类法基本原理,四、土地复垦规划对象的分类,*,15,1）聚类分析法xki 与 xkj 两点间的距离 d 越小，,在普通集合的定义中，元素,u,与集合,A,的关系是基于二值逻辑的，即：要么,u,属于集合,A,，记作,u,A,，这时集合,A,的特征函数,A,取值为,1,；要么,u,不属于集合,A,，记作,u,，集合,A,的特征函数,A,取值为,0,。故普通集合,A,完全由其特征函数,A,：,U, 0,，,1,刻划，它描述了“非此即彼”的清晰概念。,自然世界中除了要识别“非此即彼”的清晰对象外，由于某些对象的特征在不同程度上存在“亦此亦被”的模糊现象，,例如年轻、很大、暖和等，,从而要求将普通集合拓广为模糊集合，由此诞生了“模糊数学”这一新的学科。,2,）模糊数学,（,1,）模糊聚类法基本原理,四、土地复垦规划对象的分类,*,16,在普通集合的定义中，元素u与集合A的关系是基于,3,）,模糊聚类法,模糊集合,指具有某个模糊概念所描述的属性的对象的全体。对象的属性转化为从,0,到,1,不同程度的相对判定。 模糊集合是没有确定边界的，只能在某个,(01),水平下，认为,u,属于模糊集合。,隶属函数,为了将普通集合与模糊集合加以区别，把模糊集合的特征函数称为隶属函数，其值在,0,，,1,之间。,（,1,）模糊聚类法基本原理,四、土地复垦规划对象的分类,*,17,3）模糊聚类法模糊集合 指具有某个模糊概念所描述的属性的对,如果将考试成绩分为四个等级：,优,85,100,；良,75,84,；中,60,74,；差,60,以下,8,位同学：,x1,；,x2,；,x3,；,x4,；,x5,；,x6,；,x7,；,x8,学生成绩：,100,；,92,；,35,；,68,；,82,；,74,；,80,；,55,隶属度为：,1; 0.92; ,则可以确定成绩为,优、良、中、及格,的模糊子集，方法即比较隶属度与模糊子集域值,的大小。,也可以确定某一子集的隶属函数，如优,（, 0.85,）,四、土地复垦规划对象的分类,*,18,如果将考试成绩分为四个等级： 四、土地复垦规划对象的分类*1,4,）模糊相似矩阵,若一个矩阵元素取值为,0, 1,区间内，则称该矩阵为,模糊矩阵,设集合,是需要被分类对象的全体，建立,上的相似系数,R,，,(,i,j,),表示,i,与,j,之间的相似程度。,当,为有限集时，,R,是一个矩阵，称为相似系数矩阵,R,。,建立起来的相似关系,R,，一般只满足反射性和对称性，不满足传递性，因而还不是模糊等价关系。为此，需要将,R,改造成模糊相似矩阵,R,*,后，在适当的阈值,（分类水平）上进行截取子集，便可得到所需要的分类。,将,R,改造成,R,*,，可用求传递闭包的方法。常用,R,自乘法,R,R,2,R,4,R,8,R,2,k,加速收敛,，,如此继续下去，直到某一步出现,R,2,k,=,R,k,=,R,*,。此时,R,*,满足了传递性,于是模糊相似矩阵,(,R,),就被改造成了一个模糊等价关系矩阵,(,R,*),。,（,1,）模糊聚类法基本原理,四、土地复垦规划对象的分类,*,19,4）模糊相似矩阵 若一个矩阵元素取值为0, 1区间,1),原始数据标准化,在解决实际问题时，供分类用的数据往往比较复杂，数据点原始数据常常由于量纲不同，大小悬殊，影响距离的计算。原始数据标准化是将分类指标数值压缩或放大成,0,，,1,闭合区间里的数。常用标准化方法：,极差标准化：,标准差标准化：,（,2,）模糊聚类分析法分类的计算步骤,四、土地复垦规划对象的分类,*,20,1)原始数据标准化极差标准化：（2）模糊聚类分析法分类的计,2),标定,数据标准化后，为了构造模糊相似关系矩阵，就要根据各分类对象的各不同元素的标准化数据，算出分类对象间的相似程度,r,ij,，这就是标定，其方法很多，如欧几里德距离法。,模糊聚类法在不同的分类水平,（,0,1,），取模糊集合的,截集使其成为普通集合，然后再进行聚类。,3),聚类,（,2,）模糊聚类分析法分类的计算步骤,四、土地复垦规划对象的分类,*,21,2)标定 模糊聚类法在不同的分类水平（0,在不同的阈值,水平上将,n,个评价单元进行聚类。,规定对于集合中任意两个元素,x,i,、,x,j,，若,r,ij,，则,x,i,、,x,j,属于同一类，否则,x,i,、,x,j,不同类。,一般说来，分类结果与,的取值大小有关。,取值越大，分类就越细，即类数越多,; ,取值越小、类容量就越大，相应类数就越少。当,值小到一定程度时，所有样本就归为一类了。,通常根据实际问题的需要选择一适当的,值而获得与实际情况较一致的分类。,四、土地复垦规划对象的分类,*,22,在不同的阈值水平上将n个评价单元进行聚类。,（,3,）塌陷土地的模糊聚类分析实例,某矿八片塌陷区域的分类基础数据如表所示，此分类对象个数为,8,，即,n=8,。分类对象属性即因素个数为,5,，,m=5,。,四、土地复垦规划对象的分类,*,23,（3）塌陷土地的模糊聚类分析实例 某矿八片塌陷区域,按照上述分类步骤，取不同的 值，得到该矿区,8,片塌陷地模糊聚类谱系图如下：,由上图知：当分类,=0.62,时，,8,片塌陷地分为（,1,2,4,5,）、（,3,）、（,6,7,8,）三类，于是土地复垦规划可按这三种类型分别给出规划设计方案。,四、土地复垦规划对象的分类,*,24,按照上述分类步骤，取不同的 值，得到该矿区8片塌陷地模糊,第二节 矿区复垦土地利用结构规划,合理的用地结构应综合考虑土地本身的适宜性、利用后的经济效果以及生态环境效果，并符合土地利用总体规划及其它各项政策要求。土地适宜性评价结果得到的用地结构主要考虑了待复垦土地的自然属性因素，不一定是合理的。合理的用地结构往往按下述方法之一确定：,(1),按农业生产技术的需要，如间、套、轮作的合理比例或生态工程各生态单元的用地比例确定；,(2),考虑土地自身的适宜性及其它各项要求，按最佳经济效果配置用地结构。,*,25,第二节 矿区复垦土地利用结构规划 合理的用地结构应综合考,线性规划是一种优化资源配置的有效方法，是一种确定的静态模型，它要求目标函数中效益系数、约束条件中的技术系数及其他限制量有固定的值。,用它可以解决两大类问题：,一是如何合理安排在一定的限制条件下，能够获得最大的效益；,二是要达到既定的目标，怎样合理安排，才能使投入消耗的资源最少。,确定土地利用用地结构，可以利用线性规划的方法。,1,、基本原理,一、用地结构优化的线性规划模型,*,26,线性规划是一种优化资源配置的有效方法，是一种确定的静态模型,线性规划模型的数学表述：,例：求一组变量,1,，,2,，,3,，,，,n,，满足下列约束条件：,a,11,1,+a,12,2,+a,1n,n,=(,或,)b,1,a,21,1,+a,22,2,+a,2n,n,=(,或,)b,2,a,m1,1,+a,m2,2,+a,mn,n,=(,或,)b,m,1,，,2,，,，,n,0,使目标函数,f(x)=C,1,X,1,+C,2,X,1,+C,n,X,n,取极大值（或极小值）,一、用地结构优化的线性规划模型,*,27,线性规划模型的数学表述：一、用地结构优化的线性规划模型*27,可以把上面的式子缩写成：求一组变量,X,j,（,j=1,，,2,n,），满足约束条件,:,a,ij,X,j,=(,或,)b,i,(i=1,2,m,；,j=1,2,n,）,解值使目标函数,f(x)=C,j,X,j,取极大值（或极小值）。,式中：,X,j,是待求变量，,a,ij,，,b,i,，,C,j,是求,X,j,之前已经确定的参数。,用线性规划方法解决具体的经济问题时，一般称,X,j,为结构变量；,a,ij,为消耗或投入产出系数；,C,j,为效益系数；,b,i,为资源或供需限制量；,f,为目标函数。,一、用地结构优化的线性规划模型,*,28,可以把上面的式子缩写成：求一组变量Xj（j=1,设,Z(,t,),为,t,年土地的总收益, C,j,(,t,),为,t,年各类用地单位面积的经济收益, x,j,(,t,),为,t,年各类用地的面积，则有,目标函数：,n,1,用地类型数；,n,2,除非负约束外的约束条件数；,a,ij,、,C,j,、,m,i,模型参数，通过调查研究和统计分析可得到。,约束条件：,一、用地结构优化的线性规划模型,*,29,设Z(t)为t年土地的总收益, Cj(t)为t年,该模型中，若设,Z,为总产值或总产量，那么只是在总量控制时有意义，而难以说明效益的高低；若需要其效益最佳，应当将,Z,设为投入产出比。,若,t,年系数一定，上述模型简化为：,约束条件：,一、用地结构优化的线性规划模型,*,30,该模型中，若设 Z 为总产值或总产量，那么只,二、约束条件的类型,建立用地结构优化模型的关键是选取计算参数和列立约束方程。土地复垦规划的约束条件通常分为,总量约束、绝对量约束、配置量约束及非负约束,四类。,1,总量约束,(1),资金约束。,与土地复垦有关的工程如挖深垫浅、土壤肥化等都需耗费大量的资金，而我国目前复垦资金渠道有限，要在有限的投入下获得最佳的经济效果，就受到资金的约束。比如恢复,1,亩耕地需投资,a,11,元，开挖,1,亩鱼塘需,a,12,元，依此类推，而总的投资约束在,m,1,元内，于是有约束方程,*,31,二、约束条件的类型 建立用地结构优化模型的关键是选取计算参,(2),资源约束。,无论是用粉煤灰还是矸石或其它废弃物，或从外地运泥土充填塌陷坑，其总量总是有限的，另外在发展水产养殖业或复垦为水浇地时也受到当地水资源的限制。比如根据计算或经验知，某矿区造地,1,亩需填方,a,21,m,3,，挖塘,1,亩得土锄,a,22,m,3,，现有各种充填料,m,2,方，则,二、约束条件的类型,*,32,(2)资源约束。无论是用粉煤灰还是矸石或其它废弃物，或从外地,二、约束条件的类型,(3),劳动力约束。,设每年可投入复垦工程的劳动日为,m,3,，而耕地、鱼塘、菜地等每亩需劳动日,a,31,、,a,32,、,a,33,个，于是有,若从解决就业问题的角度出发，通过复垦必须安排,m,3,个劳动日以上，则有,*,33,二、约束条件的类型 (3)劳动力约束。设每年可投入复垦工,2,绝对量约束,(1),需求约束,矿区地表沉陷引起农作物产量下降，非农业人口增加，而对粮油等的需求量也日益增加，这就对复垦为耕地的要求更加迫切。,例如矿区需粮,n,kg,，复垦土地单产,p,kg,未受破坏土地,s,亩，单产,q,kg,矿区外调拨粮食,t,kg,则复垦为耕地的面积,x,1,必须满足：,二、约束条件的类型,*,34,2绝对量约束 二、约束条件的类型 *34,(2),政策约束,根据国家政策或地方规定又有许多约束，如矿区林地覆盖率、草地覆盖率、或者农田复垦率等。,例如矿区要求林业覆盖率达,，则：,二、约束条件的类型,*,35,(2)政策约束 二、约束条件的类型 *35,3,配置量约束（或比例约束）,例如，养鱼,1,亩水面，需配饲料地,0.5,亩，则有：,4.,非负约束,非负约束表示为：,二、约束条件的类型,*,36,3配置量约束（或比例约束）4.非负约束非负约束表示为：,线性规划的优点是方法成熟，使用简便，有通用计算机程序，因此被广泛使用。,但约束条件和模型中的参数直接影响优化结果，若约束条件建立不当或系数选取不合理，往往导致优化结果失真。,另一方面，线性规划模型虽可解算众多约束条件的问题，但对复垦用地结构优化来说，应尽可能使模型简捷，层次清楚，考虑主要的约束条件。,三、用地结构优化步骤,*,37,线性规划的优点是方法成熟，使用简便，有通用计算机程序，,三、用地结构优化步骤,用地结构优化问题解算步骤如下：,(1),系统分析；,(2),确定决策变量和参数；,(3),建立目标函数和约束条件；,(4),解算线性规划模型，获得几个优化方案；,(5),方案比较与评价；,(6),决策。,*,38,三、用地结构优化步骤 用地结构优化问题解算步骤如下：*38,四、应用举例,某规划区面积约,860,亩，规划区内人口约,700,人。原地势平坦，均为良田，适于种植小麦、玉米、大豆、水稻、花生等粮食作物与经济作物。该区平均潜水位标高为,34.5 m,，最高时达,35.0 m,，丰水期积水率在,30,以上。,该规划区距江苏省徐州市较近，据调查，农产品尤其是蔬菜、水产品需求量大。与规划区相邻接的较大范围的社会经济状况为：因煤炭开采耕地大面积塌陷，部分地方人均耕地仅,0.1,亩。当地农民已自发开挖了一些鱼塘，他们对复垦后的耕作制度和养殖技术缺乏经验。,*,39,四、应用举例某规划区面积约860亩，规划区内人口约700人。,1系统分析与建模,根据土地利用现状和复垦利用的可能性，复垦后土地利用方向包括,养猪场,(,x,1,),、养鸡场,(,x,2,),、养鱼池,(,x,3,),、粮食作物,(,x,4,),、林果园,(,x,5,),、饲料地,(,x,6,),及,服务用地,(,x,7,),等七类。,根据现有资源和生产条件将约束条件分为四类，即,总量约束,、,配置约束,、,绝对量约束,和,非负约束,。,*,40,1系统分析与建模根据土地利用现状和复垦利用的可能性，复垦后,配置约束有：养鱼,1,亩配饲料地,0.5,亩，即：,绝对量约束有：受技术水平、饲料来源等限制，猪场、鸡场的规模受到一定限制，即：,该区需粮,2010,4,kg,，以亩产,600kg,计算，,x,4,333,。非负约束为,*,41,配置约束有：养鱼1亩配饲料地0.5亩，即：*41,2模型解算与结果分析,(1),只考虑,x,3,x,7,五种复垦利用方向，考虑上述所有约束条件；,(2),考虑,x,1,x,7,七种复垦利用方向，不考虑粮食种植面积约束，将投资总额由,172,万元增至,260,万元。,解算结果 亩，万元，元,利用方向,x,1,x,2,x,3,x,4,x,5,x,6,x,7,投资,最大收益,人均收益,方案一,0,0,296.1,333,74.3,148.1,8.5,138.3,52.09,744,方案二,20,40,211.5,0,468.9,105.8,13.8,256.1,124.20,1744.27,*,42,2模型解算与结果分析 (1)只考虑x3x7五种复垦利用方,结果分析,方案一：,需投资,138.30,万元，就业人数,72,人，土方工程量,20.710,4,m,3,，挖填均衡，年纯收入最大值为,52.09,万元，以复利,i,=10 %,计算，投资回收期,3.2,年，人均收入,744,元。,此方案的优点是将塌陷地充分开发利用为粮食、林果种植和水产养殖，土方工程量均衡，充分利用了区内资金和资源条件。存在的问题是解决就业的人数少、人均收入低。即使这样，同未受塌陷影响的农村相比，效益也是可以的。,*,43,结果分析方案一：*43,结果分析,方案二,：需投资,256.1,万元，解决,251,人就业，土方量为,14.810,4,m,3,，挖填均衡，年纯收益最大值为,124.20,万元，以复利,i,=10,计算，投资回收期为,2.4,年，人均收入,1744.27,元。,该方案的优点是将塌陷地充分开发利用于林果种植、水产及禽畜养殖土方工程量小，解决就业人数多，人均收入高。存在的问题是仅靠区内提供的资金和资源条件是不够的。一方面需筹集资金，初期投资需,256.1,万元，表,3-7,中可供利用的资金只有,172,万元，尚缺,84.1,万元；另一方面，在约束条件中只考虑了养鱼的饲料来源，养鸡、养猪亦需大量的饲料，需从外地购进；再一个问题就是当地居民的口粮没有解决。若能解决以上问题，方案二是较优的，若不能解决则选用第一方案。,*,44,结果分析 方案二：需投资256.1万元，解决25,五、矿区复垦土地利用结构的决策,矿区复垦土地利用结构的决策需要考虑以下因素,1,遵循土地利用总体规划的要求,土地利用总体规划往往是粗线条的，它要提出本地区土地利用目标和基本方针，包括开发和复垦的目标，而这些目标和方针是制定土地复垦规划的依据。,2,满足人民生活和生产建设需要,满足人民生活需要,就是要综合考虑本地区粮食供应、劳动力就业、当地居民生活与耕作习惯等因素；,满足生产建设需要,包括满足农业生产和工业生产两方面，如兴修水利、道路建设、村庄搬迁、煤矿工业广场扩大、其它工业企业用地等均应统一考虑。,*,45,五、矿区复垦土地利用结构的决策矿区复垦土地利用结构的决策需要,五、矿区复垦土地利用结构的决策,3,合理的用地结构应能改善本地区的生态环境质量,水资源短缺地区可结合矿区土地复垦修建一些蓄水设施；矿区粉尘污染严重，应通过复垦适当增加绿地面积；矿山污水、固体废弃物排放亦影响复垦后土地利用结构的决策。,4,社会因素,需要考虑的社会因素包括劳动力就业、规划区内人口构成、生活习惯、规划区内交通、通讯设施现状、游乐场所现状等。,*,46,五、矿区复垦土地利用结构的决策3合理的用地结构应能改善本地,第三节 塌陷积水区域的规划与利用,一、塌陷积水区域形态与水质特征,1,塌陷积水区域形态,2,塌陷积水区域水质,*,47,第三节 塌陷积水区域的规划与利用一、塌陷积水区域形态与水质,二、塌陷积水区域的开发利用规划,1,农灌供水规划,包括：最优水面率的确定和对水域的位置、水系的流向做合理的安排。,2,水产发展规划,水产发展规划包括：,1),确定养殖品种；,2),确定放养方式；,3),确定开发措施；,4),确定开发的时间顺序,3,提高水域生产力的规划,1),增加投入：,增加投入包括投喂充足的饵料和改善养殖水面的条件。,2),精细管理：,精细管理措施包括保持水域中水的质量、防治鱼病、完善排灌系统、建立水质动态监测制度等。,3),采用科学的养殖技术：,科学的养殖技术包括：选用良种良苗；立体混养；流水密养；轮捕轮放等，实践证明：这些措施既能获得高产，又经济易行。,*,48,二、塌陷积水区域的开发利用规划 1农灌供水规划*48,三、塌陷积水区域的分区利用,1,荒滩区开发利用,荒滩区是季节性积水区，既盐渍又水涝，因而其生态位只适宜于野生水草。为了改变荒滩区的生态条件，稳定塌陷区可采用挖深垫浅方法将荒滩区改造成田塘相间的种植,养殖系统；不稳定塌陷区可采用围堰分割的方法将荒滩区和浅水区发展为水产养殖。,2,浅水区开发利用,浅水区的常年积水深度为,1,3 m,，适宜于水生植物及鱼类生长。通常采用围网养鱼的方法，把水面分割成若干片，分片进行投料与管理以提高产量。,3,深水区开发利用,深水区常年积水在,3m,以上，适宜于鱼类、水禽及水生植物生长。改善鱼类养殖条件的方式只有网箱养殖。,综上所述，塌陷积水区域的开发利用形式可采取挖深垫浅、围网养鱼、网箱养鱼、种植水生植物以及水禽养殖等多种形式。,*,49,三、塌陷积水区域的分区利用 1荒滩区开发利用综上所述，塌陷,*,50,*50,第四节 矿区生态工程复垦规划设计,（一）生态工程,定义：,应用生态学、经济学有关理论和系统论的方法以生态环境保护与社会经济协同发展为目的（也可叫可持续发展），对人工生态系统、人类社会生态环境和资源进行保护、改造、治理、调控、建设的综合工艺技术体系或综合工艺过程。,主要目的,是要解决当今世界面临的生态环境保护与社会经济发展的协调问题，即要解决现代人类社会的可持续发展问题。,一、生态工程与生态工程复垦概述,*,51,第四节 矿区生态工程复垦规划设计（一）生态工程一、生态工,（二）生态工程复垦,根据生态学、生态经济学和系统工程原理及土地生态经济系统的基本属性和要求，将土地复垦工程技术与生态工程技术结合起来，对因挖损、塌陷、压占等造成破坏的土地，进行系统设计、整治和开发利用。,（胡振琪）,目的在于促进各生产要素的优化配置，实现物质、能量的多级分层利用，不断提高其循环转化效率和系统的生产力，获取较大的经济、生态和社会综合效益，走可持续发展的道路。,对破坏土地复垦为农业用途的区域，其生态工程复垦实质是发展生态农业，因此，这类复垦也可称之为生态农业复垦。,*,52,（二）生态工程复垦根据生态学、生态经济学和系统工程原理及土地,生态工程复垦就是依据生态工程原理把煤矿塌陷地建设成为一个人工生态系统的土地复垦活动。,生态工程复垦所依据的生态学原理主要包括：,1,生态位原理,2,食物链原理,3,养分循环原理,4,生物和环境的协同进化原理,*,53,生态工程复垦就是依据生态工程原理把煤矿塌陷地建设成为一个人工,1生态位原理,生态位系指一种生物种群所要求的全部生活条件，包括生物和非生物的。种群和生态位是一一对应湿度的，否则将导致剧烈的种内和种间斗争。,右图为一陆地生态系统就温度、湿度、光照三种生态因子建立的三维生态位图。当确定某种生物的种养时，便可根据生物对生态因子的要求条件，确定它在三维空间的某一立方体内。,生态位条件原理主要用于指导如何改善和利用塌陷区不同区域的生态位条件。,*,54,1生态位原理 生态位系指一种生物种群所要求的全部生活条件,2食物链原理,生态系统中由初级生产者、初级消费者、次级消费者直至分解者所构成的营养关系称为食物链。,食物链既是一条物质传递链，又是一条价值增值链。当生态系统比较复杂时，简单的食物链就发展成为食物网，在食物网中，生产者、消费者有时是难以区分的，只能区分出不同的营养层次。,食物链原理是根据塌陷区不同区域的生态位来指导选择适生的、有经济价值的生物物种，完成塌陷区开发的人工生态系统的营养结构的设计。,*,55,2食物链原理生态系统中由初级生产者、初级消费者、次级消费者,3养分循环原理,自然生态系统之所以具有强大的自我调节和自我维持的“自肥能力”，就是基于几乎闭合的养分循环机制和生物固氮而产生的氮素平衡机制,养分循环原理要求在选择生物物种设计营养结构时，应考虑到营养物质的循环利用。,*,56,3养分循环原理自然生态系统之所以具有强大的自我调节和自我维,4生物和环境的协同进化原理,生态系统作为生物和环境的统一体，既要求生物要适应环境，又承认生物对其环境的反作用，即改造作用，改造了的环境又对生群落有新的作用，最终导致了生物群落的改变和生态系统的演替。,生物与环境的协同进化原理则要求考虑到生物与环境的相互作用，使复垦后的人工生态系统走上良性循环道路。,*,57,4生物和环境的协同进化原理生态系统作为生物和环境的统一体，,二、矿区生态工程复垦规划设计的内容和步骤,内容：,矿区生态工程复垦规划的内容有系统结构规划和工艺规划。结构规划又包括营养结构、平面结构、垂直结构和时间结构规划等，其中营养结构规划是基础。,*,58,二、矿区生态工程复垦规划设计的内容和步骤内容：*58,步骤：,(1),根据矿区土地破坏特点及矿区生态变化规律，吸取本矿区及外地生态农业经验，找出符合本矿区生产发展的营养结构模式；,(2),营养结构模式优化；,(3),对优化的营养结构模型进行评价；,(4),依据优化的营养结构模型进行平面结构、垂直结构和时间结构设计；,(5),对整个结构设计进行总体评价；,(6),进行工艺规划和设计。,*,59,步骤：*59,三、生态工程复垦规划中的结构设计,生态系统的营养结构,是指生态系统的生物成员在能量与营养物质上的依存关系。,营养结构的设计就是依据食物链原理选择适合复垦土地生态条件的生物物种，并确定生物物种间在能量与营养物质上的依存关系。,1,营养结构设计,*,60,三、生态工程复垦规划中的结构设计 生态系统的营养结构1营养,生态工程复垦与传统的种植、养殖业相比，主要区别在于生态系统的各营养单元的物种和比例应按一定要求配置。,生态系统的营养结构通常是较为复杂的网络系统。为提高系统内营养物质循环利用率，可适当增长食物链，设置一些过渡营养单元。,*,61,生态工程复垦与传统的种植、养殖业相比，主要区别在于生态系统的,2平面结构设计,生态系统的平面结构是指生态系统的生物成员在平面上的分布情况。,平面结构设计是在对塌陷区实施工程复垦措施后，依据生态位原理，将营养结构中的各营养单元，即生物成员配置在一定的平面位置上。,*,62,2平面结构设计生态系统的平面结构是指生态系统的生物成员在平,3垂直结构设计,生态系统的垂直结构是指生态系统各营养单元在垂直面上的分布情况。,矿区复垦后生态系统在竖直面内具有不同的生态条件，适合于不同的生物物种生存，垂直结构设计就是依据生态位原理，兼顾种植养殖方便，将生物成员配置在适当的竖直位置上。,*,63,3垂直结构设计生态系统的垂直结构是指生态系统各营养单元在垂,4时间结构设计,生态系统的时间结构是指生态系统的生物成员在一年内四季的更替情况。,水陆共生生态系统中，陆地生产的时间结构主要考虑一年四季适生的作物品种，水域生产的时间结构主要确定不同季节水产的上市品种与轮捕轮放方式。,通过合理设计复垦系统的时间结构，可提高土地利用率和光能转化率、水资源利用率等。,生态系统的时间结构往往是在生产实践过程中逐步调整、总结经验的基础上建立起来的。,*,64,4时间结构设计生态系统的时间结构是指生态系统的生物成员在一,安徽省淮北矿塌陷区土地复垦,安徽省淮北市由于采煤塌陷村子沉入水中，大面积良田被毁,正在利用“泥浆泵”法在塌陷区内造地,*,65,安徽省淮北矿塌陷区土地复垦 安徽省淮北市由于采煤塌陷村子沉入,利用浅层塌陷区挖塘造地建设大规模连片鱼塘，鼓励失地农民发展水产养殖,*,66,利用浅层塌陷区挖塘造地建设大规模连片鱼塘，鼓励失地农民发展水,利用大水面塌陷区兴建水上公园重建矿区生态环境,*,67,利用大水面塌陷区兴建水上公园重建矿区生态环境 *67,第五节 露天煤矿土地复垦设计,*,68,第五节 露天煤矿土地复垦设计*68,1,矿区范围工程地质与水文地质勘探资料,主要包括：剥离岩石、土壤类别及其物理力学性质。其中含有害元素的分布情况及化验分析资料；地下水分布状况及水量、水质化验资料。,2,土壤资料,包括：土壤类别及分布情况；物理性质，如松软、板结、透水性等；农业化学性质；,pH,值等指标；采掘场、排水场范围土壤数量，其中腐殖土储量应单独统计计算。,一、设计的原始资料,*,69,1矿区范围工程地质与水文地质勘探资料一、设计的原始资料*6,3,地形地域资料,地物地貌特征与类型；交通、通讯条件；地震烈度；土地利用现状；地区经济发展规划；土地利用总体规划、水土保持规划等相关规划资料；名胜古迹及国家重要设施、受保持的自然资源分布情况等。,4,地表水体状况,水体分布；水资源利用情况；洪水位资料；水质分析资料；区域水利规划等。,*,70,3地形地域资料*70,5,矿区气象资料,温度、湿度；风力风向；降雨量，包括暴雨频率、降雨时间分布等；冻土深度；积温状况及其它农业气候特征。,6,区域生态环境特征,主要植被、作物类型及其生长分布状况；区域性环境质量状况及各种污染源分布；环境容量及“三废”排放量等；区域环境保护规划资料。有关资料可以从矿区环境质量评价及环境影响评价报告书中获取。,*,71,5矿区气象资料*71,7,矿区开发规划与开采计划,矿区中长期开发规划，含矿床开发顺序及分期工程项目规划、矿区总平面布置、单项工程平面布置等；开采进度计划，包括开采工艺、开采设备、运输系统及基建、移交、达产至最终停采位置平面图；排土进度计划，包括排弃方式、排土场技术规格及基建、移交、达产至最终停排位置平面图。,*,72,7矿区开发规划与开采计划*72,二、设计原则,(1),遵循,土地复垦条例,中有关土地复垦规定的条款；,(2),符合地方环境保护规划及国家有关的环境保护法规；,(3),复垦设备尽量与矿山采运排设备合用，以便减小投资，提高设备利用率。,*,73,二、设计原则 (1)遵循土地复垦条例中有关土地复垦规定的,三、设计内容,1,矿山土地破坏预测,设计前需对挖损、压占破坏的土地及景观进行预测，包括破坏土 地的类别、分布及数量、破坏程度；排弃物料类别及含有害元素物料 的状况；排土场的稳定状况及其对复垦工程的影响；土壤的损失与贫化等。,*,74,三、设计内容1矿山土地破坏预测*74,2,覆土来源与土壤改良计划设计,覆土来源主要有：,一是从采掘场剥离表土,二是排土场址范围内的表土,三是在有条件的矿区，利用塘河湖泥进行覆盖,土壤改良计划是露天矿复垦设计的重要内容。土壤改良方法通常可采用物理的、化学的及生物改良措施，有效的方法是这三种措施的综合运用。,*,75,2覆土来源与土壤改良计划设计*75,3,复垦设备类型选择及数量计算,复垦设备包括复垦工程设备和复垦种植与收获设备。,复垦工程设备的选择与数量取决于复垦工程量的大小与运输距离。,当运输距离在,50 m,以内时宜采用推土机，当运输距离在,50,200 m,时宜采用铲运机；,当运输距离在,200,1000 m,时，宜采用自卸卡车运输；,当矿山采用铁道运输工艺时，若线路技术条件允许，亦可采用铁道运输。,装载设备一般选用与卡车吨位相匹配的挖掘机或前装机。,平整场地一般采用推土机和平地机等。,复垦种植与收获一般需配备拖拉机、耙地机、收割机及载重汽车等。,*,76,3复垦设备类型选择及数量计算*76,4,复垦后土地利用类型与作物品种的选择,选择复垦后土地利用类型与作物品种应因地制宜，综合考虑复垦区域土壤条件、排灌条件、土地利用总体规划的要求。,5,复垦区道路与排灌系统布置,排土场的排土干线和支线道路可继续用作复垦道路使用，同时可根据复垦后的需要布置必要的道路，供复垦设备及人员通行。,道路等级可采用较低标准。,复垦区灌溉与排水系统的设计可采用远近结合的方法，逐步提高排灌标准。,*,77,4复垦后土地利用类型与作物品种的选择*77,6,复垦与监测管理设计,复垦监测的内容包括土壤改良定位监测、有害元素迁移转化规律监测、水位水质监测、沉降监测等；,复垦管理的内容包括劳动定员、管理机构、耕作制度、田间管理等。,7,费用效益分析,费用效益分析之前，首先估算复垦工程量，如土方量、排灌沟渠、道路及土建工程量等，据此计算总投资。,费用效益分析通常根据实际情况选择投资回收期、单位面积产出等指标来分析。,*,78,6复垦与监测管理设计*78,*,79,*79,1,土地复垦条例,对生产建设项目的基本要求,第三条,生产建设活动损毁的土地，按照“谁损毁，谁复垦”的原则，由生产建设单位或者个人（以下称土地复垦义务人）负责复垦。,第十条,下列损毁土地由土地复垦义务人负责复垦：,（一）露天采矿、烧制砖瓦、挖沙取土等地表挖掘所损毁的土地；,（二）地下采矿等造成地表塌陷的土地；,（三）堆放采矿剥离物、废石、矿渣、粉煤灰等固体废弃物压占的土地；,（四）能源、交通、水利等基础设施建设和其他生产建设活动临时占用所损毁的土地。,第十一条,土地复垦义务人应当按照土地复垦标准和国务院国土资源主管部门的规定编制土地复垦方案。,第六节 土地复垦管理,*,80,1土地复垦条例对生产建设项目的基本要求第六节 土地复,1,土地复垦条例,对生产建设项目的基本要求,第十三条,土地复垦义务人应当在办理建设用地申请或者采矿权申请手续时，随有关报批材料报送土地复垦方案。,土地复垦义务人未编制土地复垦方案或者土地复垦方案不符合要求的，有批准权的人民政府不得批准建设用地，有批准权的国土资源主管部门不得颁发采矿许可证。,本条例施行前已经办理建设用地手续或者领取采矿许可证，本条例施行后继续从事生产建设活动造成土地损毁的，土地复垦义务人应当按照国务院国土资源主管部门的规定补充编制土地复垦方案。,第十四条,土地复垦义务人应当按照土地复垦方案开展土地复垦工作。矿山企业还应当对土地损毁情况进行动态监测和评价。,生产建设周期长、需要分阶段实施复垦的，土地复垦义务人应当对土地复垦工作与生产建设活动统一规划、统筹实施，根据生产建设进度确定各阶段土地复垦的目标任务、工程规划设计、费用安排、工程实施进度和完成期限等。,*,81,1土地复垦条例对生产建设项目的基本要求*81,1,土地复垦条例,对生产建设项目的基本要求,第十六条,土地复垦义务人应当建立土地复垦质量控制制度，遵守土地复垦标准和,环境保护标准,，保护土壤质量与生态环境，避免污染土壤和地下水。,土地复垦义务人应当首先对拟损毁的耕地、林地、牧草地进行表土剥离，剥离的表土用于被损毁土地的复垦。,禁止将,重金属污染物,或者其他,有毒有害物质,用作回填或者充填材料。受重金属污染物或者其他有毒有害物质污染的土地复垦后，达不到国家有关标准的，不得用于种植食用农作物。,第十七条,土地复垦义务人应当于每年,12,月,31,日前向县级以上地方人民政府国土资源主管部门报告当年的土地损毁情况、土地复垦费用使用情况以及土地复垦工程实施情况。,第十八条,土地复垦义务人不复垦，或者复垦验收中经整改仍不合格的，应当缴纳土地复垦费，由有关国土资源主管部门代为组织复垦。,*,82,1土地复垦条例对生产建设项目的基本要求*82,2,、土地复垦方案的内容,第十二条土地复垦方案应当包括下列内容：,（一）项目概况和项目区土地利用状况；,（二）损毁土地的分析预测和土地复垦的可行性评价；,（三）土地复垦的目标任务；,（四）土地复垦应当达到的质量要求和采取的措施；,（五）土地复垦工程和投资估（概）算；,（六）,土地复垦费,用的安排；,（七）土地复垦工作计划与进度安排；,（八）国务院国土资源主管部门规定的其他内容。,*,83,2、土地复垦方案的内容*83,3,、历史遗留和自然灾害损毁土地的复垦,第二十一条,县级以上人民政府国土资源主管部门应当对历史遗留损毁土地和自然灾害损毁土地进行调查评价。,第二十二条,县级以上人民政府国土资源主管部门应当在调查评价的基础上，根据,土地利用总体规划,编制土地复垦,专项规划,，确定复垦的重点区域以及复垦的目标任务和要求，报本级人民政府批准后组织实施。,第二十三条,对历史遗留损毁土地和自然灾害损毁土地，县级以上人民政府应当投入资金进行复垦，或者按照“谁投资，谁受益”的原则，吸引社会投资进行复垦。土地权利人明确的，可以采取扶持、优惠措施，鼓励土地权利人自行复垦。,第二十四条,国家对历史遗留损毁土地和自然灾害损毁土地的复垦按项目实施管理。,县级以上人民政府国土资源主管部门应当根据土地复垦专项规划和年度土地复垦资金安排情况确定年度复垦项目。,*,84,3、历史遗留和自然灾害损毁土地的复垦 *84,3,、历史遗留和自然灾害损毁土地的复垦,第二十五条,政府投资进行复垦的，负责组织实施土地复垦项目的国土资源主管部门应当组织编制土地复垦项目设计书，明确复垦项目的位置、面积、目标任务、工程规划设计、实施进度及完成期限等。,土地权利人自行复垦或者社会投资进行复垦的，土地权利人或者投资单位、个人应当组织编制土地复垦项目设计书，并报负责组织实施土地复垦项目的国土资源主管部门审查同意后实施。,第二十六条,政府投资进行复垦的，有关国土资源主管部门应当依照招标投标法律法规的规定，通过公开招标的方式确定土地复垦项目的施工单位。,土地权利人自行复垦或者社会投资进行复垦的，土地复垦项目的施工单位由土地权利人或者投资单位、个人依法自行确定。,第二十七条,土地复垦项目的施工单位应当按照土地复垦项目设计书进行复垦。,负责组织实施土地复垦项目的国土资源主管部门应当健全项目管理制度，加强项目实施中的指导、管理和监督。,*,85,3、历史遗留和自然灾害损毁土地的复垦 *85,