2021年08月11日 星期三
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矿山生态修复要遵循三大理念

——访中国矿业大学(北京)教授、博士生导师胡振琪

2021-8-11 8:50:29 来源:中国矿业报 作者:首席记者 王琼杰

随着生态文明建设的全面深入推进和“双碳”目标的提出,矿山生态修复工作显得愈益紧迫和必要。

然而,近几年来,由于对矿山生态修复的意义认识不足,缺乏科学性和系统性,许多地方陷入了“仅为修复而修复、仅为复绿而复绿”的怪圈,很大程度上制约了矿山生态修复工作质量,影响了矿山生态修复整体效果和长远目标。

矿山生态修复究竟应该如何开展,应遵循哪些先进的理念,其最终目标是什么?带着多个问题,《中国矿业报》记者近日专访了中国矿业大学(北京)教授、博士生导师胡振琪。

中国矿业大学(北京)教授、博士生导师胡振琪

胡振琪是我国第一位中美联合培养的土地复垦学博士,为国际土地复垦家联合会协调委员会委员(中国唯一代表)、美国采矿与复垦学会终身会员,现担任中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所所长、矿山生态安全教育部工程研究中心主任。30多年来,他聚焦土地复垦与生态修复领域,曾荣获“新世纪百千万人才工程”国家级人选、中国青年科技奖、美国采矿与复垦(修复)学会复垦先锋奖等。

《中国矿业报》:矿山生态修复应该遵循哪些理念,才能事半功倍,实现预期效果?

胡振琪:矿山生态修复应该遵循因地制宜、仿自然修复、边采边复三大理念。

一是因地制宜修复理念。就是要坚持“宜农则农、宜林则林、宜渔则渔、宜草则草、宜建则建”,坚持生态修复治理优先,积极发展适宜产业,引导损毁区从传统农业向多元化产业发展,着力提升采煤损毁地治理的经济效益、社会效益和生态效益。

要按照不同地区的特点进行修复。东部高潜水位区,主要是沉陷导致的耕地损失与粮食安全问题;内蒙古东部草原区,主要是大范围露天开采导致的草地减少和草原植被退化现象;山西、陕西、内蒙古地区,主要是挖损与沉陷以及产生的滑坡与水土流失等次生灾害;西南山地,主要是水田受损退化为旱地以及崩塌滑坡等。

要在生态修复中统筹协调生态环境,景观建设,自然资源的可持续利用,生态、经济和社会统一的整体效益之间的关系。因地制宜进行生态修复,虽然做法朴素却充满智慧。

以上海辰山植物园的矿坑花园为例,针对每个区域的不同条件采用与之相适应的设计策略,瀑布、天堑、栈道、水帘洞等与自然地形紧密结合,陆生植物、水生植物、具有生态修复能力的植物结合地形,利用空间交错分布。其坚持的就是最小干预,应对采石矿坑的生态修复,体现东方山水意蕴理念。再比如唐山南湖生态园,在禁建区建设湖区水景和园林绿化景观,在限建区建设生态城配套基础设施,对可建区充分挖掘土地的应有价值进行正常的开发建设,对地表塌陷形成的水坑进行连通形成大规模的湖泊水域,对现有的片林和绿化进行保护改造,形成良好的自然园林景观。目前,唐山南湖生态园南湖旅游景区的森林与绿地面积达19.5平方公里,水域面积11.5平方公里,各类景观133处。

二是仿自然修复理念。按照自然的规律和特征去修复和构造。仿自然生态修复的主要内容包括地貌重塑:近自然地貌形态重塑,微地形重塑,仿自然形态河道、道路修复;土壤重构:土壤剖面层次重构,养分重构;植物遴选与种植:适生植物、乡土植物。其优越性与先进性主要体现在,富于变化的仿自然式地貌,与周边景观协调兼容;动物栖息地和生物多样性、景观异质性;柔性工程,固废材料的循环利用;w88体育app稳定,保持水土;可自然演替,自我调节和维护功能。

例如,美国某露天矿排土场采用仿自然修复,6年后矿区与周围地貌融为一体。我国的黑岱沟露天矿,通过仿自然修复,阶梯式明显,有冲沟、崩塌,基本恢复了原来面貌。

三是边采边复理念。传统的生态修复为末端治理,待采区沉陷稳定后再进行综合治理,这容易导致如下问题:损毁土地长期荒废且损毁严重,生态环境恶化,等待复垦时间长(由于多煤层开采扰动时间长);大量土地沉入水中,土壤资源损失量大,复垦耕地率低,复垦难度大;矿山企业容易逃避复垦主体责任。

而在矿山开采过程中通过源头控制、过程治理,则复垦率高,对生态环境有益,成本又低,可多恢复耕地10%~40%,能有效避免新账不断成为旧账。

因地制宜是最朴素且智慧的理念,已有众多的实践案例;仿自然地貌和土壤剖面重构的生态修复是核心理念,需要加大实践;边采边复是源头和过程控制的智慧修复理念,是未来的发展趋势,需要探索和实践。

《中国矿业报》:矿山生态修复需要掌握哪些关键技术?

胡振琪:要科学系统性开展矿山生态修复,必须要把握好诊断技术、规划设计、地貌重塑、土壤重构、植被恢复与生物多样性五方面的关键技术。

一是生态损伤科学诊断技术(含溯源与机理分析)。矿区生态环境存在的问题类型多,有沉陷积水、沉陷裂缝、塌陷坑、煤层自燃等,要针对矿区驱动力及损伤要素(显性、隐伏)损伤风险、损伤程度、损伤时空分布、未受影响的参照生态系统(本底状况),通过采取矿区生态损伤立体融合监测技术、矿区生态损伤信息(含隐伏)的提取技术、矿区生态损伤规律与机理技术、矿区生态损伤评价诊断等进行综合诊断。

我们创立了无人机遥感的沉陷地裂缝监测技术、基于CA差值法的采煤驱动下矿区土地利用变化分析技术、以局部性和空间相关性为主的矿区植被覆盖度时空效应获取技术,实现了矿区生态损伤隐伏信息的提取,攻克了土地隐伏损毁信息提取等难题,研发了采煤沉陷水田土壤裂缝探测隐伏信息探测技术。

同时,我们还通过开展矿区生态损伤规律机理研究,发现了矿-粮复合现象,提出了矿-粮复合区的概念和煤粮兼得的建议。通过组织第99次中国青年科学家论坛,以专家建议的形式提出了矿-粮复合主产区“要煤还是要粮”的矛盾问题,揭示了采煤沉陷对耕地的影响规律、风沙区土地损伤的自修复规律等,引起了社会各界关注。自修复机理,符合开采沉陷学原理,而人工修复对生态环境影响的不确定性以及修复措施的投入与产出等问题,促使人们考虑通过自然营力、采煤驱动力等,使采煤沉陷损伤区域实现自修复。

二是生态修复规划技术。目前,我的研究团队生态修复规划已覆盖省级、市级、矿域级,先后完成了《山东省采煤塌陷地治理专项规划》《淮南市潘集区采煤塌陷区综合利用概念性规划》《辽宁省铁法煤业有限责任公司矸石山治理总体规划》等。

矿山生态修复规划设计流程主要包括接受任务及准备、调查、评价、设计、规划、实施等方面。规划设计主要包括符合国家重大战略要求,生态环境效益优先和安全、高效、可持续利用,并坚持因地制宜原则、详细调查原则、先总体后局部和综合治理原则、最佳效益原则、末端治理与源头和过程控制动态规划原则。

如,山东省采煤塌陷地综合治理专项规划(2019-2030年),我们按照“统筹规划,协调推进;因地制宜,分类施策;创新驱动,生态优先”的原则,提出“生态循环、保土复耕、文化弘扬、科技发展”的治理理念,实现塌陷区科学治理与综合开发的有机统一,打造国家级采煤沉陷区综合治理示范基地。淮南市潘集区潘一矿采煤塌陷区综合利用概念性规划,我们结合淮南市资源型城市转型发展,聚力环境治理,坚决在生态修复中综合开发,在综合开发中科学修复,宜开发则开发,需修复则修复,宜恢复则自然恢复,实现塌陷区的科学治理与综合开发的有机统一,打造国家级采煤沉陷区综合治理示范城市。吉林辽源国家矿山公园规划,我们紧密结合辽源的未来城市定位和资源转型的发展要求,依托辽源国家矿山公园建设契机,实现“园在城中,城入园中,人在绿中,绿入心中”规划理念,将辽源国家矿山公园打造成为经济转型的“加速器”。

三是地貌重塑。要求与周围地貌环境一致的构造,重点是景观设计、径流设计和水土保持技术。国外的土地复垦发源于露天矿。露天矿开采对地表景观破坏最显著,因此,国外很重视地貌重塑,要求恢复近似原地貌的生态景观。我国露天矿较少,对地貌重塑的重视程度较低,也因此对地貌重塑的研究起步较晚,主要针对采矿习惯性形成的台阶型地貌进行研究,重点研究其水土保持,近年来引入国外的仿自然地貌重塑,正处于引进和消化中。

四是土壤重构技术。就是将损毁的土壤恢复成具有较高生产力的土壤(土壤结构和肥力)技术,是模拟自然土壤剖面的层状结构和自然地貌景观形态,构造仿自然垂直剖面和仿自然地形地貌的过程,主要包括表土的选择、土壤结构的构造、土壤改良等,这要在治理工程中得以实现。我们由此提出了“仿自然土壤重构”理念和“分层剥离、交错回填”土壤重构技术,复垦高质量耕地。

比如矸石山治理,我们为改善传统的矸石山土壤覆盖治理方法,充分考虑防灭火和生态修复的融合,在黄土覆盖前以黏土和粉煤灰为原料,构建不同设计构型的隔离层,有效控制燃烧和温度,以及污染物对植物生长的影响。在土壤重构材料选择方面,我们通过多次研究实验,研发出了“煤基生物土”“煤基营养剂”“重金属污染土壤原位修复剂”等,优选出适合作物生长的剖面构型。

五是植被恢复与生物多样性构建技术。主要包括种群、育苗、种植、抚育,要充分考虑自然修复,充分发挥微生物作用。在植被筛选方面,要根据耐性定律与最小量定律、生态位原理,选择种、群;在植被恢复方面,要按照种群密度制约理论、间分布格局理论,做好育苗、种植工作;在生态演替方面,要坚持自我设计与人为设计理论,实现生物多样性与自然演替。

网站编辑:宫莉