基于自然解决方案的黄河中游国土空间生态修复——以陕西榆林国土空间生态修复为例

黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,要推进黄河流域大保护、大治理,保障黄河长治久安,让黄河成为造福人民的幸福河,在生态保护修复过程中加强对自然生态系统本身恢复能力的利用,突出水资源保护与优化配置,已成为黄河流域及黄土高原地区生态修复中亟需解决的重要科学问题。在分析陕西省榆林市生态特征与生态功能定位的基础上,运用现状调查、综合评判等方法识别当前存在的主要生态问题,比如水土流失、矿山生态破坏、黄河沿岸生态系统脆弱、局部地区地下水位下降趋势明显等。针对性地提出“保持水土资源,恢复自然生态”理念、以保水为主线的基于自然(NbS)的生态修复方案,构建了“一廊两带三区多点”的生态修复格局,形成了4种基于水和NbS的黄土高原地区生态修复模式,布置了16项生态修复工程。通过优化榆林地区生态修复理论与模式,增强对水资源的保护和利用,发展基于自然的生态修复模式,提高了黄河中游生态安全格局,进而促进了黄河流域高质量发展。研究成果为黄河中游国土空间生态修复提供了理论支持。     

榆林黄河中游粗泥沙区生态问题与生态格局构建

黄河中游粗泥沙是黄河下游地上悬河形成的最重要组成物质，从源头遏制粗泥沙入黄是保障黄河长久安澜的根本之策。笔者采用从大尺度向小尺度梯度分析、生态问题识别诊断与综合评判等方法，确定了陕西省榆林市北部7个黄河一级支流区为粗泥沙主要来源区，并在识别出粗泥沙主要来源区生态问题及其之间关联性、紧迫度、优先度的基础上，提出了榆林黄河中游粗沙区生态保护修复的系统性对策。即围绕2个核心目标、3个关键问题，将研究区划分为10个保护修复单元，提出布局7类工程和29个子项目，构建“1廊2带3区多点”的人与自然和谐共生的生态安全格局，从而达到提升粗泥沙集中来源区生态系统稳定性和韧性，实现从源头遏制粗泥沙入黄，缓解拦沙坝、水库和“地上悬河”泥沙淤积压力的目标。研究成果对于保障中国北方生态安全和能源资源安全等具有极为重要的意义。     

平原区采煤塌陷区矿山地质环境修复治理方法研究——以永城市东西城区间采煤塌陷区治理示范工程为例

豫东平原区某煤矿开采多年,形成大面积塌陷积水区,对原生地形地貌和土地资源破坏较为严重。在分析当地矿山生态地质环境特征和地质环境问题的基础上,结合城市发展的需要和人文景观的规划,采用挖湖建岛、堆山造景、植树造林、平整土地等多种治理方法进行矿山地质环境修复治理,体现了山水林田湖草系统治理思路,治理后生态环境显著改善,使治理区的居民生产、生活有了安全保障,对后续平原区矿山地质环境治理工程起到“示范工程”效应。     

煤矿区生态自然修复及其人工促进模式探讨

生态自然修复为国家生态修复政策的重要方向;采取有限人工措施实现煤矿区生态的自然恢复促进,符合“双碳”目标背景下的工程实际需求也更具市场应用前景。针对煤矿区3种主要受损土地类型,系统梳理生态自然修复方向的研究成果,研究分析人工促进自然修复的理念内涵,并结合煤矿区受损生态生境特征,探讨煤矿区人工促进生态自然修复的分区分类治理模式及主要技术方向。研究表明,分区分类实施人工促进措施是低扰动、高效率实现煤矿区生态自然恢复的主要策略;具体实施中可在煤矿区生态自然修复潜力评估基础上,构建基于大部免于干扰、关键局部处理原则的人工促进生态自然修复3类区域治理体系,综合选用原有植被保护与促进更新、易扩繁乡土植被建植、微区域土壤重构改良、微地形地貌塑造等技术方法,来充分挖掘煤矿区的生态自然修复潜力,并应在矿区微地形与植被恢复关系、人工促进措施实施区域选择等方面加强研究,以进一步有效提升生态治理效率、降低工程成本。本研究可为经济、高效和稳定地实现煤矿区生态治理目标提供基础理论及技术策略支撑。     

陕北毛乌素沙地生态修复效果分析

应用“3S”技术与土壤化学方法,对毛乌素沙地榆林市境内区域的沙质荒漠化土地进行了近45年来变化研究与生态修复效果分析,研究结果表明:研究区土地的沙质荒漠化强度以轻度、中度为主,治理方式以人工修复为主;1975—2019年沙质荒漠化的分布面积与强度呈现先快速发展而后逆转的变化特征。其中,1975—2007年沙质荒漠化的发展与过度放牧、荒地开垦及矿产资源开发等人类活动及强度密切相关。2007—2019年的逆转与生态调控政策及治理工程的实施密切相关。人工修复地区的土壤养分含量优于自然修复地区,在同等背景的自然修复条件下,不同成因的沙质荒漠化土地土壤养分含量有一定区别。采用人工修复与自然修复相结合的方式,以人工修复促进植被自然修复能力,是研究区有效的生态修复方式。     

采煤沉陷区生态修复技术探讨——以永城市某湿地公园项目为例

针对永城矿区平原地区塌陷区的特点及区域的特殊地理位置，采用传统复垦、生态修复、景观改造、农业种植、渔业养殖等基于自然的解决方案，将传统的注重经济效益开发转向兼顾人口、社会、经济、环境和资源可持续发展的注重复合生态整体效益的发展模式，形成集综合利用、蓄水防洪、生态环保等于一体的采煤沉陷区治理的“永煤模式”，取得了显著成效。研究成果可为采煤沉陷区综合治理与利用提供技术借鉴和实践应用参考。     

吴起县山水林田湖生态保护修复浅析

吴起县山水林田湖生态保护修复项目是涉及多行业的大型综合性项目。项目区开展了水土流失综合治理与区域生态保护修复工程、农田生态功能提升工程、水资源保护与综合利用工程,区域生态系统服务与保障功能显著增强,相关机制日趋健全,资源环境承载能力显著提高。本文结合陕西省吴起县山水林田湖生态保护修复项目,旨在探究行之有效的生态修复综合治理模式,对黄土高原水土流失治理及生态保护修复工作提供借鉴。     

我国矿区棕地综合治理及再利用

矿区土地治理与再利用是一项紧迫的任务,由于多年的矿产开采,导致矿区的大面积土地破坏和废弃,土壤及地下水污染,从而形成了矿区棕地并造成大量的土地价值损失,加剧了矿区的人地矛盾。因此,研究棕地这一类特殊土地的再利用对于矿区的可持续发展具有重要的现实意义。通过分析国内外矿区棕地研究相关理论与方法,结合我国矿区棕地的现状,探讨了矿区棕地综合治理的方案和措施。建议我国矿区棕地治理和再利用方案框架可划分为调查评价、生态修复和土地复垦与景观再造3个阶段:调查评价阶段主要包括棕地土壤环境质量评价与可持续利用评价;生态修复阶段可选择适宜的技术方法进行污染土壤和地下水修复;土地复垦与景观再造阶段是根据矿区棕地类型及分布特点,因地制宜,进行棕地复垦和综合治理利用。同时讨论了每个阶段的主要工作内容和措施,比较了不同修复技术方法的优劣,给出了我国矿区棕地复垦和综合利用的模式建议。      

长江经济带江苏段废弃露天矿山分布与生态修复遥感调查研究

江苏省长江沿岸废弃矿山修复治理是长江经济带生态修复的关键节点区域,如何快速、直观地获得区域内废弃矿山的分布和修复工程进展,成为长江经济带废弃矿山生态修复工程的重要工作之一。以江苏长江干流两岸10?km范围为研究区,以2017—2020?年4?期高分辨率遥感影像为数据源,采用ArcGIS平台人机交互解译和野外验证的方式,获取了研究区内露天废弃矿山分布情况、地质环境问题和生态修复情况等信息。结果表明:镇江市和南京市需修复面积较大,区内露天废弃矿山主要表现为矿山的采场和中转场地两类占地,涉及矿种以建筑石料用灰岩和建筑用砂矿为主;存在的主要矿山环境问题有地形地貌破坏、矿山地质灾害、矿区生态环境破坏和水土污染等;2018—2020 年研究区已修复面积和正在修复面积均呈上升趋势,截至2020 年10 月,研究区废弃矿山修复效果良好,修复面积占67.08%;主要生态修复措施有自然恢复、客土回填、土地平整、削坡、土地综合治理等。建议在进行修复治理工程时,最大限度地保护矿区原有地貌,充分利用土地资源。调查结果和建议可为同类型地区露天废弃矿山生态修复治理提供技术参考。     

榆林能源化工基地供水水源问题分析

榆林是我国＂晋陕蒙能源重化工基地＂建设的中心。近年来随着能源化工基地建设步伐不断加快,水资源供需矛盾日益突出,甚至已影响到能源化工基地的可持续发展。进一步摸清未来水资源需求规律,掌握供水水源现状及未来不同水平年可供水量,对于切实做好总量控制约束下的水资源优化配置及管理具有重要意义。鉴于此,本研究在分析榆林市1980、1985、1990、1995、2000、2005年水利工程建设的基础上,结合《榆林市水资源规划》,对未来水平年榆林市新增供水水源进行了探讨,最后对榆林市未来水平年的可供水量进行了分析计算。结果表明,过去25年来,榆林市供水量增长较大,但地表水源供水所占比例有所下降;地下水源供水所占比例呈现增长趋势,其它水源的供水能力比较低。相关规划表面,即使在今后大型工程修建的基础上,供需矛盾仍难解决。因此,随着能源化工基地经济社会的不断发展,加快论证大柳树、龙口、碛口三个引黄工程并利用好有限水源已经成为榆林能源化工基地经济和社会发展的必要条件。     

煤基固废协同矿山土壤生态修复的理论解析与实践探索——以陕西榆林市为例

矿山环境修复治理与固体废弃物综合利用均是北方能源富集区亟待解决的生态问题。笔者基于“理论解析-案例研究-协同治理”的思路，以陕西榆林市为例，在系统分析工业固废与矿山生态受损现状的基础上，全面解析煤基固废协同修复矿山生态的政策优势、技术可行性及市场潜力，并提出基于固废结构、营养和环境功能改性制备土壤调理剂的路径技术。通过将土壤调理剂应用于风沙地治理、盐碱地改良和露天煤矿排土场土壤生态修复实践，发现施用土壤调理剂后风沙地、盐碱地和排土场土壤养分含量显著增加，植物生物量平均增幅分别为50.3%、36.0%和39.9%。研究成果为北方能源型城市煤基固废协同修复矿山土壤生态提供科学支撑。     

重建植被视角下露天煤矿区土地复垦演替过程及管控模式研究

重建植被在能量交换与生态循环中发挥着重要作用,其动态变化可表征煤矿区生态系统受扰动和修复的广泛细节。从植被的不同扰动状态(未扰动状态、采煤扰动状态、复垦恢复状态和修复后状态)出发,分析了煤矿区重建植被演替的6种情景：高效恢复至成熟型、低效恢复至成熟型、高效恢复而后退化型、高效恢复发展型、低效恢复发展型与无效恢复型。通过模拟重建植被发展的阶段性特征,将煤矿区土地复垦全生命周期划分为：未复垦期、土地复垦发展期(复垦初期、快速发展期和稳定发展期)和成熟期。再对不同恢复阶段的重建植被分别设置判断标准,提出煤矿区土地复垦关键保护区域的识别思路,据此确立煤矿区土地复垦管控的4种修正模式：生态保育、生态管护、生态修复、生态重建。并以黄土高原山西平朔大型露天煤矿区为研究区开展应用分析,在学习掌握重建植被发展规律基础上,通过判断土地复垦模式与矿区生态系统演变机理的适应性水平,具体落实平朔露天煤矿复垦排土场集群区生态保育、生态管护、生态修复和生态重建等4大修正模式的具体管控措施。本研究归纳了露天煤矿区重建植被动态发展的演替规律,并据此提出加强土地复垦管控的修正模式,可为国家绿色矿山建设提供方法论基础。     

近年来我国西南岩溶石漠化研究进展

石漠化是目前岩溶学领域最突出的环境问题和研究热点。我国近年来不但系统调查研究了西南岩溶石漠化的分布现状和趋势,分析了石漠化形成的自然因素和人为原因,对石漠化环境质量从生态、水资源、土壤、土地生产力和灾害情况等方面进行了评价,还探索了不同环境下石漠化综合治理模式和方法。今后一段时期内石漠化的主要研究方向是深化石漠化的形成过程研究,揭示石漠化与水土资源的相关性,探索石漠化区生态恢复技术及水土地资源合理利用途径,开展石漠化综合治理工程的效益评价。      

矿山采空区衍生环境问题及治理对策研究——以贵州省普安县地瓜镇瓦厂坪历史遗留矿山片区为例

贵州省普安县地瓜镇瓦厂坪片区小煤窑、老窑开采历史悠久,采空区引起的地面塌陷、水土环境污染、土地资源损毁、地形地貌景观破坏等矿山生态地质环境问题突出,对当地居民生命财产安全造成严重威胁。本文通过对瓦厂坪片区历史遗留煤矿采空区引起的地质环境现状的调查及分析,研究其对矿山生态环境要素的破坏方式与程度,结合当地实际情况,提出初步治理建议,为瓦厂坪片区生态修复模式的选择、修复方案的制定提供依据。     

石羊河流域水资源利用现状及其持续利用对策研究

通过对石羊河流域水资源利用现状及存在问题的分析,认为流域水资源已经严重超载,进行流域综合治理已刻不容缓.针对流域面临严峻的水资源及生态环境问题,提出分抢救和治本两个阶段来解决问题,近期以抢救为重点.按照南护水源、中建绿洲、北防风沙的治理思路,实行治理上游、改造中游、拯救下游的流域综合治理,以遏制生态环境恶化的趋势为目标,以提高用水效率为核心,以流域水资源统一管理为保证,实现流域水资源的可持续利用,支撑经济社会的可持续发展,达到人与自然和谐共处.     

空间治理视角下露天废弃矿山生态修复路径研究

基于我国露天废弃矿山生态修复工作现状以及废弃矿山造成的压占污染土地资源、次生地质灾害、水生态环境破坏、植被生态系统破坏等问题,研究了当前国土空间生态修复视角下露天废弃矿山的地质安全隐患治理、水生态系统恢复治理、污染土地治理与开发、空间综合开发利用修复路径,提出了编制废弃矿山整体指引性规划、制定"一矿一策"精准制定恢复策略、鼓励市场化方式推进矿山生态修复的建议.     

煤矿区水资源论证探讨——以富源县丹烁煤矿为例

煤矿开采对水资源的影响十分复杂，可使含水层结构和构造破坏，引起地下水补、径、排关系变化，加上煤矿疏排水的延续、水-岩作用以及所处化学环境的改变，。引起地下水质和量的变化。同时，地表水与地下水、矿坑排水发生直接的水力联系，破坏了正常的水环境，并引起泉水干涸、地表塌陷、井筒破坏、土地荒漠化等灾害。因此，煤矿区的水资源保护问题理应引起高度重视。     

贵州省岩溶地区石漠化的形成及其生态治理

随着西部大开发的推进，生态环境问题已经引起高度重视，土地膜漠化的形成及其治理也逐渐成为岩溶工作者、生态学家的研究热点。由于贵州地区岩溶分布广，地势起伏较大，土壤贫瘠，加之人为因素的影响，植被遭受破坏，水土流失严重，土地石漠化愈演愈烈。通过分析贵州石濮化形成原因，提出了一系列石漠化生态治理措施，为保证贵州省、西南岩溶区植被顺向演替，生态逐步恢复提供决策参考。     

纳雍县骔岭煤矿区矿山生态环境修复规划研究

骔岭煤矿区分布范围广,经过多年的开采后,矿区生态环境遭受了极为严重的破坏,诱发多种生态环境问题。为恢复矿山生态环境,通过现场调查并结合矿区所在地区的城镇规划,明确矿区的生态功能,对矿山生态环境布局及生态系统结构修复工程进行规划设计。研究结果认为:煤矿区在多年开采过程中,主要引起采空区、老窑及小窑现状问题,地质灾害、景观破坏、石漠化、水体污染、水源枯竭、河沟淤积、植被损毁与退化、土地压占、土壤污染和水土流失等问题。为进行矿山生态修复,可将矿区划分为6个生态功能区,严格按照相关规范、制度、法律等要求,制定科学、合理的实施方案。研究结果可为类似矿山生态修复提供参考。     

喀斯特地区煤矿酸性废水(AMD)综合治理研究

贵州重安江流域皮陇河源头区采矿形成的煤矿酸性废水(AMD)对地表及地下水造成严重污染。由于地处碳酸盐岩发育区,岩溶作用极其发育大大增加了AMD治理难度。基于喀斯特地区煤矿AMD治理项目实践,根据AMD产生和污染机理,结合区内地质环境条件和先进生态修复理念,采用生态修复综合技术对区内一系列生态环境问题进行系统治理：源头区采用“主动治理”技术,使用生石灰对AMD进行中和,对煤矸石等尾矿进行无害化封存填埋的同时修复相对隔水层杜绝源头AMD产生;末端采用“被动治理”技术综合应用,使用石灰石修筑可渗透反应墙、沉淀反应池、可渗透反应岸和生态湿地等工程,对AMD系统收集、逐级净化;同时在人工湿地中利用微生物、植物和水生动物联合作用对水体重金属离子逐级去除并恢复水生生态系统功能。治理后水体pH值由2.54～3.90提升至7.10～8.19,多呈弱碱性,Fe离子浓度由137.51mg/L下降至0.24mg/L,净化率达97.76%,重金属离子Hg、Zn、As等均得到净化。目前治理工程运行稳定且寿命随时间推移而延长,这一实践经验对喀斯特地区煤矿AMD治理具有重要推广应用价值。