[發明專利]一種煤矸石堆積區地貌重塑方法

在審

• 申請號: 201710414071.X
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107170022A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 樊蘭英;張晉英;梁愛軍;常建國;郭曉東;劉菊;崔亞琴;孫向寧
• 申請（專利權）人: 山西省林業科學研究院
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06F17/50
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙)14109
• 代理人: 胡新瑞

1.一種煤矸石堆積區地貌重塑方法，其特征在于，該方法包括如下具體步驟：

(a)運用流域地貌學理論和河流地貌形態數學模型模擬自然地形；

在ArcGIS運行平臺下，運用流域地貌學理論和Rosgen的“Z”型河流地貌形態數學模型來模擬自然地形，流域結構采用Shreve單根樹枝狀模式，在對研究區溝道和子流域分析和規劃基礎上，依據鄰近未干擾小流域DEM計算的地貌形態參數以及實際測量的溝道形態細部數據，通過ArcGIS重建地貌，坡面和溝道遵從河流水文地貌形成過程，地貌相對穩定，根據現有土壤與植被的景觀狀況和未來土地利用的規劃，通過子流域的規劃設計以及溝道蜿蜒化處理，溝道逐漸演變成一個相對穩定的蜿蜒自然模式，同時減緩了水流速度，增加溝道穩定性，最大程度上達到自然狀態，這些輸入參數是由研究區域附近的未擾動地貌的水文和氣候屬性確定的，通常從測量照片與野外調查地形數據獲得；

關鍵的輸入參數如下：

1)最大降雨量：2-yr,1-hr降雨量，50-yr,6-hr降雨量，即2年一遇1h和50年一遇6h的最大降水量；

2)溝道密度：河谷長度與延伸區域的比例；

3)分水嶺到河道頂端距離：山脊至穩定河道的最短距離；

4)河灣跨度：Rosgen分類法中A型河道蜿蜒跨度的1/4；

5)蜿蜒系數：基于河谷坡度的河道蜿蜒特征；

(b)采用SEDCAD洪峰流模型對重塑地形進行補充設計；

將一系列山脊和溝谷合到一起，河谷和山脊之間的距離保持在60m以下以最小化推土機使用距離來節約建設經費，流域邊界和河道位置最優化已到達挖填平衡在各個獨立的子流域，坡長縮短到300m至30m的范圍以最小化泥沙顆粒分散，最終流域結構產生一個多樣化的地表地貌以利于植被恢復；

(c)由設計模型數據進行Carlson軟件開發土木建設設計模塊；

在施工之前，由設計模型數據輸出創建一個數字不規則三角網TIN，用于Carlson軟件開發的土木建設設計模塊，用迭代法來確保每個子流域中每個的削減和充填平衡，使施工效率最大化，推土距離限制在60m以內；

(d)煤矸石堆積區地貌重塑的河道保護工程；

該設計方法中18％-20％有坡的河道采用工程加固措施以限制徑流的沖刷損壞，確定加固設施尺寸，由ArcGIS計算在每個子流域出口的流量使用SEDCAD河道應用的PADER方法建模，SEDCAD中設定的限制流速為1.5m/s，通常粘性摩擦應力設置為2.5kg/m，如果徑流速度和粘性摩擦應力超過這個限制，需要沿著通道長度直至與較大的接收河道連接處筑基；

(e)重塑地貌侵蝕潛力評價；

采用RUSLE侵蝕模型分析用以評估恢復區侵蝕潛力和確定必要的額外的處理措施，參考現有復墾規范采用0.5kg/m²地膜覆蓋恢復區域，RUSLE計算方程用于量化植被，地面覆蓋和生根率，土壤分離率的分析是基于假設恢復后7年或7年以上，地被覆蓋層為30％植被蓋度。

2.根據權利要求1所述的一種煤矸石堆積區地貌重塑方法，其特征在于，所述地貌形態參數包括溝道形態細部數據，降雨量，溝道密度，分水嶺到河道頂端距離，河灣跨度和蜿蜒系數。

3.根據權利要求1所述的一種煤矸石堆積區地貌重塑方法，其特征在于，所述河谷和山脊之間的距離保持在60m以下，滲透性曲線系數為82。