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

　　摘要：山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)是推進(jìn)我國新時代生態(tài)文明建設(shè)的重要抓手，其中系統(tǒng)治理、整體修復(fù)是山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)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(hù)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域。構(gòu)建以提升城市生態(tài)安全為目標(biāo)的山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)技術(shù)框架，以典型煤炭資源型城市山西省古交市進(jìn)行實證研究，基于煤炭城市的山區(qū)地域特征，系統(tǒng)識別生態(tài)問題類型并對其進(jìn)行空間定位，基于GIS平臺，采用多因子綜合指數(shù)評價方法、生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子法進(jìn)行市域生態(tài)重要性分級，并與地質(zhì)災(zāi)害、采礦跡地區(qū)域進(jìn)行疊加，得出山水林田湖草重點修復(fù)區(qū)域，提出山、水、林、田專項規(guī)劃及相應(yīng)保護(hù)修復(fù)策略。

　　關(guān)鍵詞：山水林田湖草;生態(tài)保護(hù)修復(fù)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(xí)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(shè)的重要指導(dǎo)思想。2020年6月，《全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)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(zhì)量、促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)和永續(xù)利用為目標(biāo)，以統(tǒng)籌山水林田湖草一體化保護(hù)和修復(fù)為主線的指導(dǎo)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(hù)修復(fù)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(tǒng)性識別[2-4]、生態(tài)保護(hù)修復(fù)目標(biāo)[5-6]、布局及路徑[7-9]等研究成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點。我國的煤炭城市有73個，占我國資源型城市總數(shù)的38.9%[10]，是生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重、亟須進(jìn)行保護(hù)修復(fù)的重要區(qū)域。

　　我國煤炭資源開采以井工開采為主，由此產(chǎn)生的地下采空區(qū)極易導(dǎo)致地面塌陷，并對農(nóng)田、居民點和市政設(shè)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(zhì)災(zāi)害現(xiàn)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(fù)實踐經(jīng)歷了從礦區(qū)或場地景觀尺度的土地復(fù)墾和植被恢復(fù)，到流域尺度生態(tài)系統(tǒng)綜合修復(fù)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(fù)不能系統(tǒng)解決城市面臨的生態(tài)問題，通過以整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理為路徑的生態(tài)保護(hù)修復(fù)改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)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(shè)具有重要意義。因此，本研究從煤炭城市受損生態(tài)系統(tǒng)的特征入手，探究生態(tài)保護(hù)修復(fù)重點考慮的因素，以發(fā)揮最大整體效益為目標(biāo)確定重點保護(hù)和修復(fù)區(qū)域，構(gòu)建煤炭城市山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)規(guī)劃框架。選取國家第三批山水林田湖草修復(fù)工程試點項目區(qū)山西省古交市進(jìn)行實證研究，以期為煤炭城市生態(tài)修復(fù)實踐提供理論框架、規(guī)劃方法和技術(shù)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(hù)修復(fù)規(guī)劃技術(shù)框架

　　本研究以山水田林湖草生命共同體的整體保護(hù)修復(fù)為目標(biāo)，基于對煤炭城市礦區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的深入分析，構(gòu)建以“城市核心生態(tài)問題識別—生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性分級—煤炭城市生態(tài)保護(hù)修復(fù)規(guī)劃分區(qū)—生態(tài)保護(hù)修復(fù)分項規(guī)劃—生態(tài)修復(fù)時序”為主要步驟的山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)規(guī)劃框架，以實現(xiàn)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。基于實地調(diào)研踏勘、相關(guān)規(guī)劃和政策研究，結(jié)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(zhì)災(zāi)害問題集中、亟待修復(fù)的區(qū)域。(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性分級。通過生態(tài)敏感性評價、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價疊加，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性進(jìn)行分級。

　　(3)煤炭城市生態(tài)保護(hù)修復(fù)規(guī)劃分區(qū)。以核心生態(tài)問題與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性分級為基礎(chǔ)，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(jù)各區(qū)域生態(tài)特征、突出問題和修復(fù)目標(biāo)進(jìn)行區(qū)域劃分。(4)生態(tài)保護(hù)修復(fù)分項規(guī)劃。根據(jù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題及生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)和總體布局，確定山水林田湖草生態(tài)修復(fù)的分項規(guī)劃。(5)生態(tài)保護(hù)修復(fù)時序。結(jié)合近遠(yuǎn)期對生態(tài)系統(tǒng)變化情況進(jìn)行長期的監(jiān)測和評估，并適時調(diào)整優(yōu)化實踐措施，實現(xiàn)適應(yīng)性管理。

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

　　2.1研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)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(cè)，地處呂梁山脈關(guān)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(nèi)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(chǎn)資源豐富，煤田面積754km2，地質(zhì)儲量96億噸，可開采儲量50億噸，其中70%以上是優(yōu)質(zhì)焦煤，是全國最大的主焦煤生產(chǎn)基地[12]，1958年古交工礦區(qū)設(shè)立，1988年撤區(qū)建市后逐漸成為以煤炭、焦化、建材等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)城市。由于長時間、大面積、高強(qiáng)度的井工、露天采煤對生態(tài)系統(tǒng)的擾動，導(dǎo)致古交市山體破碎、溝谷縱橫、地災(zāi)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(fù)工程試點。

　　2.1.2數(shù)據(jù)來源

　　研究中采用的數(shù)據(jù)包括遙感影像數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害與采礦跡地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。具體為：(1)遙感影像數(shù)據(jù)來自2019年空間分辨率為30m的NDVI數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)，下載自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心;(2)地質(zhì)災(zāi)害與采礦跡地(動態(tài)沉陷區(qū)、矸石山)數(shù)據(jù)來源于山西省地質(zhì)工程勘察院研究成果《古交市地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查報告》以及實地調(diào)研，采空區(qū)數(shù)據(jù)與礦山生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)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(xì)調(diào)查報告》;(3)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)(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(dǎo)致煤炭城市生態(tài)環(huán)境受損的類型、程度以及表現(xiàn)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(zhì)疏松，遇水易崩解。因此，破壞地表結(jié)構(gòu)的開采活動易導(dǎo)致大面積的水土流失與地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，進(jìn)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(tǒng)服務(wù)重要性分級

　　生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(tǒng)服務(wù)的地域分異規(guī)律，篩選出具有重要生態(tài)價值的關(guān)鍵區(qū)域加以保護(hù)，其結(jié)果可以為生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管理與生態(tài)保護(hù)和建設(shè)提供直接依據(jù)[14]。本文選取生態(tài)敏感性評價與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價進(jìn)行圖層疊加，將疊加結(jié)果進(jìn)行等級劃分以確定優(yōu)先保護(hù)區(qū)。

　　2.4古交市基于生態(tài)安全的生態(tài)保護(hù)修復(fù)規(guī)劃分區(qū)

　　將古交市域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性分級、采礦跡地、地質(zhì)災(zāi)害分布進(jìn)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(jìn)行山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)規(guī)劃分區(qū)，按照采礦跡地、地質(zhì)災(zāi)害和重要性等級的空間特征將古交市域劃分為重點修復(fù)區(qū)、一般修復(fù)區(qū)及生態(tài)保育區(qū)。重點修復(fù)區(qū)(Ⅰ)是保護(hù)修復(fù)與人類活動緊密相關(guān)、生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重的區(qū)域;一般修復(fù)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(fù)技術(shù)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(hù)修復(fù)分項規(guī)劃策略

　　2.5.1山體生態(tài)修復(fù)

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

　　(1)山體禿斑補(bǔ)植，提升景觀質(zhì)量。提取古交市未利用地和林地利用現(xiàn)狀中的無立木林地斑塊進(jìn)行山體綠化補(bǔ)植以改造提升森林和景觀質(zhì)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(hù)林景觀結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮森林減少水土流失的功能。

　　(2)露采礦山修復(fù)，利用存量空間。目前依據(jù)企業(yè)的運(yùn)行狀態(tài)分為廢棄礦山、在產(chǎn)礦山以及建設(shè)和劃界礦山三種類型，針對其特點進(jìn)行不同的修復(fù)策略。針對廢棄礦山，在保證地質(zhì)安全的基礎(chǔ)上一方面進(jìn)行地形重塑、土壤修復(fù)以恢復(fù)廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境，另一方面結(jié)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(chǎn)礦山則督促企業(yè)編制生態(tài)修復(fù)規(guī)劃，實行邊開采、邊修復(fù)的策略，開采結(jié)束同時也基本完成復(fù)綠;對于建設(shè)和劃界礦山則要求企業(yè)提前做好生態(tài)修復(fù)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(zhì)災(zāi)害治理，監(jiān)測與治理并重。針對不同地質(zhì)環(huán)境條件下地質(zhì)災(zāi)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(fù)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)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(zhì)災(zāi)害威脅嚴(yán)重的農(nóng)戶進(jìn)行搬遷，同時加強(qiáng)對滑坡、不穩(wěn)定斜坡、泥石流等災(zāi)害的監(jiān)測;一般修復(fù)區(qū)對于有一定危險性的地質(zhì)災(zāi)害宜采用簡易工程治理，對威脅重大的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行大規(guī)模取土卸荷及修筑大梯級平臺等。

　　3結(jié)語

　　基于山水林田湖草生命共同體理念，以維護(hù)煤炭城市的生態(tài)安全為目標(biāo)，本文提出了煤炭城市山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)規(guī)劃的技術(shù)框架。以古交市為實證案例，結(jié)合煤炭城市因采煤而呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的采礦跡地特征與影響城市人居環(huán)境的地質(zhì)災(zāi)害特征，綜合考慮以問題為導(dǎo)向的生態(tài)修復(fù)要素，以城市生態(tài)修復(fù)效益最大化為目標(biāo)，基于生態(tài)敏感性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性進(jìn)行分級，疊加采礦跡地、地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性分級，劃分保護(hù)與修復(fù)方向不同的區(qū)域，提出山水林田生態(tài)保護(hù)修復(fù)分項規(guī)劃，以實現(xiàn)系統(tǒng)治理和整體修復(fù)。

　　林業(yè)生態(tài)修復(fù)論文投稿期刊：《生態(tài)學(xué)報》(半月刊)創(chuàng)刊于1981年，是由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主管、中國生態(tài)學(xué)學(xué)會中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心主辦的我國生態(tài)學(xué)及生態(tài)學(xué)各分支學(xué)科研究領(lǐng)域的綜合性學(xué)術(shù)期刊。

　　本文構(gòu)建的煤炭城市山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)規(guī)劃技術(shù)框架能為城市尺度的生態(tài)修復(fù)實踐提供方法論指引，以古交市為案例城市進(jìn)行了實證，并基于其在生態(tài)本底與生態(tài)修復(fù)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(dǎo)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(hù)修復(fù)策略需要具體問題具體討論，因此，本研究尚需在實踐中進(jìn)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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