土地復(fù)墾與生態(tài)重建基本理論

河南城建學(xué)院土地管理教研室馬文明土地復(fù)墾學(xué)

第三章土地復(fù)墾與生態(tài)重建基本理論

第三章土地復(fù)墾與生態(tài)重建基本理論主要內(nèi)容土壤學(xué)基本知識(shí)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)景觀生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)土壤重構(gòu)理論

1、土壤的概念土壤是指陸地表面能生長(zhǎng)植物的疏松表層，就土壤形成的過(guò)程講，未經(jīng)人工開(kāi)墾的土壤稱(chēng)為自然土壤；經(jīng)過(guò)開(kāi)懇耕種以后，它的性狀發(fā)生了變化，稱(chēng)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(zhǎng)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(zhǎng)以水、肥、氣、熱的能力，同時(shí)還具有協(xié)調(diào)它們之間的矛盾和抗拒惡劣自然條件影響的能力。

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(chēng)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)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。

6、土壤腐殖質(zhì)土壤腐殖質(zhì)是通過(guò)有機(jī)質(zhì)的腐化過(guò)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(guò)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(lèi)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)9、土壤容重指在自然狀態(tài)下，單位容積土體的重量。單位容積土體的重量包括土壤空隙在內(nèi)，過(guò)去又稱(chēng)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(chēng)為土壤結(jié)構(gòu)。

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)12、土壤養(yǎng)分高等植物生長(zhǎng)所必需的16種營(yíng)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(yíng)養(yǎng)元素、中量營(yíng)養(yǎng)元素、微量營(yíng)養(yǎng)元素。

大量營(yíng)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(yíng)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(yíng)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(wàn)分之幾，它們是鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯7種。在16種營(yíng)養(yǎng)元素中除碳、氫、氧三者來(lái)自空氣和水外，其余主要依靠土壤提供，我們把這些靠土壤提供營(yíng)養(yǎng)元素稱(chēng)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)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(chēng)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、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(lèi)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）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(lèi)長(zhǎng)年耕作栽培活動(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(lái)的。因此也是比較復(fù)雜的，一般可分為四層，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)

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)造第一節(jié)土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（二）土體結(jié)構(gòu)（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(lèi)型。中國(guó)（1978）擬定的土壤質(zhì)地分類(lèi)是按沙粒、粉粒和粘粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)劃分出砂土、壤土和粘土三類(lèi)。

（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(zhǎng)所需的土壤水分河養(yǎng)分的儲(chǔ)量與供應(yīng)能力，而且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(lèi)：①塊狀結(jié)構(gòu)體；②片狀結(jié)構(gòu)體；③柱狀結(jié)構(gòu)體和棱狀結(jié)構(gòu)體；④團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體。

1、棕壤土類(lèi)2、褐土土類(lèi)3、栗鈣土土類(lèi)4、栗褐土土類(lèi)5、黃綿土土類(lèi)6、石質(zhì)土土類(lèi)7、粗骨土土類(lèi)8、潮土土類(lèi)（五）我國(guó)主要土類(lèi)第一節(jié)土壤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)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)是由德國(guó)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(shū)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(guò)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(mén)學(xué)科。英國(guó)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(guó)著名生態(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。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(lèi)：第一類(lèi)研究重點(diǎn)是自然歷史和適應(yīng)性；第二類(lèi)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(lèi)是生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)。這三類(lèi)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。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?jiàn)，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(wú)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(lèi)社會(huì)，以及由人類(lèi)活動(dòng)所導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題，因此生態(tài)學(xué)研究的范圍也十分廣泛。

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(lèi)群、生境以及研究性質(zhì)等可劃分為如下幾類(lèi)。（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(lèi)學(xué)類(lèi)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(lèi)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)、陸生植物生態(tài)學(xué)、哺乳動(dòng)物生態(tài)學(xué)、昆蟲(chóng)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(niǎo)類(lèi)生態(tài)學(xué)、魚(yú)類(lèi)生態(tài)學(xué)等。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(lèi)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(lèi)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?jī)纱箢?lèi)，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(lèi)生產(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(lèi)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（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(guó)植物生態(tài)學(xué)家A．G．Tansley于1936年首先提出來(lái)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(guò)程而形成的統(tǒng)一整體。地球上的森林、草原、荒漠、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)。（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)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)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)。（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。綠色植物通過(guò)光合作用吸收和固定太陽(yáng)能，從無(wú)機(jī)物合成、轉(zhuǎn)化成復(fù)雜的有機(jī)物的過(guò)程稱(chēng)為初級(jí)生產(chǎn)，或稱(chēng)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(chēng)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(guò)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(kāi)始。

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)循環(huán)生命的維持不但需要能量，而且也依賴(lài)于各種化學(xué)元素的供應(yīng)。如果說(shuō)生態(tài)系統(tǒng)中的能量來(lái)源于太陽(yáng)，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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)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(chēng)為物質(zhì)循環(huán)，又稱(chēng)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)。

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(guò)程、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)過(guò)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)（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(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)層次都涉及到生態(tài)平衡的問(wèn)題。如種群和群落的穩(wěn)定不只受自身調(diào)節(jié)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(jiǎn)稱(chēng)生態(tài)平衡。具體來(lái)說(shuō)，在一定時(shí)間內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)中生物各種群之間，通過(guò)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)，處于動(dòng)態(tài)的平衡之中，這種動(dòng)態(tài)的平衡稱(chēng)為生態(tài)平衡。（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(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu);

（3）生物種類(lèi)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)。

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(lái)就存在的對(duì)人類(lèi)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。這些自然因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞是嚴(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(lèi)因素常常是局部的，出現(xiàn)的頻率并不高。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(lèi)對(duì)自然資源不合理的開(kāi)發(fā)利用以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所帶來(lái)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)的、長(zhǎng)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(lèi)生活和生產(chǎn)過(guò)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?nèi)祟?lèi)有意或無(wú)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(guò)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。

（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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，保持生態(tài)平衡，人類(lèi)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(lèi)就會(huì)遭受自然的無(wú)情懲罰。事實(shí)證明，人類(lèi)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(lèi)生產(chǎn)實(shí)踐的普遍原則。要解決世界五大問(wèn)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(wèn)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(lái)分析。環(huán)境質(zhì)量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)（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)用土地復(fù)墾技術(shù)和生態(tài)工程技術(shù)，對(duì)沉陷、挖損、壓占等采礦破壞土地及其它各種人為活動(dòng)和自然災(zāi)害損毀的土地進(jìn)行整治和利用。它是廣義的農(nóng)業(yè)復(fù)墾，其實(shí)質(zhì)是在破壞土地的復(fù)墾利用過(guò)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(yíng)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(yíng)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(yíng)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)（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(guò)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)

地下礦產(chǎn)采出后，開(kāi)采區(qū)周?chē)鷰r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(guò)程中，巖土體上出現(xiàn)的位移和變形稱(chēng)之為開(kāi)采沉陷（miningsubsidence）。不僅可能對(duì)礦山工程本身造成影響和危害，還可能對(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(kāi)采沉陷工程學(xué)的研究?jī)?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(cè)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)與開(kāi)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)建設(shè)規(guī)劃等。

一、礦山開(kāi)采沉陷工程的研究對(duì)象和任務(wù)第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)當(dāng)開(kāi)采范圍足夠大時(shí)（0.2H～0.3H，H為采深），巖層移動(dòng)發(fā)展到地表，在地表形成一個(gè)比采空區(qū)范圍大得多的下沉盆地。根據(jù)觀測(cè)和研究，在巖層移動(dòng)過(guò)程中，開(kāi)采空間周?chē)鷰r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(chēng)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(chēng)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(chēng)為片幫。二、礦山開(kāi)采沉陷規(guī)律第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)

4、巖層沿層面滑移——在開(kāi)采傾斜礦層時(shí)，巖石在自重重力的作用下，除產(chǎn)生沿層面法線方向的彎曲以外，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(kāi)采沉陷規(guī)律第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)（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_(kāi)采達(dá)到一定距離后，地下開(kāi)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(chēng)為地表移動(dòng)盆地，或稱(chēng)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，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(wèn)題中不使用。

三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)（一）地表移動(dòng)的基本概念

(1)下沉地表點(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(cè)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)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)（一）地表移動(dòng)的基本概念

(2)水平移動(dòng)地表下沉盆地中某點(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(cè)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)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)（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(kāi)采沉陷學(xué)（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(cè)線斷面上的彎曲程度。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)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)（一）地表移動(dòng)的基本概念

(5)水平變形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)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)（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)稱(chēng)為充分采動(dòng)。

(2)非充分采動(dòng)采空區(qū)尺寸（長(zhǎng)度和寬度）小于該地質(zhì)采礦條件下的臨界開(kāi)采尺寸時(shí)，地表最大下沉值未達(dá)到該地質(zhì)采礦條件下應(yīng)有的最大下沉值，稱(chēng)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(kāi)采沉陷學(xué)第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律非充分采動(dòng)時(shí)的地表移動(dòng)盆地

第三節(jié)礦山開(kāi)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)盆地

臨界開(kāi)采尺寸，1.2～1.4倍采深

第三節(jié)礦山開(kāi)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)的地表移動(dòng)盆地

第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律傾向臨界充分采動(dòng)第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律

非充分采動(dòng)第三節(jié)礦山開(kāi)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(zhǎng)軸位于工作面開(kāi)采尺寸較大的方向；（2）盆地中心下沉值最大，向四周逐漸減?。唬?）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(kāi)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(kāi)采邊界的線簇。

第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律

由于下沉等值線和水平移動(dòng)等值線均平行于開(kāi)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(guò)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(guò)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(chēng)為地表移動(dòng)盆地主斷面。沿走向的主斷面稱(chēng)為走向主斷面，沿傾向的主斷面稱(chēng)為傾向主斷面。

第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(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(kāi)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。第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)三、地表移動(dòng)變形及破壞規(guī)律（1）近水平煤層地表移動(dòng)盆地

第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(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)盆地

第三節(jié)礦山開(kāi)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.地表移動(dòng)對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響

地下開(kāi)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(chēng)為臨界變形值。在有關(guān)規(guī)程中規(guī)定，我國(guó)長(zhǎng)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ε=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。第三節(jié)礦山開(kāi)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(guò)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(chē)阻力，改變水流方向。(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)）筑物中間受力小兩端受力大，產(chǎn)生正八字形裂縫。第三節(jié)礦山開(kāi)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(guò)建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)與周?chē)馏w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(mén)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)致鐵軌上鼓或側(cè)彎而發(fā)生行車(chē)事故等。第三節(jié)礦山開(kāi)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.地表移動(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(chǎng)實(shí)測(cè)中，考慮到觀測(cè)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(lái)的觀測(cè)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。第三節(jié)礦山開(kāi)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.地表移動(dòng)邊界(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(guó)一般采用i=3mm/m、k=0.2mm/m2和ε=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(lèi)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。第三節(jié)礦山開(kāi)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(chēng)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(huà)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(chēng)為邊界角。按不同的斷面，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δ0、β0、γ0、λ0表示。第三節(jié)礦山開(kāi)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

(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)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(chēng)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(huà)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(chēng)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δ、β、γ、λ表示。第三節(jié)礦山開(kāi)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，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(chēng)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δ“、β”、γ“、λ”表示。

(4)松散層移動(dòng)角松散層移動(dòng)角用φ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)。第三節(jié)礦山開(kāi)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

(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)采空區(qū)邊界的連線與礦層在采空區(qū)一側(cè)的夾角稱(chēng)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φ3、φ1、φ2表示。第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)四、礦山開(kāi)采沉陷的預(yù)計(jì)理論

地表沉陷的預(yù)計(jì)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(kāi)采幾何要素，如采深、采厚、開(kāi)采面積等；開(kāi)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、褶曲、彈性模量及強(qiáng)度參數(shù)等。這里僅主要介紹我國(guó)常用的影響函數(shù)法（概率積分法）。第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)四、礦山開(kāi)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)介質(zhì)理論，即概率積分法。作為隨機(jī)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(lèi)似于砂粒或相對(duì)來(lái)說(shuō)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)移動(dòng)來(lái)表征，并把大量的顆粒介質(zhì)的移動(dòng)看作是隨機(jī)過(guò)程。第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)四、礦山開(kāi)采沉陷的預(yù)計(jì)理論任意點(diǎn)變形計(jì)算:

利用概率積分法計(jì)算有限開(kāi)采時(shí)地表任意點(diǎn)下沉、傾斜、曲率、水平移動(dòng)、水平變形的公式：第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)四、礦山開(kāi)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(kāi)采的地表移動(dòng)變形為兩個(gè)半無(wú)限開(kāi)采的地表移動(dòng)變形通過(guò)幾何疊加而得出的。第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)四、礦山開(kāi)采沉陷的預(yù)計(jì)理論地表移動(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；

—地表最大水平移動(dòng)值，mm；第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)四、礦山開(kāi)采沉陷的預(yù)計(jì)理論預(yù)測(cè)參數(shù)選取

概率積分法參數(shù)應(yīng)包括下沉系數(shù)（q0及q1）、主要影響角正切（tgβ）、水平移動(dòng)系數(shù)（b）、拐點(diǎn)偏移系數(shù)（s）、開(kāi)采影響傳播角（θ）等，參數(shù)選取應(yīng)考慮重復(fù)采動(dòng)的影響。必須說(shuō)明參數(shù)選取的來(lái)源與依據(jù)，可以采用類(lèi)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。第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)四、礦山開(kāi)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）（煤層傾角小于45o），或大于30mm/月（煤層傾角大于45o）的時(shí)間稱(chēng)為活躍期；從地表移動(dòng)期開(kāi)始到活躍期開(kāi)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。第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)四、礦山開(kāi)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(guò)公式計(jì)算，在無(wú)實(shí)測(cè)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)定沉陷地面移動(dòng)的延續(xù)時(shí)間，d；

H—工作面平均開(kāi)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60～70%。第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)五、金屬礦山開(kāi)采沉陷的預(yù)計(jì)理論地下開(kāi)采金屬礦，由于礦脈賦存條件、開(kāi)采規(guī)模、開(kāi)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(kāi)采引發(fā)的地面塌陷進(jìn)行評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)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(lèi)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(cè)評(píng)價(jià)。第三節(jié)礦山開(kāi)采沉陷學(xué)五、金屬礦山開(kāi)采沉陷的預(yù)計(jì)理論運(yùn)用類(lèi)比法，結(jié)合礦區(qū)實(shí)際地質(zhì)情況、圍巖強(qiáng)度、礦體埋深和開(kāi)采工藝，確定該礦地表移動(dòng)范圍計(jì)算公式：端部地表移動(dòng)范圍計(jì)算公式：

上盤(pán)地表移動(dòng)范圍計(jì)算公式：

下盤(pán)地表移動(dòng)范圍計(jì)算公式：H1——開(kāi)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(pán)移動(dòng)角；

——下盤(pán)移動(dòng)角；

——第四系表土上盤(pán)移動(dòng)角。（一）景觀第四節(jié)景觀生態(tài)學(xué)1、景觀的概念景觀，作為視覺(jué)美學(xué)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?zhuān)侵改骋坏乩韰^(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)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(lèi)型，它們之間通過(guò)景觀的能量流、養(yǎng)分流和物種流而相互作用。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(lèi)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)景觀生態(tài)學(xué)（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié)景觀生態(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(wèn)。

（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié)景觀生態(tài)學(xué)2.景觀生態(tài)學(xué)的研究?jī)?nèi)容景觀生態(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(lèi)型、多樣性及其空間關(guān)系。景觀功能，即景觀結(jié)構(gòu)與生態(tài)學(xué)過(guò)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。（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié)景觀生態(tài)學(xué)3、景觀要素

無(wú)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(lái)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(jiàn)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(zhǎng)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)；

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，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。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(guò)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)景觀生態(tài)學(xué)（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié)景觀生態(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、形狀及空間組合等)和非空間特征(如景觀元素的類(lèi)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)中包含有小的格局，大格局中同樣含有小的結(jié)構(gòu)。不過(guò)，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。（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié)景觀生態(tài)學(xué)景觀結(jié)構(gòu)類(lèi)型根據(jù)Forman意見(jiàn)，景觀結(jié)構(gòu)可分為四大類(lèi)：①分散的斑塊景觀；②網(wǎng)狀景觀；③交錯(cuò)景觀；④棋盤(pán)狀景觀。（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié)景觀生態(tài)學(xué)

景觀格局類(lèi)型

Forman和Godron(1986)將景觀格局分為以下幾類(lèi)：①均勻分布格局；②聚集型分布格局；③線狀格局；④平行格局；⑤特定組合或空間連接。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。

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(lèi)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)學(xué)的核心理論，也是景觀生態(tài)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)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)景觀生態(tài)學(xué)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(guò)程均具有明顯的時(shí)間和空間尺度特征。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(guò)程上的聯(lián)系。

（二）景觀生態(tài)學(xué)第四節(jié)景觀生態(tài)學(xué)（三）景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用第四節(jié)景觀生態(tài)學(xué)

對(duì)景觀生態(tài)學(xué)的簡(jiǎn)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)用于評(píng)價(jià)采礦、復(fù)墾等人類(lèi)行為對(duì)景觀結(jié)構(gòu)、功能的影響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。（三）景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用第四節(jié)景觀生態(tài)學(xué)

對(duì)景觀生態(tài)學(xué)的簡(jiǎn)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，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(lái)應(yīng)用。第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

土壤是植物賴(lài)以生存的基礎(chǔ)，沒(méi)有良好的土壤母質(zhì)，作物與植被的建立就無(wú)從談起或者說(shuō)很難達(dá)到良好的效果。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)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(guò)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)。一、復(fù)墾土壤重構(gòu)的概念與內(nèi)涵第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

土壤重構(gòu)（soilreconstruction,soilrestoration）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。一、復(fù)墾土壤重構(gòu)的概念與內(nèi)涵第五節(jié)土壤重構(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，可以不增加成本而構(gòu)造出比采礦前更好的土壤。土壤重構(gòu)過(guò)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寥乐貥?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(kāi)始就納入礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)，走在礦山開(kāi)采之前。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)土壤重構(gòu)理論

土壤剖面（soilprofile）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(guò)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)（soilprofilereconstruction），概括地說(shuō)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(zhǎng)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，考慮重構(gòu)物料特性，并分析所在區(qū)域的土壤形成條件，預(yù)測(cè)土壤發(fā)育過(guò)程，來(lái)制定土壤剖面重構(gòu)計(jì)劃。

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)土壤重構(gòu)理論

土壤剖面重構(gòu)是土壤重構(gòu)最為基礎(chǔ)的第一步。土壤/介質(zhì)剖面重構(gòu)是決定土壤重構(gòu)成敗與效益高低的關(guān)鍵，人為構(gòu)造一個(gè)適宜的土壤初始剖面層次是土壤重構(gòu)最重要的任務(wù)之一。只有構(gòu)造一個(gè)適宜土壤肥力因素發(fā)育的土壤介質(zhì)層次，才有可能以較小的投入在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步有效地培肥改良復(fù)墾土壤，達(dá)到土壤重構(gòu)的目的和效果。土壤剖面重構(gòu)與采礦工藝密切結(jié)合往往是最為有效的方法，需要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w的區(qū)域土壤地理?xiàng)l件，將礦山設(shè)計(jì)、開(kāi)采與重構(gòu)工藝融于一體。三、復(fù)墾土壤重構(gòu)的類(lèi)型第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

按煤礦區(qū)土地破壞的成因和形式，土壤重構(gòu)主要可分為以下3類(lèi)：即采煤沉陷地土壤重構(gòu)，露天煤礦擾動(dòng)區(qū)土壤重構(gòu)和礦區(qū)固體污染廢棄物堆棄地土壤重構(gòu)。排土場(chǎng)土壤重構(gòu)是露天煤礦土壤重構(gòu)的主要內(nèi)容。沉陷地土壤重構(gòu)根據(jù)所采取的工程措施可分為充填重構(gòu)與非充填重構(gòu)。非充填復(fù)墾重構(gòu)措施包括疏排法重構(gòu)、挖深墊淺法重構(gòu)、梯田法重構(gòu)等重構(gòu)方式。按土壤重構(gòu)過(guò)程的階段性，可分為土壤剖面工程重構(gòu)以及進(jìn)一步的土壤培肥改良。而土壤剖面工程重構(gòu)是在地貌景觀重塑和地質(zhì)剖面重構(gòu)基礎(chǔ)之上的表層土壤的層次與組分構(gòu)造。土壤培肥改良措施一般是耕作措施和先鋒作物與喬灌草種植措施。三、復(fù)墾土壤重構(gòu)的類(lèi)型第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

按復(fù)墾所用主要物料特性的不同，可分為土壤的重構(gòu)、軟質(zhì)巖土的土壤重構(gòu)、硬質(zhì)巖土的土壤重構(gòu)、廢棄物填埋場(chǎng)及堆棄地的土壤重構(gòu)等等。在不同土壤類(lèi)型區(qū)，自然成土因素對(duì)重構(gòu)土壤的影響和綜合作用不同，土壤的發(fā)育和形成過(guò)程各異。按區(qū)域土壤自然地理因素和地帶土壤類(lèi)型來(lái)劃分，復(fù)墾土壤重構(gòu)可分為：紅壤區(qū)的土壤重構(gòu)、黃壤區(qū)的土壤重構(gòu)、棕壤區(qū)的土壤重構(gòu)、褐土區(qū)的土壤重構(gòu)、黑土區(qū)的土壤重構(gòu)等等。三、復(fù)墾土壤重構(gòu)的類(lèi)型第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

復(fù)墾土壤重構(gòu)可分為工程措施重構(gòu)與生物措施重構(gòu)。工程重構(gòu)主要是采用工程措施（同時(shí)包括相應(yīng)的物理措施和化學(xué)措施），根據(jù)當(dāng)?shù)刂貥?gòu)條件，按照重構(gòu)土地的利用方向，對(duì)沉陷破壞土地進(jìn)行的剝離、回填、挖墊、覆土與平整等處理。工程重構(gòu)一般應(yīng)用于土壤重構(gòu)的初始階段。生物重構(gòu)是工程重構(gòu)結(jié)束后或與工程重構(gòu)同時(shí)進(jìn)行的重構(gòu)“土壤”培肥改良與種植措施，目的是加速重構(gòu)“土壤”剖面發(fā)育，逐步恢復(fù)重構(gòu)土壤肥力，提高重構(gòu)土壤生產(chǎn)力。生物重構(gòu)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)，決定了土壤重構(gòu)的長(zhǎng)期性。三、復(fù)墾土壤重構(gòu)的類(lèi)型第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

根據(jù)重構(gòu)目的和重構(gòu)土壤用途分類(lèi)：土壤重構(gòu)根據(jù)目的和用途可分為耕地土壤重構(gòu)、林地土壤重構(gòu)、草地土壤重構(gòu)；其中耕地土壤重構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)最高。

耕地土壤重構(gòu)是將恢復(fù)后的土地用于作物種植，是沉陷區(qū)土壤重構(gòu)的重點(diǎn)研究目標(biāo)，它要求重構(gòu)土地平整、土壤特性較好、具備一定的水利條件。工程重構(gòu)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行有效的生物重構(gòu)措施，進(jìn)一步改良培肥土壤。三、復(fù)墾土壤重構(gòu)的類(lèi)型第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

林地土壤重構(gòu)是將重構(gòu)后的土壤作喬灌種植，是重構(gòu)物料特性較差時(shí)的主要重構(gòu)方式，它對(duì)重構(gòu)土壤層的標(biāo)準(zhǔn)要求較低，地形要求亦不是很?chē)?yán)，允許地表存在較大的坡度。林業(yè)重構(gòu)一般側(cè)重其環(huán)境與生態(tài)效益，在此基礎(chǔ)上才能考慮經(jīng)濟(jì)效益。所選先鋒樹(shù)種應(yīng)該對(duì)特定惡劣立地條件有較強(qiáng)的適應(yīng)性。對(duì)未達(dá)到土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的廢棄地的重構(gòu)，可栽植能吸收降解有害元素的抗性喬灌品種，達(dá)到逐步凈化重構(gòu)土壤的目的。

草地土壤重構(gòu)國(guó)內(nèi)研究較少，西方發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)研究較多，可與喬灌措施相結(jié)合使用。四、復(fù)墾土壤重構(gòu)的一般方法第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

礦山復(fù)墾土壤重構(gòu)的方法因具體重構(gòu)條件而異，不同采礦區(qū)域、不同采礦類(lèi)型、不同采礦與復(fù)墾階段的土壤重構(gòu)方法各不相同。

1、土壤重構(gòu)的方法

煤礦區(qū)土壤重構(gòu)的一般方法概括地如圖1所示。土壤重構(gòu)方法的確定首先要考慮到具體的采礦工藝和巖土條件；其次，土壤重構(gòu)方法應(yīng)該考慮到重構(gòu)后的“土壤”物料組成與介質(zhì)層次要與區(qū)域自然成土條件相協(xié)調(diào)；第三，土壤重構(gòu)還要考慮到破壞土地復(fù)墾后的利用方向、法律法規(guī)要求、復(fù)墾資金保證等其他一些相關(guān)因素。四、復(fù)墾土壤重構(gòu)的一般方法第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

四、復(fù)墾土壤重構(gòu)的一般方法第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

2、土壤重構(gòu)的一般程序土壤重構(gòu)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，土壤重構(gòu)的一般程序是：首先考慮的是地貌景觀重塑，它是土壤重構(gòu)的基礎(chǔ)和保證；然后是表層土壤剖面層次重構(gòu)，目的是構(gòu)造適宜重構(gòu)土壤發(fā)育的介質(zhì)層次；最后是重構(gòu)土壤培肥改良措施（主要是生物措施），促使重構(gòu)介質(zhì)快速發(fā)育，短期內(nèi)達(dá)到一定的土壤生產(chǎn)力。特別是對(duì)于利用礦山固體廢棄物作為主要重構(gòu)物料的土壤介質(zhì)，只有采取適當(dāng)?shù)纳锎胧┎拍苁怪貥?gòu)物料逐步發(fā)育，從而形成土壤特性。四、復(fù)墾土壤重構(gòu)的一般方法第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

3、在土壤重構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中的注意問(wèn)題

(1)采礦工藝及巖土條件對(duì)土壤重構(gòu)方法的影響。土壤重構(gòu)要以具體的采礦工藝和當(dāng)?shù)氐膸r土條件為基礎(chǔ)，不同的采礦工藝和巖土條件要求采取不同的重構(gòu)方式：井工采煤往往造成不同程度的地表沉陷，沉陷地的土壤重構(gòu)可采用直接利用法、修整法、疏排法、挖深墊淺法、充填法等方法；露天礦土壤重構(gòu)應(yīng)該十分注重采排工藝的緊密結(jié)合，不考慮土壤重構(gòu)的采排工藝必然會(huì)大大增加土壤重構(gòu)的難度和成本，一般要求對(duì)表土進(jìn)行剝離和回填，以及地質(zhì)剖面重構(gòu)及地貌景觀重塑；對(duì)少土區(qū)來(lái)說(shuō)，表土的剝離與回填最為關(guān)鍵；在無(wú)土區(qū)，則需要對(duì)各擾動(dòng)層次進(jìn)行樣品分析，選擇合適層次的物料作為替代“土壤”覆蓋于表層；黃土區(qū)土層深厚，對(duì)表土的剝離與回填要求不高，但需要采取有效的水土保持措施防止水土流失，恢復(fù)植被，重建生態(tài)；在土壤重構(gòu)的初期，偏重工程措施和物理化學(xué)方法，復(fù)墾的后期則多用生物生態(tài)措施。四、復(fù)墾土壤重構(gòu)的一般方法第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

(2)區(qū)域土壤形成因素對(duì)土壤重構(gòu)方法的影響。區(qū)域土壤形成因素必然對(duì)重構(gòu)土壤產(chǎn)生長(zhǎng)期的穩(wěn)定的影響，并最終決定重構(gòu)土壤的發(fā)育方向。土壤重構(gòu)雖然是人為構(gòu)造和培肥土壤，但是，人工措施只有與自然成土因素相協(xié)調(diào)，全面考慮到自然成土因素對(duì)重構(gòu)土壤的影響，才能有效地發(fā)揮作用，從而使重構(gòu)土壤最終與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，降低重構(gòu)土壤的維護(hù)和管理費(fèi)用。(3)復(fù)墾區(qū)域其他相關(guān)條件對(duì)土壤重構(gòu)方法的影響。復(fù)墾區(qū)破壞土地利用方向的依據(jù)是相關(guān)法律法規(guī)以及區(qū)域土地利用總體規(guī)劃，它們決定了破壞土地是否恢復(fù)為農(nóng)林草用途，此為土壤重構(gòu)的依據(jù)。復(fù)墾的投資是土壤重構(gòu)的資金保證，復(fù)墾資金的多少，關(guān)系到土壤重構(gòu)工藝和措施的選擇，從而影響到重構(gòu)土壤的質(zhì)量。第五節(jié)土壤重構(gòu)理論

4．土壤重構(gòu)的方法步驟

對(duì)劇烈擾動(dòng)的復(fù)墾土地，首