隆化某矿区复垦土地再利用适宜性分析

袁加华

（江苏省地质环境勘查院）

目前随着矿区产业的不断建设，对于矿区复垦土地再利用适宜性分析的需求也越来越迫切［1］。对矿区复垦土地适应性进行科学合理评价，有利于提高土地资源利用率，同时也可为土地复垦工程计划提供数据上的参考与帮助，推动土地复垦工程建设，对合理利用土地、推动生态系统重建等都具有积极意义。土地再利用适宜性的分析工作以恢复土地生产力为目的，通过复垦为矿区土地重新注入活力，使其满足耕地或城镇用地需求，也可以有效缓解矿区用地与农业用地之间的矛盾，最大限度发挥土地的利用率。对耕地进行有效保护，可促进煤矿地区农业经济的稳定［2］。同时对恢复煤矿区域的生态景观也有一定的帮助，有利于维护煤矿区域的生态平衡，对建设环境友好型社会具有积极的推动意义。

周熳文等［2］利用适应性循环理论对矿区复垦土地适宜性进行分析，从潜力、连通度、恢复力3个维度对样本乡村“三生空间”进行现状特征评价，通过转换程度来评价矿区复垦土地现状空间适宜性效果，利用适应性循环理论来提升评价的全面性，但是缺乏统一的分析标准，存在分析维度较单一、分析结果不够科学客观的情况，容易对煤矿区域复垦土地进行错误预估，对后续的复垦工程计划产生不利影响。这是由于传统的土地再利用适宜性评价方法只是在理论层较为笼统地提出了一套总结分析方法，对于具体情况不同的煤矿区域无法进行针对性适宜性分析，因此在最后的分析结果上存在不够客观科学的情况。对此，需要对传统的土地再利用适宜性分析方法进行改进，融入具体的矿区条件，针对不同的条件进行分析［3］，从多个维度进行实验和分析，来提高矿区复垦土地再利用率。

1 研究区域概况

隆化县西杨树沟铜多金属矿位于隆化县城55 km 处。矿区面积为211.25 万m²，自矿区沿乡村公路南行5 km 与白虎沟至韩家店省级公路相接；西行15 km 达韩家店乡政府，向东经白虎沟到隆化县城96 km，交通方便。

研究区地貌属构造剥蚀低中山类型，区内总地势西北高东南低，地形标高995～1 490 m。相对高差495 m，区内风化剥蚀作用较强烈、山势陡峻、植被较好，山坡坡度为30°～40°。

研究区地下水主要赋存于松散岩类孔隙、基岩构造裂隙和风化裂隙之中。根据含水介质、水力特征和赋存条件，矿区主要含水岩组有3 类：沟谷第四系全新统冲洪积层孔隙潜水含水岩组、基岩裂隙含水岩组、脉状构造含水带。

地下水动态受降水的影响是非常明显的，在3—4 月为最低水平，在8—9 月为最高水平，但由于降雨入渗需要一个过程，地下水位上升滞后于降雨10～15 d。地下水位属于降雨入渗径流排放模式，年内水位变化为2.5～3 m。基于以上分析，研究区属于裂隙充水矿床。

2 基于层次分析法的矿区复垦土地再利用适宜性分析

2.1 选择评价因子

在针对矿区复垦土地再利用适宜性进行分析时，考虑到影响土地适宜性因素较多，为便于分析评价，应选取对土地适宜性影响较大的因素作为主要的评价因子。在选取的过程中，应坚持整体与部分相协调的原则，既考虑到单个因子的情况，也要对各个评价因子之间的关系进行协调考虑［4］。同时需要根据实际的土地情况，结合土地利用需求进行具体分析，以减少实际操作过程中收集数据的难度。由于矿区属于塌陷地区，对矿区进行复垦的主要目的是将其转换为耕地以及城镇用地，其中，最主要的自然因素就是地质条件和气候条件，土壤的松度、地下坍塌情况、地质结构以及气温等自然因素都需考虑。但是对于同一个矿区复垦地而言，地区的气候条件往往较为稳定，年与年之间的气候指数变化浮动较小，因此降雨量、日照天数、昼夜温差、平均气温等气候因素对整个矿区的影响是一致的，在分析维度较少的情况下气候条件可以不做考虑。而同一矿区不同区域的地质条件存在的差异较大，例如不同区域内的土壤条件、地质结构、土地松度、地形坡度等都有所不同，因此在选取土地适宜性评价因子时，需要重点考虑地质条件［5］。

综上所述，将土地适宜性评价因子选取的范围分为两部分，一部分是以地质条件为主的自然环境因素，包括土层厚度、土壤成分、地质结构、地形坡度等；另一部分为土地的基本建设因素，包括交通因素以及排灌条件。

2.2 构建评价因子权重分析体系

权重分析法是对土地进行适宜性分析的最主要方法，其衍生的分析方法也有多种可供选择。为客观、系统地对矿区复垦土地再利用进行适宜性分析，选取权重分析法中的层次分析法作为主要分析方法，对评价因子的权重进行分析。层次分析法的原理如图1所示。

层次分析法将需要分析的问题当作整体，对各因素之间的层次结构进行构建，然后对每层中的因素相关性进行分析，并得到量化结果［6］。通过对每层影响因素的权重进行计算来确定上层权重分配情况，并根据最终的分配结果对该问题进行分析。利用层次分析法对矿区复垦土地评价因子进行权重确定的具体步骤如下：

首先建立起分析的层次结构。将矿区复垦土地再利用适宜性评价作为目标层，将影响土地适宜性的各个评价因素作为因素层，将影响各个因素的评价因子作为指标层，具体层次结构如图2所示。

构建判断矩阵［7］。假设某因素中的因子对整体目标的影响程度存在差异，则需要对因素中的因子进行比较，根据因子对于整体目标的重要性构建判断矩阵［8］。设目标层为A、因素层为B、指标层为C，则因素层对目标层的判断矩阵A*为

式中，B∗与C∗分别代表指标层对2个因素层的判断矩阵。

数字标度的具体含义见表1。

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通过上述步骤即可实现对评价因子权重的确定，根据评价因子权重构建出完整的适应性分析体系，即可完成对矿区复垦土地再利用适宜性的分析。

3 应用案例及分析

为了更好地说明提出的矿区复垦土地再利用适宜性分析方法在分析维度上优于传统的分析方法，在理论方面设计完成后，对该方法的实际应用效果进行分析。

3.1 工程概况

本次选取的实验对象为某省重点煤矿区，设计能力为120 万t/a，煤矿整体开采深度在-250～-1 000 m，属于中大型煤矿区域。煤矿所在区域位于温带季风区，地形总体呈南北走势，西南高东北低，最高点位于西南边界处，最低点位于东北河谷谷底，最大高差在200 m以上。

根据现场调查结果，该煤矿区域土壤的类型主要为棕钙土，具有明显的钙积层，腐殖质累积较多，且土壤养分也相对较多。有机质含量在15 g/kg 以上，有效土层厚度为1.3 m，矿物元素以二氧化硅为主，掺杂部分氧化铝。煤矿所在地区沟谷较多，沿西北—东南方向延伸，受季风气候影响，夏季降雨量较多，河流流量较大。整体植被占据百分比较低，约为23.46%，植被类型主要以灌木丛林和其他林地为主，人工有林地面积较少，不利于当地生态发展。为便于后续的土地适宜性分析，对土地利用现状进行统计，结果如表2所示。

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煤矿区域土地的损毁面积为165.42 万m2，损毁面积主要分为矿区区域外部和矿区区域内部2 种。塌陷的土地面积为146.59 万m2，占据的耕地面积为23.56 万m2，其中旱地面积占比最多，为耕地面积的一半以上，具体面积数值为12.54 万m2，其他林地面积总共占据11.02 万m2。根据以上情况，利用2 种土地适应性分析方法，选取4个评价单元对其进行具体分析，通过比较分析维度来判断分析结果的科学客观性。

3.2 实验结果

2种分析方法的最终评价结果如表3所示。

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根据表3结果可知，传统的矿区复垦土地再利用分析方法所得出的分析维度为两方面，分别是“适宜”与“不适宜”，在“适宜”的分类下仅有“较为适宜”和“适宜”2 个评价维度。对于土地适宜性的分析较为笼统，不能为矿区复垦工程计划提供科学的参考依据。本文提出的矿区复垦土地再利用适宜性分析方法将“适宜”的分析维度细化在4个方面，根据评价因子权重分值将土地分为了“一等地”“二等地”“三等地”与“不适宜”，分析维度较高，能够对矿区复垦土地进行客观且科学的分析。通过分析得出，耕地C1不适宜做排矸场与塌陷草地，适宜耕地与林地；林地C2适宜耕地、林地以及草地，排矸场是宜林三等地；草地C3排矸场与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。但适应性循环理论方法仅分析出是否适宜，不能细致分析出是宜草还是宜林及其等级，因此应用层次结构分析法对评价因子权重进行确定，可以得到矿区土地评价因子的具体分值，通过分值可对矿区复垦土地进行科学分析，从多个维度给出分析结果，为矿区土地复垦施工计划提供科学可靠的参考价值。

4 结 论

结合具体矿区情况，对矿区土地影响因子进行选取，利用层次结构分析法构建出土地适宜性层次分析结构，对权重进行计算，可对矿区土地进行科学合理分析，分析得出耕地C1不适宜做排矸场与塌陷草地，适宜耕地与林地；林地C2适宜耕地、林地以及草地，排矸场是宜林三等地；草地C3排矸场与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。通过扩大维度分析，得到结果具有一定的可靠性与科学性，有利于矿区复垦工程计划做出科学决策，对矿区复垦土地资源进行最大化利用，提高生产资源的使用程度和矿区土地的生产价值，对恢复当地生态环境、推动地区经济发展具有积极的推动作用。