寧東礦區生態安全評估

范小杉，韓永偉

(1.中國環境科學研究院清潔生產與循環經濟研究中心，北京100012;2.中國環境科學研究院 生態研究所，北京100012;3.國家環境保護區域生態過程與功能評估重點實驗室，北京100012)

我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國，多年來煤炭資源的開采總是伴隨著嚴重的生態破壞和環境污染問題［1］，開展礦區生態安全評價是對當前我國環境影響評價內容的必要補充。目前國內以礦區生態安全評價為主題的研究文獻相對有限，開展寧東礦區生態安全評估旨在為相關領域環評或研究提供參考和借鑒，同時也有助于對各礦區和井田生態安全評價中發現的問題，有針對性地制定合理的施工計劃和生態環境監管、保護措施，將煤炭開發對生態環境的不良影響降至最低，為區域經濟社會與生態環境健康、穩定、協調發展提供支撐。

1 寧東礦區概況

寧東礦區位于寧夏回族自治區中北部的寧東地區，煤炭資源儲量豐富，已探明儲量達270億t。依托煤炭資源建立起的寧東能源化工基地，規劃區總面積3484 km2，其中規劃礦井總面積1459 km2，占寧東能源化工基地規劃區總面積的41.88%。區域內干旱少雨、蒸發強烈，地形以低山丘陵為主，地勢大致呈東南向西北傾斜，植被主要以荒漠草原和草原帶沙生植被為主，主要土壤類型有淡灰鈣土、風沙土，另有潮土和鹽土，土層較薄，有機質含量較低。總體而言，寧東自然條件惡劣，生態環境脆弱，潛在的水土流失和風蝕沙漠化比較嚴重［2－7］，寧東礦區生態環境的安全在很大程度上決定了寧東能源化工基地規劃區生態環境的整體安全狀況，因此寧東礦區生態安全評價是寧東能源化工基地規劃區生態環境安全評價的核心和重點。

2 寧東礦區生態安全評價方法

構建寧東礦區生態安全評價指標體系時遵循了客觀性、整體性、區域性、可操作性4個原則，即采取主觀判斷和客觀驗證相結合的方式，整體衡量各項指標，力求有效反映特定區域的生態安全水平，并充分考慮指標量化的可操作性、區域生態風險評價結果的可比性。

在充分考慮礦區及周邊地區生態環境特征的前提下，將各評價指標的安全程度分為5級，分別為重警狀態、中警狀態、預警狀態、較安全狀態、安全狀態，不同級別生態安全狀態及特征見表1。寧東礦區生態安全分級標準及評價指標如表2。

采用客觀賦權法，針對一個生態安全評價指標而言，一個地區可能存在不同級別，每一個級別所覆蓋的地域面積在這個區域所占的比重即為權重;而生態安全綜合評價采用加權綜合評價方法，對土壤侵蝕敏感性、植被覆蓋度、土地沙化、鹽堿化、地表沉陷分別賦權重為 0.2、0.2、0.2、0.1、0.3。

3 寧東礦區生態安全評價結果與分析

3.1 寧東礦區生態安全評價結果

在GIS 9.3中，疊加寧東各礦區的土壤侵蝕、植被覆蓋度等矢量數據，綜合評分，最終獲得寧東各礦區及井田生態安全評價等級(圖1、表3)。寧東礦區生態安全級別為安全狀態的主要分布在寧東南部地區(圖1)，包括萌城礦區和韋州四大礦區，占寧東礦區總面積的30.64%(表3);較安全狀態主要位于宋新莊井田，占寧東礦區總面積的1.51%;寧東大部分地區以預警狀態為主，占寧東礦區總面積的38.83%，除萌城礦區以外，各大礦區都有分布;中警狀態面積占礦區總面積的17.37%，主要分布在北部的紅石灣、羊場灣、英子梁、棗泉、京盛、石槽村井田和中東部的馬兒莊勘查區和金家渠礦區;重警狀態占寧東礦區總面積的11.65%，分布于雙湖井田、靈新井田、任家莊井田和梅花井井田。重警狀態如此分布的原因在于雙湖井田土地鹽堿化面積所占比重較大，超過雙湖井田總面積的25%，同時雙湖井田未來10年內地表沉陷面積可能超過其井田總面積的20%;靈新井田和任家莊井田鹽堿化面積所占比重較大，超過15%，并且未來10年地表沉陷面積可能大于井田總面積的25%;梅花井井田則主要是土壤侵蝕強度較大所致，大部分地 區土壤侵蝕強度為劇烈侵蝕和極強烈侵蝕。

表1 不同級別生態安全狀態及特征

表2 寧東礦區生態安全分級標準及評價指標

圖1 寧東礦區生態安全等級分布

3.2 寧東礦區生態安全分析

在土壤侵蝕方面(圖2)，寧東礦區中度侵蝕面積約占礦區面積的52%，而輕度侵蝕面積占15.2%，二者合計占礦區面積的比重超過67.2%，絕大部分分布在寧東南部的韋州礦區、萌城礦區和寧東中東部地區井田;極強烈侵蝕區在整個礦區所占的比重約為11.3%，主要分布在任家莊井田、紅石灣井田和丁家梁井田，靈武礦區的棗泉井田、羊場灣井田、靈新井田，鴛鴦湖礦區的京盛井田、梅花井井田、石槽村井田，以及萌城礦區的北部和南部地區;劇烈侵蝕區所占的比重超過20%，主要分布在萌城礦區的東南端以及寧東北部、中北部和中南部部分地區，極強烈和劇烈侵蝕范圍占寧東礦區面積的比重超過32%;強烈侵蝕區面積較小，占礦區面積的比重僅為0.6%。

表3 寧東礦區生態安全各級別面積及比重

在礦區地表沉陷方面，據有關統計資料，我國平均每開采1萬t原煤，地表塌陷面積約為0.2 hm2，而寧東多年采煤地表沉陷系數為0.5 hm2/萬 t［6］，比全國平均水平的兩倍還高。目前寧東采煤工藝已有所改進，假設在2010—2020年，寧東采煤地表沉陷系數可以降到全國平均水平0.2 hm2/萬t，以此為依據，結合2020年寧東各礦區煤炭資源生產規劃，參考寧東總體規劃中各礦區煤炭可開采儲量預測礦區地表塌陷情況。預測數據顯示:2020年礦區煤炭開采可能造成的總塌陷地域面積接近3000 hm2，其中麥垛山井田南邊界線以北的北部礦區塌陷面積超過1400 hm2，占整個寧東2020年地表可能塌陷面積的近一半;其次是麥垛山井田南邊界線以南、李家壩井田南邊界線以北的寧東中部礦區，地表塌陷面積約占2020年寧東采礦區地表塌陷面積的35%，即北部和中部礦區2020年地表塌陷面積占寧東2020年地表塌陷面積的80%還多，可見寧東北部和中部礦區是未來地表塌陷的重災區，而南部礦區則相對安全。

圖2 寧東礦區水土流失分布

在土壤鹽堿化方面，雙湖井田是寧東鹽堿化程度最高的地區，其土地鹽堿化面積為890 hm2，約占該井田面積的16%;萌城礦區鹽堿化土地面積為549 hm2，占該礦區總面積的比重為2.1%，盡管比重較小，但鹽堿化土地面積僅次于雙湖井田;永安煤礦、靈新井田鹽堿化土地面積所占比重分別為4.64%、4.86%。另外，馬兒莊、宋新莊井田及東北部資源后備區鹽堿化土地面積所占比重分別為2.77%、1.90%、1.89%;馬家灘、金家渠、李家壩三個井田土地鹽堿化面積所占比重分別為0.99%、0.46%、0.69%。

沙漠化土地(指地表為沙質土壤覆蓋的土地，包括沙漠，不包括水系中的沙灘)面積大約占了礦區總面積的60%(圖3)，而非沙漠化地區較為集中分布在寧東南部地區，寧東北部和中部地區非沙化土地只有零星分布;其中半固定沙地和固定沙地所占的比重分別為26%和22%，二者大約占寧東礦區總面積的一半，流動沙地比重為10%，主要分布在寧東北部和中北部礦區，寧東南部萌城礦區也有零星分布;半流動沙地所占比重較小，僅為2.58%，而戈壁主要分布在橫城礦區的紅石灣井田和任家莊井田，占礦區面積的比重為1.21%。

在植被覆蓋度方面，寧東林地71 km2，僅占寧東基地總面積的2%。草地所占的面積最廣，其中中覆蓋度草地從南到北遍布寧東各大礦區;高覆蓋度草地大約占礦區草地總面積的16.39%，主要分布于寧東礦區中部各井田;低覆蓋度草地所占比重僅為礦區草地面積的3.7%，主要分布在寧東北部的清水營井田、麥垛山井田。

圖3 土地沙化狀況分布

4 結語

干旱少雨、植被稀疏、土地沙化嚴重的北方地區是我國主要的煤炭采掘區，寧東礦區生態安全評價中發現的諸多問題，在北方煤炭資源開采區都具有典型性和代表性。礦區生態安全評價的目的在于結合區域生態環境各要素特征，揭示各礦區和井田生態安全存在的隱患，有針對性地制定科學合理的施工計劃和生態環境監管、保護措施，并綜合采用多種手段，強化礦區生態環境保護、監控、預警和管理工作，進而全面維護區域生態安全，將礦區資源開發對生態環境的不良影響降至最低，為區域經濟社會與生態環境健康、穩定、協調發展提供有力保障。

［1］楊靜，王立芹.礦區生態安全評價指標體系的研究［J］.山東科技大學學報:自然科學版，2005，24(3):36－39.

［2］閆軍.基于GIS的寧東能源化工基地土壤侵蝕變化分析［J］.農業科學研究，2010，31(3):37 －39.

［3］高桂英，杜靈通，杜鵬.寧東能源化工基地生態效益變化分析［J］.寧夏大學學報:自然科學版，2009，30(4):411－414.

［4］徐志友，張永庭，卜崇德，等.基于RS與GIS的寧東能源重化工基地土地利用變化分析［J］.中國水土保持，2010(8):66－67.

［5］汪一鳴，趙亞峰.寧東能源化工基地的環境保護與生態建設［J］.寧夏工程技術，2008，7(2):190 －193.

［6］路學忠.寧東煤田采煤沉陷地質災害規律研究［D］.北京:中國地質大學，2006:83.

［7］韓永偉，高吉喜，李詠紅，等.寧東能源化工基地規劃生態環境影響評價研究［J］.環境與可持續發展，2008(1):58－60.