[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

技術領域

本發明一種煤矸石堆積區地貌重塑方法，屬于生態恢復技術領域。

背景技術

煤矸石占用大量土地、引發自燃，是眾所周知的治理難題。目前煤矸石堆積區采取的植被恢復措施仍是常規的造林技術規程，特點是“臺階式錯胎平整，園林綠化”的設計方法，壓占大量土地，綠化植物與周圍景觀不協調，土壤穩定性差，水土流失嚴重。目前普遍采用直趨排水的洪峰流量模型設計：

上述公式中，Q是指流量，Kp是模比系數，m³是指體積，s為時間。

近年來礦區廢棄地植被恢復的研究得到了重視，技術研究逐漸增多，例如夏漢平總結出一套采礦地人工恢復的一般步驟(夏漢平，蔡錫安.采礦地的生態恢復技術.應用生態學報.2002，13(11)：1471～1477)，吳少儒采用的噴射護坡綠化技術(吳少儒，許文年，王路根，等.噴射護坡綠化技術的物種選擇[J].中國水土保持，2006(6)：41-43.)，王霖琳介紹了煤礦區生態修復規劃的程序(王霖琳，胡振琪，等.中國煤礦區生態修復規劃的方法與實例[J].金屬礦山，2007(5)：17-19.)，安永興對煤矸石治理過程中的裝備及綜合治理技術模式進行了研究和實踐(安永興，王曉軍等，自燃煤矸石山綜合治理技術與裝備的研究進展，林業機械與木工設備2016(6)：15-20；煤矸石山綜合治理技術模式與實踐[J].安永興,梁明武,趙平.中國水土保持科學.2012(01)：26-30)。

應該指出，上述煤矸石堆積區采取的治理規劃側重于經驗規劃、景觀規劃方法，偏離了生態恢復的技術理念和內涵，從而形成了園林綠化技術或者常規造林技術，人工跡象顯著，坡面不穩定，后期維護費用高。

發明內容

本發明克服了現有技術存在的不足，提供了一種煤矸石堆積區地貌重塑方法，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設計合理，項目實施后，土壤坡面結構穩定，景觀性好，水土保持效果佳，可經受住50年一遇的降水，適用于煤矸石堆積區、土地復墾、水土保持等涉及地形整理、地形重塑的領域。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種煤矸石堆積區地貌重塑方法，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；