干旱半干旱地區生態恢復工程建設思路

李志偉，王 旭，胡 峰

(神東煤炭集團環保管理處，陜西 榆林 719315)

0 引言

煤炭在我國的能源結構中占有重要的位置，是一次能源的重要組成部分[1]。神東礦區作為中國最大的煤炭生產基地，開采規模十分巨大，其年生產能力超過2億t，位居國內第一[2-3]；礦區面積達1 000 km2，沿烏蘭木倫河分布，年降雨量僅僅是蒸發量的1/6，地下水水系也相當匱乏，不到全國平均數值的4%。在這樣的情況下若沿用傳統方式進行煤炭資源的開發建設，隨之而來的就是地表沉陷、矸石排放、水資源流失、動植物種群減少等生態損毀的現象。因此，最早負責這一區域煤炭開發的神府、東勝兩大公司就分別組建了環保綠化機構，全面負責礦區的生態環境保護工作，并且提出了“建設一流的能源基地，必須有一流的生態環境”的超前開發思想。但由于條件限制，當時主要以公路為依托，建設防護林防風固沙，沒有形成實質上的大規模綠化活動，僅僅是為了改善生產生活的環境。1999年神東環保管理處成立，2000年神東正式拉開了大規模生態建設的序幕。

神東的生態工程建設在30多年的過程中，取得了傲人的成績，創造性的提出了“三期”“三圈”的生態建設模式[4]。所謂“三期”，就是在采前、采中、采后3個時期采取生態手段對影響范圍的生態結構和功能進行預防、加強、夯實；所謂“三圈”，就是在外圍、周邊、中心3層空間梯次配置植物種類實現水保、固沙、美化。在此架構下神東礦區走出了一條主動型水土保持生態建設道路，探索總結出一套具有神東特色兼顧社會效益和經濟發展的生態工程建設模式與思路。

1 神東礦區生產活動對生態的影響

1.1 煤炭生產對水資源影響

我國的水資源儲量豐富，但是人均占有不足，而且分布范圍極不均衡，南方豐沛北方匱乏。作為耗水量巨大的煤炭產業，這種現象卻恰恰相反，我國煤炭資源北方巨大南方瘠薄，豐水區就是少煤區，缺水區即是富煤區。然而，煤炭開采會進一步加劇水資源的缺乏，導致區域的徑流量減少，地下水位下降。礦山作為面源污染，充滿不確定性和難治理性，在人為和自然因素的雙重作用下，通過不同的方式侵蝕水體，導致水中各種指標超限，有毒有害物質增加，使原本就不富余的水資源受到污染，區域的水資源情況更加惡化[5]。

1.2 煤炭生產對土壤的影響

微觀上講，土壤是三相分散系，具有水肥氣熱效應，煤炭開采影響土壤的物理結構，表現在土壤3項組成、孔隙度以及容重的變化，即土壤的顆粒組成；其次是影響土壤的化學性質，表現在土壤酸堿度、膠體和肥性、有機質含量以及離子交換等[6]。宏觀上講，露天開采將會大量的剝離表層土壤，破壞土地上層結構，間接的導致土地沙化，生態環境退化，土壤肥力減弱；井工礦的開采方式，主要是導致地表沉陷，破壞整體的土壤構造，減弱抵抗力，促使環境變差，矸石的堆積侵占大量的土地，更加加劇了對土壤的破壞[7-9]。

1.3 煤炭生產對大氣影響

在煤炭開采建設活動中產生的煤塵、二氧化碳、二氧化硫等有毒有害氣體，直接對大氣進行擾動。煤塵的散播極大程度地降低區域的環境空氣質量，二氧化碳的大量產生會造成熱島效應，對局域小氣候產生擾動，二氧化硫的排放加大了酸雨的發生率。對土壤的損毀，加劇水土流失以及對植物的影響，很大程度上削弱了植物的凈化作用，此消彼長的情況下，對大氣的污染是日漸嚴重。

2 生態工程的內涵

生態工程是致力于建立復合生態系統，秉持可持續發展理念的工程技術，是站在全局層面上把控、研究、設計人工系統的方法，重點是資源的整合和綜合利用、技術的銜接與組合、學科交叉以及產業化構建[10]。生態工程的概念是著名生態學家奧多姆在20世紀60年代率先提出的，他認為自然調控是重點，人類只需要輕微的干預即可，注重環境效益[11]；在20世紀70年代，我國的生態學先驅馬世駿先生根據我國的生態工程建設實踐，對“生態工程”進行了具體定義，即應用生態系統中物種共生、物質循環再生以及結構與功能協調原則，結合系統工程的最優化方法設計的分層多級利用物質的生產工藝系統[12]。其重點是達到經濟效益和生態效益的統一，人為的主動調控和干預，該定義被認為是發展中國家可持續發展的方法論基礎[13]。

需要指出的是，目前大部分人對于生態建設理解比較狹隘，把園林綠化和生態工程建設混為一談，簡單地認為生態工程建設就是園林綠化，就是植樹種草，充其量再加上部分園林景觀，僅此而已。事實上，這甚至都不能認為是狹義的生態工程概念，綠化工程的重點是植物的栽植養護，包括水生、陸生植物，屬于園林工程的部分，但是生態工程是整體的協調系統，是生態學原理和現代技術的有機結合，是涉及自然、經濟、社會的復合生態大系統，園林工程也只是其中的一部分。所以要正確地認識生態工程這一范疇，需要在全局上對與工程有整體性地把握與度量[14-15]。

3 神東生態建設模式

3.1 總體內容

神東生態工程建設模式是環保管理處站在全局的角度，依托公司的整體規劃，結合多年的實踐經驗，以生態學理念為基礎，以生態規劃為橋梁，以解決問題為導向，探索研究出有效的生態修復與重建、生態產業等建設模式。該模式主要有依據、目標、內容、結構、經濟、技術6個方面內容，其核心理論是“山水林田湖草生命共同體”，旨在打造自然經濟社會復合生態系統，見表1。

表1 生態工程建設模式Table 1 Ecological engineering construction mode

3.2 建設依據

生態專項計劃和設計委托書：神東煤炭集團在每年年初制定的生態專項計劃是最基礎的建設依據，所有的建設項目均要符合計劃要求，在此計劃內有序開展；在委托第三方設計院進行設計時，神東煤炭集團下的設計委托書，是建設生態工程項目的主要依據，設計院要滿足公司對區域生態環境的整體發展規劃，而后提出設計方案。設計依據文件在實際設計的過程中，對于涉及到的質量標準、行業規范等技術性的條款必須嚴格遵守，特別是針對部分國家層面的技術文件，及時查閱按照最新要求實施。

地類分析和現場實際：設計階段要明確國土空間規劃，結合規劃進行合理的布局布置。由于神東的生態工程主要是沉陷區治理，位于井田區域，所以井上下位置對照就尤為關鍵，再結合現場的立地條件，做到和已治理區域的整體協調。

3.3 建設目標

生態工程的內涵已經要求我們，在實現環境效益的基礎上，主動追求經濟效益，神東煤炭集團的建設目標就是在實施生態工程項目的時候，實現三大效益，即生態效益、經濟效益、社會效益，在改善調整生態環境的同時，打造生態產業，帶動經濟發展，改善民生；達到三方共贏，即政府增績、企業增效、村民增收，主要是通過生態經濟林的建設，結合土地復墾和環境治理，創造新的經濟創收點和增長點，根本目的是在達到治理目的的同時，為當地村民創收，為政府脫貧攻堅助力。

3.4 建設內容

“山水林田湖草”大系統:山指的是礦山，積極建設綠色礦山，發展新技術，研究新工藝，使用新材料，將礦山生態建設由被動轉為主動，有效地防止生態環境事件的發生，做到產清潔能源，建綠色礦區。水指的是礦井水，開發建設礦井水循環利用系統，礦井水凈化系統，區域水源涵養技術，利用新技術的研發和使用以及升級迭代來破解煤炭開采耗水量大，工業廢水多的難題。林指的就是生態樹林，根據不同的立地條件以及地形地勢，綜合多方考慮，主要建設4種林地，即水保林、景觀林、碳匯林、經濟林。田指的是土地復墾，采用機械作業的方式平整土地，盡可能多的恢復為農田，選用耐受性強的植物改良土壤，改善土地環境，助力農業生產有序推進。湖指的是“仿生濕地”，根據濕地的生態原理，人工干預，建設水保設施，蓄水保土，并且再次凈化礦井水，澆灌植被。草指的是播草治裸，在未種植樹林的地方播撒草籽，治理裸地風沙，有條件的地方可以發展農牧業生產。

配套系統:在規劃治理區域的時候，應充分的考慮后期管護、消防的要求，以及其他的功能屬性，所以要配套建設道路系統、灌溉系統、消防系統，如果要打造產業園區，就需要進一步細化系統，增設必要的具有文化屬性的牌板、標語等簡介。

3.5 建設結構

在實際建設方面，適地適樹是首要原則，神東礦區主要是沙土、黃土、硬梁地3種土質類型，根據植物的特性選擇種植的區域。礦區境內地勢崎嶇，需要進行坡度分析，根據水土保持的需要，在不同的坡度種植不同植被種類，一般分為0°～10°、10°～25°、25°以上3個部分。再者就是要規范植物種類，雜而不亂，整體上植被種類比較單一，局部上植物配比千變萬化，兼顧規模化和多元化，大概比例為9∶1。在湖田林草的配置上，大概比例是1∶2∶3∶4，既考慮到農業生產的需要，又考慮到恢復生態的要求。時間上仍然沿用“三期三圈”治理模式，集中統籌規劃部署，形成整體的區域建設規劃，構成完整的區域生態系統。空間上主要是考慮到地理位置和氣候因素，打造帶具有典型代表性的大型煤炭綜合恢復治理新模式。

3.6 建設經濟

生態工程建設是建設人工的生態系統，在結構上要模仿自然生態系統，在功能上要有所補充與創新。在保證質量的情況下，實現投入產出比最大化，盡可能地降低投入；建立的新系統系統需要具備自我完善的能力(自然生態系統的自我演替能力)，能夠朝著更高級的方向進行自我發展；在3年幼苗管護期結束后，可以放手托管，產生經濟效益，具有高收益和高效益的特點；在生態工程的建設過程中也要盡可能地減少工程量，讓自然控制占據主導地位，減少對本就脆弱的生態環境的擾動。

3.7 建設技術

在技術上要大膽創新勇于突破，根據不同的項目確定科研項目，研究如何提高本地物種的產量、生長量等。適當地探索適合本地氣候水文條件的新物種，采取不同的灌溉措施、混交方式等類比，讓科研和生態工程建設緊密結合。但是在此過程要嚴密做好植物的檢疫工作，避免生物入侵事件的發生。與此同時，不斷加強防護設施的建設，謹防因采礦引起的地質災害，比如裂縫滑坡、灌溉下滲等，主要以生態措施為手段，減少砼等工業材料的使用。

4 結語

神東生態工程建設模式兼顧了自然經濟社會三大效益，修復了區域生態環境，完善了區域生態系統功能和結構，促進了區域經濟的發展。此外，帶動了村民再就業，解決了居民就業創收問題，高質量的完成了政府對企業沉陷區治理的要求，實現了政府、企業、村民三方共贏。同時，探索新的采煤沉陷區治理技術標準，可以為以后的沉陷區治理積累寶貴經驗。