土地復(fù)墾與生態(tài)重建基本理論

1、 河南城建(chn jin)學(xué)院 土地管理教研室馬文明土地(td)復(fù)墾學(xué) 第三章 土地復(fù)墾與生態(tài)重建基本理論 共一百零九頁第三章 土地復(fù)墾與生態(tài)重建基本(jbn)理論主要內(nèi)容土壤學(xué)基本知識(shí)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)礦山開采沉陷(chnxin)學(xué)景觀生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)土壤重構(gòu)理論共一百零九頁 1、土壤的概念 土壤是指陸地表面能生長植物的疏松表層，就土壤形成的過程講，未經(jīng)人工開墾的土壤稱為自然土壤；經(jīng)過開懇耕種以后，它的性狀發(fā)生了變化，稱為農(nóng)業(yè)土壤或耕作土壤。2、土壤肥力 土壤肥力是指具有生長植物的能力。它具有能夠充足、全面和持續(xù)地供應(yīng)植物生長以水、肥、氣、熱的能力，同時(shí)(tngsh)還具有協(xié)調(diào)它們之間的矛盾和抗拒惡劣自

2、然條件影響的能力。 3、土壤母質(zhì) 巖石礦石經(jīng)各種風(fēng)化作用使之成為疏松的粗細(xì)不同的礦物顆粒，因是形成土壤的基礎(chǔ)，故稱為土壤母質(zhì)。 4、土壤質(zhì)地 土壤質(zhì)地又叫土壤的機(jī)械組織。粗細(xì)不同的土粒在土壤中占有的不同的比例，這種大小不同粒的比例組合成為土壤質(zhì)地。 （一）土壤基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)共一百零九頁5、土壤有機(jī)質(zhì) 土壤固相中除了礦物質(zhì)外，還有一種主要的物質(zhì)，這就是土壤有機(jī)質(zhì)，它好像是“肌肉”一樣，它和礦物質(zhì)緊密地結(jié)合在一起(yq)。 6、土壤腐殖質(zhì) 土壤腐殖質(zhì)是通過有機(jī)質(zhì)的腐化過程產(chǎn)生的，它是土壤中特有的一種有機(jī)物，它與土壤的形成過程和土壤肥力有著密切的關(guān)系。一般腐殖質(zhì)為黑色或棕色。7、土

3、壤孔性 土壤中有大小不一、形狀不一的孔隙，它的多少與大小是由土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)等因素決定的。8、土壤環(huán)境背景值 是指未受或少受人類活動(dòng)（特別是人為污染）影響的土壤環(huán)境本身的化學(xué)元素組成及其含量。（一）土壤基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)共一百零九頁9、土壤容重 指在自然狀態(tài)下，單位容積土體的重量(zhngling)。單位容積土體的重量(zhngling)包括土壤空隙在內(nèi)，過去又稱為假比重，單位以(克/立方厘米)表示，土壤容重大體在1.00-1.80之間。10、土壤結(jié)構(gòu) 指土壤固體顆粒的結(jié)合形式及相應(yīng)的空隙性和穩(wěn)定度而言。土壤中經(jīng)常不以單粒形式存在，一般均具有各式各樣的團(tuán)聚體，稱為土壤結(jié)構(gòu)。

4、 11、 土壤酸度 反應(yīng)土壤中氫離子的數(shù)量，根據(jù)氫離子存在于土壤溶液中還是吸附在土壤膠體表面土壤酸度可分為活性酸度、潛在酸度兩種 。（一）土壤基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)共一百零九頁12、土壤養(yǎng)分 高等植物生長所必需的16種營養(yǎng)元素，由于植物對(duì)它們的需要量不同，將它們分為大量營養(yǎng)元素、中量營養(yǎng)元素、微量營養(yǎng)元素。 大量營養(yǎng)元素一般占植物干物質(zhì)重量的百分之幾十到千分之幾，它們是碳、氫、氧、氮、磷、鉀六種 中量營養(yǎng)元素占植物干物質(zhì)重量的百分之幾到千分之幾，它們是鈣、鎂、硫三種。 微量營養(yǎng)元素的含量只占植物干物質(zhì)重量的千分之幾到十萬分之幾，它們是鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯7種。在16種營養(yǎng)元素中

5、除碳、氫、氧三者來自(li z)空氣和水外，其余主要依靠土壤提供，我們把這些靠土壤提供營養(yǎng)元素稱為土壤養(yǎng)分。（一）土壤基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)共一百零九頁1、自然土壤的土體構(gòu)造 土體構(gòu)造就是土壤從表層到底層各土層的排列，或稱土壤剖面各土層間在其形態(tài)特征上是不同的，如顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)松緊情況(qngkung)、物質(zhì)組成新生體等。這些特征是其內(nèi)部特征的外部表現(xiàn)。因此，每一類土壤都有它特有的土體構(gòu)造。一般土壤的土體模式如右圖 。（二）土體結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) D層 （基巖）C層（母質(zhì)）B層（淀積）A層（淋溶）共一百零九頁2、農(nóng)業(yè)土壤的土體構(gòu)造 農(nóng)業(yè)土壤的土體構(gòu)造狀況，是人類長年耕作栽

6、培活動(dòng)的產(chǎn)物。農(nóng)業(yè)土壤的土體構(gòu)造又是在不同的自然土壤剖面上發(fā)展而來的。因此也是比較復(fù)雜的，一般可分為(fn wi)四層，即耕作層（表土層或叫熟土層）、犁底層（亞表土層）、心土層及底土層。（二）土體結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)共一百零九頁 底土層 心土層 犁底層 耕作層（表土層）農(nóng)業(yè)土壤的土體構(gòu)造(guzo)第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（二）土體結(jié)構(gòu) 共一百零九頁（三）土壤質(zhì)地第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 土壤質(zhì)地是土壤物理性質(zhì)之一。指土壤中不同大小直徑的礦物顆粒的組合狀況。土壤質(zhì)地是根據(jù)土壤的顆粒組成劃分的土壤類型。中國(zhn u)（1978）擬定的土壤質(zhì)地分類是按沙粒、粉粒和粘粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)劃分出砂土、

7、壤土和粘土三類。 共一百零九頁（四）土壤結(jié)構(gòu)第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)土壤結(jié)構(gòu)：土壤結(jié)構(gòu)是土壤固相顆粒（包括團(tuán)聚體）的大小及其空間排列的形式，不僅影響植物生長所需的土壤水分河養(yǎng)分的儲(chǔ)量與供應(yīng)能力，而且(r qi)還左右土壤中氣體交流、熱量平衡、微生物活動(dòng)及根系的延伸等。土壤結(jié)構(gòu)分類： 塊狀結(jié)構(gòu)體； 片狀結(jié)構(gòu)體； 柱狀結(jié)構(gòu)體和棱狀結(jié)構(gòu)體； 團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體。 共一百零九頁1、棕壤土(rngt)類2、褐土土類3、栗鈣土土類4、栗褐土土類5、黃綿土土類6、石質(zhì)土土類7、粗骨土土類8、潮土土類（五）我國主要土類第一節(jié) 土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)共一百零九頁一、生態(tài)學(xué)概念及研究對(duì)象第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1、生態(tài)學(xué)概念 生態(tài)學(xué)

8、是由德國生物學(xué)家赫克爾（E.Haeckel）于1866年在其所著的普通生物形態(tài)學(xué)一書中首先提出的，他認(rèn)為生態(tài)學(xué)是研究生物在其生活過程與環(huán)境的關(guān)系，尤其指動(dòng)物有機(jī)體與其他動(dòng)物、植物之間的互惠或敵對(duì)關(guān)系，他于1886年創(chuàng)立了生態(tài)學(xué)這門學(xué)科。 英國生態(tài)學(xué)家Elton定義是“科學(xué)的自然歷史”。 澳大利亞生態(tài)學(xué)家Andrewartha認(rèn)為，生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體的分布與多度的科學(xué)，強(qiáng)調(diào)了對(duì)種群動(dòng)態(tài)的研究。 我國著名(zhmng)生態(tài)學(xué)家馬世駿認(rèn)為生態(tài)學(xué)是研究生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)相互關(guān)系的科學(xué)，他同時(shí)提出了社會(huì)經(jīng)濟(jì)自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的概念。 共一百零九頁一、生態(tài)學(xué)概念及研究對(duì)象第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1、生態(tài)學(xué)概念

9、 雖然不同學(xué)者給生態(tài)學(xué)下的定義很不同，一般可以歸納為三類(sn li)： 第一類研究重點(diǎn)是自然歷史和適應(yīng)性； 第二類強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)物的種群生態(tài)學(xué)和植物的種群生態(tài)學(xué)； 第三類是生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)。 這三類定義反應(yīng)了生態(tài)學(xué)發(fā)展的不同階段，也強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)的不同研究分支領(lǐng)域。共一百零九頁第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)一、生態(tài)學(xué)概念及研究對(duì)象2、生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象 由于生物是呈等級(jí)組織存在的，由生物大分子基因細(xì)胞個(gè)體種群群落生態(tài)系統(tǒng)景觀直至生物圈?？梢?，從分子到生物圈都是生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象。生態(tài)學(xué)涉及的環(huán)境也十分復(fù)雜，從無機(jī)環(huán)境（巖石圈、大氣圈、水圈）、生物環(huán)境（植物、動(dòng)物、微生物）到人與人類社會(huì)，以及由人類活動(dòng)所導(dǎo)致

10、(dozh)的環(huán)境問題，因此生態(tài)學(xué)研究的范圍也十分廣泛。 共一百零九頁第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)一、生態(tài)學(xué)概念及研究對(duì)象2、生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象(duxing) 由于生態(tài)學(xué)研究對(duì)象的復(fù)雜性，它已發(fā)展成為一個(gè)龐大的學(xué)科體系。根據(jù)其研究對(duì)象的組織水平、類群、生境以及研究性質(zhì)等可劃分為如下幾類。 （1）根據(jù)研究對(duì)象的組織水平劃分?？梢园焉鷳B(tài)學(xué)分為分子生態(tài)學(xué)、進(jìn)化生態(tài)學(xué)、個(gè)體生態(tài)學(xué)或生理生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)與全球生態(tài)學(xué)等。 （2）根據(jù)研究對(duì)象的分類學(xué)類群劃分。生態(tài)學(xué)起源于生物學(xué)，可根據(jù)生物的一些特定類群將生態(tài)學(xué)分為普通生態(tài)學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、動(dòng)物生態(tài)學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)、陸生植物

11、生態(tài)學(xué)、哺乳動(dòng)物生態(tài)學(xué)、昆蟲生態(tài)學(xué)、地衣生態(tài)學(xué)，以及各主要物種的生態(tài)學(xué)，如鳥類生態(tài)學(xué)、魚類生態(tài)學(xué)等。共一百零九頁第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2、生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象（3）根據(jù)研究對(duì)象的生境類別劃分。由于不同的生物有不同的生存環(huán)境，根據(jù)研究對(duì)象生境類別劃分為陸地生態(tài)學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)、淡水生態(tài)學(xué)、島嶼生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)、草原(coyun)生態(tài)學(xué)、沙漠生態(tài)學(xué)、農(nóng)田生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)等。（4）根據(jù)研究的性質(zhì)劃分。 生態(tài)學(xué)的研究分為理論研究和應(yīng)用研究兩大類，因此，可分為理論生態(tài)學(xué)和應(yīng)用生態(tài)學(xué)。理論生態(tài)學(xué)涉及生態(tài)學(xué)進(jìn)程、生態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)推理及生態(tài)建模，如能量生態(tài)學(xué)、功能生態(tài)學(xué)等；應(yīng)用生態(tài)學(xué)主要是將生態(tài)學(xué)原理應(yīng)用到人類生

12、產(chǎn)活動(dòng)的許多方面，如農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、工業(yè)生態(tài)學(xué)、宇宙太空生態(tài)學(xué)、放射生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)、草地生態(tài)學(xué)、自然資源生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)、污染生態(tài)學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、生態(tài)工程學(xué)、人類生態(tài)學(xué)、社會(huì)生態(tài)學(xué)、人口生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)、生態(tài)倫理學(xué)等。（5）根據(jù)生態(tài)學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系劃分。根據(jù)生態(tài)學(xué)和其他學(xué)科相結(jié)合可分為系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、能量生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)、物理生態(tài)學(xué)等。（一）生態(tài)學(xué)概念及研究對(duì)象共一百零九頁（二）生態(tài)系統(tǒng)第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1.生態(tài)系統(tǒng)的基本概念 生態(tài)系統(tǒng)一詞是英國植物生態(tài)學(xué)家AGTansley于1936年首先提出來的。在1965年丹麥哥本哈根會(huì)議上決定采用生態(tài)系統(tǒng)一詞，此后生態(tài)系統(tǒng)便得到了廣

13、泛的應(yīng)用。 生態(tài)系統(tǒng)就是在一定空間中共同棲居著的所有生物(即生物群落)與其環(huán)境之間由于不斷地進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程而形成的統(tǒng)一整體。地球上的森林、草原、荒漠(hungm)、濕地、海洋、湖泊、河流等，不僅它們的外貌有區(qū)別，生物組成也各有其特點(diǎn)，并且其中的生物和非生物構(gòu)成了一個(gè)相互作用、物質(zhì)不斷循環(huán)、能量不斷流動(dòng)的生態(tài)系統(tǒng)。共一百零九頁（二）生態(tài)系統(tǒng)第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2.生態(tài)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)(jigu)1）生態(tài)系統(tǒng)的基本組成 地球表面的各種不同的生態(tài)系統(tǒng)，不論是陸地還是水域，大的或小的，一個(gè)發(fā)育完整的生態(tài)系統(tǒng)的基本成分都可概括為生物成分(生命系統(tǒng))和非生物成分(環(huán)境系統(tǒng))兩大部分，包括生產(chǎn)

14、者、消費(fèi)者、分解者和非生物環(huán)境四種基本成分。2）生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指生態(tài)系統(tǒng)中生物的和非生物的諸要素在時(shí)間、空間和功能上分化與配置而形成的各種有序系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是生態(tài)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。共一百零九頁（二）生態(tài)系統(tǒng)第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3、生態(tài)系統(tǒng)功能 生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn) 生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)由初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn)兩大部分組成(z chn)。綠色植物通過光合作用吸收和固定太陽能，從無機(jī)物合成、轉(zhuǎn)化成復(fù)雜的有機(jī)物的過程稱為初級(jí)生產(chǎn)，或稱為第一性生產(chǎn)。初級(jí)生產(chǎn)以外的生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)，統(tǒng)稱為次級(jí)生產(chǎn)，或第二性生產(chǎn)。 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng) 植物通過光合作用所同化的第一性生產(chǎn)量成為進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)中

15、可利用的基本能源。這些能量遵循熱力學(xué)基本定律在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各成分之間不停地流動(dòng)或轉(zhuǎn)移，使得生態(tài)系統(tǒng)的各種功能得以正常進(jìn)行。能量流動(dòng)從初級(jí)生產(chǎn)在植物體內(nèi)分配與消耗開始。 共一百零九頁第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3、生態(tài)系統(tǒng)功能 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)(wzh)循環(huán) 生命的維持不但需要能量，而且也依賴于各種化學(xué)元素的供應(yīng)。如果說生態(tài)系統(tǒng)中的能量來源于太陽，那么物質(zhì)則是由地球供應(yīng)的。生態(tài)系統(tǒng)從大氣、水體和土壤等環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)，通過綠色植物吸收，進(jìn)人生態(tài)系統(tǒng)，被其他生物重復(fù)利用，最后再歸入環(huán)境中，稱為物質(zhì)循環(huán)，又稱生物地球化學(xué)循環(huán)。 生態(tài)系統(tǒng)的物種流動(dòng) 物種流動(dòng)是指物種的種群在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)之間時(shí)空變化的狀態(tài)。

16、 生態(tài)系統(tǒng)的信息流動(dòng) 生態(tài)系統(tǒng)的功能除體現(xiàn)在生物生產(chǎn)過程、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)過程以外，還表現(xiàn)在系統(tǒng)中各生命成分之間的信息傳遞。 （二）生態(tài)系統(tǒng)共一百零九頁（三）生態(tài)平衡第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1.生態(tài)平衡的概念 生態(tài)系統(tǒng)的平衡是指某個(gè)主體與其環(huán)境的綜合協(xié)調(diào)。從這一意義上說，生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)層次都涉及到生態(tài)平衡的問題。如種群和群落的穩(wěn)定不只受自身調(diào)節(jié)(tioji)機(jī)制的制約，同時(shí)也與其他種群或群落及許多其他因素有關(guān)。這是對(duì)生態(tài)平衡的廣義理解。狹義的生態(tài)平衡就是指生態(tài)系統(tǒng)的平衡，簡稱生態(tài)平衡。具體來說，在一定時(shí)間內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)中生物各種群之間，通過能流、物流、信息流的傳遞，達(dá)到互相適應(yīng)、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的狀態(tài)

17、，處于動(dòng)態(tài)的平衡之中，這種動(dòng)態(tài)的平衡稱為生態(tài)平衡。共一百零九頁（三）生態(tài)平衡第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2.生態(tài)平衡的標(biāo)志 （1）生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的輸入、輸出的相對(duì)平衡; （2）在生態(tài)系統(tǒng)整體上，生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者應(yīng)構(gòu)成完整的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(jigu); （3）生物種類和數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定; （4）生態(tài)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。 共一百零九頁第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（三）生態(tài)平衡3.導(dǎo)致生態(tài)平衡失調(diào)的原因 自然因素 主要是指自然界發(fā)生的異常變化，或自然界本來就存在的對(duì)人類和生物的有害因素。如火山爆發(fā)、山崩海嘯、水旱災(zāi)害、地震、臺(tái)風(fēng)、流行病等自然災(zāi)害，都會(huì)使生態(tài)平衡遭到破壞。這些(zhxi)自然因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞

18、是嚴(yán)重的，甚至可使其徹底毀滅，并具有突發(fā)性的特點(diǎn)。但這類因素常常是局部的，出現(xiàn)的頻率并不高。共一百零九頁第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（三）生態(tài)平衡3.導(dǎo)致生態(tài)平衡失調(diào)的原因 人為因素 人為因素主要是指人類對(duì)自然資源不合理的開發(fā)利用以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所帶來的環(huán)境污染等。人為因素對(duì)生態(tài)平衡的影響往往是漸進(jìn)(jinjn)的、長效性的，破壞程度與作用時(shí)間、作用強(qiáng)度緊密相關(guān)。在人類生活和生產(chǎn)過程中，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)失去平衡的主要原因有如下三種。 （1）物種改變 人類有意或無意地造成某一生態(tài)系統(tǒng)中某一生物消失或往其中引入某一物種，都可能對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)造成影響，甚至破壞一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。 （2）環(huán)境因素的改變 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅

19、速發(fā)展，使大量污染物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，從而改變環(huán)境因素，影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，甚至破壞生態(tài)平衡。 （3）信息系統(tǒng)的破壞 許多生物在生存過程中都能釋放出某種信息素(一種特殊的化學(xué)物質(zhì))以驅(qū)趕天敵、排斥異種，取得直接或間接的聯(lián)系以繁衍后代。 共一百零九頁（三）生態(tài)平衡4.生態(tài)平衡的保持 保持生態(tài)平衡，促進(jìn)人類與自然界的協(xié)調(diào)，已成為當(dāng)代亟待解決的重要課題。人類與自然及生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系是一種平衡和協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系。人類是受自然約束的生物種，它的生存和繁衍也必須受自然資源和生物量的限制，受環(huán)境的約束。要使人類與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，保持生態(tài)平衡，人類的一切活動(dòng)，首先是生產(chǎn)活動(dòng)，都必須遵守自然規(guī)律，按生態(tài)規(guī)律辦事。否則，人類就

20、會(huì)遭受自然的無情懲罰。事實(shí)證明，人類只有在保持生態(tài)平衡的條件下，才能求得生存和發(fā)展。 當(dāng)今生態(tài)學(xué)和生態(tài)平衡規(guī)律已成為指導(dǎo)人類生產(chǎn)實(shí)踐的普遍原則。要解決世界五大問題（即人口、糧食、能源、自然資源、環(huán)境保護(hù)），必須以生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，并按生態(tài)規(guī)律辦事。對(duì)環(huán)境問題的認(rèn)識(shí)和處理，必須運(yùn)用生態(tài)學(xué)的理論和觀點(diǎn)來分析。環(huán)境質(zhì)量(hun jn zh lin)的保持與改善以及生態(tài)平衡的恢復(fù)和重建，都要依靠人們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的了解，及生態(tài)學(xué)原理在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)共一百零九頁（四）生態(tài)工程復(fù)墾 生態(tài)工程復(fù)墾是根據(jù)生態(tài)學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，應(yīng)用土地(td)復(fù)墾技術(shù)和生態(tài)工程技術(shù)，對(duì)沉陷、

21、挖損、壓占等采礦破壞土地(td)及其它各種人為活動(dòng)和自然災(zāi)害損毀的土地(td)進(jìn)行整治和利用。它是廣義的農(nóng)業(yè)復(fù)墾，其實(shí)質(zhì)是在破壞土地(td)的復(fù)墾利用過程中發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，按照生態(tài)學(xué)中的生態(tài)位原理、食物鏈原理和養(yǎng)分循環(huán)原理等，建立一種多層次、多結(jié)構(gòu)、多功能集約經(jīng)營管理的綜合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。礦區(qū)生態(tài)工程復(fù)墾規(guī)劃的內(nèi)容有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃和工藝規(guī)劃，結(jié)構(gòu)規(guī)劃又包括營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、平面結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)和時(shí)間結(jié)構(gòu)規(guī)劃等，其中營養(yǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃是基礎(chǔ)。第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)共一百零九頁（四）生態(tài)工程復(fù)墾 生態(tài)工程復(fù)墾不是某單一用途的復(fù)墾，而是農(nóng)、林、牧、副、漁、加工等多業(yè)聯(lián)合復(fù)墾，并且是相互協(xié)調(diào)，相互促進(jìn), 全面(qunmin

22、)發(fā)展；它是對(duì)傳統(tǒng)土地復(fù)墾技術(shù)，按照生態(tài)學(xué)原理進(jìn)行的組合與裝配；它是利用生物共生關(guān)系，通過合理配置農(nóng)業(yè)植物、動(dòng)物、微生物，進(jìn)行立體種植、養(yǎng)殖業(yè)復(fù)墾；它是依據(jù)能量多級(jí)利用與物質(zhì)循環(huán)再生原理，循環(huán)利用生產(chǎn)中的農(nóng)業(yè)廢物，使農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化，增加產(chǎn)品輸出；它充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，注重合理規(guī)劃，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益的統(tǒng)一。第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)共一百零九頁 地下礦產(chǎn)采出后，開采區(qū)周圍巖土體的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，巖土體出現(xiàn)位移和變形，應(yīng)力重新分布，達(dá)到新的平衡。在此過程中，巖土體上出現(xiàn)的位移和變形稱之為開采沉陷（mining subsidence）。不僅可能對(duì)礦山工程本身造成影響和危害，還

23、可能對(duì)其他巖土工程及含水層和地面的工程和耕地造成影響及危害，它早已成為采礦工程中的一個(gè)重大科學(xué)技術(shù)課題而受到人們關(guān)注。 礦山開采沉陷工程學(xué)的研究內(nèi)容主要有：采礦引起巖土體位移與變形的機(jī)理和規(guī)律，減小巖土體位移與變形的采礦技術(shù)，采動(dòng)區(qū)建（構(gòu)）筑物變形的機(jī)理與規(guī)律及其保護(hù)加固措施，受采動(dòng)影響的巖土體及建（構(gòu)）筑物變形的監(jiān)測與預(yù)計(jì)技術(shù)，受護(hù)建（構(gòu)）筑物保護(hù)礦柱設(shè)計(jì)技術(shù)，礦區(qū)(kun q)與開采沉陷有關(guān)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)與保護(hù)技術(shù)以及礦區(qū)(kun q)建設(shè)規(guī)劃等。 一、礦山開采沉陷工程的研究對(duì)象和任務(wù)第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)共一百零九頁 當(dāng)開采

24、范圍足夠大時(shí)（0.2H0.3H，H為采深），巖層移動(dòng)發(fā)展到地表(dbio)，在地表(dbio)形成一個(gè)比采空區(qū)范圍大得多的下沉盆地。 根據(jù)觀測和研究，在巖層移動(dòng)過程中，開采空間周圍巖層的移動(dòng)形式可歸結(jié)為以下幾種： 1、彎曲這是巖層移動(dòng)的主要形式。 2、巖層垮落（或稱冒落）礦層采出后，采空區(qū)周邊附近上方巖層便彎曲而產(chǎn)生拉伸變形。 3、煤被擠出（又稱片幫）一部分采空區(qū)邊界礦層在支承壓力作用下被壓碎擠向采空區(qū)，這種現(xiàn)象稱為片幫。 二、礦山開采沉陷規(guī)律第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)共一百零九頁 4、巖層沿層面滑移在開采傾斜礦層時(shí)，巖石在自重重力(zhngl)的作用下，除產(chǎn)生沿層面法線方向的彎曲以外

25、，還會(huì)產(chǎn)生沿層面方向的移動(dòng)。 5、垮落巖石下滑（或滾動(dòng)）礦層采出后，采空區(qū)為冒落巖塊所充填。 6、底板巖層隆起底板巖層較軟時(shí)，礦層采出后，底板在垂直方向減壓而水平方向受壓，導(dǎo)致底板向采空區(qū)方向隆起。 由于巖體破壞后其導(dǎo)水性能提高，對(duì)水體下采礦至關(guān)重要，所以在水體下采礦中將上覆巖層劃分為三帶：垮落帶、裂縫帶和彎曲帶；將底板以下巖體也分為三帶：底板采動(dòng)導(dǎo)水破壞帶、底板阻水帶和底板承壓水導(dǎo)升帶。二、礦山開采沉陷規(guī)律第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)共一百零九頁（一）地表移動(dòng)的基本概念 1.地表移動(dòng)盆地 當(dāng)?shù)叵鹿ぷ髅骈_采達(dá)到一定距離后，地下開采便波及地表，使受采動(dòng)影響的地表從原有標(biāo)高向下沉降，從

26、而在采空區(qū)上方地表形成一個(gè)比采空區(qū)大得多的沉陷區(qū)域，這種地表沉陷區(qū)域稱為地表移動(dòng)盆地，或稱下沉盆地。 常用的定量指標(biāo)有：下沉、水平移動(dòng)、傾斜、曲率、水平變形、扭曲和剪應(yīng)變。目前(mqin)，對(duì)前5種指標(biāo)研究得比較充分，而后兩種指標(biāo)使用的較少，一般工程問題中不使用。 三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)共一百零九頁（一）地表移動(dòng)的基本概念 (1)下沉(xi chn) 地表點(diǎn)的沉降叫下沉，用w表示，是地表移動(dòng)向量的垂直分量。用本次與首次觀測點(diǎn)的標(biāo)高差表示，即：三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)共一百零九頁（一）地表移動(dòng)的基本概念 (2)

27、水平移動(dòng) 地表下沉盆地(pnd)中某點(diǎn)沿某一水平方向的位移叫水平移動(dòng)，用u表示。用本次與首次測得的從該點(diǎn)至控制點(diǎn)水平距離差表示，即 三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)共一百零九頁（一）地表移動(dòng)的基本概念 (3)傾斜 地表傾斜是指相鄰兩點(diǎn)在豎直方向的下沉差與其(yq)水平距離的比值，用以反映地表移動(dòng)盆地沿某一方向的坡度，通常用i表示。即：三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)共一百零九頁（一）地表移動(dòng)的基本概念 (4)曲率 地表曲率是兩相鄰線段的傾斜差與兩線段中點(diǎn)間的水平距離的比值，用以反映觀測線斷面上的彎曲程度。由下式進(jìn)行(jnxng)計(jì)算

28、：三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)共一百零九頁（一）地表移動(dòng)的基本概念 (5)水平變形(bin xng) 地表水平變形是指相鄰兩點(diǎn)的水平移動(dòng)差與兩點(diǎn)間水平距離的比值，通常用 表示。由下式進(jìn)行計(jì)算：三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)共一百零九頁（一）地表移動(dòng)的基本概念 2.充分采動(dòng)和非充分采動(dòng) (1)充分采動(dòng) 充分采動(dòng)，是指地下礦層采出后地表下沉值達(dá)到該地質(zhì)采礦條件下應(yīng)有的最大值，此時(shí)的采動(dòng)狀態(tài)(zhungti)稱為充分采動(dòng)。 (2)非充分采動(dòng) 采空區(qū)尺寸（長度和寬度）小于該地質(zhì)采礦條件下的臨界開采尺寸時(shí)，地表最大下沉值未達(dá)到該地質(zhì)采礦

29、條件下應(yīng)有的最大下沉值，稱這種采動(dòng)為非充分采動(dòng)。 三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律非充分采動(dòng)時(shí)的地表(dbio)移動(dòng)盆地 共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律臨界充分采動(dòng)時(shí)的地表移動(dòng)(ydng)盆地 臨界開采尺寸 ，1.21.4倍采深 共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律超充分采動(dòng)時(shí)的地表(dbio)移動(dòng)盆地 共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律傾向臨界(ln ji)充分

30、采動(dòng)共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律 非充分(chngfn)采動(dòng)共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律3.地表移動(dòng)盆地的主斷面 地表移動(dòng)盆地內(nèi)各點(diǎn)的移動(dòng)和變形不完全相同，在正常情況下，移動(dòng)和變形分布具有以下規(guī)律： （1）下沉等值線以采空區(qū)中心為原點(diǎn)呈橢圓形分布，橢圓的長軸位于(wiy)工作面開采尺寸較大的方向； （2）盆地中心下沉值最大，向四周逐漸減??； （3）水平移動(dòng)指向采空區(qū)中心，采空區(qū)中心上方地表幾乎不產(chǎn)生水平移動(dòng)，開采邊界上方地表水平移動(dòng)值最大，向外逐漸減小為零。水平移動(dòng)等值線也是一組平行于開采邊界的線簇。

31、 共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律 由于(yuy)下沉等值線和水平移動(dòng)等值線均平行于開采邊界，移動(dòng)盆地內(nèi)下沉值最大的點(diǎn)和水平移動(dòng)值為零的點(diǎn)都在采空區(qū)中心，因此通過采空區(qū)中心與礦層走向平行或垂直的斷面上的地表移動(dòng)值最大。通常就將地表移動(dòng)盆地內(nèi)通過地表最大下沉點(diǎn)所作的沿礦層走向和傾向的垂直斷面稱為地表移動(dòng)盆地主斷面。沿走向的主斷面稱為走向主斷面，沿傾向的主斷面稱為傾向主斷面。 共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律 從主斷面的定義可知，水平和緩傾斜煤層開采時(shí)，地表移動(dòng)盆地主斷面有如下特征： 在主斷面上地表移動(dòng)盆地的范圍

32、最大； 在主斷面上地表移動(dòng)量最大； 在主斷面上不存在垂直于主斷面方向(fngxing)的水平移動(dòng)。 最大下沉角，就是在傾向主斷面上由采空區(qū)的中點(diǎn)和地表移動(dòng)盆地的最大下沉點(diǎn)（在基巖面的投影點(diǎn)）的連線與水平線之間在礦層下山方向一側(cè)的夾角，用表示。共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（1）近水平煤層(micng)地表移動(dòng)盆地 共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（2）緩傾斜和傾斜煤層地表移動(dòng)(ydng)盆地 共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（二）地表移動(dòng)盆地邊界的確定1.地表移

33、動(dòng)對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響 地下開采引起的地表移動(dòng)變形，使位于移動(dòng)影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生移動(dòng)變形，當(dāng)建（構(gòu)）筑物移動(dòng)變形大于其允許值時(shí)，建（構(gòu)）筑物將被損害。建（構(gòu)）筑物不需維修仍能保持正常使用所允許的地表最大變形值，稱為臨界變形值。在有關(guān)規(guī)程中規(guī)定，我國長度小于20m的磚石結(jié)構(gòu)建筑物的臨界變形值為：傾斜i=3mm/m，曲率k=0.2mm/m2，水平變形=2mm/m。 (1)下沉和水平移動(dòng)對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響 地表均勻(jnyn)地、平緩地下沉和水平移動(dòng)可使建（構(gòu)）筑物位置發(fā)生變化，但不會(huì)使建（構(gòu)）筑物內(nèi)產(chǎn)生較大附加應(yīng)力，也不會(huì)使其損害。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表

34、移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（二）地表移動(dòng)盆地邊界的確定1.地表移動(dòng)對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響 (2)地表傾斜對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響 地表傾斜會(huì)使位于其影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物歪斜，特別是底面積很小而高度大的建（構(gòu)）筑物，如水塔、煙囪、高壓線鐵塔等，如果地表傾斜過大，則可能使建（構(gòu)）筑物重心偏離基礎(chǔ)底面，使其傾覆。傾斜會(huì)使鐵路、公路、管線等坡度發(fā)生改變，增加行車阻力，改變水流(shuli)方向。(3)地表曲率對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響 地表曲率變形使建（構(gòu)）筑物地基產(chǎn)生彎曲，從而使建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生附加應(yīng)力。正曲率（地表上凸）可使建（構(gòu)）筑物中間受力大、兩端受力小。產(chǎn)生倒八字形裂縫，負(fù)曲率則可使建（構(gòu)）筑物中間受力小兩

35、端受力大，產(chǎn)生正八字形裂縫。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（二）地表移動(dòng)盆地邊界的確定1.地表移動(dòng)對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響 (4)地表水平變形對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響 地表水平變形通過建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)與周圍土體的摩擦力而傳遞給上部建（構(gòu)）筑物，使建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生附加應(yīng)力和壓應(yīng)力，導(dǎo)致建（構(gòu)）筑物拉壞和壓壞，在門窗洞口、墻體、基礎(chǔ)上產(chǎn)生裂縫。拉伸變形使管道、電纜拉斷，使鐵路鋼軌軌縫加大。壓縮變形使軌縫擠死，從而導(dǎo)致鐵軌(tiju)上鼓或側(cè)彎而發(fā)生行車事故等。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（二）地表移動(dòng)盆地邊界的確定2.地

36、表移動(dòng)邊界 按照地表移動(dòng)變形值的大小以及其對(duì)建（構(gòu)）筑物及地表的影響程度，可將地表移動(dòng)盆地劃分出三個(gè)邊界：最外邊界、危險(xiǎn)移動(dòng)邊界和裂縫邊界。(1)移動(dòng)盆地的最外邊界 移動(dòng)盆地的最外邊界，是指以地表移動(dòng)變形為零的盆地邊界點(diǎn)所圈定的邊界。在現(xiàn)場實(shí)測中，考慮(kol)到觀測的誤差，一般取下沉10mm的點(diǎn)為邊界點(diǎn)，最外邊界實(shí)際上是下沉10mm的點(diǎn)圈定的邊界。多年來的觀測表明，有時(shí)水平移動(dòng)為10mm的邊界較下沉為10mm的邊界大，有的學(xué)者建議取兩者的最外邊界作為移動(dòng)盆地的最外邊界。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（二）地表移動(dòng)盆地(pnd)邊界的確定2.地表移動(dòng)邊

37、界(2)移動(dòng)盆地的危險(xiǎn)移動(dòng)邊界 移動(dòng)盆地的危險(xiǎn)移動(dòng)邊界，是指以臨界變形值確定的邊界，表示處于該邊界范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物將會(huì)產(chǎn)生損害，而位于該邊界外的建（構(gòu)）筑物則不會(huì)產(chǎn)生明顯的損害。我國一般采用i=3mm/m、k=0.2mm/m2和=2mm/m三個(gè)臨界變形值中最外一個(gè)值確定的邊界為危險(xiǎn)移動(dòng)邊界。 值得注意的是，不同結(jié)構(gòu)的建（構(gòu)）筑物能承受最大變形的能力不同，各種類型的建（構(gòu)）筑物都對(duì)應(yīng)有相應(yīng)的臨界變形值。 (3)移動(dòng)盆地的裂縫邊界 移動(dòng)盆地的裂縫邊界，是指根據(jù)移動(dòng)盆地的最外側(cè)的裂縫圈定的邊界。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（二）地表移動(dòng)盆地邊界的確定2

38、.角量邊界 描述地表移動(dòng)盆地形態(tài)和范圍的角量參數(shù)主要有以下幾種：邊界角、移動(dòng)角、裂縫角、松散層移動(dòng)角、充分采動(dòng)角。 (1)邊界角 在充分采動(dòng)或接近充分采動(dòng)條件下，地表移動(dòng)盆地主斷面上盆地邊界點(diǎn)（下沉為10mm）至采空區(qū)邊界的連線與水平線在礦柱一側(cè)的夾角稱為邊界角。當(dāng)有松散層存在時(shí)，應(yīng)先從盆地邊界點(diǎn)用松散層移動(dòng)角畫線和基巖與松散層的交接面相交，此交點(diǎn)至采空區(qū)邊界的連線與水平線在礦柱一側(cè)的夾角稱為邊界角。按不同(b tn)的斷面，邊界角可區(qū)分為走向邊界角、下山邊界角、上山邊界角、急傾斜礦層底板邊界角，分別用0、0、0、0表示。共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破

39、壞規(guī)律（二）地表移動(dòng)盆地邊界的確定2.角量邊界 (2)移動(dòng)角 在充分采動(dòng)或接近充分采動(dòng)條件下，地表移動(dòng)盆地主斷面上三個(gè)臨界變形中最外邊的一個(gè)(y )臨界變形值點(diǎn)至采空區(qū)邊界的連線與水平線在礦柱一側(cè)的夾角稱為移動(dòng)角。當(dāng)有松散層存在時(shí)，應(yīng)從最外邊的臨界變形值點(diǎn)用松散層移動(dòng)角畫線和基巖與松散層交接面相交，此交點(diǎn)至采空區(qū)邊界的連線與水平線在礦柱一側(cè)的夾角稱為移動(dòng)角。按不同斷面，移動(dòng)角可區(qū)分為走向移動(dòng)角、下山移動(dòng)角、上山移動(dòng)角、急傾斜礦層底板移動(dòng)角，分別用、表示。共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（二）地表移動(dòng)盆地邊界的確定2.角量邊界 (3)裂縫角 在充分(

40、chngfn)采動(dòng)或接近充分(chngfn)采動(dòng)條件下，地表移動(dòng)盆地主斷面上，移動(dòng)盆地最外側(cè)的地表裂縫至采空區(qū)邊界的連線與水平線在礦柱一側(cè)的夾角稱為裂縫角。按不同斷面，裂縫角可區(qū)分為走向裂縫角、下山裂縫角、上山裂縫角、急傾斜礦層底板裂縫角，分別用“、”、“、”表示。 (4)松散層移動(dòng)角 松散層移動(dòng)角用表示。它不受礦層和基巖傾角的影響，主要與松散層的特性有關(guān)。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（二）地表移動(dòng)盆地邊界的確定(qudng)2.角量邊界 (5)充分采動(dòng)角 在充分采動(dòng)條件下的地表移動(dòng)盆地主斷面上，移動(dòng)盆地平底的邊緣（在地表水平線上的投影點(diǎn)）和同側(cè)采空

41、區(qū)邊界的連線與礦層在采空區(qū)一側(cè)的夾角稱為充分采動(dòng)角。按不同斷面，充分采動(dòng)角可區(qū)分為走向充分采動(dòng)角、下山充分采動(dòng)角、上山充分采動(dòng)角，分別用3、1、2表示。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)四、礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論 地表沉陷的預(yù)計(jì)(yj)方法大致可分為剖面函數(shù)法、影響函數(shù)法（概率積分法）、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法、數(shù)值模擬和物理模擬法等。 預(yù)計(jì)所需要的參數(shù)和資料有：開采幾何要素，如采深、采厚、開采面積等；開采沉陷參數(shù)，如下沉系數(shù)、水平移動(dòng)系數(shù)、拐點(diǎn)偏移距、主要影響角正切、邊界角、充分采動(dòng)角等；地層結(jié)構(gòu)和巖體的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，如煤層的傾角、斷層、

42、褶曲、彈性模量及強(qiáng)度參數(shù)等。 這里僅主要介紹我國常用的影響函數(shù)法（概率積分法）。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)四、礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論 概率積分法：從預(yù)計(jì)手段看，現(xiàn)在應(yīng)用較廣的理論模型為隨機(jī)(su j)介質(zhì)理論，即概率積分法。作為隨機(jī)(su j)介質(zhì)的顆粒體介質(zhì)，其移動(dòng)規(guī)律可抽象為介質(zhì)是由類似于砂?；蛳鄬?duì)來說很小的巖塊這樣的介質(zhì)顆粒組成的，顆粒完全失去了聯(lián)系，可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)。顆粒介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)用顆粒的隨機(jī)(su j)移動(dòng)來表征，并把大量的顆粒介質(zhì)的移動(dòng)看作是隨機(jī)(su j)過程。共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)四、礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論任意點(diǎn)變形計(jì)算: 利用概率

43、積分法計(jì)算有限開采時(shí)地表任意點(diǎn)下沉、傾斜(qngxi)、曲率、水平移動(dòng)、水平變形的公式：共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)四、礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論 從概率積分的模型可以看出：有限開采的地表移動(dòng)變形為兩個(gè)半無限開采的地表移動(dòng)變形通過(tnggu)幾何疊加而得出的。 共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)四、礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論地表(dbio)移動(dòng)變形最大值計(jì)算:煤層法線采厚，m；下沉系數(shù)；煤層傾角，deg；水平移動(dòng)系數(shù)；主要影響半徑，m。式中： 地表最大下沉值，mm； 地表最大傾斜值，mm/m； 地表最大曲率值，10-3/m； 地表最大水平變形值，mm/m； 地表最

44、大水平移動(dòng)值，mm；共一百零九頁第三節(jié) 礦山(kungshn)開采沉陷學(xué)四、礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論預(yù)測參數(shù)選取 概率(gil)積分法參數(shù)應(yīng)包括下沉系數(shù)（q0及q1）、主要影響角正切（tg）、水平移動(dòng)系數(shù)（b）、拐點(diǎn)偏移系數(shù)（s）、開采影響傳播角（）等，參數(shù)選取應(yīng)考慮重復(fù)采動(dòng)的影響。 必須說明參數(shù)選取的來源與依據(jù)，可以采用類比的方法確定，也可以根據(jù)相關(guān)規(guī)程分析計(jì)算確定。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)四、礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論地表移動(dòng)持續(xù)時(shí)間： 包括初始期、活躍期和衰退期三部分。地表下沉速度大于50mm/月（1.7mm/d）（煤層(micng)傾角小于45o），或大于30mm/月（

45、煤層(micng)傾角大于45o）的時(shí)間稱為活躍期；從地表移動(dòng)期開始到活躍期開始的階段成為初始期；從活躍期結(jié)束到移動(dòng)期結(jié)束的階段成為衰退期。基本穩(wěn)沉?xí)r間: 一般是指地表移動(dòng)持續(xù)時(shí)間的初始期和活躍期。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)四、礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論地表移動(dòng)持續(xù)時(shí)間計(jì)算 地表移動(dòng)持續(xù)時(shí)間可通過公式計(jì)算，在無實(shí)測資料的情況下，地表移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間(T)可根據(jù)以下公式計(jì)算：式中：T形成穩(wěn)定沉陷地面(dmin)移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間，d； H工作面平均開采深度，m。 地表移動(dòng)基本穩(wěn)沉?xí)r間一般為地表移動(dòng)的初始期和活躍期，一般為地表移動(dòng)持續(xù)時(shí)間的6070%。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kic

46、i)沉陷學(xué)五、金屬礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論 地下開采金屬礦，由于礦脈賦存條件、開采規(guī)模、開采工藝、頂板管理方式和圍巖力學(xué)性質(zhì)等強(qiáng)度與煤炭資源截然不同，其引發(fā)的地面塌陷規(guī)律也是不同的，采用煤炭系統(tǒng)常用的概率積分法對(duì)金屬礦開采引發(fā)的地面塌陷進(jìn)行評(píng)價(jià)(pngji)預(yù)測是不合理的。根據(jù)金屬非金屬礦山安全規(guī)程和采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)的有關(guān)規(guī)定，該類礦山目前只能綜合地利用多種方法對(duì)該礦山采用半定性、半定量的方法對(duì)其進(jìn)行預(yù)測評(píng)價(jià)(pngji)。共一百零九頁第三節(jié) 礦山開采(kici)沉陷學(xué)五、金屬礦山開采沉陷的預(yù)計(jì)理論 運(yùn)用類比法，結(jié)合礦區(qū)實(shí)際(shj)地質(zhì)情況、圍巖強(qiáng)度、礦體埋深和開采工藝，確定該礦地表移動(dòng)范圍計(jì)算公

47、式：端部地表移動(dòng)范圍計(jì)算公式： 上盤地表移動(dòng)范圍計(jì)算公式： 下盤地表移動(dòng)范圍計(jì)算公式： H1開采深度范圍內(nèi)圍巖的厚度，H2第四系沉積層厚度，平均約為3m； 端部移動(dòng)角； 上盤移動(dòng)角； 下盤移動(dòng)角； 第四系表土上盤移動(dòng)角。 共一百零九頁（一）景觀第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué)1、景觀的概念 景觀，作為視覺美學(xué)(mixu)上的概念，是指反映地形地貌景色的圖像；作為地理學(xué)上的解釋，是指某一地理區(qū)域的綜合地形特征。 在景觀生態(tài)學(xué)中，景觀，即一個(gè)空間異質(zhì)性的區(qū)域，由相互作用的生態(tài)系統(tǒng)組成，以相似的形式重復(fù)出現(xiàn)。它強(qiáng)調(diào)空間異質(zhì)性，其空間尺度隨研究對(duì)象、方法和目的而變化，而且突出了生態(tài)學(xué)系統(tǒng)眾多尺度和等級(jí)

48、結(jié)構(gòu)的特征。景觀由景觀要素組成，景觀要素是地面上相對(duì)同質(zhì)的生態(tài)要素或單元，按照各種景觀要素在景觀的地位和形狀，可將景觀要素分成斑塊、廊道和基質(zhì)三種類型，它們之間通過景觀的能量流、養(yǎng)分流和物種流而相互作用。共一百零九頁景觀具有如下5個(gè)特征： (1)景觀由不同空間單元鑲嵌組成，具有異質(zhì)性； (2)景觀是具有明顯形態(tài)特征與功能聯(lián)系的地理實(shí)體，其結(jié)構(gòu)與功能具有相關(guān)性和地域性； (3)景觀既是生物的棲息地，更是人類的生存環(huán)境； (4)景觀是處于生態(tài)系統(tǒng)之上，全球環(huán)境之下的中間(zhngjin)尺度，具有尺度性； (5)景觀具有經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和文化的多重價(jià)值，表現(xiàn)為綜合性。（一）景觀第四節(jié) 景觀(jn un)

49、生態(tài)學(xué)共一百零九頁（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué) 1、景觀生態(tài)學(xué)的概念 景觀生態(tài)學(xué)是研究景觀、運(yùn)用景觀再造技術(shù)將采煤(ci mi)沉陷破壞的區(qū)域進(jìn)行合理景觀要素配置， 格局、功能和動(dòng)態(tài)以及景觀規(guī)劃管理的綜合性學(xué)科。Forman 和Godron( 1986) 將景觀生態(tài)學(xué)定義為: 研究由相互作用的生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)土地區(qū)的景觀結(jié)構(gòu)、景觀功能及景觀變化的學(xué)問。 共一百零九頁（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué)2. 景觀生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容(nirng) 景觀生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容可以概括為3個(gè)基本方面。景觀結(jié)構(gòu)，即景觀組成單元的類型、多樣性及其空間關(guān)系。景觀功能，即景觀結(jié)

50、構(gòu)與生態(tài)學(xué)過程的相互作用或景觀結(jié)構(gòu)單元之間的相互作用。景觀動(dòng)態(tài)，即指景觀在結(jié)構(gòu)和功能方面隨時(shí)間推移發(fā)生的變化。共一百零九頁（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué)3、景觀要素 無論是在景觀生態(tài)學(xué)還是在景觀生態(tài)規(guī)劃中，斑塊(path)一廊道(corridor)一基底(matrix)模式都是構(gòu)成并用來描述景觀空間格局的一個(gè)基本模式。 斑塊是在景觀的空間比例尺上所能見到的最小異質(zhì)性單元，即一個(gè)具體的生態(tài)系統(tǒng)； 廊道是指不同于兩側(cè)基底的狹長地帶，可以看作是一個(gè)線狀或帶狀斑塊，連接度、結(jié)點(diǎn)及中斷等是反映廊道結(jié)構(gòu)特征的重要指標(biāo)(zhbio)； 基底是景觀中范圍廣闊、相對(duì)同質(zhì)且連通性最強(qiáng)的背景地域，

51、是一種重要的景觀元素。它在很大程度上決定著景觀的性質(zhì)，對(duì)景觀的動(dòng)態(tài)起著主導(dǎo)作用。 共一百零九頁景觀要素間的聯(lián)系 景觀之間的空間聯(lián)系分為兩種方式。 一是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括(boku)由廊道相互連接形成的廊道網(wǎng)絡(luò)，和由同質(zhì)性或異質(zhì)性景觀斑塊通過廊道的空間聯(lián)系形成的斑塊網(wǎng)絡(luò)； 另一種是生態(tài)交錯(cuò)帶，由異質(zhì)性斑塊空間鄰接形成，它的顯著特點(diǎn)是具有邊緣效應(yīng)。（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué)共一百零九頁（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué)4、景觀結(jié)構(gòu)與格局 在景觀生態(tài)學(xué)中，結(jié)構(gòu)與格局是兩個(gè)既有區(qū)別又有聯(lián)系的概念。比較傳統(tǒng)的理解是，景觀結(jié)構(gòu)包括景觀的空間特征(如景觀元素的大小、形狀及空間

52、組合等)和非空間特征(如景觀元素的類型、面積比率等)兩部分內(nèi)容，而景觀空間格局(1andscapepattern)一般指大小和形狀不一的景觀斑塊在空間上的配置。另外，這兩個(gè)概念均為尺度相關(guān)概念，表現(xiàn)為大結(jié)構(gòu)中包含(bohn)有小的格局，大格局中同樣含有小的結(jié)構(gòu)。不過，現(xiàn)階段許多景觀生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)往往不再區(qū)分景觀格局和景觀結(jié)構(gòu)之間的概念差異。共一百零九頁（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué)景觀結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)Forman意見，景觀結(jié)構(gòu)可分為四大類： 分散(fnsn)的斑塊景觀； 網(wǎng)狀景觀； 交錯(cuò)景觀； 棋盤狀景觀。 共一百零九頁（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué) 景觀格局類型

53、 Forman和Godron(1986)將景觀格局分為以下幾類： 均勻分布格局； 聚集型分布格局； 線狀格局； 平行格局； 特定組合或空間(kngjin)連接。 景觀對(duì)比度 ：景觀對(duì)比度是指鄰近景觀單元之間的相異程度。 景觀粒度 ：景觀尺度上有粗粒和細(xì)粒景觀之分。共一百零九頁 5、異質(zhì)性(heterogeneity) 異質(zhì)性是景觀生態(tài)學(xué)的重要概念，指在一個(gè)景觀區(qū)域中，景觀元素類型、組合及屬性在空間或時(shí)間上的變異程度，是景觀區(qū)別于其他生命層次的最顯著特征。景觀異質(zhì)性原理不僅是景觀生態(tài)(shngti)學(xué)的核心理論，也是景觀生態(tài)(shngti)規(guī)劃的方法論基礎(chǔ)和核心。地球上多種多樣的景觀是異質(zhì)性的結(jié)

54、果，異質(zhì)性是景觀元素間產(chǎn)生能量流、物質(zhì)流的原因。（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué)共一百零九頁6、尺度(scale) 尺度是景觀生態(tài)學(xué)的另一個(gè)重要概念，指研究對(duì)象時(shí)間和空間的細(xì)化水平，任何景觀現(xiàn)象和生態(tài)過程均具有明顯的時(shí)間和空間尺度特征(tzhng)。7、景觀連通性和連接度 景觀連通性是指景觀元素在空間結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系，而景觀連接度是景觀中各元素在功能上和生態(tài)過程上的聯(lián)系。 （二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué)共一百零九頁（三）景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué) 對(duì)景觀生態(tài)學(xué)的簡要介紹可以看出， 景觀生態(tài)學(xué)原理對(duì)礦區(qū)土地復(fù)墾生態(tài)重建有較好的指導(dǎo)意義。 ( 1)

55、 用于評(píng)價(jià)采礦、復(fù)墾等人類行為對(duì)景觀結(jié)構(gòu)、功能的影響(yngxing)及在景觀變化中的作用， 并用于土地復(fù)墾與生態(tài)重建規(guī)劃。 ( 2) 從景觀生態(tài)學(xué)原理出發(fā)， 礦區(qū)土地復(fù)墾遵循因地制宜原則不一定能獲得理想的景觀格局， 為獲得理想的景觀格局， 在遵循因地制宜原則的同時(shí)， 應(yīng)對(duì)影響景觀變化趨勢(shì)的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行人為調(diào)控。共一百零九頁（三）景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用第四節(jié) 景觀(jn un)生態(tài)學(xué) 對(duì)景觀生態(tài)學(xué)的簡要介紹可以看出， 景觀生態(tài)學(xué)原理對(duì)礦區(qū)土地復(fù)墾生態(tài)重建有較好的指導(dǎo)意義。 ( 3) 根據(jù)斑塊、模地、廊道間的相互作用關(guān)系，應(yīng)將村莊、道路的規(guī)劃納入礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建規(guī)劃中。目前大多數(shù)礦區(qū)在沉陷與復(fù)墾后

56、，將村莊大部搬遷至未受沉陷影響的周邊地區(qū)，大大減弱了村莊斑塊與模地的關(guān)系，這對(duì)生產(chǎn)是非常不利的。 ( 4) 生態(tài)演替與景觀異質(zhì)性的關(guān)系極為密切。景觀元素的動(dòng)態(tài)變化會(huì)使生態(tài)系統(tǒng)朝著一定的方向演化，景觀異質(zhì)性的大小對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要的意義。在礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)重建時(shí)，應(yīng)將生態(tài)演替與景觀生態(tài)學(xué)原理結(jié)合起來(q li)應(yīng)用。共一百零九頁第五節(jié) 土壤(trng)重構(gòu)理論 土壤是植物賴以生存的基礎(chǔ)，沒有良好的土壤母質(zhì)，作物與植被的建立就無從談起或者說很難達(dá)到良好的效果。有關(guān)研究表明(biomng)，現(xiàn)代復(fù)墾技術(shù)研究的重點(diǎn)應(yīng)該是土壤因素的重構(gòu)而不僅僅是作物因素的建立，為使復(fù)墾土壤達(dá)到最優(yōu)的生產(chǎn)力，構(gòu)

57、造一個(gè)較優(yōu)的土壤物理、化學(xué)和生物條件是最基本的和最重要的內(nèi)容。 土地破壞和復(fù)墾過程中都會(huì)對(duì)土壤進(jìn)行了擾動(dòng)，復(fù)墾后的土壤條件直接關(guān)系到復(fù)墾的成敗和效益的高低，因此，重構(gòu)一個(gè)較高土壤生產(chǎn)力的土地一直是土地復(fù)墾技術(shù)革新的動(dòng)力和方向。有關(guān)研究表明，現(xiàn)代復(fù)墾技術(shù)研究的重點(diǎn)應(yīng)該是土壤因素的重構(gòu)而不僅僅是作物因素的建立，為使復(fù)墾土壤達(dá)到最優(yōu)的生產(chǎn)力，構(gòu)造一個(gè)最優(yōu)的土壤物理、化學(xué)和生物條件是最基本的和最重要的，所以，土壤重構(gòu)是土地復(fù)墾的研究重點(diǎn)和核心任務(wù)。共一百零九頁一、復(fù)墾土壤重構(gòu)的概念與內(nèi)涵第五節(jié) 土壤(trng)重構(gòu)理論 土壤重構(gòu)（soil reconstruction, soil restoratio

58、n）即重構(gòu)土壤，是以工礦區(qū)破壞土地的土壤恢復(fù)或重建為目的，采取適當(dāng)?shù)牟傻V和重構(gòu)技術(shù)工藝，應(yīng)用工程措施及物理、化學(xué)、生物、生態(tài)措施，重新構(gòu)造一個(gè)適宜的土壤剖面與土壤肥力條件以及穩(wěn)定的地貌景觀，在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)和提高重構(gòu)土壤的生產(chǎn)力，并改善(gishn)重構(gòu)土壤的環(huán)境質(zhì)量。 土壤重構(gòu)必須全面考慮到自然成土因素對(duì)重構(gòu)土壤的潛在影響，采用合理有效的重構(gòu)方法與措施，最大限度地提高土壤重構(gòu)的效果，并降低土壤重構(gòu)的成本和重構(gòu)土壤的維護(hù)費(fèi)用。共一百零九頁一、復(fù)墾土壤重構(gòu)的概念與內(nèi)涵第五節(jié) 土壤(trng)重構(gòu)理論 土壤重構(gòu)的目的是重構(gòu)并快速培肥土壤，消除污染，改善土壤環(huán)境質(zhì)量，恢復(fù)和提高重構(gòu)土壤的生產(chǎn)力，恢

59、復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)主要以土壤為重構(gòu)材料的，恢復(fù)重構(gòu)土壤的生產(chǎn)力是主要方面；對(duì)以礦區(qū)廢棄物為主要重構(gòu)物料的，應(yīng)該在恢復(fù)重構(gòu)土壤生產(chǎn)力的同時(shí)采取相應(yīng)的污染處理與防治措施，減輕或消除土壤以及對(duì)作物的污染。 土壤重構(gòu)最經(jīng)濟(jì)、有效的方法是將礦區(qū)土壤重構(gòu)與采礦工藝相結(jié)合，在某些情況下，可以不增加(zngji)成本而構(gòu)造出比采礦前更好的土壤。土壤重構(gòu)過程與采礦工藝脫節(jié)必然導(dǎo)致復(fù)墾費(fèi)用高、效果差?？傊?，土壤重構(gòu)應(yīng)該與采礦工藝密切結(jié)合，統(tǒng)籌考慮，應(yīng)該將土壤重構(gòu)或土地復(fù)墾一開始就納入礦山開采設(shè)計(jì)，走在礦山開采之前。共一百零九頁二、土壤剖面重構(gòu)是復(fù)墾土壤重構(gòu)的關(guān)鍵第五節(jié) 土壤(trng)重構(gòu)理論 土壤剖面（soil

60、 profile）在土壤學(xué)上是指一個(gè)具體土壤的縱切面。一個(gè)完整的土壤剖面包括土壤形成過程中所產(chǎn)生的發(fā)生學(xué)層次及母質(zhì)層次，不同層次的組合形成土體構(gòu)型。土壤剖面重構(gòu)（soil profile reconstruction），概括地說就是土壤物理介質(zhì)及其剖面層次的重新構(gòu)造。是指采用合理的采礦工藝和剝離、堆墊、貯存、回填等重構(gòu)工，構(gòu)造一個(gè)適宜土壤剖面發(fā)育和植被生長的土壤剖面層次、土壤介質(zhì)和土壤物理環(huán)境?？筛鶕?jù)礦區(qū)具體條件(tiojin)，考慮重構(gòu)物料特性，并分析所在區(qū)域的土壤形成條件(tiojin)，預(yù)測土壤發(fā)育過程，來制定土壤剖面重構(gòu)計(jì)劃。 共一百零九頁二、土壤剖面重構(gòu)是復(fù)墾土壤重構(gòu)的關(guān)鍵第五節(jié) 土