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露天矿内排土场近自然地貌重塑研究——以新疆黑山露天矿为例 被引量：7
1
作者 夏嘉南 李根生 +3 位作者 卞正富 雷少刚 宫传刚 李恒 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期213-221,共9页
露天开采作为我国矿产资源的主要开发形式,其长期高强度人为扰动形成的传统“梯田式”内排土场面临占地面积大、景观破碎等问题。近自然地貌重塑作为矿区修复的重要手段,具有融合矿区内外景观的独特优势。为设计与周边自然地貌相融合的... 露天开采作为我国矿产资源的主要开发形式,其长期高强度人为扰动形成的传统“梯田式”内排土场面临占地面积大、景观破碎等问题。近自然地貌重塑作为矿区修复的重要手段,具有融合矿区内外景观的独特优势。为设计与周边自然地貌相融合的露天矿内排土场地貌,在现有开采工艺基础上,提出一种采排复一体下基于调整曲面的内排土场近自然地貌重塑模型;以新疆黑山露天矿为例,构建内排土场近自然设计地貌,及区域原始地貌和传统设计地貌2个对照组,结合CLiDE演化模型,模拟并评价10 a内近自然设计地貌的抗水蚀效果。结果表明:①地貌设计上,近自然地貌重塑模型在采排复一体化过程中可依据采复子区采前地表、矿层顶板及底板数字高程数据,自动求解复填可用土方量,获取复填子区地表高程近自然设计结果;②土方调配上,近自然设计地貌土方平均运距较传统设计地貌高0.49 m/m^(3),较后者高约0.06%,两者土方平均运距极为接近;③视觉上,近自然设计地貌能够与周边自然景观相融合,相较传统“梯田式”地貌,其与周边自然地貌间无明显拼接痕迹;④土壤水蚀模拟上,近自然设计地貌较传统“梯田式”地貌10 a可减少约39.07%的土壤水蚀量,其可显著提高内排土场表土抗水蚀能力;⑤土壤运移演化上,近自然设计地貌表土流失及堆积区的空间位置与自然原始地貌重叠率达57.27%,较传统设计地貌高2.96%,其区域表土运移特征与采前自然地貌更为接近。 展开更多
关键词 露天开采 近自然修复 土地整形 采排复一体化 内排土场
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论露天矿区近自然生态修复 被引量：2
2
作者 雷少刚 夏嘉南 +1 位作者 卞正富 程伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2021-2030,共10页
露天矿区生态修复面临着重建生态系统自维持力低、维持成本高,尤其是修复后“采矿痕迹”明显等问题,亟待协调好人工修复与自然恢复的关系,升级发展传统生态修复模式,促进露天矿区人与自然和谐共生。在长期的理论方法研究和应用实践经验... 露天矿区生态修复面临着重建生态系统自维持力低、维持成本高,尤其是修复后“采矿痕迹”明显等问题,亟待协调好人工修复与自然恢复的关系,升级发展传统生态修复模式,促进露天矿区人与自然和谐共生。在长期的理论方法研究和应用实践经验总结基础上,①提出了露天矿区近自然生态修复的必要性及其理论内涵与技术框架。近自然矿山生态修复是参照本地自然地貌、水文、土壤、植被、景观及其演变规律,使修复后的矿业斑块达到与周边自然生态系统近似的结构与功能状态,并与周边自然地貌、水系、景观相融合的修复模式,是对传统生态修复模式的升级,逼近“采矿无痕”是其追求的理想状态。②近自然生态修复是露天矿生态化设计的重要构成,其技术环节主要包括,参照生态系统学习、近自然地貌重塑、水文衔接与调控、矿山活土层重构、植被重建与多样性重组等。参照生态系统学习为后续各个修复环节提供修复目标与参数。近自然地貌重塑是近自然生态修复的核心与基础,包括内排土场全生命周期近自然地貌重塑、外排土场近自然地貌重塑、邻近自然问题地貌协同重塑等。水文衔接与调控要解决河道沟道的优化布局、矿区上下游水系的衔接、以蓄代排径流调控等。矿山活土层重构包括矿山土物理结构重组、微生物和养分循环过程重构等内容;植被重建与多样性重组包括近自然的植物群落与多样性配置,以及近自然的植株空间布局等。③实践分析表明,露天矿近自然生态修复有助于减少土壤侵蚀,提高地貌稳定性,增强重建生态系统的自维持能力,有利于实现露天矿区“采矿无痕”,促进人与自然和谐共生。 展开更多
关键词 露天开采 矿山生态 生态化设计 自然修复 地貌重塑
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自然坡线提取及边坡近自然整形应用——以草原矿区为例 被引量：4
3
作者 夏嘉南 李恒 雷少刚 《干旱区资源与环境》 CSSCI CSCD 北大核心 2021年第6期80-88,共9页
东部露天矿区是我国大型煤炭基地,该地区生态环境脆弱,外排土场边坡堆积松散,易发失稳等问题。自然边坡作为长时间演化结果,具有高度的地区适宜性与地貌稳定性,对外排土场边坡的仿自然整形具有重要意义。为设计符合周边自然地貌的外排... 东部露天矿区是我国大型煤炭基地,该地区生态环境脆弱,外排土场边坡堆积松散,易发失稳等问题。自然边坡作为长时间演化结果,具有高度的地区适宜性与地貌稳定性,对外排土场边坡的仿自然整形具有重要意义。为设计符合周边自然地貌的外排土场边坡,提出一种基于坡向迭代的自然坡线提取方法,以内蒙古胜利东二号露天矿为例,基于提取学习结果与CLiDE演化模型,构建仿自然排土场边坡并评价其抗蚀性改良效果。结果表明:1)研究区基于坡向迭代的自然坡线提取结果水平形态以曲线为主(约84%),直线样本以沟线和山脊线居多,相较于传统人为直线式的坡线提取方法,其样本提取结果更为全面。2)由于坡向的唯一性,本文基于坡向迭代的坡线提取结果有且唯一,提高了实验的可重复性。3)相较于原始边坡,各朝向近自然整形排土场边坡抗蚀性提高,其10年土壤侵蚀量平均减少约62%,斜坡倾角减少是其土壤抗水蚀能力增加的主要原因。4)在占地面积与土方量不变的条件下,由于排土场台阶中平台的缓冲作用,整形后有平台布设、斜倾角较大的边坡抗水蚀能力优于无平台布设、斜倾角较小的边坡。在后续研究中,需要充分考虑平台长度与斜坡倾角两者对边坡抗水蚀能力的正向作用。 展开更多
关键词 坡线 坡向 露天矿山 排土场边坡 仿自然地貌整形
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胜利矿区周边自然草原坡面植被分布模拟及复垦应用 被引量：4
4
作者 夏嘉南 李恒 +4 位作者 雷少刚 杨星晨 刘峰 王维忠 李娟 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3007-3016,共10页
我国北方草原区分布大量露天煤矿,其采损边坡土壤水蚀严重,生态修复阻力较大。为设计符合周边自然草原植被布局方式的矿山内排土场边坡,提出一种基于对象学习的植株近自然布设方法,并以内蒙古胜利矿区周边典型自然草原为例,结合CLiDE演... 我国北方草原区分布大量露天煤矿,其采损边坡土壤水蚀严重,生态修复阻力较大。为设计符合周边自然草原植被布局方式的矿山内排土场边坡,提出一种基于对象学习的植株近自然布设方法,并以内蒙古胜利矿区周边典型自然草原为例,结合CLiDE演化模型,评价不同植株布设方式下边坡样本的抗水蚀改良效果。结果表明:1)视觉效果上,基于对象学习的植株近自然模拟结果与自然草地相似,都具有中尺度上的条带性分布特征和小尺度上的随机性分布特征;2)统计结果显示,近自然布设模拟结果与自然草地在团簇中心点数量、分布形式以及植株条带特征参数上高度吻合;3)在植株密度相同条件下,自然草原边坡的土壤抗水蚀能力最强,且近自然植株布设方法可以在边坡抗水蚀上达到与自然草原边坡极为相似的模拟结果;相较于同等条件下的传统“均匀网格”式植株布局,植株近自然布设方式能减少46.3%的边坡土壤水蚀量;4)在草原采损区边坡植被修复中,可考虑模仿周边自然草原边坡的植株分布形态来替代传统规则布局,从而有效提高边坡的抗水蚀能力。 展开更多
关键词 草原 植株分布 边坡维护 柏林噪声 近自然修复
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锡林浩特自然草地植株排布特征及简化应用 被引量：2
5
作者 夏嘉南 李恒 +5 位作者 雷少刚 杨星晨 金慧霞 刘峰 王维忠 李娟 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3381-3390,共10页
内蒙古东部干旱半干旱草原边坡生态环境脆弱,植被修复阻力较高,易发土壤流失等问题。为探究不同草本植株分布方式对复垦边坡土壤水蚀的控制效果,学习自然草地植株团簇特征,以内蒙古锡林浩特市自然草原本底条件为例,设计"圆弧形&qu... 内蒙古东部干旱半干旱草原边坡生态环境脆弱,植被修复阻力较高,易发土壤流失等问题。为探究不同草本植株分布方式对复垦边坡土壤水蚀的控制效果,学习自然草地植株团簇特征,以内蒙古锡林浩特市自然草原本底条件为例,设计"圆弧形"、"逆圆弧形"、"V字形"和"逆V字形"共4种仿自然植株布设方案;结合CLiDE演化模型,模拟并评价10年不同布设方式下复垦边坡的抗水蚀效果。结果表明:研究区自然学习样本的植株团簇盖度为5.36%,植株团簇中心点密度为52个·m-2,潜在径流流向偏角随坡度增大向50°收敛,其中植株团簇中心点是潜在径流受阻和改向的关键原因;仿自然植株布设样本10年土壤水蚀模拟结果表明,在抗水蚀效果上,"圆弧形">"V字形">"逆圆弧形">自然>"逆V字形",其中"圆弧形"布设方案抗水蚀效果最佳,相较自然实验样本平均每长宽高为10 m×5m×1 m的边坡可减少68.82%的土壤水蚀量,具有良好的边坡土壤保护能力。 展开更多
关键词 草原 植株分布 边坡维护 土壤水蚀 仿自然修复
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基于城市流和引力模型的我国西部地区能源输送格局研究 被引量：1
6
作者 李帆 李效顺 +3 位作者 卞正富 闫庆武 张琦 夏嘉南 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期836-844,共9页
西部地区是我国矿产资源分布的主要集聚区,定量测度我国西部地区的能源外向服务功能并分析能源城市与我国主要消费城市的引力格局可以综合探究促进西部地区协调、可持续发展的能源输送格局。通过构建城市流模型和引力模型分别对陕西、... 西部地区是我国矿产资源分布的主要集聚区,定量测度我国西部地区的能源外向服务功能并分析能源城市与我国主要消费城市的引力格局可以综合探究促进西部地区协调、可持续发展的能源输送格局。通过构建城市流模型和引力模型分别对陕西、甘肃、四川、云南、贵州、新疆和内蒙古7个西部省区采矿业外向功能量、城市流强度和能源城市对消费城市的能源输送引力大小进行测度。结果表明:(1)陕西城市流强度和外向服务功能量最高,能源综合竞争力居于第2位,是西部各省区的核心区域;(2)内蒙古和新疆为西部各省区能源综合竞争力较强地区;(3)榆林、鄂尔多斯和咸阳能源供给潜力较高,可作为我国主要的能源供给城市;(4)能源需求较大的重工业城市应当成为能源城市优先供给区域,其次是直辖市地区和我国城市群中心城市;(5)东北三省、广州、海口等距离中心能源区较远的地区与能源城市之间的引力弱,应注重新能源的开发和利用以满足自身发展需要。 展开更多
关键词 能源 城市流 引力 外向服务功能 西部
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水文保留曲面下草原露天矿内排土场地貌近自然重塑 被引量：6
7
作者 夏嘉南 李根生 +2 位作者 卞正富 雷少刚 金慧霞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2756-2767,共12页
露天开采作为草原矿区开采的重要方式,采排复过程中形成的“梯田式”内排土场传统地貌面临占地面积大、景观破碎、水土侵蚀等问题。基于自然的解决方案(NbS)可以自然地貌为师,具有融合矿区原始景观的独特优势。为构建与周边自然地貌相... 露天开采作为草原矿区开采的重要方式,采排复过程中形成的“梯田式”内排土场传统地貌面临占地面积大、景观破碎、水土侵蚀等问题。基于自然的解决方案(NbS)可以自然地貌为师,具有融合矿区原始景观的独特优势。为构建与周边自然地貌相融合的内排土场地貌,在现有工艺和团队已有成果上,提出一种采排复一体情景下,基于水文保留曲面(HPCS)的内排土场近自然地貌重塑模型,以新疆黑山露天矿内排土场为例,构建HPCS下近自然设计地貌(NNDL_HPCS)为实验组,地表调整曲面下近自然设计地貌(NNDL_SAS)、原始自然地貌(PNL)和传统设计地貌(TDL)3者为对照组,结合GIS空间分析软件与CLiDE演化模型,模拟并评价NNDL_HPCS在地貌融合、土方调配与土壤抗水蚀3方面的改良效果,结果表明:地貌设计上,基于HPCS的内排土场近自然地貌重塑模型可依据预设采复周期下采复子区采前地表、矿层顶板和矿层底板3者的数字高程数据(DEM),自动求解复填可用土方量,获取复填子区地表高程设计结果;地貌融合上,NNDL_HPCS较NNDL_SAS和TDL视觉上更接近于PNL,其相对PNL的高程总方差较后两者分别低50.37%和37.92%,且其自然水文保留率较后两者分别高出2.85%和8.53%;土方调配上,NNDL_HPCS土方运移成本小幅增加,其土方平均运距分别较NNDL_SAS和TDL分别高出约4.99%和5.05%;土壤抗水蚀上,NNDL_HPCS较NNDL_SAS 10 a可减少约55%的表土水蚀总量,较TDL减少约72.6%,可显著提高内排土场表土抗水蚀能力。 展开更多
关键词 内排土场 水文保留曲面 近自然修复 采排复一体化 NBS 土地整形
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水文融合的草原露天矿内排土场地貌重塑优化 被引量：3
8
作者 夏嘉南 李根生 +2 位作者 李园园 卞正富 雷少刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1673-1686,共14页
草原露天煤矿内排土场地貌受采-排-复活动中塑形方式与土方量等因素影响,面临景观破碎、水土流失等生态环境问题。在现有工艺与团队已有成果上,为进一步实现矿区重塑地貌与周边水文相融,构建基于水文保留曲面(HPCS)的采复子区划定优化模... 草原露天煤矿内排土场地貌受采-排-复活动中塑形方式与土方量等因素影响,面临景观破碎、水土流失等生态环境问题。在现有工艺与团队已有成果上,为进一步实现矿区重塑地貌与周边水文相融,构建基于水文保留曲面(HPCS)的采复子区划定优化模型,以新疆黑山露天矿内排土场为例,构建优化后的HPCS下近自然设计地貌(MNNDL_HPCS)为实验组,NNDL_HPCS、原始自然地貌(PNL)和传统设计地貌(TDL)3者为对照组,结合空间叠加分析与地貌演化模拟技术,评价MNNDL_HPCS在水文融合、土方调配与土壤抗水蚀3方面的优化效果。结果表明:(1)采复子区划定上,MNNDL_HPCS内除开采子区位置划定调整外,其余区域位置保持不变;(2)水文融合上,以PNL为基准,MNNDL_HPCS视觉效果最优,并在水文沟道空间重叠率和水文融合率指标上,分别较NNDL_HPCS与TDL高52.84%和7.04%,与66.66%和18.11%;(3)土方调配上,MNNDL_HPCS土方平均运距较NNDL_HPCS缩减约0.98 m/m^(3),较TDL高约4.93%,土方运移成本较优化前略有降低;(4)土壤抗水蚀能力上,MNNDL_HPCS较PNL、NNDL_HPCS和TDL的10年可分别减少约31.65%、56.86%和80.59%的土壤水蚀总量,其中平均坡度缓和(0.28°)是MNNDL_HPCS土壤抗水蚀优于PNL的主因,其通过HPCS模型内坡度缓和优化模块实现。研究成果可助于恢复研究矿区内原径流通道和原地貌与景观,提高矿区生态修复稳定性。 展开更多
关键词 露天煤矿 内排土场 地貌重塑 水文融合 矿山生态修复
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农村地类及其地表热环境演变——以徐州典型农村为例 被引量：1
9
作者 夏嘉南 金慧霞 李效顺 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3809-3819,共11页
伴随着工业化、城镇化加速推进,农村建设用地逐年挤压生态空间,改变原地表热环境,生态安全问题日益凸显。本文以徐州市S271省道、S252省道、连霍高速与S323省道所围农村地区为例,在揭示农村地类与地表温度时空规律的基础上,通过构建地... 伴随着工业化、城镇化加速推进,农村建设用地逐年挤压生态空间,改变原地表热环境,生态安全问题日益凸显。本文以徐州市S271省道、S252省道、连霍高速与S323省道所围农村地区为例,在揭示农村地类与地表温度时空规律的基础上,通过构建地类热效应预测函数,阐释研究区地类及其地表热环境演变特征。结果表明:农村地表热环境特征中,研究区地类地表温度动态差异明显,当邳州市历史气温<10℃时,耕地地表温度最高,居民点最低;10~24℃时,各类用地平均地表温度值差异较小(<1℃);>24℃时,居民点平均地表温度最高,林地最低;农村土地利用演变特征中,研究区地类演变主要表现为居民点和耕地挤压林地空间,且演变主要集中于交通用地临近地块;从农村空间演变下地表热环境演化特征来看,以居民点扩张为主因的地类演变明显加强了研究区温度变化敏感性与季节性变化幅度。增大林地为主的地表植被覆盖比例将有效削弱农村空间演变造成的地表热环境变化。 展开更多
关键词 地表温度 土地利用类型 农村空间演变 徐州市
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