基于系统耦合的煤炭城市矿地冲突调控研究

Featuring with "three plus" (the rising amount of coal resources that covered by city construction, the accelerating speed of land resources that damaged by underground coal mining, the growth of urban ecological economic conflict between coal mines and city land), the conflicts between urban construction, resource exploitation and land use in coal city rapidly escalates and deteriorates. In view of this, how to control contradiction of "three plus" become a crucial theoretical proposition and realistic problem to be solved for the transformation of coal city and sustainable development..In order to solve the practical problems of mine-land conflict in coal city, this project intends to follow the logical line of "current situation diagnosis - mechanism disclosure - econometric analysis - conflict regulation", adopting the technological methods such as multivariate data fusion monitoring, D-InSAR and radar detecting, Logistic equation, Cobb-Douglas production function and value equilibrium analysis. Based on the perspective of system coupling, the project focuses on the following 4 research contents mainly: the spatial-temporal characteristics and current conflict situation diagnosis of land development and resource utilization in coal city; exploitation mechanism of coal mining subsidence, land damage and ecological degradation; economic development, coal consumption and land use regulation; mine-land system coupling and its three - dimensional space regulation frame construction. The research conclusion can provide a direct reference and control basis for the "three plus" conflict and the realization of regional sustainable development.

煤炭城市以“三加”（地上城镇建设压覆煤炭资源“不断加大”，地下煤炭开采损毁土地资源“不断加快”，煤炭城市矿地生态经济冲突“不断加剧”）为主要特征的城镇建设、生态保护与土地利用之间的冲突迅速升级并呈现恶化态势。因此，如何调控“三加”矛盾，成为煤炭城市转型和区域可持续发展急需破解的重大理论命题和现实难题。.鉴于此，本项目拟按照“现状诊断—机理揭示—计量分析—冲突调控”的逻辑思路，采用多元数据融合监测、D-InSAR及雷达探测、Logistic曲线方程、C-D生产函数和价值均衡分析等技术方法，基于系统耦合视角，重点开展：煤炭城市土地开发与资源开采利用时空特征及其冲突现状诊断，煤炭开采沉陷、土地损伤与生态退化作用机理揭示，经济发展与煤炭消费、土地利用机制计量和矿地耦合系统及其立体空间调控框架构建4个关键科学问题研究。研究结论能够为化解煤炭城市“三加”冲突和实现区域可持续发展提供科学依据。

本项目在研究煤炭城市土地开发与煤炭开采利用时空特征及其冲突现状基础上，基于系统耦合视角，揭示其交互作用机理，计量经济发展与矿地开发利用规律，进而提出解决煤炭城市矿地冲突的调控策略，主要研究结论如下：.第一，改进C-D生产函数，计量分析矿地资源对经济发展的贡献表明，中国经济发展技术效率由第一阶段的2.38提升到第二段的3.21，并主要依靠土地和劳动力要素，而煤炭贡献从正向驱动变为负相关，且东部地区为人才驱动型地区（劳动贡献度为0.663），中部以及东北地区属于土地驱动型区域（土地贡献度为0.581），西部地区属于资本驱动型区域（资本贡献度为0.688）。.第二，构建矿地耦合系统，得到2020年WH市煤矸石和粉煤灰累计排放分别为6150.33×104t与5861.08×104t，而耕地保有面积与宜耕待复垦土地面积分别下降到5991.3hm2与2798.31hm2，耕地占比影响粮食产量，进而影响粮食安全与区域稳定。WH市2020年其煤炭产量高达10912.4×104t，挖损、塌陷和压占土地面积分别为13177.8hm2、12291.9hm2和2559.66hm2。.第三，创新矿区识别方法，并选择XLT矿区进行验证发现，2013-2018年，发现XLT露天矿开采面积减少42%。提出的一种基于残差学习的深度轻量级残差模型，引入矿点归一化指数环境因子，应用模糊C均值聚类和决策树方法，获取土壤有机质-环境因子知识规则正确率为85.7%，构建的图像去雾深度全卷积网络（ID-DFCN）得到了优质无雾图像。.第四，提出新的理论命题，划定地上建设地下禁采、地上可建地下限采、地上有条件建地下缓采和地上禁建地下可采四个管控区域，JN市和P县实证发现，JN市矿地冲突四个管控区地上土地面积分别为8.46km2、79.19km2、12.63km2和26.88km2，P县禁采和限采区域及其对应的建成、可建区域合计31.74km2，占整个压覆区的44.11%应该优先支持地上建设并限制地下煤炭资源开采。.总之，通过本项目研究共发表录用学术科研论文17篇，出版专著2部，受理发明专利1项，获得软件著作权1项，研究成果达到项目预期目标，相关研究结论和政策建议得到同行专家和决策者较高关注，对煤炭城市空间管控具有较高参考价值和指导意义。