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

　　摘要：山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)是推進我國新時代生態(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)保護修復(fù)策略。

　　關(guān)鍵詞：山水林田湖草;生態(tài)保護修復(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、亟須進行保護修復(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、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理為路徑的生態(tài)保護修復(fù)改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(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)保護修復(fù)規(guī)劃分區(qū)—生態(tài)保護修復(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)重要性進行分級。

　　(3)煤炭城市生態(tài)保護修復(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)進行區(qū)域劃分。(4)生態(tài)保護修復(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)保護修復(fù)時序。結(jié)合近遠期對生態(tài)系統(tǒng)變化情況進行長期的監(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，其結(jié)果可以為生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管理與生態(tài)保護和建設(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)價值評價進行圖層疊加，將疊加結(jié)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(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(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行全面的保護與管控，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行山體綠化補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)戶進行搬遷，同時加強對滑坡、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，劃分保護與修復(fù)方向不同的區(qū)域，提出山水林田生態(tài)保護修復(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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