隆化某礦區(qū)復(fù)墾土地再利用適宜性分析

袁加華

（江蘇省地質(zhì)環(huán)境勘查院）

目前隨著礦區(qū)產(chǎn)業(yè)的不斷建設(shè)，對(duì)于礦區(qū)復(fù)墾土地再利用適宜性分析的需求也越來(lái)越迫切［1］。對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土地適應(yīng)性進(jìn)行科學(xué)合理評(píng)價(jià)，有利于提高土地資源利用率，同時(shí)也可為土地復(fù)墾工程計(jì)劃提供數(shù)據(jù)上的參考與幫助，推動(dòng)土地復(fù)墾工程建設(shè)，對(duì)合理利用土地、推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)重建等都具有積極意義。土地再利用適宜性的分析工作以恢復(fù)土地生產(chǎn)力為目的，通過(guò)復(fù)墾為礦區(qū)土地重新注入活力，使其滿足耕地或城鎮(zhèn)用地需求，也可以有效緩解礦區(qū)用地與農(nóng)業(yè)用地之間的矛盾，最大限度發(fā)揮土地的利用率。對(duì)耕地進(jìn)行有效保護(hù)，可促進(jìn)煤礦地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定［2］。同時(shí)對(duì)恢復(fù)煤礦區(qū)域的生態(tài)景觀也有一定的幫助，有利于維護(hù)煤礦區(qū)域的生態(tài)平衡，對(duì)建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)具有積極的推動(dòng)意義。

周熳文等［2］利用適應(yīng)性循環(huán)理論對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土地適宜性進(jìn)行分析，從潛力、連通度、恢復(fù)力3個(gè)維度對(duì)樣本鄉(xiāng)村“三生空間”進(jìn)行現(xiàn)狀特征評(píng)價(jià)，通過(guò)轉(zhuǎn)換程度來(lái)評(píng)價(jià)礦區(qū)復(fù)墾土地現(xiàn)狀空間適宜性效果，利用適應(yīng)性循環(huán)理論來(lái)提升評(píng)價(jià)的全面性，但是缺乏統(tǒng)一的分析標(biāo)準(zhǔn)，存在分析維度較單一、分析結(jié)果不夠科學(xué)客觀的情況，容易對(duì)煤礦區(qū)域復(fù)墾土地進(jìn)行錯(cuò)誤預(yù)估，對(duì)后續(xù)的復(fù)墾工程計(jì)劃產(chǎn)生不利影響。這是由于傳統(tǒng)的土地再利用適宜性評(píng)價(jià)方法只是在理論層較為籠統(tǒng)地提出了一套總結(jié)分析方法，對(duì)于具體情況不同的煤礦區(qū)域無(wú)法進(jìn)行針對(duì)性適宜性分析，因此在最后的分析結(jié)果上存在不夠客觀科學(xué)的情況。對(duì)此，需要對(duì)傳統(tǒng)的土地再利用適宜性分析方法進(jìn)行改進(jìn)，融入具體的礦區(qū)條件，針對(duì)不同的條件進(jìn)行分析［3］，從多個(gè)維度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析，來(lái)提高礦區(qū)復(fù)墾土地再利用率。

1 研究區(qū)域概況

隆化縣西楊樹(shù)溝銅多金屬礦位于隆化縣城55 km 處。礦區(qū)面積為211.25 萬(wàn)m2，自礦區(qū)沿鄉(xiāng)村公路南行5 km 與白虎溝至韓家店省級(jí)公路相接；西行15 km 達(dá)韓家店鄉(xiāng)政府，向東經(jīng)白虎溝到隆化縣城96 km，交通方便。

研究區(qū)地貌屬構(gòu)造剝蝕低中山類(lèi)型，區(qū)內(nèi)總地勢(shì)西北高東南低，地形標(biāo)高995～1 490 m。相對(duì)高差495 m，區(qū)內(nèi)風(fēng)化剝蝕作用較強(qiáng)烈、山勢(shì)陡峻、植被較好，山坡坡度為30°～40°。

研究區(qū)地下水主要賦存于松散巖類(lèi)孔隙、基巖構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙之中。根據(jù)含水介質(zhì)、水力特征和賦存條件，礦區(qū)主要含水巖組有3 類(lèi)：溝谷第四系全新統(tǒng)沖洪積層孔隙潛水含水巖組、基巖裂隙含水巖組、脈狀構(gòu)造含水帶。

地下水動(dòng)態(tài)受降水的影響是非常明顯的，在3—4 月為最低水平，在8—9 月為最高水平，但由于降雨入滲需要一個(gè)過(guò)程，地下水位上升滯后于降雨10～15 d。地下水位屬于降雨入滲徑流排放模式，年內(nèi)水位變化為2.5～3 m。基于以上分析，研究區(qū)屬于裂隙充水礦床。

2 基于層次分析法的礦區(qū)復(fù)墾土地再利用適宜性分析

2.1 選擇評(píng)價(jià)因子

在針對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土地再利用適宜性進(jìn)行分析時(shí)，考慮到影響土地適宜性因素較多，為便于分析評(píng)價(jià)，應(yīng)選取對(duì)土地適宜性影響較大的因素作為主要的評(píng)價(jià)因子。在選取的過(guò)程中，應(yīng)堅(jiān)持整體與部分相協(xié)調(diào)的原則，既考慮到單個(gè)因子的情況，也要對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)因子之間的關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)考慮［4］。同時(shí)需要根據(jù)實(shí)際的土地情況，結(jié)合土地利用需求進(jìn)行具體分析，以減少實(shí)際操作過(guò)程中收集數(shù)據(jù)的難度。由于礦區(qū)屬于塌陷地區(qū)，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行復(fù)墾的主要目的是將其轉(zhuǎn)換為耕地以及城鎮(zhèn)用地，其中，最主要的自然因素就是地質(zhì)條件和氣候條件，土壤的松度、地下坍塌情況、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及氣溫等自然因素都需考慮。但是對(duì)于同一個(gè)礦區(qū)復(fù)墾地而言，地區(qū)的氣候條件往往較為穩(wěn)定，年與年之間的氣候指數(shù)變化浮動(dòng)較小，因此降雨量、日照天數(shù)、晝夜溫差、平均氣溫等氣候因素對(duì)整個(gè)礦區(qū)的影響是一致的，在分析維度較少的情況下氣候條件可以不做考慮。而同一礦區(qū)不同區(qū)域的地質(zhì)條件存在的差異較大，例如不同區(qū)域內(nèi)的土壤條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土地松度、地形坡度等都有所不同，因此在選取土地適宜性評(píng)價(jià)因子時(shí)，需要重點(diǎn)考慮地質(zhì)條件［5］。

綜上所述，將土地適宜性評(píng)價(jià)因子選取的范圍分為兩部分，一部分是以地質(zhì)條件為主的自然環(huán)境因素，包括土層厚度、土壤成分、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地形坡度等；另一部分為土地的基本建設(shè)因素，包括交通因素以及排灌條件。

2.2 構(gòu)建評(píng)價(jià)因子權(quán)重分析體系

權(quán)重分析法是對(duì)土地進(jìn)行適宜性分析的最主要方法，其衍生的分析方法也有多種可供選擇。為客觀、系統(tǒng)地對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土地再利用進(jìn)行適宜性分析，選取權(quán)重分析法中的層次分析法作為主要分析方法，對(duì)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重進(jìn)行分析。層次分析法的原理如圖1所示。

層次分析法將需要分析的問(wèn)題當(dāng)作整體，對(duì)各因素之間的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建，然后對(duì)每層中的因素相關(guān)性進(jìn)行分析，并得到量化結(jié)果［6］。通過(guò)對(duì)每層影響因素的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算來(lái)確定上層權(quán)重分配情況，并根據(jù)最終的分配結(jié)果對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行分析。利用層次分析法對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土地評(píng)價(jià)因子進(jìn)行權(quán)重確定的具體步驟如下：

首先建立起分析的層次結(jié)構(gòu)。將礦區(qū)復(fù)墾土地再利用適宜性評(píng)價(jià)作為目標(biāo)層，將影響土地適宜性的各個(gè)評(píng)價(jià)因素作為因素層，將影響各個(gè)因素的評(píng)價(jià)因子作為指標(biāo)層，具體層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

構(gòu)建判斷矩陣［7］。假設(shè)某因素中的因子對(duì)整體目標(biāo)的影響程度存在差異，則需要對(duì)因素中的因子進(jìn)行比較，根據(jù)因子對(duì)于整體目標(biāo)的重要性構(gòu)建判斷矩陣［8］。設(shè)目標(biāo)層為A、因素層為B、指標(biāo)層為C，則因素層對(duì)目標(biāo)層的判斷矩陣A*為

式中，B?與C?分別代表指標(biāo)層對(duì)2個(gè)因素層的判斷矩陣。

數(shù)字標(biāo)度的具體含義見(jiàn)表1。

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通過(guò)上述步驟即可實(shí)現(xiàn)對(duì)評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定，根據(jù)評(píng)價(jià)因子權(quán)重構(gòu)建出完整的適應(yīng)性分析體系，即可完成對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土地再利用適宜性的分析。

3 應(yīng)用案例及分析

為了更好地說(shuō)明提出的礦區(qū)復(fù)墾土地再利用適宜性分析方法在分析維度上優(yōu)于傳統(tǒng)的分析方法，在理論方面設(shè)計(jì)完成后，對(duì)該方法的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

3.1 工程概況

本次選取的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為某省重點(diǎn)煤礦區(qū)，設(shè)計(jì)能力為120 萬(wàn)t/a，煤礦整體開(kāi)采深度在-250～-1 000 m，屬于中大型煤礦區(qū)域。煤礦所在區(qū)域位于溫帶季風(fēng)區(qū)，地形總體呈南北走勢(shì)，西南高東北低，最高點(diǎn)位于西南邊界處，最低點(diǎn)位于東北河谷谷底，最大高差在200 m以上。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，該煤礦區(qū)域土壤的類(lèi)型主要為棕鈣土，具有明顯的鈣積層，腐殖質(zhì)累積較多，且土壤養(yǎng)分也相對(duì)較多。有機(jī)質(zhì)含量在15 g/kg 以上，有效土層厚度為1.3 m，礦物元素以二氧化硅為主，摻雜部分氧化鋁。煤礦所在地區(qū)溝谷較多，沿西北—東南方向延伸，受季風(fēng)氣候影響，夏季降雨量較多，河流流量較大。整體植被占據(jù)百分比較低，約為23.46%，植被類(lèi)型主要以灌木叢林和其他林地為主，人工有林地面積較少，不利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)發(fā)展。為便于后續(xù)的土地適宜性分析，對(duì)土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。

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煤礦區(qū)域土地的損毀面積為165.42 萬(wàn)m2，損毀面積主要分為礦區(qū)區(qū)域外部和礦區(qū)區(qū)域內(nèi)部2 種。塌陷的土地面積為146.59 萬(wàn)m2，占據(jù)的耕地面積為23.56 萬(wàn)m2，其中旱地面積占比最多，為耕地面積的一半以上，具體面積數(shù)值為12.54 萬(wàn)m2，其他林地面積總共占據(jù)11.02 萬(wàn)m2。根據(jù)以上情況，利用2 種土地適應(yīng)性分析方法，選取4個(gè)評(píng)價(jià)單元對(duì)其進(jìn)行具體分析，通過(guò)比較分析維度來(lái)判斷分析結(jié)果的科學(xué)客觀性。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2種分析方法的最終評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

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根據(jù)表3結(jié)果可知，傳統(tǒng)的礦區(qū)復(fù)墾土地再利用分析方法所得出的分析維度為兩方面，分別是“適宜”與“不適宜”，在“適宜”的分類(lèi)下僅有“較為適宜”和“適宜”2 個(gè)評(píng)價(jià)維度。對(duì)于土地適宜性的分析較為籠統(tǒng)，不能為礦區(qū)復(fù)墾工程計(jì)劃提供科學(xué)的參考依據(jù)。本文提出的礦區(qū)復(fù)墾土地再利用適宜性分析方法將“適宜”的分析維度細(xì)化在4個(gè)方面，根據(jù)評(píng)價(jià)因子權(quán)重分值將土地分為了“一等地”“二等地”“三等地”與“不適宜”，分析維度較高，能夠?qū)ΦV區(qū)復(fù)墾土地進(jìn)行客觀且科學(xué)的分析。通過(guò)分析得出，耕地C1不適宜做排矸場(chǎng)與塌陷草地，適宜耕地與林地；林地C2適宜耕地、林地以及草地，排矸場(chǎng)是宜林三等地；草地C3排矸場(chǎng)與塌陷草地是宜草一等地，塌陷林地是宜草二等地，塌陷耕地是宜草三等地。但適應(yīng)性循環(huán)理論方法僅分析出是否適宜，不能細(xì)致分析出是宜草還是宜林及其等級(jí)，因此應(yīng)用層次結(jié)構(gòu)分析法對(duì)評(píng)價(jià)因子權(quán)重進(jìn)行確定，可以得到礦區(qū)土地評(píng)價(jià)因子的具體分值，通過(guò)分值可對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土地進(jìn)行科學(xué)分析，從多個(gè)維度給出分析結(jié)果，為礦區(qū)土地復(fù)墾施工計(jì)劃提供科學(xué)可靠的參考價(jià)值。

4 結(jié) 論

結(jié)合具體礦區(qū)情況，對(duì)礦區(qū)土地影響因子進(jìn)行選取，利用層次結(jié)構(gòu)分析法構(gòu)建出土地適宜性層次分析結(jié)構(gòu)，對(duì)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，可對(duì)礦區(qū)土地進(jìn)行科學(xué)合理分析，分析得出耕地C1不適宜做排矸場(chǎng)與塌陷草地，適宜耕地與林地；林地C2適宜耕地、林地以及草地，排矸場(chǎng)是宜林三等地；草地C3排矸場(chǎng)與塌陷草地是宜草一等地，塌陷林地是宜草二等地，塌陷耕地是宜草三等地。通過(guò)擴(kuò)大維度分析，得到結(jié)果具有一定的可靠性與科學(xué)性，有利于礦區(qū)復(fù)墾工程計(jì)劃做出科學(xué)決策，對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土地資源進(jìn)行最大化利用，提高生產(chǎn)資源的使用程度和礦區(qū)土地的生產(chǎn)價(jià)值，對(duì)恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、推動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用。