《煤田地质与勘探》“6·5” 环境日：“炭”索成果

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《煤田地质与勘探》“6·5” 环境日：“炭”索成果

来源：煤田地质与勘探

2024年6月5日是第53个世界环境日也是六.五环境日。今年的主题是“全面推进美丽中国建设”，《煤田地质与勘探》编辑部现整理出近年刊发的环境领域相关成果：

行业视野: 煤田地质与勘探
类别; 56个
关键词; 72位
专家; 12篇
论文; 2053IP
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露天煤矿排土场长时序植被碳汇分级方法构建及分析

作者(Author)：杨飞, 崔宽宽, 张成业, 李军, 王金阳, 杜甜梦, 张浩然

摘要：植被碳汇是露天煤矿生态环境评价的重要指标，精确反演植被碳汇并进行准确分级对探索矿区生态修复至关重要。为此，提出一种基于粒子群优化算法的露天煤矿植被碳汇分级方法。基于Landsat遥感影像和气象数据，采用光能利用率模型，反演出内蒙古胜利一号露天煤矿区2005—2020年间排土场的植被碳汇时空分布；通过构建目标函数并迭代计算，获取了该区植被理想光能利用率、最佳气温和降水条件，量化并建立了植被碳汇分级标准；对不同时期各个排土场的植被碳汇结果进行分级，并对分级面积和占比的时空变化进行分析。结果表明：(1) 2005—2020年间研究区植被固碳能力呈上升趋势，年均增长值和增长率分别为1.43 gC/(m2·a)和6.97%。(2) 各排土场生态修复后，植被碳汇值大幅提高，极高和高植被碳汇区面积不断扩大。(3) 排土场生态修复效果存在差异，南北排土场表现最佳，沿帮次之，内排土场相对较差。到2020年南、北排土场极高植被碳汇区面积分别达0.94和0.92 km2，占比为92%和94%；沿帮排土场极高和高植被碳汇区面积达3.64 km2，占比66%；内排土场极高植被碳汇区面积增长至1.22 km2，占比达31%；2020年南、北和沿帮排土场已不存在极低植被碳汇区。研究成果不仅为露天煤矿生态环境评估提供了重要的数据支持，也为矿区生态修复策略制定提供了科学依据。

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煤田地质与勘探

2024年第05期

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露天矿区生态地质层修复中地形重塑层的构建技术及应用

作者(Author)：赵欣, 王佟, 李聪聪, 林中月, 李飞, 王伟超, 冯康宁, 尹亚磊, 蒋喆

摘要：露天地区矿山开采容易形成不规则采坑、高陡边坡和渣山、原始土壤破损、采坑积水等一系列地貌形态的改变，造成与周边环境的不协调。不仅影响地表生态环境，还会对地下浅层水渗流场、冻土层等带来不同程度的影响和破坏，且存在滑坡、垮塌等地质隐患和灾害。针对这些问题，从地质角度提出通过构建地形重塑层实现开采后矿山地形地貌重塑的思路与方法，应用形成的地形重塑层修复关键技术，在青海木里高原高寒露天矿区生态环境治理与修复中取得显著效果。首先定义地形重塑层，即是对地貌起伏形态、采坑和渣山边坡等的稳定性和安全性起控制作用的复杂成形曲面。地形重塑层是一个复杂不规则且动态变化的重构层，是生态地质层修复的一种情况。提出地形重塑层的构建思路与方法：(1)通过空−天−地一体的地质勘查与监测手段，对矿山开采后的采坑、采坑边坡和渣山等情况进行系统的勘查、监测和评估。(2)根据治理对象的不同，对修复的目标地质体进行分类，本次依据边坡坡体岩性变化和岩层倾向与坡向的关系，将岩质边坡分为4类13型。(3)通过理论计算结合现场勘查测量，确定不同修复地质体的地形重塑层形态与产状。(4)通过覆土复绿，实现采坑、渣山依形就势的综合治理和矿山地形地貌的修复。以青海木里矿区为例，系统论述了地形重塑层构建与修复技术：对采坑坑底的修复，考虑挖损采坑深度和地形现状，设计合理的坑底样式，防止出现二次滑坡或坍塌等地质灾害；对边坡治理与修复，通过理论计算和野外现场观测，确定木里矿区边坡稳定的合理坡角应小于26°，治理时根据不同岩质边坡类型，采用清坡处理、修筑台阶状边坡等方法，保证采坑边坡稳定和后期植被复绿；对于特殊的渣山边坡治理，需要通过构建坚硬的地形重塑层，形成类似鸡蛋壳一样的渣山外壳，以起到稳定地形地貌、防止水土流失和涵养水源的作用。利用遥感影像数据对比治理效果，治理前矿区地形杂乱，边坡坡角大且不稳定，植被退化，经地形地貌重塑治理后，矿区边坡的坡角基本都处于26°以下，植被长势良好，治理效果显著。提出的地形重塑层构建方法和修复技术为高原高寒矿区生态治理和矿山地形地貌的修复提供了新的治理思路与方法。

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煤田地质与勘探

2023年第07期

245

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寒旱露天矿区土壤水分运移规律及其生态效应

作者(Author)：王强民, 赵春虎, 王皓, 孙洁, 杨建, 王文科

摘要：为了探究寒旱露天煤矿区土壤水分运移规律及其生态效应，以位于蒙东草原的露天煤矿为研究区，开展了长时间段土壤水分观测原位试验。研究结果表明：非冻结期浅层土壤含水率主要受降水影响，冻结期土壤含水率受土壤温度影响明显；50 cm以上土壤饱和渗透系数大于150 cm/d，50 cm以下土壤饱和渗透系数仅为20 cm/d左右，表现为土壤饱和渗透系数随土壤深度的增加呈减小趋势，降水入渗形成的土壤水主要滞留在50 cm以上的植被根系作用层；区内地下水位埋深(>10 m)远超地下水补给植被的临界埋深(3.52 m)，植被指数与年降水量呈正相关关系，表明土壤水是维持区内植被需水的最关键水源；冻融期土壤含水率可恢复甚至超过非冻结期的含水率水平，同时特殊的土层结构造成植被根系区的土壤持水性较好，以上2个因素对植被生长具有积极意义。研究结果可为寒旱露天煤矿区的生态环境保护与修复提供借鉴。

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煤田地质与勘探

2023年第06期

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秦岭丹江上游流域水源涵养功能时空变化特征及其影响因素

作者(Author)：杨晶羽, 舒遵赟, 杨甫, 付德亮, 马丽, 张丽维, 薛宇泽

摘要：良好的水源涵养功能可以调节区域水文循环和保障区域生态安全，与人类生产生活密切相关，如何精准评估水源涵养功能已成为当下生态水文学的研究热点。基于分布式水文土壤植被模型(DHSVM)和水量平衡法，分析秦岭丹江上游流域2010—2020年水源涵养量的时空变化规律，并探明气候变化和土地利用变化对流域水源涵养功能的影响。结果表明：(1)丹江上游流域年水源涵养量平均值为61.60 mm，月水源涵养量平均值为4.3 mm，有年际和年内变化大的特征。(2)水文要素中，降水量、蒸散发量和径流量11年都呈增长趋势，水源涵养量为减少趋势。流域内水源涵养量的空间分布规律为由东南部向西北方向递减。(3)不同时间尺度下影响水源涵养量的主要气象因子不同。在年际尺度下，影响水源涵养量的主要气象驱动因子为降水，表现为促进作用；年内尺度下影响水源涵养量的主要气象因子为降水和气温，分别表现为促进作用和抑制作用。(4)丹江上游流域主要土地利用类型水源涵养量由高到低依次为：草地、林地、耕地。在土地利用类型变化后，草地面积增加，林地和耕地面积减少，流域水源涵养功能提高。本研究可为当地水资源管理和制定生态保护决策提供科学依据。

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煤田地质与勘探

2023年第05期

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煤矿区生态自然修复及其人工促进模式探讨

作者(Author)：刘伟, 尹勤瑞, 刘祥宏

摘要：生态自然修复为国家生态修复政策的重要方向；采取有限人工措施实现煤矿区生态的自然恢复促进，符合“双碳”目标背景下的工程实际需求也更具市场应用前景。针对煤矿区3种主要受损土地类型，系统梳理生态自然修复方向的研究成果，研究分析人工促进自然修复的理念内涵，并结合煤矿区受损生态生境特征，探讨煤矿区人工促进生态自然修复的分区分类治理模式及主要技术方向。研究表明，分区分类实施人工促进措施是低扰动、高效率实现煤矿区生态自然恢复的主要策略；具体实施中可在煤矿区生态自然修复潜力评估基础上，构建基于大部免于干扰、关键局部处理原则的人工促进生态自然修复3类区域治理体系，综合选用原有植被保护与促进更新、易扩繁乡土植被建植、微区域土壤重构改良、微地形地貌塑造等技术方法，来充分挖掘煤矿区的生态自然修复潜力，并应在矿区微地形与植被恢复关系、人工促进措施实施区域选择等方面加强研究，以进一步有效提升生态治理效率、降低工程成本。本研究可为经济、高效和稳定地实现煤矿区生态治理目标提供基础理论及技术策略支撑。

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煤田地质与勘探

2023年第04期

179

93
放线菌对旱区露天煤矿排土场红豆草根系生长及根际土壤肥力的影响

作者(Author)：曹书苗, 王强民, 杨凡, 杨建, 张海涵, 许刚刚, 朱世彬

摘要：针对旱区露天煤矿排土场土壤退化问题，采用高效放线菌菌剂接种及原位盆栽试验，探究了放线菌对新疆黑山露天煤矿排土场红豆草根系生长及根际土壤肥力的影响。结果表明：(1)干旱条件下，放线菌接种可显著促进红豆草根系形态发育及生长。与对照相比，接种放线菌红豆草总根长、平均根系直径、根表面积及根总体积较不接菌对照均显著增加(P<0.05)；根鲜重、茎叶鲜重及总鲜重较对照分别增加了77.24%、130%及103.49%。(2)接种放线菌显著增强了红豆草的抗旱性。接菌根谷胱甘肽、脯氨酸含量和根系活力分别增加了35.36%、229.23%和363.75%，降低了丙二醛含量和根细胞质膜透性。(3)接种放线菌显著提高了红豆草根际土壤肥力。供试放线菌在红豆草根际土壤中定殖量为2.5×105 cfu/g，接种后红豆草根际土壤细菌和放线菌总数较对照分别增加了113.7%和563.64%；根际土壤多酚氧化酶、脲酶及碱性磷酸酶活性较对照均达显著性增加(P<0.05)；进而显著提高了根际土壤全氮、有效磷和速效钾含量，其中土壤全氮增加量最大。(4)相关分析表明，红豆草根生物量与根际细菌和放线菌数量、土壤脲酶活性、碱性磷酸酶活性及全氮含量呈显著正相关(P<0.01)。结果证实了土壤接种放线菌通过增强植物的抗旱性，提高根际土壤微生物数量、酶活性及肥力水平，显著促进植物根系发育及生长，为旱区煤矿植被恢复及退化土壤改良提供了科学依据。

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煤田地质与勘探

2023年第04期

131

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生态地质层理论在煤层保护和生态修复中的应用——以高原高寒矿区生态治理实践为例

作者(Author)：王庆伟, 邢夏帆, 邹明俊, 郭彪, 赵欣, 王佟

摘要：高原高寒冻土区生态治理是世界性难题，在生态治理的同时进行煤炭资源保护更少先例可言。按照系统工程思路，以生态环境保护为宗旨，并兼顾残存煤炭资源的保护，在青海省木里地区生态治理过程中取得成果认识如下：研究了木里矿区自然气候特征控制下的生态易破坏且难于修复性；总结了土壤层状结构控制下的水土流失和植被水分补给特征；认为生态地质层缺失和破坏是致使生态破坏的关键症结。为此，借鉴前人成果，研发了煤层顶板及其上覆岩层生态地质层修复技术，建立了生态地质层损伤判识方法，分析了生态地质层修复与再造对煤炭保护及生态修复的意义。

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煤田地质与勘探

2023年第04期

299

109
耦合遥感生态指数模型的山西省及规划矿区生态环境评价

作者(Author)：季翔林, 阎跃观, 郭伟, 滕永佳, 赵传武

摘要：生态环境质量是评价宜居水平的重要指标，定量评价区域生态环境质量的变化规律可为地区生态环境保护和治理提供科学依据。以我国山西省及其规划矿区为研究区域，基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)平台和生态系统服务和权衡的综合评估(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs,InVEST)模型，在原有的遥感生态指数(Remote Sensing Ecology Index,RSEI)加入植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)和生境质量(Habitat Quality,HQ)，分别用来表征碳汇水平和生境适宜度水平。选取2000—2018年有代表性的3个年份进行分析，通过构建基于耦合NPP、HQ和RSEI的新型遥感生态指数模型(NH-RSEI)，评价山西省生态环境质量的时空异质性，并结合缓冲区分析法、驱动力分析法，对规划矿区的环境变化进行分析。研究表明：2000—2018年，山西省的整体生态水平处于中等偏下但有所改善，改善程度要小于矿区；晋东部的矿区生态环境处于中等偏上且较为稳定，晋西部的矿区生态环境较差但明显改善；矿区对半径6 km以内缓冲区的生态环境质量有较大影响，对于缓冲重叠区的影响具有叠加效应，这种效应随着时间的推移正逐渐减小。NH-RSEI均值与高程、坡度具有很强的相关性，且具有明显的阶段性变化特征，二者是影响NH-RSEI分布的关键因素。本研究为评价大尺度、长序列的生态环境质量提供了一种可靠的途径，对山西省及其规划矿区的生态恢复以及可持续发展管理具有重要意义。

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煤田地质与勘探

2023年第03期

178

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