范小杉，韓永偉

(1.中國環(huán)境科學研究院清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟研究中心，北京100012;2.中國環(huán)境科學研究院 生態(tài)研究所，北京100012;3.國家環(huán)境保護區(qū)域生態(tài)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(chǎn)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(tài)破壞和環(huán)境污染問題［1］，開展礦區(qū)生態(tài)安全評價是對當前我國環(huán)境影響評價內容的必要補充。目前國內以礦區(qū)生態(tài)安全評價為主題的研究文獻相對有限，開展寧東礦區(qū)生態(tài)安全評估旨在為相關領域環(huán)評或研究提供參考和借鑒，同時也有助于對各礦區(qū)和井田生態(tài)安全評價中發(fā)現(xiàn)的問題，有針對性地制定合理的施工計劃和生態(tài)環(huán)境監(jiān)管、保護措施，將煤炭開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的不良影響降至最低，為區(qū)域經(jīng)濟社會與生態(tài)環(huán)境健康、穩(wěn)定、協(xié)調發(fā)展提供支撐。

1 寧東礦區(qū)概況

寧東礦區(qū)位于寧夏回族自治區(qū)中北部的寧東地區(qū)，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(guī)劃區(qū)總面積3484 km2，其中規(guī)劃礦井總面積1459 km2，占寧東能源化工基地規(guī)劃區(qū)總面積的41.88%。區(qū)域內干旱少雨、蒸發(fā)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?？傮w而言，寧東自然條件惡劣，生態(tài)環(huán)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(qū)生態(tài)環(huán)境的安全在很大程度上決定了寧東能源化工基地規(guī)劃區(qū)生態(tài)環(huán)境的整體安全狀況，因此寧東礦區(qū)生態(tài)安全評價是寧東能源化工基地規(guī)劃區(qū)生態(tài)環(huán)境安全評價的核心和重點。

2 寧東礦區(qū)生態(tài)安全評價方法

構建寧東礦區(qū)生態(tài)安全評價指標體系時遵循了客觀性、整體性、區(qū)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(qū)域的生態(tài)安全水平，并充分考慮指標量化的可操作性、區(qū)域生態(tài)風險評價結果的可比性。

在充分考慮礦區(qū)及周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)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(tài)、中警狀態(tài)、預警狀態(tài)、較安全狀態(tài)、安全狀態(tài)，不同級別生態(tài)安全狀態(tài)及特征見表1。寧東礦區(qū)生態(tài)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(tài)安全評價指標而言，一個地區(qū)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(qū)域所占的比重即為權重;而生態(tài)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(qū)生態(tài)安全評價結果與分析

3.1 寧東礦區(qū)生態(tài)安全評價結果

在GIS 9.3中，疊加寧東各礦區(qū)的土壤侵蝕、植被覆蓋度等矢量數(shù)據(jù)，綜合評分，最終獲得寧東各礦區(qū)及井田生態(tài)安全評價等級(圖1、表3)。寧東礦區(qū)生態(tài)安全級別為安全狀態(tài)的主要分布在寧東南部地區(qū)(圖1)，包括萌城礦區(qū)和韋州四大礦區(qū)，占寧東礦區(qū)總面積的30.64%(表3);較安全狀態(tài)主要位于宋新莊井田，占寧東礦區(qū)總面積的1.51%;寧東大部分地區(qū)以預警狀態(tài)為主，占寧東礦區(qū)總面積的38.83%，除萌城礦區(qū)以外，各大礦區(qū)都有分布;中警狀態(tài)面積占礦區(qū)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(qū)和金家渠礦區(qū);重警狀態(tài)占寧東礦區(qū)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(tài)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(qū)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(tài)安全狀態(tài)及特征

表2 寧東礦區(qū)生態(tài)安全分級標準及評價指標

圖1 寧東礦區(qū)生態(tài)安全等級分布

3.2 寧東礦區(qū)生態(tài)安全分析

在土壤侵蝕方面(圖2)，寧東礦區(qū)中度侵蝕面積約占礦區(qū)面積的52%，而輕度侵蝕面積占15.2%，二者合計占礦區(qū)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(qū)、萌城礦區(qū)和寧東中東部地區(qū)井田;極強烈侵蝕區(qū)在整個礦區(qū)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(qū)的棗泉井田、羊場灣井田、靈新井田，鴛鴦湖礦區(qū)的京盛井田、梅花井井田、石槽村井田，以及萌城礦區(qū)的北部和南部地區(qū);劇烈侵蝕區(qū)所占的比重超過20%，主要分布在萌城礦區(qū)的東南端以及寧東北部、中北部和中南部部分地區(qū)，極強烈和劇烈侵蝕范圍占寧東礦區(qū)面積的比重超過32%;強烈侵蝕區(qū)面積較小，占礦區(qū)面積的比重僅為0.6%。

表3 寧東礦區(qū)生態(tài)安全各級別面積及比重

在礦區(qū)地表沉陷方面，據(jù)有關統(tǒng)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(shù)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(shù)可以降到全國平均水平0.2 hm2/萬t，以此為依據(jù)，結合2020年寧東各礦區(qū)煤炭資源生產(chǎn)規(guī)劃，參考寧東總體規(guī)劃中各礦區(qū)煤炭可開采儲量預測礦區(qū)地表塌陷情況。預測數(shù)據(jù)顯示:2020年礦區(qū)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(qū)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(qū)，地表塌陷面積約占2020年寧東采礦區(qū)地表塌陷面積的35%，即北部和中部礦區(qū)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(qū)是未來地表塌陷的重災區(qū)，而南部礦區(qū)則相對安全。

圖2 寧東礦區(qū)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(qū)，其土地鹽堿化面積為890 hm2，約占該井田面積的16%;萌城礦區(qū)鹽堿化土地面積為549 hm2，占該礦區(qū)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(qū)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(qū)總面積的60%(圖3)，而非沙漠化地區(qū)較為集中分布在寧東南部地區(qū)，寧東北部和中部地區(qū)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(qū)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(qū)，寧東南部萌城礦區(qū)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(qū)的紅石灣井田和任家莊井田，占礦區(qū)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(qū);高覆蓋度草地大約占礦區(qū)草地總面積的16.39%，主要分布于寧東礦區(qū)中部各井田;低覆蓋度草地所占比重僅為礦區(qū)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(qū)是我國主要的煤炭采掘區(qū)，寧東礦區(qū)生態(tài)安全評價中發(fā)現(xiàn)的諸多問題，在北方煤炭資源開采區(qū)都具有典型性和代表性。礦區(qū)生態(tài)安全評價的目的在于結合區(qū)域生態(tài)環(huán)境各要素特征，揭示各礦區(qū)和井田生態(tài)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(tài)環(huán)境監(jiān)管、保護措施，并綜合采用多種手段，強化礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護、監(jiān)控、預警和管理工作，進而全面維護區(qū)域生態(tài)安全，將礦區(qū)資源開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的不良影響降至最低，為區(qū)域經(jīng)濟社會與生態(tài)環(huán)境健康、穩(wěn)定、協(xié)調發(fā)展提供有力保障。

［1］楊靜，王立芹.礦區(qū)生態(tài)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(yè)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(tài)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(huán)境保護與生態(tài)建設［J］.寧夏工程技術，2008，7(2):190 －193.

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［7］韓永偉，高吉喜，李詠紅，等.寧東能源化工基地規(guī)劃生態(tài)環(huán)境影響評價研究［J］.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2008(1):58－60.