本發(fā)明涉及生態(tài)恢復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種在氣候干旱、生態(tài)環(huán)境脆弱的黃土高原區(qū)大型露天煤礦排土場地貌重塑的方法，尤其涉及一種仿照黃土區(qū)原有的“塬”地貌進(jìn)行礦區(qū)地貌優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的排土技術(shù)主要依據(jù)排土工程的便利性，就近排土堆積，不能統(tǒng)籌規(guī)劃，完全破壞了原地貌流域水文地貌，恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)難與原地貌生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)?，F(xiàn)有的礦區(qū)地貌重塑工程下的平臺與邊坡相間的大型人工堆墊地形存在地形地貌不穩(wěn)定、邊坡巖土侵燭、景觀不協(xié)調(diào)、生物多樣性減少、人為干預(yù)過多、剛性工程易破壞、養(yǎng)護(hù)成本高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)礦區(qū)地貌重塑工程中的上述問題，提供了一種仿照黃土區(qū)原有的“塬”地貌進(jìn)行礦區(qū)地貌優(yōu)化的技術(shù)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種黃土區(qū)大型露天煤礦排土場地形地貌優(yōu)化方法，包括如下步驟：

s1.設(shè)計(jì)geofluv基于autocad平臺對礦區(qū)重塑地貌進(jìn)行模擬，選取整體參數(shù)和局部參數(shù)進(jìn)行基于地形與水文的地貌重塑的參數(shù)與模型研究；并配合自然生態(tài)相關(guān)要素基于geofluv設(shè)計(jì)出一種近似自然的地理形態(tài)的地貌模型；

s2.在地貌模型中，按照與周邊原水文地貌相適應(yīng)的原則，確定主溝道和溝道等級，形成整體由高到低的流域地貌；按各“塬面”高程，分層定級并進(jìn)行微地貌整形，保證塬面坡度在1～3°之內(nèi)；將較長的邊坡整形成非線性邊坡；

s3.收集黃土區(qū)大型露天煤礦所在流域的dem圖、水文數(shù)據(jù)、土壤圖等，在礦區(qū)范圍內(nèi)確定流域水文地貌的走向，結(jié)合步驟s2中的理論模型，為每一個高程分層定級，也為每一級溝道定級，形成“塬面溝道分層定級規(guī)劃圖”；

s4.按照步驟s3中的“塬面溝道分層定級規(guī)劃圖”將黃土區(qū)大型露天煤礦已有的排土場進(jìn)行排土對接，基本實(shí)現(xiàn)流域水文地貌分布。

進(jìn)一步，所述步驟s4還包括：

s4-1.排土場基底構(gòu)筑：運(yùn)用裝載機(jī)等機(jī)械設(shè)備，按照中間低，四周高的方式進(jìn)行推土；在重要區(qū)域應(yīng)適當(dāng)清除表層松軟土層，增強(qiáng)基底巖土承載力；在外排土場基底壓占土地尤其是溝壑部分充填高鈣、低鈉難風(fēng)化的石塊，利用原地貌溝壑形成“疏水型”基底；

s4-2.排土場主體構(gòu)筑：排土場主體構(gòu)筑時，按照扇形推進(jìn)、多點(diǎn)同時排棄，在滿足地表厚層覆土的前提下，采取巖土混排工藝，在廢棄的運(yùn)輸路面和皮帶運(yùn)輸?shù)赖炔课慌艞墡r土?xí)r，選擇難風(fēng)化、粗粒級的巖石；對污染相對富集的地方采取“包埋”，并做好排水系統(tǒng)；

s4-3.排土場平臺構(gòu)筑：將每個“塬面”劃分為一定面積的方格，對每一個方格進(jìn)行微地貌整形，修筑地表起伏狀態(tài)，保證坡度在1～3°；主要用大型推土機(jī)推平，以田埂將復(fù)墾土地劃分成不同的地塊，同時修建排水溝、道路；

s4-4.排土場邊坡構(gòu)筑：對坡面進(jìn)行非線性處理，邊坡基本呈現(xiàn)上部緩坡、中間陡坡、下部緩坡的結(jié)構(gòu)，所述中間陡坡的傾斜角度不超過60°，并模仿自然地形，在上部緩坡和下部緩坡處設(shè)置凹形、彎曲式緩坡，緩坡的傾角在25°以下。

進(jìn)一步，所述步驟s4-2中，在排棄過程中，細(xì)顆粒的黃土可部分充填到巖塊縫裂中，逐層堆墊、逐層壓實(shí)，減輕非均勻沉降程度。

進(jìn)一步，所述步驟s4-4中，還包括：在坡面上用天然材料修筑網(wǎng)格狀攔水網(wǎng)或擋水坎或者魚鱗坑，在坡腳堆放大石塊。

進(jìn)一步，所述整體參數(shù)包括：流域面積、流域長度、流域坡度、流域方向、流域平均高程和流域樹枝狀水系。

進(jìn)一步，所述局部參數(shù)包括：溝谷長度、坡度、蜿挺度、寬深比、縱斷面、橫斷面、山脊線到河谷源的距離和河床材料。

進(jìn)一步，所述自然生態(tài)相關(guān)要素包括：地質(zhì)、地貌、水文和氣象。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于仿照黃土區(qū)原有的塬地貌，改變傳統(tǒng)的“平臺-邊坡-平臺”模式，以大范圍土方調(diào)配構(gòu)造流域地貌來統(tǒng)籌水文形態(tài)，以微地形改造減少地表徑流的產(chǎn)生，在確保排土場穩(wěn)定性的前提下，使黃土區(qū)大型露天煤礦排土場的地貌恢復(fù)為塬地貌，為生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和生物多樣性打下基礎(chǔ)。

統(tǒng)籌規(guī)劃礦區(qū)地貌，排土場平臺寬闊平整，有利于農(nóng)業(yè)機(jī)械化操作；排土場邊坡穩(wěn)定，有利于與周邊景觀協(xié)調(diào)，解決了傳統(tǒng)排土場“平臺-邊坡-平臺”的單一地形地貌條件；仿照自然水文地貌形態(tài)，地表形態(tài)由溝壑縱橫地貌變?yōu)榇笮吞莼孛?，有利于有限降水的高效利用，水土保持能力顯著提高；仿照黃土區(qū)塬地貌，潛在增加了未來可利用的土地面積；土地重塑工藝中涉及到對礦山采排工藝有所改變的，不僅不會影響礦山生產(chǎn)，而且會有利于礦山生產(chǎn)的安全和整體效益的提高，地貌多樣化為后續(xù)的生物多樣性創(chuàng)造適宜的條件。

本發(fā)明通過重塑的黃土“塬”地貌，有效地控制了崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，土壤侵蝕指數(shù)小于原地貌5-8倍，土地利用率由60％提高為90％，平均地塊面積由開采前的數(shù)畝擴(kuò)大到重塑后的數(shù)百畝、上千畝，適宜農(nóng)業(yè)機(jī)械化操作，徹底改變了原地貌傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作方式和小農(nóng)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

一種黃土區(qū)大型露天煤礦排土場地形地貌優(yōu)化技術(shù)，包括如下步驟：

(1)geofluv基于autocad平臺對礦區(qū)重塑地貌進(jìn)行模擬和優(yōu)化研究，其理論依據(jù)是流域地貌學(xué)理論和rosgen河流分類等。通過調(diào)查和分析自然地貌，綜合邊坡、水系和低地等地形地貌的特征，可以預(yù)測重塑地貌在恢復(fù)情況下的變化。

選取整體參數(shù)：流域面積、流域長度、流域坡度、流域方向、流域平均高程、流域樹枝狀水系；局部參數(shù)：溝谷長度、坡度、蜿挺度、寬深比、縱斷面、橫斷面、山脊線到河谷源的距離、河床材料，進(jìn)行基于地形與水文的地貌重塑的參數(shù)與模型研究；依據(jù)自然生態(tài)相關(guān)要素：地質(zhì)、地貌、水文、氣象等，基于geofluv設(shè)計(jì)出一種近似自然的地理形態(tài)的地貌，達(dá)到地貌形態(tài)穩(wěn)定、侵燭風(fēng)險(xiǎn)小、景觀協(xié)調(diào)、養(yǎng)護(hù)成本低、生態(tài)效益高的目的。

在設(shè)計(jì)過程中，科學(xué)統(tǒng)籌規(guī)劃黃土區(qū)大型露天煤礦排土場的對接，與周邊原水文地貌相適應(yīng)，確定主溝道和溝道等級，形成整體由高到低的流域地貌；按各“塬面”高程，分層定級并進(jìn)行微地貌整形，保證塬面坡度在1～3°之內(nèi)；將較長的邊坡整形成非線性邊坡。

(2)a、收集黃土區(qū)大型露天煤礦所在流域的dem圖、水文數(shù)據(jù)、土壤圖等，在礦區(qū)范圍內(nèi)確定流域水文地貌的走向，為每一個高程分層定級，也為每一級溝道定級，形成“塬面溝道分層定級規(guī)劃圖”。

所述流域水文地貌是仿照自然地貌的發(fā)育形態(tài)，集水區(qū)有高低之分，溝道有層級之分，主要根據(jù)strahler分級原理；所述“塬面”是仿照黃土區(qū)塬地貌，依據(jù)黃土區(qū)地貌演變過程，可見黃土區(qū)利于生態(tài)、生產(chǎn)的塬地貌逐步在減少。

b、按照“塬面溝道分層定級規(guī)劃圖”將已有的排土場進(jìn)行排土對接，基本實(shí)現(xiàn)流域水文地貌分布。

c、排土場基底構(gòu)筑：排土場基地構(gòu)筑的核心是形成“疏水型”的基底，確保基底地面排水通暢。具體是運(yùn)用裝載機(jī)等機(jī)械設(shè)備，按照中間低，四周高的方式進(jìn)行推土。主要涉及松軟基地清除技術(shù)、基地溝壑充填技術(shù)、光滑基底爆破處理技術(shù)及基底設(shè)樁抗滑技術(shù)。

一般重要區(qū)域應(yīng)適當(dāng)清除表層松軟土層，增強(qiáng)基底巖土承載力；另外，在外排土場基底壓占土地尤其是溝壑部分充填高鈣、低鈉難風(fēng)化的石塊，利用原地貌溝壑形成“疏水型”基底。內(nèi)排土場基底不存在松軟土層問題，必要時需通過爆破技術(shù)，增加光滑基地的粗糙度，提高排土場抗滑能力，并通過設(shè)置基柱、臨時擋墻及抗滑樁，控制傾斜基底巖土滑動。

d、排土場主體構(gòu)筑：排土場主體構(gòu)筑時，除按照扇形推進(jìn)、多點(diǎn)同時排棄外，在滿足地表厚層覆土的前提下，多采取巖土混排工藝。扇形排棄分層壓實(shí)技術(shù)是通過多點(diǎn)扇形排棄、分層壓實(shí)，提高單位空間巖土容量。在排棄過程中，細(xì)顆粒的黃土可部分充填到巖塊縫裂中，逐層堆墊、逐層壓實(shí)，減輕非均勻沉降程度。在廢棄的運(yùn)輸路面和皮帶運(yùn)輸?shù)赖炔课慌艞墡r土?xí)r，應(yīng)選擇難風(fēng)化、粗粒級的巖石；對污染相對富集的地方采取“包埋”，并做好排水系統(tǒng)。

e、排土場平臺構(gòu)筑：將每個“塬面”劃分為一定面積的方格，對每一個方格進(jìn)行微地貌整形，修筑地表起伏狀態(tài)，保證坡度在1～3°。主要用大型推土機(jī)推平，以田埂將復(fù)墾土地劃分成不同的地塊，同時修建排水溝、道路。

平臺復(fù)墾為耕地時，田面長度宜為200-500m，寬度宜為100-200m，要求中間最低點(diǎn)高程低于四周最高20cm，形成一個盤狀蓄水單元。

建造若干半自然生境為動物提供食物源、物種源、避難所、繁育場所和遷移的廊道。田間道宜布設(shè)在平臺與下方坡面的坡肩擋水墻內(nèi)側(cè)，道路規(guī)格為路基寬度4-5m，路高0.5m。生產(chǎn)路宜設(shè)在田塊的長邊，道路規(guī)格為路基寬度2-3m，路高0.3m。應(yīng)根據(jù)排土場在礦區(qū)布設(shè)位置、可造成的影響程度、松散體穩(wěn)定程度，設(shè)置永久性硬化骨干排水系統(tǒng)和臨時性非硬化排水系統(tǒng)。道路兩側(cè)應(yīng)種植當(dāng)?shù)剡m生的喬木和灌木，并在兩側(cè)留有一定寬度的緩沖帶來為動植物提供多樣化生境。排土場平臺邊緣應(yīng)修筑坡肩擋水墻。坡肩擋水墻采用剝離的粘質(zhì)土壤修建，規(guī)格為高度為1m，梯形斷面，頂寬1m，內(nèi)坡比為1：1，外坡比為1:1.5，并在擋水墻頂部種植適生灌木作為防護(hù)帶。

f、排土場邊坡構(gòu)筑：對坡面進(jìn)行非線性處理，邊坡基本呈現(xiàn)上緩中陡下緩，中間陡處不超過60°，并模仿自然地形，設(shè)置凹形、彎曲式緩坡，緩坡外傾角在25°以下。在坡面上用天然材料修筑網(wǎng)格狀攔水網(wǎng)或擋水坎或者魚鱗坑，控制邊坡水土流失，增加景觀異質(zhì)性。為增加生境多樣性，同時保障邊坡穩(wěn)定，宜在坡腳堆放大石塊。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。