煤炭城市山水林田湖草生態(tài)保護修復分區(qū)及規(guī)劃策略研究

　　摘要：山水林田湖草生態(tài)保護修復是推進我國新時代生態(tài)文明建設的重要抓手，其中系統治理、整體修復是山水林田湖草生態(tài)保護修復的核心要求。受到開采活動長期破壞的煤炭城市是我國山水林田湖草保護修復的關鍵區(qū)域。構建以提升城市生態(tài)安全為目標的山水林田湖草生態(tài)保護修復技術框架，以典型煤炭資源型城市山西省古交市進行實證研究，基于煤炭城市的山區(qū)地域特征，系統識別生態(tài)問題類型并對其進行空間定位，基于GIS平臺，采用多因子綜合指數評價方法、生態(tài)服務價值當量因子法進行市域生態(tài)重要性分級，并與地質災害、采礦跡地區(qū)域進行疊加，得出山水林田湖草重點修復區(qū)域，提出山、水、林、田專項規(guī)劃及相應保護修復策略。

　　關鍵詞：山水林田湖草;生態(tài)保護修復分區(qū);規(guī)劃策略;煤炭城市;古交市

　　0引言

　　黨的十八大以來，習近平同志提出“山水林田湖草是生命共同體”的論斷，成為生態(tài)文明建設的重要指導思想。2020年6月，《全國重要生態(tài)系統保護和修復重大工程總體規(guī)劃(2021—2035年)》提出了以全面提升國家生態(tài)安全屏障質量、促進生態(tài)系統良性循環(huán)和永續(xù)利用為目標，以統籌山水林田湖草一體化保護和修復為主線的指導思想[1]。

　　目前我國已組織實施了三批山水林田湖草生態(tài)保護修復工程試點的推廣與實踐工作，山水林田湖草的受損區(qū)域系統性識別[2-4]、生態(tài)保護修復目標[5-6]、布局及路徑[7-9]等研究成為學術界關注的重點。我國的煤炭城市有73個，占我國資源型城市總數的38.9%[10]，是生態(tài)系統受損嚴重、亟須進行保護修復的重要區(qū)域。

　　我國煤炭資源開采以井工開采為主，由此產生的地下采空區(qū)極易導致地面塌陷，并對農田、居民點和市政設施造成破壞[11]。特別是我國煤炭資源豐富的黃土高原流域，水土流失程度大面積廣，由采空引發(fā)的地面塌陷、山體滑坡、地裂縫、泥石流等地質災害現象極其普遍。此外，固體廢棄物露天堆放破壞了地貌景觀及土地資源，煤炭城市生態(tài)環(huán)境面臨巨大壓力[2]。我國生態(tài)修復實踐經歷了從礦區(qū)或場地景觀尺度的土地復墾和植被恢復，到流域尺度生態(tài)系統綜合修復階段，再到國土空間區(qū)域尺度可持續(xù)發(fā)展階段的演變過程。

　　局部的修復不能系統解決城市面臨的生態(tài)問題，通過以整體保護、系統修復、綜合治理為路徑的生態(tài)保護修復改善生態(tài)環(huán)境質量，促進煤炭城市資源永續(xù)利用和可持續(xù)發(fā)展對生態(tài)文明建設具有重要意義。因此，本研究從煤炭城市受損生態(tài)系統的特征入手，探究生態(tài)保護修復重點考慮的因素，以發(fā)揮最大整體效益為目標確定重點保護和修復區(qū)域，構建煤炭城市山水林田湖草生態(tài)保護修復規(guī)劃框架。選取國家第三批山水林田湖草修復工程試點項目區(qū)山西省古交市進行實證研究，以期為煤炭城市生態(tài)修復實踐提供理論框架、規(guī)劃方法和技術支撐。

　　1基于生態(tài)安全的煤炭城市山水林田湖草生態(tài)保護修復規(guī)劃技術框架

　　本研究以山水田林湖草生命共同體的整體保護修復為目標，基于對煤炭城市礦區(qū)生態(tài)環(huán)境現狀的深入分析，構建以“城市核心生態(tài)問題識別—生態(tài)系統服務重要性分級—煤炭城市生態(tài)保護修復規(guī)劃分區(qū)—生態(tài)保護修復分項規(guī)劃—生態(tài)修復時序”為主要步驟的山水林田湖草生態(tài)保護修復規(guī)劃框架，以實現煤炭城市生態(tài)安全格局的完善、生態(tài)功能的提高。

　　(1)煤炭城市核心生態(tài)問題識別�；�于實地調研踏勘、相關規(guī)劃和政策研究，結合山水林田湖草生態(tài)本底，從空間上診斷煤炭城市采礦跡地與地質災害問題集中、亟待修復的區(qū)域。(2)生態(tài)系統服務重要性分級。通過生態(tài)敏感性評價、生態(tài)系統服務價值評價疊加，對生態(tài)系統服務重要性進行分級。

　　(3)煤炭城市生態(tài)保護修復規(guī)劃分區(qū)。以核心生態(tài)問題與生態(tài)系統服務重要性分級為基礎，通過二者空間疊合，識別具有重要生態(tài)價值且脆弱性高的區(qū)域，依據各區(qū)域生態(tài)特征、突出問題和修復目標進行區(qū)域劃分。(4)生態(tài)保護修復分項規(guī)劃。根據區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題及生態(tài)修復的目標和總體布局，確定山水林田湖草生態(tài)修復的分項規(guī)劃。(5)生態(tài)保護修復時序。結合近遠期對生態(tài)系統變化情況進行長期的監(jiān)測和評估，并適時調整優(yōu)化實踐措施，實現適應性管理。

　　2古交市山水林田湖草生態(tài)保護修復分區(qū)及規(guī)劃策略

　　2.1研究區(qū)概況與數據來源

　　2.1.1研究區(qū)概況

　　古交市位于山西省的核心腹地——省城太原中心城區(qū)西側，地處呂梁山脈關帝山東翼與云中南端交匯處。古交市四周高山環(huán)繞，中部河谷縱橫，境內汾河自西向東橫貫全境，由屯蘭川、原平川、大川河三條季節(jié)性河流形成“一河三川”的河川谷生態(tài)空間。

　　古交市礦產資源豐富，煤田面積754km2，地質儲量96億噸，可開采儲量50億噸，其中70%以上是優(yōu)質焦煤，是全國最大的主焦煤生產基地[12]，1958年古交工礦區(qū)設立，1988年撤區(qū)建市后逐漸成為以煤炭、焦化、建材等傳統產業(yè)為主導的工業(yè)城市。由于長時間、大面積、高強度的井工、露天采煤對生態(tài)系統的擾動，導致古交市山體破碎、溝谷縱橫、地災頻發(fā)、村莊塌陷，在生態(tài)空間遭到破壞的同時也影響居民的生活。鑒于此，2020年古交 市被列為國家第三批山水林田湖草修復工程試點。

　　2.1.2數據來源

　　研究中采用的數據包括遙感影像數據、地質災害與采礦跡地基礎數據和基礎地理數據。具體為：(1)遙感影像數據來自2019年空間分辨率為30m的NDVI數據、DEM數據，下載自中國科學院資源環(huán)境科學數據中心;(2)地質災害與采礦跡地(動態(tài)沉陷區(qū)、矸石山)數據來源于山西省地質工程勘察院研究成果《古交市地質災害詳細調查報告》以及實地調研，采空區(qū)數據與礦山生態(tài)環(huán)境數據來源于古交市環(huán)保局提供的《古交市礦山生態(tài)環(huán)境詳細調查報告》;(3)基礎地理數據(河流水域、交通道路、土地利用)來自古交市自然資源規(guī)劃局。

　　2.2古交市生態(tài)問題識別

　　煤炭開采的地域性差異與開采方式的多樣化導致煤炭城市生態(tài)環(huán)境受損的類型、程度以及表現形式均不盡相同。古交市地處黃土高原流域，地形地貌多為高差顯著、地形陡峭的山地丘陵，是典型的山地城市，其黃土土質疏松，遇水易崩解。因此，破壞地表結構的開采活動易導致大面積的水土流失與地質災害的發(fā)生，進而形成由于損毀、塌陷、壓占而閑置或低效利用的采礦跡地[13]。

　　2.3古交市生態(tài)系統服務重要性分級

　　生態(tài)系統服務重要性分級主要針對區(qū)域的特定生態(tài)環(huán)境狀況，分析生態(tài)系統服務的地域分異規(guī)律，篩選出具有重要生態(tài)價值的關鍵區(qū)域加以保護，其結果可以為生態(tài)系統科學管理與生態(tài)保護和建設提供直接依據[14]。本文選取生態(tài)敏感性評價與生態(tài)系統服務價值評價進行圖層疊加，將疊加結果進行等級劃分以確定優(yōu)先保護區(qū)。

　　2.4古交市基于生態(tài)安全的生態(tài)保護修復規(guī)劃分區(qū)

　　將古交市域生態(tài)系統服務重要性分級、采礦跡地、地質災害分布進行空間疊加，同時綜合考慮山地城市的山水骨架與項目工程的行政界線進行山水林田湖草生態(tài)保護修復規(guī)劃分區(qū)，按照采礦跡地、地質災害和重要性等級的空間特征將古交市域劃分為重點修復區(qū)、一般修復區(qū)及生態(tài)保育區(qū)。重點修復區(qū)(Ⅰ)是保護修復與人類活動緊密相關、生態(tài)環(huán)境破壞嚴重的區(qū)域;一般修復區(qū)(Ⅱ)是減緩生態(tài)過程受到干擾的緩沖區(qū)，通過生態(tài)修復技術輔助受損功能區(qū)再生;生態(tài)保育區(qū)(Ⅲ)是各生態(tài)要素發(fā)揮其理想功能，堅守不可突破的生態(tài)底線的重點區(qū)域。

　　2.5古交市生態(tài)保護修復分項規(guī)劃策略

　　2.5.1山體生態(tài)修復

　　針對古交市山體裸露、地表破損、地災頻發(fā)的實際問題，制定“綠化提升景觀質量、合理利用存量空間、消險減災防治結”的治理策略，對山體地形地貌及其森林植被資源進行全面的保護與管控，逐步恢復山體生態(tài)功能，綜合提升城市山體環(huán)境品質，實現恢復生態(tài)、優(yōu)化環(huán)境、盤活土地、創(chuàng)造效益的“多贏”目標。

　　(1)山體禿斑補植，提升景觀質量。提取古交市未利用地和林地利用現狀中的無立木林地斑塊進行山體綠化補植以改造提升森林和景觀質量。遵循“一山一策、適地適樹”的原則，因地制宜地配置綠化植物，完善區(qū)域防護林景觀結構，充分發(fā)揮森林減少水土流失的功能。

　　(2)露采礦山修復，利用存量空間。目前依據企業(yè)的運行狀態(tài)分為廢棄礦山、在產礦山以及建設和劃界礦山三種類型，針對其特點進行不同的修復策略。針對廢棄礦山，在保證地質安全的基礎上一方面進行地形重塑、土壤修復以恢復廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境，另一方面結合特色地形地貌，打造礦業(yè)文化景觀，活化利用存量工業(yè)用地;而針對生產礦山則督促企業(yè)編制生態(tài)修復規(guī)劃，實行邊開采、邊修復的策略，開采結束同時也基本完成復綠;對于建設和劃界礦山則要求企業(yè)提前做好生態(tài)修復規(guī)劃，使得對于露天礦山采礦后治理變成采前控制。

　　(3)地質災害治理，監(jiān)測與治理并重。針對不同地質環(huán)境條件下地質災害的危險程度和危害性大小，分輕重緩急，做到因地制宜，因害定策。重點修復區(qū)的地質災害主要集中于汾河兩岸、屯蘭川、原平川等聚居密集區(qū)，對受地質災害威脅嚴重的農戶進行搬遷，同時加強對滑坡、不穩(wěn)定斜坡、泥石流等災害的監(jiān)測;一般修復區(qū)對于有一定危險性的地質災害宜采用簡易工程治理，對威脅重大的地質災害進行大規(guī)模取土卸荷及修筑大梯級平臺等。

　　3結語

　　基于山水林田湖草生命共同體理念，以維護煤炭城市的生態(tài)安全為目標，本文提出了煤炭城市山水林田湖草生態(tài)保護修復規(guī)劃的技術框架。以古交市為實證案例，結合煤炭城市因采煤而呈現出復雜多樣的采礦跡地特征與影響城市人居環(huán)境的地質災害特征，綜合考慮以問題為導向的生態(tài)修復要素，以城市生態(tài)修復效益最大化為目標，基于生態(tài)敏感性與生態(tài)系統服務價值對生態(tài)系統服務重要性進行分級，疊加采礦跡地、地質災害和生態(tài)系統服務重要性分級，劃分保護與修復方向不同的區(qū)域，提出山水林田生態(tài)保護修復分項規(guī)劃，以實現系統治理和整體修復。

　　林業(yè)生態(tài)修復論文投稿期刊：《生態(tài)學報》(半月刊)創(chuàng)刊于1981年，是由中國科學技術協會主管、中國生態(tài)學學會中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心主辦的我國生態(tài)學及生態(tài)學各分支學科研究領域的綜合性學術期刊。

　　本文構建的煤炭城市山水林田湖草生態(tài)保護修復規(guī)劃技術框架能為城市尺度的生態(tài)修復實踐提供方法論指引，以古交市為案例城市進行了實證，并基于其在生態(tài)本底與生態(tài)修復要素等方面的特殊性提出了具體的規(guī)劃策略。然而，由于煤炭城市的地域性差異與人類活動擾動因素的多元化，導致不同煤炭城市面臨的生態(tài)環(huán)境問題有所不同，其具體保護修復策略需要具體問題具體討論，因此，本研究尚需在實踐中進一步檢驗和修正。

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　　作者：常江，李燦坤，馮姍姍，李成

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