我国东部草原区露天矿排土场仿自然地貌土地整形方法

东部草原区是我国以露天开采为主的大型煤电基地,由于其生态环境脆弱,露天矿排土场边坡易失稳引发滑坡、沉陷、崩塌问题,因此开展排土场边坡整形对保护草原生态环境、减少水土流失具有重要意义。为探索更加科学、合理的露天矿排土场边坡整形方法,采用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、边坡稳定性分析评价比较了宝日希勒露天矿外排土场台阶式、仿自然地貌的斜坡式和波浪式3种边坡整形方法的效果。结果表明:①不同整形边坡的NDVI指数表现为波浪式(NDVI=0.551)>斜坡式(NDVI=0.475)>台阶式(NDVI=0.340),但均小于周围自然地貌(NDVI=0.657),波浪式整形边坡植物生长状况优于斜坡式和台阶式整形边坡;②在同一整形边坡,高台阶的植被覆盖度低于低台阶(覆盖度650 m平台>660 m平台>670 m平台),低台阶边坡水土流失量小于高台阶;③边坡稳定性与坡角大致呈负相关关系,不同整形边坡的稳定性为波浪式(边坡安全稳定系数F=2.711)>斜坡式(F=2.513)>台阶式(F=1.073),波浪式、斜坡式边坡都处于稳定状态,台阶式边坡滑坡状态处于基本稳定状态;④3种整形边坡的NDVI值与稳定系数存在正相关关系,植被覆盖度越高边坡稳定性越高。宝日希勒露天矿外排土场仿自然地貌的波浪式整形边坡水土保持性能和边坡稳定性最好。

自然坡线提取及边坡近自然整形应用——以草原矿区为例

东部露天矿区是我国大型煤炭基地,该地区生态环境脆弱,外排土场边坡堆积松散,易发失稳等问题。自然边坡作为长时间演化结果,具有高度的地区适宜性与地貌稳定性,对外排土场边坡的仿自然整形具有重要意义。为设计符合周边自然地貌的外排土场边坡,提出一种基于坡向迭代的自然坡线提取方法,以内蒙古胜利东二号露天矿为例,基于提取学习结果与CLiDE演化模型,构建仿自然排土场边坡并评价其抗蚀性改良效果。结果表明:1)研究区基于坡向迭代的自然坡线提取结果水平形态以曲线为主(约84%),直线样本以沟线和山脊线居多,相较于传统人为直线式的坡线提取方法,其样本提取结果更为全面。2)由于坡向的唯一性,本文基于坡向迭代的坡线提取结果有且唯一,提高了实验的可重复性。3)相较于原始边坡,各朝向近自然整形排土场边坡抗蚀性提高,其10年土壤侵蚀量平均减少约62%,斜坡倾角减少是其土壤抗水蚀能力增加的主要原因。4)在占地面积与土方量不变的条件下,由于排土场台阶中平台的缓冲作用,整形后有平台布设、斜倾角较大的边坡抗水蚀能力优于无平台布设、斜倾角较小的边坡。在后续研究中,需要充分考虑平台长度与斜坡倾角两者对边坡抗水蚀能力的正向作用。