CN114219293A - 一种矿区生态保护修复效益评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿区修复技术领域，具体涉及一种矿区生态保护修复效益评价方法，包括：S1，根据矿区内的生态类型分布，将矿区的各种生态类型分别划分为独立区域；S2，根据预设的水量平衡方程，计算每种生态类型区域内的水源涵养量，并求和得到矿区的水源涵养量f水源涵养；S3，根据预设的水土流失方程，计算矿区的土壤保持量f土壤保持；S4，根据预设的固碳释氧机理模型，计算矿区的固定二氧化碳量f固碳；并根据f固碳计算释放氧气量f释氧；S5，按照预设的修复效益算法，根据f水源涵养、f土壤保持、f固碳及f释氧计算矿区的生态保护修复效益值F修复效益。本方法可以对矿区的生态保护修复效益进行准确的量化评估。
Description
技术领域
本发明属于矿区修复技术领域，具体涉及一种矿区生态保护修复效益评价方法。
背景技术
矿山的大规模开采，在带来丰富矿产资源的同时也带来了生态环境问题，尤其是在南方丘陵地带，矿山开采对山体和植被破坏较为严重，野生动植物自然栖息地受损，滑坡、山洪等灾害和塌陷事故时有发生。随着生态文明建设的日益推进，矿山生态修复成为一个重要的环境治理议题。
矿山修复，即对矿业废弃地污染进行修复，实现对被破坏的生态环境的恢复，以及对土地资源的可持续利用。目前，对于矿区的生态保护修复效益评价，通常采用的技术方法包括专家评分法、影子工程法、影子价格法、市场价值法等。这些方法虽然可以对矿区的修复效果进行评价，但是却难以对矿区的生态效益进行准确的量化评估，尤其是当修复的矿山中生态类型较多时，更是难以进行有效的量化评估。
因此，需要一种矿区生态保护修复效益评价方法，可以对矿区的生态保护修复效益进行准确的量化评估。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种矿区生态保护修复效益评价方法，可以对矿区的生态保护修复效益进行准确的量化评估。
本发明提供的基础方案为：
一种矿区生态保护修复效益评价方法，包括：
S1，根据矿区内的生态类型分布，将矿区的各种生态类型分别划分为独立区域；
S2，根据预设的水量平衡方程，计算每种生态类型区域内的水源涵养量，并求和得到矿区的水源涵养量f水源涵养；
S3，根据预设的水土流失方程，计算矿区的土壤保持量f土壤保持；
S4，根据预设的固碳释氧机理模型，计算矿区的固定二氧化碳量f固碳；并根据f固碳计算释放氧气量f释氧；其中，f释氧＝f固碳×1.37；
S5，按照预设的修复效益算法，根据f水源涵养、f土壤保持、f固碳及f释氧计算矿区的生态保护修复效益值F修复效益。
基础方案工作原理及有益效果：
本方法中，会先根据矿区生态类型的分布，将矿区的每种生态类型划分为独立区域后，分别计算每种生态类型的水源涵养量后，再计算矿区的水源涵养量f水源涵养。以便准确的得到整个矿区的水源涵养量。并在获取矿区的土壤保持量f土壤保持、固定二氧化碳量f固碳及释放氧气量f释氧后，再计算矿区的生态保护修复效益值F修复效益。
这样的方式，通过水源涵养、水土保持、固碳释氧三个方面的指标，可以从“水-土-生态系统”这几个层次全面的了解矿区的生态保护修复效益，弥补了矿区复杂生态系统类型的修复效益评估空白。并且，本方法中的各层面的指标均属于具体的数值化指标，通过本方法的计算步骤，可以准确的了矿区的生态保护修复效益值。综上，本方法可以对矿区的生态保护修复效益进行准确的量化评估。
进一步，S2中，预设的水量平衡方程为
其中，n为生态系统类型的数量；Ai为矿区第i类生态系统的面积；Pi为矿区第i类生态系统的产流降雨量，Ri为矿区第i类生态系统的地表径流量，ETi为矿区第i类生态系统的蒸散发量。
有益效果：通过面积、产流降雨量、地表径流量和蒸散发量，可以准确的计算每种生态类型的水源涵养量，之后，再对各类型生态类型的水源涵养求和，便可以准确的了解矿区整体的水源涵养量。
进一步，S3中，预设的水土流失方程为f土壤保持＝R×K×L×S×(1-C×P)；其中，R为降雨侵蚀力因子，K为土壤可蚀性因子，L为坡长因子，S为坡度因子，C为植被覆盖和管理因子，P为水土保持措施因子。
有益效果：这样的计算方式，综合考虑了矿区土壤与水土保持相关的各种属性，可以保证得到的矿区水土保持量的有效性。
进一步，S4中，f固碳＝MCO2/MC×NEP；其中，MCO2/MC＝44/12，表示C转化为CO2的系数，NEP为净生态系统生产力。
有益效果：NEP可通过矿区固定样地通量监测直接获得或者遥感数据获得，获取方便。这样的计算方式，可以方便、快捷的计算矿区的固定二氧化碳量和释放氧气量。
进一步，S5中，预设的修复效益算法为：根据f水源涵养计算水源涵养价值F水源涵养，并根据f土壤保持计算土壤保持价值F土壤保持，再根据f固碳及f释氧计算固碳释氧价值F固碳释氧后，计算生态保护修复效益值F修复效益＝F水源涵养+F水土保持+F固碳释氧。
有益效果：这样的方式，可分别对水源涵养、水土保持、固碳释氧三个方面的修复效益进行计算，再进行矿区整体的生态保护修复效益值，不仅能够了解矿区整体的生态保护修复效益值，通过计算过程，还可以了解水源涵养、水土保持、固碳释氧对应的“水-土-生态系统”这几个层面各自的修复效益值，便于后续进行全面的统计分析。
进一步，S5中，F水源涵养＝f水源涵养×C水，其中，C水为水资源交易市场价格。
有益效果：直接从相关的渠道(如交易网站)获取水资源的交易价格，即可以了解矿区的水源涵养的具体数值。不仅计算方便，并且时效性好。
进一步，S5中，F土壤保持＝F面源+F泥沙，其中，F面源＝f土壤保持×Ci×Pi，F泥沙＝λ×(f土壤保持/ρ)×C清理；式中，F面源为减少面源污染价值；F泥沙为减少泥沙淤积价值；f土壤保持为土壤保持量；C清理为单位水库清淤工程费用；ρ为土壤容重；λ为泥沙淤积系数；Ci为土壤中的预设元素的纯含量；pi为预设元素的处理成本。
有益效果：预设元素，即对矿区造成面源污染的元素(如磷或氮)，可根据具体的区域设置。这样的计算方式，根据减少面源污染价值和减少泥沙淤积价值的结合，计算土壤保持的效益，可以对土壤保持的效益进行全面的了解。并且，这样的计算方式，需要的各类参数均可以方便的获取，计算起来简单快捷。
进一步，S5中，F固碳释氧＝F固碳+F释氧，F固碳＝f固碳×C二氧化碳，F释氧＝f释氧×C氧气；
其中，C二氧化碳为二氧化碳的市场交易价格，C氧气为氧气的市场交易价格。
有益效果：直接从相关的渠道(如交易网站)获取二氧化碳及氧气的交易价格，即可以了解矿区的固碳释氧的效益的具体数值。不仅计算方便，并且时效性好。
进一步，生态类型包括林地、草地和耕地。
有益效果：可快速、准确的完整矿区生态系统的分类。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例一
现有技术中，对于矿区的生态保护修复效益评价方法，如专家评分法、影子工程法、影子价格法、市场价值法等，虽然难以进行准确的量化评估，但由于可选择性较多并且大多数的使用需求而言已经足够使用，因此，本领域技术人员没有对现有的评价方法进行改进的动机，都只是根据自己的需求选择相对合适的评价方法。
但随着修复的矿区数量的增多，如果对一个大的范围内的各矿区进行评估比较，现有的评价方式，不仅效率较慢，并且难以对评价的结果进行量化，从而导致评估比较的参考性不高。换个说法，现有的评价方式，只能得出一个类似于优、良、中、差这样的评价，但是具体的评价分数却是缺失的，这样就存在两个弊端，第一，对于评价同样是良好的两个矿区，怎样判断哪一个更好；第二，由于没有评分的标准，无法保证各矿区的修复效益评价标准的一致性。也就是说，在对一个大的范围内的各矿区进行评估比较时，难以进行有效的比较分析。
因此，申请人没有继续沿用本领域技术人员的评价方法，而是提出了一种可以进行量化评价的矿区生态保护修复效益评价方法。从而能够对各矿区的生态修复效益进行精确的评价，并且，能够保证评价标准的一致性。
如图1所示，一种矿区生态保护修复效益评价方法，包括：
S1，根据矿区内的生态类型分布，将矿区的各种生态类型分别划分为独立区域。本实施例中，矿区的生态类型包括林地、草地和耕地，这样，可快速、准确的完整矿区生态系统的分类。在其他实施例中，矿区的生态类型也可以根据矿区的具体修复方案具体设置。
S2，根据预设的水量平衡方程，计算每种生态类型区域内的水源涵养量，并求和得到矿区的水源涵养量f水源涵养。
具体的，预设的水量平衡方程为
其中，n为生态系统类型的数量；Ai为矿区第i类生态系统的面积；Pi为矿区第i类生态系统的产流降雨量，Ri为矿区第i类生态系统的地表径流量，ETi为矿区第i类生态系统的蒸散发量。Pi降雨量、ETi为矿区蒸散发量可以通过遥感或者固定样地气象监测数据获得，本实施例中通过固定样地气象监测数据获得；Ri矿区地表径流量则可以通过小流域试验数据获得。通过面积、产流降雨量、地表径流量和蒸散发量，可以准确的计算每种生态类型的水源涵养量，之后，再对各类型生态类型的水源涵养求和，便可以准确的了解矿区整体的水源涵养量。
S3，根据预设的水土流失方程，计算矿区的土壤保持量f土壤保持。
具体的，预设的水土流失方程为f土壤保持＝R×K×L×S×(1-C×P)。
R为降雨侵蚀力因子，本实施例中用多年平均年降雨侵蚀力指数表示，具体的数值，可直接通过气象数据监测获得；本实施例中R的计算公式如下：
其中，Rk表示第K个半月的降雨侵蚀力(将一年划分为24个半月计算)，Pi,j,k表示第i年第k个半月第j个侵蚀性日降雨量；α标识反映冷暖机雨型特征的模型参数，具体的，暖季为0.3937，冷季为0.3101；β的数值取1.7265；n表示所用降雨资料的年份的数量。
K为土壤可蚀性因子，本实施例中用标准样方上单位降雨侵蚀力所引起的土壤流失量来表示，通过在样地调查数据后再计算结果；L为坡长因子，S为坡度因子，C为植被覆盖和管理因子，P为水土保持措施因子。这样的计算方式，综合考虑了矿区土壤与水土保持相关的各种属性，可以保证得到的矿区水土保持量的有效性。
S4，根据预设的固碳释氧机理模型，计算矿区的固定二氧化碳量f固碳；并根据f固碳计算释放氧气量f释氧；其中，f释氧＝f固碳×1.37；具体的，f固碳＝MCO2/MC×NEP；其中，MCO2/MC＝44/12，表示C转化为CO2的系数，NEP为净生态系统生产力。NEP净生态系统生产力可通过矿区固定样地通量监测直接获得或者遥感数据获得，本实施例中矿区固定样地通量监测直接获得。这样的计算方式，可以方便、快捷的计算矿区的固定二氧化碳量和释放氧气量。
S5，按照预设的修复效益算法，根据f水源涵养、f土壤保持、f固碳及f释氧计算矿区的生态保护修复效益值F修复效益。其中，预设的修复效益算法为：根据f水源涵养计算水源涵养价值F水源涵养，并根据f土壤保持计算土壤保持价值F土壤保持，再根据f固碳及f释氧计算固碳释氧价值F固碳释氧后，计算生态保护修复效益值F修复效益＝F水源涵养+F水土保持+F固碳释氧。这样，可分别对水源涵养、水土保持、固碳释氧三个方面的修复效益进行计算，再进行矿区整体的生态保护修复效益值，不仅能够了解矿区整体的生态保护修复效益值，通过计算过程，还可以了解水源涵养、水土保持、固碳释氧对应的“水-土-生态系统”这几个层面各自的修复效益值，便于后续进行全面的统计分析。
具体的，F水源涵养＝f水源涵养×C水，其中，C水为水资源交易市场价格。这样，直接从相关的渠道(如交易网站)获取水资源的交易价格，即可以了解矿区的水源涵养的具体数值。不仅计算方便，并且时效性好。
F土壤保持＝F面源+F泥沙，其中，F面源＝f土壤保持×Ci×Pi，F泥沙＝λ×(f土壤保持/ρ)×C清理；F面源为减少面源污染价值；F泥沙为减少泥沙淤积价值；f土壤保持为土壤保持量；C清理为单位水库清淤工程费用；ρ为土壤容重；λ为泥沙淤积系数；Ci为土壤中的预设元素的纯含量；pi为预设元素的处理成本。预设元素，即对矿区造成面源污染的元素(如磷或氮)，可根据具体的区域设置。本实施例中为磷，在其他实施例中，当矿区存在多种面源污染的元素时，预设元素也可以有多种，只需要分别计算各种预设元素的处理费用再求和即可。这样，根据减少面源污染价值和减少泥沙淤积价值的结合，计算土壤保持的效益，可以对土壤保持的效益进行全面的了解。并且，这样的计算方式，需要的各类参数均可以方便的获取，计算起来简单快捷。
F固碳释氧＝F固碳+F释氧，F固碳＝f固碳×C二氧化碳，F释氧＝f释氧×C氧气；其中，C二氧化碳为二氧化碳的市场交易价格，C氧气为氧气的市场交易价格。这样，直接从相关的渠道(如交易网站)获取二氧化碳及氧气的交易价格，即可以了解矿区的固碳释氧的效益的具体数值。不仅计算方便，并且时效性好。
本方法通过水源涵养、水土保持、固碳释氧三个方面的指标，可以从“水-土-生态系统”这几个层次全面的了解矿区的生态保护修复效益，弥补了矿区复杂生态系统类型的修复效益评估空白。并且，本方法中的各层面的指标均属于具体的数值化指标，通过本方法的计算步骤，可以准确的了矿区的生态保护修复效益值。除此，本方法中涉及到的参数，均可以便捷的获取，操作过程简单快捷。
目前常用的效益评价方法是灰色关联度分析法、国标法和综合评价法、因子分析法、专家选取法等评价方法，主要存在以下几个方面的不足：一是缺乏普遍适用性，且评价的时间和空间尺度受限；二是评价的精确度还不够，同时评价结果不够直观，还具有较强的主观性，在选取评价指标的时候大多凭借专家经验；三是部分方法操作比较繁琐，需要验证多方法组合的可操作性和结果的可靠性；四是原有的评价方法多是针对单一类型的生态系统，对于复杂地形条件下的生态系统适用性不高。本方法针对复杂地形条件下的矿区生态系统对常用的可获取的指标进行筛选，选择出有典型代表性同时便于获取的数据指标，应用成熟的模型计算。提高了评估的精确度、减少了评估的难度和可操作性。同时，实现了生态效益价值可监测、可评价、可量化，为矿山资源保护和修复提供了可靠的依据。本方案的评价数据的获取更容易且精度高，有效避免了因为主观原因导致的评价误差；并且补充了复杂地形条件下的效益评价盲区，提高了本评价方法的适用性。本方法可以服务于自然资源领域矿山生态修复效益评价，还可以支撑矿山生态修复监管部门的科学评估和考核。综上，本方法不仅可以保证评价的准确性，还可以保证对各矿区的评价标准的一致性。在对一个大的范围内的各矿区进行评估比较时，也可以进行有效的比较分析。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (9)
1.一种矿区生态保护修复效益评价方法，其特征在于，包括：
S1，根据矿区内的生态类型分布，将矿区的各种生态类型分别划分为独立区域；
S2，根据预设的水量平衡方程，计算每种生态类型区域内的水源涵养量，并求和得到矿区的水源涵养量f水源涵养；
S3，根据预设的水土流失方程，计算矿区的土壤保持量f土壤保持；
S4，根据预设的固碳释氧机理模型，计算矿区的固定二氧化碳量f固碳；并根据f固碳计算释放氧气量f释氧；其中，f释氧＝f固碳×1.37；
S5，按照预设的修复效益算法，根据f水源涵养、f土壤保持、f固碳及f释氧计算矿区的生态保护修复效益值F修复效益。
2.根据权利要求1所述的矿区生态保护修复效益评价方法，其特征在于：S2中，预设的水量平衡方程为
其中，n为生态系统类型的数量；Ai为矿区第i类生态系统的面积；Pi为矿区第i类生态系统的产流降雨量，Ri为矿区第i类生态系统的地表径流量，ETi为矿区第i类生态系统的蒸散发量。
3.根据权利要求2所述的矿区生态保护修复效益评价方法，其特征在于：S3中，预设的水土流失方程为f土壤保持＝R×K×L×S×(1-C×P)；其中，R为降雨侵蚀力因子，K为土壤可蚀性因子，L为坡长因子，S为坡度因子，C为植被覆盖和管理因子，P为水土保持措施因子。
4.根据权利要求3所述的矿区生态保护修复效益评价方法，其特征在于：S4中，
f固碳＝MCO2/MC×NEP；其中，MCO2/MC＝44/12，表示C转化为CO2的系数，NEP为净生态系统生产力。
5.根据权利要求1所述的矿区生态保护修复效益评价方法，其特征在于：S5中，预设的修复效益算法为：根据f水源涵养计算水源涵养价值F水源涵养，并根据f土壤保持计算土壤保持价值F土壤保持，再根据f固碳及f释氧计算固碳释氧价值F固碳释氧后，计算生态保护修复效益值：
F修复效益＝F水源涵养+F水土保持+F固碳释氧。
6.根据权利要求5所述的矿区生态保护修复效益评价方法，其特征在于：S5中，
F水源涵养＝f水源涵养×C水，其中，C水为水资源交易市场价格。
7.根据权利要求5所述的矿区生态保护修复效益评价方法，其特征在于：S5中，
F土壤保持＝F面源+F泥沙，其中，F面源＝f土壤保持×Ci×Pi，F泥沙＝λ×(f土壤保持/ρ)×C清理；式中，F面源为减少面源污染价值；F泥沙为减少泥沙淤积价值；f土壤保持为土壤保持量；C清理为单位水库清淤工程费用；ρ为土壤容重；λ为泥沙淤积系数；Ci为土壤中的预设元素的纯含量；pi为预设元素的处理成本。
8.根据权利要求5所述的矿区生态保护修复效益评价方法，其特征在于：S5中，
F固碳释氧＝F固碳+F释氧，F固碳＝f固碳×C二氧化碳，F释氧＝f释氧×C氧气；其中，C二氧化碳为二氧化碳的市场交易价格，C氧气为氧气的市场交易价格。
9.根据权利要求1所述的矿区生态保护修复效益评价方法，其特征在于：生态类型包括林地、草地和耕地。
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