• 2021年08月18日 星期三
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    礦山生態修復要遵循三大理念

    ——訪中國礦業大學(北京)教授、博士生導師胡振琪

    2021-8-11 8:50:29 來源:中國礦業報 作者:首席記者 王瓊杰

    隨著生態文明建設的全面深入推進和“雙碳”目標的提出,礦山生態修復工作顯得愈益緊迫和必要。

    然而,近幾年來,由于對礦山生態修復的意義認識不足,缺乏科學性和系統性,許多地方陷入了“僅為修復而修復、僅為復綠而復綠”的怪圈,很大程度上制約了礦山生態修復工作質量,影響了礦山生態修復整體效果和長遠目標。

    礦山生態修復究竟應該如何開展,應遵循哪些先進的理念,其最終目標是什么?帶著多個問題,《中國礦業報》記者近日專訪了中國礦業大學(北京)教授、博士生導師胡振琪。

    中國礦業大學(北京)教授、博士生導師胡振琪

    胡振琪是我國第一位中美聯合培養的土地復墾學博士,為國際土地復墾家聯合會協調委員會委員(中國唯一代表)、美國采礦與復墾學會終身會員,現擔任中國礦業大學(北京)土地復墾與生態重建研究所所長、礦山生態安全教育部工程研究中心主任。30多年來,他聚焦土地復墾與生態修復領域,曾榮獲“新世紀百千萬人才工程”國家級人選、中國青年科技獎、美國采礦與復墾(修復)學會復墾先鋒獎等。

    《中國礦業報》:礦山生態修復應該遵循哪些理念,才能事半功倍,實現預期效果?

    胡振琪:礦山生態修復應該遵循因地制宜、仿自然修復、邊采邊復三大理念。

    一是因地制宜修復理念。就是要堅持“宜農則農、宜林則林、宜漁則漁、宜草則草、宜建則建”,堅持生態修復治理優先,積極發展適宜產業,引導損毀區從傳統農業向多元化產業發展,著力提升采煤損毀地治理的經濟效益、社會效益和生態效益。

    要按照不同地區的特點進行修復。東部高潛水位區,主要是沉陷導致的耕地損失與糧食安全問題;內蒙古東部草原區,主要是大范圍露天開采導致的草地減少和草原植被退化現象;山西、陜西、內蒙古地區,主要是挖損與沉陷以及產生的滑坡與水土流失等次生災害;西南山地,主要是水田受損退化為旱地以及崩塌滑坡等。

    要在生態修復中統籌協調生態環境,景觀建設,自然資源的可持續利用,生態、經濟和社會統一的整體效益之間的關系。因地制宜進行生態修復,雖然做法樸素卻充滿智慧。

    以上海辰山植物園的礦坑花園為例,針對每個區域的不同條件采用與之相適應的設計策略,瀑布、天塹、棧道、水簾洞等與自然地形緊密結合,陸生植物、水生植物、具有生態修復能力的植物結合地形,利用空間交錯分布。其堅持的就是最小干預,應對采石礦坑的生態修復,體現東方山水意蘊理念。再比如唐山南湖生態園,在禁建區建設湖區水景和園林綠化景觀,在限建區建設生態城配套基礎設施,對可建區充分挖掘土地的應有價值進行正常的開發建設,對地表塌陷形成的水坑進行連通形成大規模的湖泊水域,對現有的片林和綠化進行保護改造,形成良好的自然園林景觀。目前,唐山南湖生態園南湖旅游景區的森林與綠地面積達19.5平方公里,水域面積11.5平方公里,各類景觀133處。

    二是仿自然修復理念。按照自然的規律和特征去修復和構造。仿自然生態修復的主要內容包括地貌重塑:近自然地貌形態重塑,微地形重塑,仿自然形態河道、道路修復;土壤重構:土壤剖面層次重構,養分重構;植物遴選與種植:適生植物、鄉土植物。其優越性與先進性主要體現在,富于變化的仿自然式地貌,與周邊景觀協調兼容;動物棲息地和生物多樣性、景觀異質性;柔性工程,固廢材料的循環利用;地質穩定,保持水土;可自然演替,自我調節和維護功能。

    例如,美國某露天礦排土場采用仿自然修復,6年后礦區與周圍地貌融為一體。我國的黑岱溝露天礦,通過仿自然修復,階梯式明顯,有沖溝、崩塌,基本恢復了原來面貌。

    三是邊采邊復理念。傳統的生態修復為末端治理,待采區沉陷穩定后再進行綜合治理,這容易導致如下問題:損毀土地長期荒廢且損毀嚴重,生態環境惡化,等待復墾時間長(由于多煤層開采擾動時間長);大量土地沉入水中,土壤資源損失量大,復墾耕地率低,復墾難度大;礦山企業容易逃避復墾主體責任。

    而在礦山開采過程中通過源頭控制、過程治理,則復墾率高,對生態環境有益,成本又低,可多恢復耕地10%~40%,能有效避免新賬不斷成為舊賬。

    因地制宜是最樸素且智慧的理念,已有眾多的實踐案例;仿自然地貌和土壤剖面重構的生態修復是核心理念,需要加大實踐;邊采邊復是源頭和過程控制的智慧修復理念,是未來的發展趨勢,需要探索和實踐。

    《中國礦業報》:礦山生態修復需要掌握哪些關鍵技術?

    胡振琪:要科學系統性開展礦山生態修復,必須要把握好診斷技術、規劃設計、地貌重塑、土壤重構、植被恢復與生物多樣性五方面的關鍵技術。

    一是生態損傷科學診斷技術(含溯源與機理分析)。礦區生態環境存在的問題類型多,有沉陷積水、沉陷裂縫、塌陷坑、煤層自燃等,要針對礦區驅動力及損傷要素(顯性、隱伏)損傷風險、損傷程度、損傷時空分布、未受影響的參照生態系統(本底狀況),通過采取礦區生態損傷立體融合監測技術、礦區生態損傷信息(含隱伏)的提取技術、礦區生態損傷規律與機理技術、礦區生態損傷評價診斷等進行綜合診斷。

    我們創立了無人機遙感的沉陷地裂縫監測技術、基于CA差值法的采煤驅動下礦區土地利用變化分析技術、以局部性和空間相關性為主的礦區植被覆蓋度時空效應獲取技術,實現了礦區生態損傷隱伏信息的提取,攻克了土地隱伏損毀信息提取等難題,研發了采煤沉陷水田土壤裂縫探測隱伏信息探測技術。

    同時,我們還通過開展礦區生態損傷規律機理研究,發現了礦-糧復合現象,提出了礦-糧復合區的概念和煤糧兼得的建議。通過組織第99次中國青年科學家論壇,以專家建議的形式提出了礦-糧復合主產區“要煤還是要糧”的矛盾問題,揭示了采煤沉陷對耕地的影響規律、風沙區土地損傷的自修復規律等,引起了社會各界關注。自修復機理,符合開采沉陷學原理,而人工修復對生態環境影響的不確定性以及修復措施的投入與產出等問題,促使人們考慮通過自然營力、采煤驅動力等,使采煤沉陷損傷區域實現自修復。

    二是生態修復規劃技術。目前,我的研究團隊生態修復規劃已覆蓋省級、市級、礦域級,先后完成了《山東省采煤塌陷地治理專項規劃》《淮南市潘集區采煤塌陷區綜合利用概念性規劃》《遼寧省鐵法煤業有限責任公司矸石山治理總體規劃》等。

    礦山生態修復規劃設計流程主要包括接受任務及準備、調查、評價、設計、規劃、實施等方面。規劃設計主要包括符合國家重大戰略要求,生態環境效益優先和安全、高效、可持續利用,并堅持因地制宜原則、詳細調查原則、先總體后局部和綜合治理原則、最佳效益原則、末端治理與源頭和過程控制動態規劃原則。

    如,山東省采煤塌陷地綜合治理專項規劃(2019-2030年),我們按照“統籌規劃,協調推進;因地制宜,分類施策;創新驅動,生態優先”的原則,提出“生態循環、保土復耕、文化弘揚、科技發展”的治理理念,實現塌陷區科學治理與綜合開發的有機統一,打造國家級采煤沉陷區綜合治理示范基地;茨鲜信思瘏^潘一礦采煤塌陷區綜合利用概念性規劃,我們結合淮南市資源型城市轉型發展,聚力環境治理,堅決在生態修復中綜合開發,在綜合開發中科學修復,宜開發則開發,需修復則修復,宜恢復則自然恢復,實現塌陷區的科學治理與綜合開發的有機統一,打造國家級采煤沉陷區綜合治理示范城市。吉林遼源國家礦山公園規劃,我們緊密結合遼源的未來城市定位和資源轉型的發展要求,依托遼源國家礦山公園建設契機,實現“園在城中,城入園中,人在綠中,綠入心中”規劃理念,將遼源國家礦山公園打造成為經濟轉型的“加速器”。

    三是地貌重塑。要求與周圍地貌環境一致的構造,重點是景觀設計、徑流設計和水土保持技術。國外的土地復墾發源于露天礦。露天礦開采對地表景觀破壞最顯著,因此,國外很重視地貌重塑,要求恢復近似原地貌的生態景觀。我國露天礦較少,對地貌重塑的重視程度較低,也因此對地貌重塑的研究起步較晚,主要針對采礦習慣性形成的臺階型地貌進行研究,重點研究其水土保持,近年來引入國外的仿自然地貌重塑,正處于引進和消化中。

    四是土壤重構技術。就是將損毀的土壤恢復成具有較高生產力的土壤(土壤結構和肥力)技術,是模擬自然土壤剖面的層狀結構和自然地貌景觀形態,構造仿自然垂直剖面和仿自然地形地貌的過程,主要包括表土的選擇、土壤結構的構造、土壤改良等,這要在治理工程中得以實現。我們由此提出了“仿自然土壤重構”理念和“分層剝離、交錯回填”土壤重構技術,復墾高質量耕地。

    比如矸石山治理,我們為改善傳統的矸石山土壤覆蓋治理方法,充分考慮防滅火和生態修復的融合,在黃土覆蓋前以黏土和粉煤灰為原料,構建不同設計構型的隔離層,有效控制燃燒和溫度,以及污染物對植物生長的影響。在土壤重構材料選擇方面,我們通過多次研究實驗,研發出了“煤基生物土”“煤基營養劑”“重金屬污染土壤原位修復劑”等,優選出適合作物生長的剖面構型。

    五是植被恢復與生物多樣性構建技術。主要包括種群、育苗、種植、撫育,要充分考慮自然修復,充分發揮微生物作用。在植被篩選方面,要根據耐性定律與最小量定律、生態位原理,選擇種、群;在植被恢復方面,要按照種群密度制約理論、間分布格局理論,做好育苗、種植工作;在生態演替方面,要堅持自我設計與人為設計理論,實現生物多樣性與自然演替。

    網站編輯:宮莉

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