顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法技术

本发明专利技术公开了一种顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法，其特征是首先构建基于生态位理论的风积沙区山水林田湖草生命共同体相关要素关系；其次进行开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置：包括(1)预测开采沉陷对地形的影响；(2)预测开采沉陷对地下潜水位的影响；最后按以下步骤具体治理：(1)树木的移植；(2)土壤种子库剥离与利用；(3)沉陷湿地预处理；(4)植被恢复；(5)耕地开发。本发明专利技术以风积沙区开采沉陷分布规律为依据，以生态位理论为指导，以荒漠化防治为目的，优化配置治理区山水林田湖草各生态要素，促进风积沙区采煤沉陷地生态环境改善与提升。该方法适用于陕北毛乌素沙地区，地表赋存萨拉乌苏组含水层的煤层开采所造成的损毁土地的治理。

【技术实现步骤摘要】
顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法
本专利技术涉及西部风积沙区采煤沉陷地治理的新方法。
技术介绍
随着我国能源资源战略西移，西部地区正成为重要的煤炭生产基地。其中大量的煤炭资源位于风积沙地貌类型区。风积沙区生态环境脆弱，采煤所造成的地表沉陷导致周围浅层土壤水变化，进而影响植被的生长，加剧了荒漠化过程。多年来，采煤沉陷地的治理主要集中于受损的局部区域，头疼医头，脚痛医脚，缺乏系统观。这种模式显然满足不了“整体保护、系统修复、综合治理”的要求。采煤沉陷地的治理必须要遵循“山水林田湖草”生命共同体的原则，兼顾生态系统中的各要素，这样才能对沉陷区生态系统进行科学合理地保护与修复。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法，本专利技术以风积沙区开采沉陷分布规律为依据，以生态位理论为指导，以荒漠化防治为目的，优化配置治理区山水林田湖草各生态要素，促进风积沙区采煤沉陷地生态环境改善与提升。本专利技术的技术方案是，一种顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法，其特征是首先构建基于生态位理论的风积沙区山水林田湖草生命共同体相关要素关系，见表1；表1风积沙区山水林田湖草生命共同体相关要素关系表备注：1、I\II\III\IV表示生态要素的适宜性程度，其中：I>II>III>IV；N表示不适宜；不同要素之间，坚持生态保护优先的原则。2、坡向是指与当地主风向的关系。其次进行开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置：包括(1)预测开采沉陷对地形的影响；(2)预测开采沉陷对地下潜水位的影响；最后按以下步骤具体治理：(1)树木的移植；(2)土壤种子库剥离与利用；(3)沉陷湿地预处理；(4)植被恢复；(5)耕地开发。该方法适用于陕北毛乌素沙地区，地表赋存萨拉乌苏组含水层的煤层开采所造成的损毁土地的治理。该区域大气降雨较少，维系地表生态的基础是萨拉乌苏组含水层。地下煤层开采所引发的开采沉陷，虽然不破坏萨拉乌苏组之下的隔水层的结构，但改变了萨拉乌苏组含水层的赋存状态，进而影响地表植被的生长。为此，需要根据变化后的地形及生态水位条件，合理布局地表的植被及土地利用，重新构建山水林田湖草生命共同体。附图说明图1是风积沙区山水林田湖草典型配置。图2是开采沉陷对地形的影响预测示意图。图3是开采沉陷对地下潜水位的影响预测示意图。图4是实施例沉陷后的地形图。图5是实施例山水林田湖草系统配置示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。1)基于生态位理论的山水林田湖草综合配置模式生态位理论：生态位是指在生物群落或生态系统中，每一个物种都拥有自己的角色和地位，即占据一定的空间，发挥一定的功能。自然生态系统中的物种或种群首先只有生活在适宜的微环境中才能得以延续和发展。生态位现象对所有生命现象都具有普适性，不仅适用于生物界，也适用于山水林田湖草生命共同体。应用分析：根据相关研究成果，陕北毛乌素沙地区地表生态系统对地下水位具有很强的依赖性，同时地形条件也决定着风沙土的理化特性，进而影响植被分布。基于以上分析，认为风积区山水林田湖草生命共同体各因素中，山(地形)和水(潜水位和河流)是基础，是决定其他要素空间分布的生态位条件；林和草是根系，是维系区域生态系统可持续性的关键，是生态系统服务价值体现；耕地和湿地(湖泊)是枝干和叶子，是生物多样性的体现。基于以上分析，构建了基于生态位理论的风积沙区山水林田湖草生命共同体相关要素关系，具体见表1所示。表1风积沙区山水林田湖草生命共同体相关要素关系表备注：1、I\II\III\IV表示生态要素的适宜性程度，其中：I>II>III>IV；N表示不适宜；不同要素之间，坚持生态保护优先的原则。2、坡向是指与当地主风向的关系风积沙区山水林田湖草典型配置见图1所示。2)顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置(1)开采沉陷对地形的影响预测根据地表移动盆地主断面上的下沉值和原地表高程值，分析开采沉陷对地形的影响，如图2所示。其中：主断面上的下沉值(S)利用概率积分法或几何法进行计算。主断面上的原地表高程值(E0)根据地形等高线内插生成。沉陷后的地面高程值(E1)＝原地表高程值(E0)-下沉值(S)根据沉陷后的地形，分析坡度和坡向等生态条件。(2)开采沉陷对地下潜水位的影响预测开采沉陷导致地面高程下降，当地面高程低于周边潜水位标高时，地面出现积水，形成湿地(也称海子或湖泊)，见图3所示。潜水位的变化可依据地下水数值模拟软件进行分析。(3)树木的移植由于开采沉陷，导致植被的立地条件发生变换。根据相关研究成果及现场实际调查，陕北毛乌素沙地区地表生态系统对地下水位具有很强的依赖性，当潜水位埋深小于0.5m时，土壤出现盐渍化，部分植被的根系完全处于潜水位以下，导致植被死亡。因此，在开采沉陷导致潜水位埋深小于0.5m前，需要对该区域的树木进行移植。移植位置参考上文的山水林田湖草综合配置模式。(4)土壤种子库剥离与利用土壤种子库是指存在于土壤表层凋落物和土壤中全部活性种子的总和，对于该类型区生态恢复具有重要意义。对于开采沉陷可能导致地表积水的区域，需要在积水前，对地表10cm左右的表层土进行剥离，撒播位置参考前文的山水林田湖草综合配置模式。(5)沉陷湿地预处理陕北风积沙区气候干旱，风沙大，对湿地生态系统的稳定性影响较大。因此，需要人工采取措施，维护稳定性。措施一：挖深垫浅，提高湿地的蓄水量。在积水前，根据鱼类等水体动物生存的要求，适当深挖，增加蓄水深度，提高蓄水量。措施二：引种水生植物，为鸟类及其他野生动物提供栖息地，促进生态系统演替，营造小型沙漠绿洲。案例分析(1)案例简介某矿位于陕北黄土高原北端，属于半干旱气候，降雨量较少，地貌类型为风积沙地貌，植被类型以沙生植被为主。地面标高在1274～1290m，地下潜水位平均埋深3～5m左右。地区主要风向为西北风，某工作面长度1600m，宽度350m，煤层倾角平均1°。煤层平均埋深为300m，平均煤厚6.08m，下沉系数为0.72，采动影响角正切值为2.0。(1)沉陷影响分析选择某倾向主断面进行沉陷影响分析。根据该矿的采矿地质条件可知，开采结束后，地表最大下沉值达4.40m，沉陷盆地部分地方地表高程将低于当地潜水位标高，局部区域将出现积水，形成沙漠湿地。沉陷前地表沙丘的坡度15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法，其特征是/n首先构建基于生态位理论的风积沙区山水林田湖草生命共同体相关要素关系；/n其次进行开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置：/n包括(1)预测开采沉陷对地形的影响；/n(2)预测开采沉陷对地下潜水位的影响；/n最后按以下步骤具体治理：/n(1)树木的移植；/n(2)土壤种子库剥离与利用；/n(3)沉陷湿地预处理；/n(4)植被恢复；/n(5)耕地开发；/n该方法适用于陕北毛乌素沙地区，地表赋存萨拉乌苏组含水层的煤层开采所造成的损毁土地的治理。/n

【技术特征摘要】
1.顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法，其特征是
首先构建基于生态位理论的风积沙区山水林田湖草生命共同体相关要素关系；
其次进行开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置：
包括(1)预测开采沉陷对地形的影响；
(2)预测开采沉陷对地下潜水位的影响；
最后按以下步骤具体治理：
(1)树木的移植；
(2)土壤种子库剥离与利用；
(3)沉陷湿地预处理；
(4)植被恢复；
(5)耕地开发；
该方法适用于陕北毛乌素沙地区，地表赋存萨拉乌苏组含水层的煤层开采所造成的损毁土地的治理。


2.如权利要求1所述的顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法，其特征是风积沙区山水林田湖草生命共同体相关要素关系见表1
表1风积沙区山水林田湖草生命共同体相关要素关系表



表1中I\II\III\IV表示生态要素的适宜性程度，其中：I>II>III>IV；N表示不适宜；不同要素之间，坚持生态保护优先的原则；坡向是指与当地主风向的关系。


3.如权利要求1所述的顾及开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法，其特征是进行开采沉陷的风积沙区山水林田湖草综合配置方法如...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秋计，王鑫，张雅萱，侯恩科，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61