矿区土地复垦规划与设计

117-1第三章矿区土地复垦规划与设计第一节概述第四节矿区复垦土地利用结构的规划第三节复垦标准第二节土地复垦适宜性评价第五节塌陷积水区域的规划与利用第六节矿区生态工程复垦规划设计第八节矿区土地复垦规划报告的编制第七节露天煤矿土地复垦设计第九节矿山土地复垦规划的实施与管理第十节遥感技术在矿山复垦规划资料获取中的应用117-2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。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117-3二、矿区土地复垦规划设计应遵循的原则土地复垦规定的原则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。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117-4三、矿区土地复垦规划设计的基本程序117-51．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。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。117-63．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。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。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。117-7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117-8第二节矿区待复垦土地的适宜性评价方法一、适宜性评价的概念待复垦土地的适宜性评价是对受破坏土地针对特定复垦方向的适宜程度所作出的判断分析。这些特定的复垦方向包括农作物种值、水产养殖、家禽家畜养殖、林果种植、蔬菜种植、建筑利用、娱乐场所等。适宜性评价的一般步骤是：(1)确定具体的复垦方向；(2)选择影响因子，这些因子包括土壤、气候、地貌、地物等自然因素，工农业生产布局、资金投入、土地利用结构等经济因素，种植习惯、行政区划分等社会因素；(3)按照一定的标准评判某一地块的各个因子对指定复垦方向的适宜程度。适宜性评价结果作为复垦规划的依据。117-91．土地破坏程度制约土地复垦利用方向；2．非现状、非评价对象本身的因素起较大的制约作用；3．经济、环境、社会效益必须有机结合；4．区位原则具有特定的含义。二、矿区待复垦土地适宜性评价的特点117-10三、矿区待复垦土地的适宜性评价方法1．适宜性评价的分类系统适宜性评价的分类系统是指复垦后土地利用方向及适宜等级构成的评价系统。这种分类系统不同于土地利用现状调查规程规定的分类系统。一般可根据待复垦土地本身的属性和复垦目标灵活确定。117-112．适宜性评价的依据或标准适宜性评价时需要选择影响因子、确定影响因子的权重以及影响因子对给定复垦方向等级的影响分值。适宜性评价的重要标准是土地生产力，即选择那些对土地生产力影响较大的因子，确定权重和分值时主要看影响因子对给定土地利用方向生产力的贡献大小。实际工作中，选择影响因子、确定权重和分值往往是建立在实际调查资料基础上的。117-123．适宜性评价方法常用土地适宜性评价方法有极限条件法、指数法和模糊数学等方法。这里介绍一种基于模糊数学原理的模糊集合综合评价法。它由单项适宜性评价模型和多目标生产布局决策模型两部分组成。117-131单项适宜性评价模型设对某一复垦方向作适宜性分析，影响因素有m个，每个因素对应一个状态集为：),,,,,(21inijiiivvvvV)~1,~1(njmiiV式中，i为影响因子序号；j为某一复垦方向的适宜等级117-14例如对影响因子附加坡度而言，若将宜农复垦方向分为两个等级，则它所对应的状态集为：显然，每个因素的状态集都是一个对指定复垦方向从优到劣的全序集。所有影响因素属性值的优劣可用矩阵R表示：)5.0,5.0(VnmmniinjmmjiijmmiipapapapapapapapapaR111111111式中，ai为i因子对指定复垦方向的影响权重值pji为j因子对指定复垦方向j117-15117-162多目标生产布局决策模型设备选复垦方向有k个，这时就需要建立多目标生产布局决策模型进行综合适宜性评价。117-17实例分析华东某高潜水位矿区模糊集合综合适宜性评价示例1．评价区域概述评价区域位于华东高潜水位矿区，采煤沉陷后积水率达30％以上。土地塌陷前为高产农田。煤矿开采后环境污染严重。本区经济基础好，复星资金来源充足。道路、水利设施框架完整，局部受开采影响。本区土壤类型基本分为淤土和砂疆土两类，地理位置近市靠矿。117-182．复垦方向的选择根据实际条件和生产需要，选择农作物种植、基塘复垦、林果种植三种复垦方向。农作物种植又进一步分为一级宜农地和二级宜农地。3．评价因子的选择不同的复垦方向，其影响因子不尽相同，因素间的重要性也存在差异。三种不同的复垦方向的影响因子分别为：1)农作物种植复垦方向2)林果种植复垦方向3)基塘复垦方向117-194．评价因子权重及等级分值的确定不同复垦方向的参评因子、权重、等级分值、属性值见表117-20117-215．综合适宜性评价结果通过编程计算，得到适宜复垦方向的用地结构如表3-6所示，同时可得到各类各级复垦方向的平面分布图。117-22第四节矿区复垦土地利用结构的规划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。117-23一、用地结构优化的线性规划模型上述模型中，若设Z为总产值或总产量，那么方案就难以说明效益的高低，只是在总量控制时是有意义的。若需要其效益最佳，不妨将Z设为投入产出比。若还想用其它指标来作为规划的目标，需要用多目标规划模型来求解。117-24二、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a11元，开挖1亩鱼塘需a12元，依此类推，而总的投资约束在m1元内，于是有约束方程117-25(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a21m3，挖塘1亩得土锄a22m3，现有各种充填料m2方，则117-26(3)劳动力约束。设每年可投入复垦工程的劳动日为m3，而耕地、鱼塘、菜地等每亩需劳动日a31、a32、a33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117-272．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。若矿区需粮nkg，复垦土地单产pkg，未受破坏土地s亩，单产qkg，矿区外调拨粮食tkg，则复垦为耕地的面积x1，必须满足117-28(2)政策约束。据国家政策或地方规定又有许多约束，如矿区要求林业覆盖率达η，则117-293．配置量约束例如，养鱼1亩水面，需配饲料地0.5亩，则有117-304．非负约束非负约束表示为117-31三、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。117-32四、应用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34.5m，最高时达35.0m，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。117-331．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(x1)、养鸡场(x2)、养鱼池(x3)、粮食作物(x4)、林果园(x5)、饲料地(x6)及服务用地(x7)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。117-34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20×104kg，以亩产600kg计算，x4≥333。非负约束为117-352．模型解算与结果分析(1)只考虑x3～x7五种复垦利用方向，考虑上述所有约束条件；(2)考虑x1～x7七种复垦利用方向，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x1x2x3x4x5x6x7投资最大收益人均收益方案一00296.133374.3148.18.5138.352.09744方案二2040211.50468.9105.813.8256.1124.20174