露天矿内排土场近自然地貌重塑研究——以新疆黑山露天矿为例

露天开采作为我国矿产资源的主要开发形式,其长期高强度人为扰动形成的传统“梯田式”内排土场面临占地面积大、景观破碎等问题。近自然地貌重塑作为矿区修复的重要手段,具有融合矿区内外景观的独特优势。为设计与周边自然地貌相融合的露天矿内排土场地貌,在现有开采工艺基础上,提出一种采排复一体下基于调整曲面的内排土场近自然地貌重塑模型;以新疆黑山露天矿为例,构建内排土场近自然设计地貌,及区域原始地貌和传统设计地貌2个对照组,结合CLiDE演化模型,模拟并评价10 a内近自然设计地貌的抗水蚀效果。结果表明:①地貌设计上,近自然地貌重塑模型在采排复一体化过程中可依据采复子区采前地表、矿层顶板及底板数字高程数据,自动求解复填可用土方量,获取复填子区地表高程近自然设计结果;②土方调配上,近自然设计地貌土方平均运距较传统设计地貌高0.49 m/m^(3),较后者高约0.06%,两者土方平均运距极为接近;③视觉上,近自然设计地貌能够与周边自然景观相融合,相较传统“梯田式”地貌,其与周边自然地貌间无明显拼接痕迹;④土壤水蚀模拟上,近自然设计地貌较传统“梯田式”地貌10 a可减少约39.07%的土壤水蚀量,其可显著提高内排土场表土抗水蚀能力;⑤土壤运移演化上,近自然设计地貌表土流失及堆积区的空间位置与自然原始地貌重叠率达57.27%,较传统设计地貌高2.96%,其区域表土运移特征与采前自然地貌更为接近。

一种免人工标靶的矿区地表水平位移提取方法

针对当前无人机监测矿区地表水平位移精度受限于监测周期内地表变化幅度的问题,提出了一种免人工标靶的水平位移提取方法,利用语义分割模型提取微地物的轮廓,通过Hu不变矩进行“同名轮廓”匹配,结合无人机影像分辨率获得地表水平位移量。结果表明,针对矿区无人机数据集,选取合适的语义分割模型和超参数能够有效提取微地物的轮廓信息,其平均交并比可达75.6%,基于Hu不变矩的轮廓匹配方法提取的水平位移量和理论值之间均方根误差在正东和正北方向分别为5.26、2.55cm。研究成果有利于克服现有方法易受自然条件变化影响的弊端,可用于今后的矿区沉陷预计参数的估算工作。

锡林浩特自然草地植株排布特征及简化应用

内蒙古东部干旱半干旱草原边坡生态环境脆弱,植被修复阻力较高,易发土壤流失等问题。为探究不同草本植株分布方式对复垦边坡土壤水蚀的控制效果,学习自然草地植株团簇特征,以内蒙古锡林浩特市自然草原本底条件为例,设计"圆弧形"、"逆圆弧形"、"V字形"和"逆V字形"共4种仿自然植株布设方案;结合CLiDE演化模型,模拟并评价10年不同布设方式下复垦边坡的抗水蚀效果。结果表明:研究区自然学习样本的植株团簇盖度为5.36%,植株团簇中心点密度为52个·m-2,潜在径流流向偏角随坡度增大向50°收敛,其中植株团簇中心点是潜在径流受阻和改向的关键原因;仿自然植株布设样本10年土壤水蚀模拟结果表明,在抗水蚀效果上,"圆弧形">"V字形">"逆圆弧形">自然>"逆V字形",其中"圆弧形"布设方案抗水蚀效果最佳,相较自然实验样本平均每长宽高为10 m×5m×1 m的边坡可减少68.82%的土壤水蚀量,具有良好的边坡土壤保护能力。