張軼群,吳 迪,付 曉,吳 鋼

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 1000852 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 1000493 中科院建筑設(shè)計研究院有限公司, 北京 100086

煤炭資源是我國社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長的重要物質(zhì)基礎(chǔ),一直在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有非常重要的戰(zhàn)略地位[1-2]。煤電基地是指在煤炭基地內(nèi),根據(jù)煤的儲量和產(chǎn)量以及目前和未來電能的需求,有計劃地建設(shè)與煤炭生產(chǎn)一體化的電廠群,以向外輸電為主要目的產(chǎn)煤發(fā)電一體化基地[3]。大型煤電基地的建設(shè)為我國西電東輸、全國供電聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施提供充裕的能源支持,對中國能源利用格局和區(qū)域生態(tài)環(huán)境的維持和改善具有深遠(yuǎn)的影響,是中國煤炭行業(yè)發(fā)展的重要方向[4]。2005年以來,國家在內(nèi)蒙古、山西、陜西、寧夏、新疆等地開發(fā)建設(shè)了七個大型煤電基地(圖1),為保證區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定和生態(tài)環(huán)境改善起到了重要作用,煤電基地的開發(fā)建設(shè)雖然有力的保護(hù)和提升了受電區(qū)域的生態(tài)環(huán)境,大大地提高了能源的利用效率,但同時也對煤電基地建設(shè)區(qū)域帶來了一系列嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題,如因礦山開采和燃煤發(fā)電而導(dǎo)致的土地塌陷、地下水位降低、大氣污染、水土流失、荒漠化嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化和生物多樣性喪失等[5-7]。我國的煤電基地多處于北方的生態(tài)脆弱型區(qū)域,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的下降嚴(yán)重影響到了當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量[8],致使人們的愿景難以得到滿足、社會的需求不斷降低,進(jìn)而制約了區(qū)域居民的生活健康和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[9-10]。

圖1 全國大型煤電基地的分布Fig.1 Distribution of national large-scale coal power bases in China

目前我國關(guān)于煤電基地生態(tài)建設(shè)的研究,多集中在礦區(qū)的土地修復(fù)[11]、景觀及植被修復(fù)[12]、水污染治理[13]、水土保持[14]、礦山綠色發(fā)展[15]等領(lǐng)域,學(xué)者們都從某一專業(yè)角度對煤電基地的生態(tài)建設(shè)提出了研究方法及實(shí)施措施,但缺乏對當(dāng)?shù)鼐用裎锢砀兄?、心理認(rèn)知、居民愿景和福祉等方面的聯(lián)系和研究。與此同時,也缺乏將當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)元素與互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測管理平臺、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的融合,運(yùn)用生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)作為管理工具的研究。

為了滿足居民對生態(tài)環(huán)境的需求愿景、維持和提升區(qū)域景感環(huán)境的生態(tài)服務(wù),促使煤電基地的社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)地發(fā)展,本研究以景感生態(tài)學(xué)的理論和方法為基礎(chǔ),選取錫林郭勒國家大型煤電基地為研究對象,在分析因煤電基地的開發(fā)建設(shè)而導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題基礎(chǔ)上,將當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)、自然要素與居民的物理感知、心理認(rèn)知、愿景和福祉等結(jié)合起來,從煤電基地的景感營造、景感修復(fù)、景感保護(hù)監(jiān)測與管理、生態(tài)文明的建設(shè)共四個方面進(jìn)行系統(tǒng)分析,結(jié)合生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)對所選景感指標(biāo)的監(jiān)測、謎碼數(shù)據(jù)平臺的評價分析及預(yù)警系統(tǒng),對實(shí)現(xiàn)煤電基地的生態(tài)健康保障、生態(tài)服務(wù)提升、以及居民愿景和福祉的提高有重要意義,為實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)提供了有效措施和方法。

2 研究理論與方法

2.1 景感生態(tài)學(xué)

景感生態(tài)學(xué)是指以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo),基于生態(tài)學(xué)的本原理,從自然要素、物理感知、心理感知、社會經(jīng)濟(jì)、過程與風(fēng)險等相關(guān)方面,研究土地利用規(guī)劃、建設(shè)與管理的科學(xué)[16]?！熬案小痹谥袊糯某鞘屑班l(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃和建筑中就得以體現(xiàn),古人在城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃或建筑設(shè)計中,會將當(dāng)?shù)氐淖匀灰?、傳統(tǒng)文化、以及人們的希冀融合在一起,達(dá)到“人、自然、建筑”合一的效果[17]。我們在蘇州園林、西湖十景、故宮、頤和園等著名建筑,乃至安徽宏村、江西婺源、貴州西江千戶苗寨、云南元陽哈尼族村等古村落中都可以感受到獨(dú)特的“景感”魅力,可以看出當(dāng)時人們對居住和活動區(qū)域生態(tài)環(huán)境的愿景和需求,體現(xiàn)了區(qū)域可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的思想。

景感生態(tài)學(xué)的提出是為了解決傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)理論在生態(tài)規(guī)劃、建設(shè)、保護(hù)及管理中對現(xiàn)代人的物理、心理需求變化考慮不足的問題,運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)手段,對生態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能收集、處理分析等,進(jìn)而實(shí)施更科學(xué)、更有效的生態(tài)建設(shè)保護(hù)措施[16]。景感生態(tài)學(xué)目前在國內(nèi)的生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境管理、環(huán)保建設(shè)等方面都有了一定的應(yīng)用,如中國大運(yùn)河香河段的生態(tài)規(guī)劃[16,18-19],河北香河區(qū)域的濕地修復(fù)[20],北京市通州區(qū)城鄉(xiāng)交錯帶的生態(tài)規(guī)劃[21]等。景感生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和可持續(xù)發(fā)展的有效途徑,也是聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、居民福祉和可持續(xù)發(fā)展的橋梁。

2.2 基于景感生態(tài)學(xué)的煤電基地生態(tài)建設(shè)管理理論框架

煤電基地生態(tài)系統(tǒng)是一個由人類社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng),其中包含了大量的物質(zhì)、能量和信息的交換和流動[22]。人們在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動下,大規(guī)模的進(jìn)行資源的開采和利用,對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大壓力,居民的生活環(huán)境受到了嚴(yán)重影響,進(jìn)而對人們的日常生活和健康構(gòu)成了威脅[23]。

在我國煤電基地的生態(tài)建設(shè)及管理中,基于景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用研究較多,如礦區(qū)的景觀設(shè)計[24]、景觀重塑及修復(fù)[25-26]、景觀格局演變[27]、地質(zhì)環(huán)境管理等[28]。景感生態(tài)學(xué)是在景觀生態(tài)學(xué)的研究基礎(chǔ)上,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析工具,更加注重對居民感知及福祉的研究。基于景感生態(tài)學(xué)的煤電基地生態(tài)建設(shè)要求以建立可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo),在關(guān)注人類物理感知及心理認(rèn)知的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)煤電基地生態(tài)系統(tǒng)健康的保障、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提升、以及居民愿景的滿足與福祉的提高等多方面管理目標(biāo)。為了使煤電基地的社會經(jīng)濟(jì)健康、可持續(xù)地發(fā)展,生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工作需要從煤電基地的景感營造、景感修復(fù)、景感保護(hù)監(jiān)測管理三個方面開展,建立煤電基地區(qū)域內(nèi)自然資源、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境一體化的管理模式,相關(guān)理論框架如圖2所示。

圖2 基于景感生態(tài)學(xué)的煤電基地生態(tài)建設(shè)與管理理論框架Fig.2 Theoretical framework of ecological construction and management of coal power base based on Landsenses Ecology

2.2.1景感營造

在景感生態(tài)學(xué)的應(yīng)用中,人們通過適當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)形式將某些愿景賦予或融入某種載體,使其他人能夠從這一載體及其相關(guān)的表現(xiàn)形式中領(lǐng)悟到這些愿景,我們把具有這種屬性的載體稱為景感(landsense),把構(gòu)思和構(gòu)筑景感的整個過程稱為景感營造(landsense creation)[29]。

在煤電基地中,根據(jù)功能不同分為采礦區(qū)、發(fā)電區(qū)、辦公區(qū)和生活區(qū),其景感營造各不相同。采礦區(qū)又分為露天礦和井工礦,隨著生產(chǎn)活動的進(jìn)行,露天礦產(chǎn)生的大型排土場、煤矸石堆等廢棄物,井工礦導(dǎo)致的土地塌陷等都嚴(yán)重影響了區(qū)域的地貌[30],導(dǎo)致水土流失、景觀破碎化[31],對環(huán)境也造成了污染,人們的物理及心理感知也受到了影響。此外,煤電基地因大多數(shù)是圍繞著礦區(qū)建設(shè)而成,因此多位于距離城市較遠(yuǎn)的地區(qū),周邊無豐富的配套設(shè)施,人們的工作、生活都在基地內(nèi),通常連續(xù)工作停留的時間在10天以上,休閑娛樂生活較為單調(diào),所以辦公區(qū)和生活區(qū)的景感營造就顯得尤為重要。將煤電基地內(nèi)各個功能區(qū)的景感營造好,人們能夠心情舒暢、精神豐富,也有利于工作效率和福祉的提高。煤電基地的景感營造應(yīng)遵循以下原則：(1)注重居民的物理感知和心理認(rèn)知原則；(2)多生態(tài)系統(tǒng)綜合考慮原則(包括土壤、地表水、地下水、大氣、植被等)；(3)人類與自然協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展原則。

2.2.2景感修復(fù)

煤電基地的景感修復(fù),是指在現(xiàn)有景觀修復(fù)的研究基礎(chǔ)上,融入景感生態(tài)學(xué)的理論及方法,綜合考慮煤電基地的自然條件,以及人們的生產(chǎn)、生活、文化、物理感知和心理認(rèn)知、以及愿景和需求等內(nèi)容,以生態(tài)修復(fù)措施作為主要途徑,促進(jìn)和保障區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的行為措施。

因持續(xù)采礦而引發(fā)的大面積土地塌陷、土地壓占、森林和草原破損、水文污染、地下水位下降、農(nóng)田污染等,導(dǎo)致區(qū)域景觀格局受損嚴(yán)重,礦區(qū)居民的生產(chǎn)、生活、居住以及愿景和需求也受到極大的影響[32]。煤電基地的景感修復(fù)則是在充分考慮人的物理感知、心理認(rèn)知的基礎(chǔ)上,通過修復(fù)、重建等手段調(diào)整景觀組分與空間格局,遏制退化的生態(tài)過程,提升受損的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),保持和提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,滿足居民愿景和提高生活福祉。景感修復(fù)是跨尺度、多系統(tǒng)的,涉及到受損生態(tài)系統(tǒng)與周圍生態(tài)環(huán)境的關(guān)系、以及生態(tài)系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)、功能與過程的恢復(fù)、當(dāng)?shù)鼐用竦奈锢砀兄?、心理認(rèn)知、文化及生活方式等。煤電基地的景感修復(fù)需遵循以下原則：(1)因地制宜、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理原則；(2)融合自然、提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)原則；(3)從區(qū)域生命共同體的角度滿足社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益統(tǒng)一性原則。

2.2.3景感保護(hù)監(jiān)測管理

景感生態(tài)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用需要對生態(tài)元素及相關(guān)動態(tài)過程進(jìn)行長期的觀測,包括客觀的“感”和人們主觀的“感”等,涉及到表征自然、經(jīng)濟(jì)、社會、心理、預(yù)期、過程、風(fēng)險等多方面的數(shù)據(jù)[16]。物聯(lián)網(wǎng)為景感保護(hù)監(jiān)測管理提供了可行的途徑,通過對“謎碼”數(shù)據(jù)的收集分析及趨善化模型,為煤電基地的規(guī)劃、建設(shè)、評價、管理與調(diào)控等提供了有效的保障[20]。

為了實(shí)現(xiàn)對煤電基地景感環(huán)境的有效保護(hù),首先要構(gòu)建具有可實(shí)施性的指標(biāo)體系,通過物聯(lián)網(wǎng)對水體、土壤、大氣、風(fēng)、噪聲、輻射等環(huán)境要素開展長期的、實(shí)時的、實(shí)地的、原位的監(jiān)測,與人們的物理感知和心理認(rèn)知、需求變化等相結(jié)合,建立相應(yīng)的景感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),將收集到的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集,進(jìn)而形成煤電基地謎碼數(shù)據(jù)平臺。對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理,結(jié)合趨善化模型對分析評價工作不斷改進(jìn)完善,建立評估、預(yù)警、調(diào)控以及綜合管理等多功能的煤電基地可持續(xù)發(fā)展信息管理系統(tǒng),為煤電基地的景感保護(hù)管理工作提供有效數(shù)據(jù)支撐、管理及決策支持。

3 研究區(qū)域概況

錫林郭勒盟位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部(以下簡稱“錫盟”),地處東經(jīng)115°13′—117°06′,北緯43°02′—44°52′,該地區(qū)氣候高寒干旱,無霜期短,降雨量少,具有寒冷、風(fēng)大、雨少、日照長、溫差大、蒸發(fā)力強(qiáng)的特點(diǎn),冬季嚴(yán)寒漫長,夏季溫涼短促,春秋風(fēng)多而干燥。平均氣溫為0—3℃,年平均風(fēng)速為4—5m/s,年均降水量為295mm。

錫盟煤炭資源豐富,已探明儲量1448億t,褐煤總儲量在全國居第一位。錫林郭勒煤電基地(以下簡稱“錫盟煤電基地”)是國家“十二五”規(guī)劃中大力發(fā)展的7個以電力外送為主的千萬千瓦級清潔高效大型煤電基地之一,包括勝利礦區(qū)、白音華礦區(qū)、五間房礦區(qū)等為主的多個電源基地,具體位置及分布如圖3所示,其中大部分煤電基地于2005年前后開始建設(shè)投產(chǎn)。2018年,錫盟煤電基地的原煤產(chǎn)量達(dá)到10585萬t,火電發(fā)電量為316.7億kW·h,是國家重要的能源接續(xù)地和電源供應(yīng)基地[33]。此外,錫林郭勒典型草原是國家重要的畜產(chǎn)品基地,也是我國北方重要的生態(tài)屏障。

圖3 錫林郭勒煤電基地示意圖Fig.3 Location and distribution of Xilin Gol coal power base

錫盟煤電基地大部分處于錫盟典型草原地區(qū),區(qū)域生態(tài)本底脆弱,煤電基地集群式、大規(guī)模、高強(qiáng)度、持續(xù)性的開發(fā)對草原生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了跨尺度、多等級、累積性的嚴(yán)重影響[30],產(chǎn)生很多生態(tài)環(huán)境及居民愿景和福祉方面的問題,主要包括：

(1)土地資源：土地挖損,土地塌陷,排土場、煤矸石堆的土地占壓等；

(2)水資源：地下水位下降,礦區(qū)的疏干水、礦井水,電廠的沖灰水、除塵水等工業(yè)廢水對地表水和地下水的污染；

(3)大氣環(huán)境：礦井排風(fēng)、瓦斯抽放等產(chǎn)生的大量有害氣體和粉塵,發(fā)電后排放的SO2、NOx等工業(yè)廢氣的污染；

(4)植被：草場破壞,植被生物量減少、生長量下降等；

(5)土壤：土壤養(yǎng)分差,水土流失,草原和土地荒漠化等；

(6)居民愿景和福祉：草原破壞、環(huán)境污染對當(dāng)?shù)鼐用裎锢砀兄托睦碚J(rèn)知的影響,導(dǎo)致的生活質(zhì)量下降、健康威脅等。

4 景感生態(tài)學(xué)在錫盟煤電基地生態(tài)建設(shè)管理中的應(yīng)用

基于景感生態(tài)學(xué)的思想,充分考慮錫盟煤電基地的當(dāng)?shù)刈匀粭l件、社會經(jīng)濟(jì)狀況、人文因素等,充分利用生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等智慧化的現(xiàn)代技術(shù),從景感營造、景感修復(fù)、景感保護(hù)監(jiān)測與管理、生態(tài)文明的建設(shè)4個方面探討錫盟煤電基地的生態(tài)建設(shè)與管理。其目標(biāo)是逐步保障區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)健康、提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展、以及滿足居民愿景和提高生活福祉(圖4)。

圖4 基于景感生態(tài)學(xué)的錫盟煤電基地生態(tài)建設(shè)與管理應(yīng)用框架Fig.4 Application framework of ecological construction and management of Xilin Gol League coal power base based on Landsenses Ecology

4.1 錫盟煤電基地的景感營造

本文以趙景柱等提出的景感營造的8種原則為基礎(chǔ)[29],結(jié)合錫盟煤電基地的生態(tài)建設(shè)與管理,提出以下關(guān)于煤電基地景感營造的建議：

4.1.1以符合民眾需求及愿景為目的

目前錫盟煤電基地的規(guī)劃建設(shè)中,多數(shù)都只考慮了基礎(chǔ)的生活配套,對人們的愿景需求和感知層面缺乏關(guān)注。在未來的煤電基地生態(tài)建設(shè)中,應(yīng)注重人們物理感知和心理上的愿景訴求,在景感營造的過程中,可借助“時空組合的多尺度性”和“物理感知與心理認(rèn)知的交互性”原則,將跨尺度的時空組合融入同一景感中,以滿足人們的物理和心理需求。

錫盟煤電基地的生態(tài)建設(shè),采礦區(qū)應(yīng)注重綠色礦山的建設(shè),提高水土保持功能,發(fā)電區(qū)應(yīng)提倡智能清潔的生產(chǎn)工藝,提高資源回收利用率。錫盟地區(qū)冬季時間長、極其寒冷、風(fēng)沙較大,人們在冬季的大部分時間為室內(nèi)活動,基地內(nèi)的辦公區(qū)及生活區(qū)等應(yīng)注重室內(nèi)環(huán)境的景感營造,滿足人們的愿景,例如建筑物之間生態(tài)廊道的建設(shè),室內(nèi)礦山公園、綠植、花卉、假山、涼亭、水系等景觀的搭建,休閑、娛樂、文化生活的配套布局等。四季常青,讓人們在嚴(yán)寒冬季仍能夠感受到溫暖春意,心情愉悅舒暢,精神飽滿,也就是我們景感營造的目的,福祉提高了,也有利于產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

煤電基地的景感營造,在關(guān)注基地內(nèi)工作人員需求及愿景的同時,也應(yīng)加強(qiáng)對煤電基地開發(fā)區(qū)域當(dāng)?shù)鼐用竦年P(guān)注。錫盟的礦區(qū)多位于典型草原區(qū)域,當(dāng)?shù)鼐用褚孕竽翗I(yè)為主要生計。礦山開采導(dǎo)致的土地挖損、土地占用等會直接影響草場環(huán)境[34],所以應(yīng)與當(dāng)?shù)卣熬用翊磉M(jìn)行充分溝通,了解當(dāng)?shù)鼐用竦脑V求,合理規(guī)劃煤電基地的空間布局,最大程度減小對草原的損害。錫盟草原地區(qū)的水果蔬菜較少,可在煤電基地內(nèi)開展溫室大棚等農(nóng)業(yè)項(xiàng)目,滿足基地內(nèi)及當(dāng)?shù)鼐用竦男枨蟆?/p>

煤電基地的景感營造是一個長時間持續(xù)不斷的過程,很難一步到位,隨著社會的發(fā)展,人們的物理及心理需求在變化,科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步也會引發(fā)新事物、新思想和新追求。所以,煤電基地的景感營造需要在后續(xù)過程中不斷關(guān)注人們的物理及心理感知變化,進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)和完善。

4.1.2最大程度適宜當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及人文特征

錫盟煤電基地的景感營造,須結(jié)合“社會-經(jīng)濟(jì)-自然”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論[35],最大程度適宜當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,并與人們的愿景、地域文化、社會經(jīng)濟(jì)、知識教育等要素緊密聯(lián)系,符合“不同文化的差異性”和“心理認(rèn)知的整體性”原則。如此一來,通過煤電基地的景感營造所表達(dá)出的愿景,才能成為人們的共同愿景,引起人們的共鳴,達(dá)成“景感共鳴”[29]。

礦山生態(tài)建設(shè)涉及生態(tài)系統(tǒng)各個要素的建設(shè)和利用,包括土地利用、地表水、地下水、植被、土壤、大氣環(huán)境等。根據(jù)錫盟煤電基地區(qū)域的具體情況,因地制宜充分利用已有自然條件,對現(xiàn)有草原、植被、水源等進(jìn)行保護(hù),采用滿足人們的愿景和社會的需求、符合地域自然演變規(guī)律的最適宜、綜合效益最高、經(jīng)濟(jì)可行、可持續(xù)的技術(shù)方法進(jìn)行生態(tài)建設(shè)。同時,煤電基地的景感營造應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)孛晒抛逦幕⑿叛?、生活?xí)性等特征,讓人們從物理感知、心理認(rèn)知兩個層面共同引發(fā)景感共鳴。

錫盟煤電基地的開發(fā)建設(shè)應(yīng)充分結(jié)合草原區(qū)的風(fēng)光特點(diǎn),開展文化旅游項(xiàng)目,使基地具備“工業(yè)、文化、旅游”多種功能,成為兼具“草原特色風(fēng)情”的大型煤電開發(fā)、環(huán)境治理與觀光旅游一體化的“生態(tài)、環(huán)保、綠色”示范區(qū),充分帶動區(qū)域的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4.1.3可持續(xù)發(fā)展的景感營造

在錫盟煤電基地的景感營造及生態(tài)建設(shè)過程中,應(yīng)注重可持續(xù)發(fā)展理念。礦產(chǎn)資源是不可再生資源,物質(zhì)、能量循環(huán)利用與守恒是煤電基地景感營造和生態(tài)建設(shè)的重要原則。在景感營造過程中,一方面要考慮到當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源的回收利用,如太陽能、風(fēng)能、雨雪水等,提高環(huán)境資源的利用效率,使每個置身于煤電基地內(nèi)的人都能感受到綠色環(huán)?？沙掷m(xù)的“景感”。另一方面也要考慮到生產(chǎn)運(yùn)營中,對礦產(chǎn)資源的綜合利用,既可以提高礦產(chǎn)資源的使用價值,又可以減少采礦過程廢棄物的產(chǎn)生,減少對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的壓力。保障錫盟煤電基地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量循環(huán)利用,其主要措施是結(jié)合不同生產(chǎn)階段資源和環(huán)境條件的變化,調(diào)節(jié)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),延長產(chǎn)業(yè)鏈,加強(qiáng)資源(如水資源、礦產(chǎn)資源、土地資源等)與生產(chǎn)廢棄物(如煤矸石、礦山廢水、工業(yè)廢料等)的循環(huán)利用度,如發(fā)展“煤-電-氣-化-建材”一體化的復(fù)合工業(yè)基地等[36]。此外,應(yīng)注重與錫盟地區(qū)其他產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展,如地產(chǎn)開發(fā)、草原旅游、康養(yǎng)、新能源、林草等,創(chuàng)新多種開發(fā)式、可持續(xù)的生態(tài)建設(shè)及景感營造模式。不斷提高煤電基地的景感水平及資源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等綜合效益,促進(jìn)區(qū)域“社會-經(jīng)濟(jì)-自然”復(fù)合系統(tǒng)的健康協(xié)調(diào)發(fā)展。

4.2 錫盟煤電基地的景感修復(fù)

錫盟煤電基地的景感修復(fù),需要在景觀生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)上,以穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、恢復(fù)和提升生態(tài)系統(tǒng)功能為核心,是煤電基地生態(tài)安全格局構(gòu)建和生態(tài)系統(tǒng)健康保障的關(guān)鍵途徑,相關(guān)措施需從以下3個方面開展：

錫盟煤電基地的景感修復(fù)首先需認(rèn)識礦群開發(fā)對草原煤電基地景感生態(tài)的綜合影響,包括時間、空間兩個維度,并進(jìn)行綜合修復(fù)：

(1)在空間維度上,整體考慮錫盟煤電基地內(nèi)各景觀單元的空間格局與地貌形態(tài)特點(diǎn)的關(guān)系,進(jìn)行修復(fù)及優(yōu)化。露天礦產(chǎn)生的大型排土場等容易發(fā)生水土流失,應(yīng)實(shí)施有針對性的綠化護(hù)坡工程,如種植喬木、灌木等適宜當(dāng)?shù)貧夂虻闹参?打造綠色示范排土場。井工礦需要對輸煤傳送系統(tǒng)周邊進(jìn)行保護(hù),如布設(shè)沙障等。同時,在煤電基地內(nèi)的煤炭加工區(qū)、發(fā)電區(qū)等鋪設(shè)綠化帶及輸水管道。改善控制煤電基地的水土流失、地表水文過程、物質(zhì)與能量循環(huán)等[29],穩(wěn)定各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

(2)在時間維度上,綜合考慮礦山開采的生命周期性,利用現(xiàn)代的人工智能模擬技術(shù),結(jié)合煤電基地發(fā)展規(guī)劃,創(chuàng)建全生命周期的景感生態(tài)恢復(fù)模型,模擬煤電基地的景感生態(tài)恢復(fù),結(jié)合公眾對恢復(fù)過程的感知變化和滿意度,做出相應(yīng)的分析和評價,為后續(xù)的修復(fù)工作提供決策支持。

4.2.2優(yōu)化空間結(jié)構(gòu)、提升景感功能

在景感生態(tài)學(xué)理論指導(dǎo)下優(yōu)化錫盟煤電基地的空間結(jié)構(gòu)是非常必要的,整體上統(tǒng)籌煤電基地的水、土、地形地貌等生態(tài)要素,調(diào)控水土物質(zhì)流過程,從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其生態(tài)功能恢復(fù)方向拓展,更有利于實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。包括對區(qū)域內(nèi)地表徑流及潛在匯水區(qū)進(jìn)行分析,優(yōu)化水流路徑和植物配置,構(gòu)建水土物質(zhì)流控制系統(tǒng),達(dá)到控水蓄水、增加生態(tài)用水,礦山復(fù)綠、減輕水土流失的效果[37]。

充分考慮人們的物理及心理感知,通過引入新的景感組分、空間格局的優(yōu)化、廊道的建設(shè)等,穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提升錫盟煤電基地整體的景感。根據(jù)基地內(nèi)物質(zhì)及能源流動的特點(diǎn),在目前產(chǎn)業(yè)分布及景觀格局的基礎(chǔ)上,構(gòu)建景感生態(tài)廊道,如物質(zhì)流廊道、防粉塵廊道、生態(tài)廊道、文化廊道等[38],將綠色清潔的采礦區(qū)、加工區(qū),智能環(huán)保的發(fā)電區(qū)、儲運(yùn)系統(tǒng),人工湖、礦山公園等景觀區(qū),與休閑娛樂的生活區(qū)等各系統(tǒng)進(jìn)行有效的鏈接,以人在其中的整體感知為核心,在進(jìn)一步穩(wěn)定各生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時,提升能源基地的景感功能,滿足基地工作人員及當(dāng)?shù)鼐用竦男枨蠛驮妇啊?/p>

4.2.3與自然融合、提升生態(tài)效益

錫盟煤電基地景感修復(fù)的理想狀態(tài)是能夠與周邊草原地形地貌融合,讓人們感覺不到明顯的破壞痕跡,形成一個有機(jī)的整體。景感修復(fù)應(yīng)根據(jù)開采計劃,在煤電基地建設(shè)初期,就開始規(guī)劃全生命周期近自然地貌恢復(fù)技術(shù)策略,以保證重塑地貌的整體效果。具體需要通過一系列仿自然地形特征提取與關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用,包括對草原地形、氣候條件、水文和植被等參數(shù)提取分析,研究各參數(shù)之間關(guān)系,以實(shí)現(xiàn)修復(fù)后的斑塊與周邊自然景觀有機(jī)融合,促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定[39]。如美國西弗吉尼亞布法羅煤炭公司就將長壁采煤產(chǎn)生的地表沉陷積水區(qū)改造成為濕地和野生動物棲息地[40],增加了區(qū)域的生物多樣性,滿足了人們的審美感知,有利于生態(tài)修復(fù)的可持續(xù)性。

4.3 錫盟煤電基地景感保護(hù)監(jiān)測與管理

煤電基地生態(tài)系統(tǒng)是由自然資源、生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)耦合成的復(fù)雜系統(tǒng),因此在開展景感保護(hù)和營造工作時,需根據(jù)煤電產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)及錫盟當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件,構(gòu)建景感監(jiān)測指標(biāo)體系,以物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測手段為工具,結(jié)合謎碼數(shù)據(jù)平臺,搭建煤電基地可持續(xù)發(fā)展信息管理系統(tǒng),為區(qū)域的景感保護(hù)及管理提供描述、評價、預(yù)警、決策支持等功能。

（2）化學(xué)成分、組織及晶粒度調(diào)查 小噸位鑄造引導(dǎo)輪采用的材料是SCSiMn2H ，檢驗(yàn)化學(xué)成分如附表所示，其DI值在要求的中限，化學(xué)成分合格。硬化區(qū)組織為回火馬氏體7級（見圖3），硬化區(qū)組織的晶粒度為7～8級，基體區(qū)組織為珠光體+鐵素體，晶粒度為7級，組織及晶粒度合格。

4.3.1景感監(jiān)測指標(biāo)體系

構(gòu)建景感監(jiān)測指標(biāo)體系時,需綜合考慮煤電基地的資源節(jié)約利用、生產(chǎn)排放、環(huán)境保護(hù)等“硬”指標(biāo),以及居民感知認(rèn)知、生活環(huán)境質(zhì)量、健康可持續(xù)度等“軟”指標(biāo)。指標(biāo)的選擇應(yīng)具有描述、監(jiān)測、預(yù)警復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的功能,以實(shí)現(xiàn)對煤電基地景感的調(diào)控、保護(hù)和管理,促進(jìn)煤電基地復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的健康和協(xié)調(diào)發(fā)展。錫盟煤電基地的景感保護(hù)監(jiān)測指標(biāo)體系由對生態(tài)環(huán)境保護(hù)(客觀的“感”)和對居民感知及福祉的保護(hù)(主觀的“感”)兩部分組成,具體如表1所示。

表1 錫盟煤電基地的景感保護(hù)監(jiān)測指標(biāo)體系

4.3.2煤電基地可持續(xù)發(fā)展信息管理系統(tǒng)

通過在煤電基地內(nèi)安裝多個物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測裝置,定期對基地內(nèi)工作人員及區(qū)域內(nèi)居民進(jìn)行訪談?wù){(diào)查,對上述景感指標(biāo)進(jìn)行長期的、實(shí)時的、實(shí)地的、原位的監(jiān)測,將采集的混合數(shù)據(jù)和行進(jìn)數(shù)據(jù)組成謎碼數(shù)據(jù),并進(jìn)行智能分析,形成景感保護(hù)的監(jiān)測管理平臺,進(jìn)而搭建煤電基地可持續(xù)發(fā)展信息管理系統(tǒng),其主要功能如下：

(1)描述功能：描述煤電基地生態(tài)環(huán)境狀況與居民福祉的變化；

(2)評價功能：評價煤電基地復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)安全狀況；

(3)預(yù)警功能：對煤電基地潛在的生態(tài)環(huán)境問題提供預(yù)警；

(4)決策支持功能：為管理者提供智能化管理支持,進(jìn)而制定保障煤電基地生態(tài)系統(tǒng)健康和居民福祉的政策。

煤電基地的景感營造,因涉及復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),同時受時間、投入和人們認(rèn)知水平、需求變化等因素限制,景感營造工作很難一步到位,需要逐步改進(jìn)完善。所以煤電基地可持續(xù)發(fā)展信息管理系統(tǒng)需結(jié)合趨善化模型[16],在生產(chǎn)運(yùn)營過程中根據(jù)系統(tǒng)提供的環(huán)境變化的分析評價,對實(shí)施的管理工作加以不斷的調(diào)整、改進(jìn)和完善。

4.4 煤電基地生態(tài)文明的建設(shè)

生態(tài)文明是指具有保持和改善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力,并能夠?yàn)槠涿癖娞峁┛沙掷m(xù)福利的文明形態(tài)[41]。錫盟煤電基地的生態(tài)文明建設(shè)是實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ),可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)不僅需要科學(xué)技術(shù)的“硬”支撐,更需要與之相應(yīng)的文化和倫理道德方面的“軟”支撐。

4.4.1提高生態(tài)保護(hù)意識,減小環(huán)境壓力

錫盟草原不僅是當(dāng)?shù)啬撩褓囈陨娴募覉@、保護(hù)動物的棲息地,更是中國北方的重要生態(tài)屏障。錫盟煤電基地的生態(tài)文明建設(shè)需要社會各界的共同關(guān)注和努力,包括政府、企業(yè)、個人,政府的責(zé)任是制定相應(yīng)的生態(tài)文明保護(hù)政策,企業(yè)的責(zé)任是將生態(tài)保護(hù)納入企業(yè)文化和生產(chǎn)經(jīng)營中,個人則在工作和生活中都要具有生態(tài)環(huán)保意識。

煤電基地生產(chǎn)導(dǎo)致的生態(tài)破壞和污染排放是影響居民生活愿景和區(qū)域生態(tài)健康的主要原因[22,30],要充分把握礦業(yè)生產(chǎn)和居民生活所排放的廢水、廢氣和固體廢棄物的數(shù)量、分布、強(qiáng)度等,提高企業(yè)和個人的生態(tài)保護(hù)意識,逐步減小污染排放對環(huán)境保護(hù)和生態(tài)健康的壓力。同時,調(diào)整實(shí)施有利于資源節(jié)約的生產(chǎn)開發(fā)方式,激勵煤電企業(yè)加強(qiáng)資源循環(huán)利用的科技創(chuàng)新,提高資源的綜合利用效率。加強(qiáng)生態(tài)文明的建設(shè),保護(hù)錫盟草原,是所有人共同的責(zé)任。

4.4.2以人為本,注重公眾參與,提高居民福祉

錫盟煤電基地的生態(tài)建設(shè)應(yīng)以人為本,生態(tài)文明可以促進(jìn)煤電基地內(nèi)人們可持續(xù)發(fā)展的行為規(guī)范,進(jìn)而使得人們在享用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的同時,自覺地共同行動去保持和提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),以保障可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[29]。同時,生態(tài)建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)公眾的參與度,包括煤電基地的工作人員以及錫盟當(dāng)?shù)氐木用?只有充分了解公眾物理認(rèn)知、心理感知層面的需求變化,才能更好地規(guī)劃建設(shè)煤電基地的景感。在考慮資源環(huán)境承載力的基礎(chǔ)上制定遠(yuǎn)期與近期規(guī)劃,加強(qiáng)礦區(qū)文化教育、商業(yè)服務(wù)、休閑娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),不斷提高當(dāng)?shù)鼐用竦母ｌ?促使煤電基地建設(shè)與“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”景感營造理念的系統(tǒng)化融合發(fā)展。

5 討論與結(jié)論

煤電基地生態(tài)建設(shè)及修復(fù)主要包括廢棄地土壤復(fù)墾和改良、排土場邊坡修復(fù)、景觀修復(fù)和植被恢復(fù)、環(huán)保電廠的建設(shè)、區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理等[11,32]。依據(jù)景感生態(tài)學(xué)理論做指導(dǎo),進(jìn)行煤電基地的景感營造工作,才能真正的逐步達(dá)到構(gòu)建和諧社會、建立可持續(xù)發(fā)展的煤電基地的目的。這就要求必須改變以往的生態(tài)建設(shè)與恢復(fù)技術(shù)模式單一[42]、礦區(qū)景觀與自然景觀融合度低[38]的生態(tài)整治模式,引入景感生態(tài)學(xué)理念及方法,從提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和居民愿景及福祉的角度,來開展煤電基地的生態(tài)建設(shè)與管理工作。

5.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升

借助景感生態(tài)學(xué)的理論和方法,研究煤電基地產(chǎn)業(yè)布局、景觀格局的變化所產(chǎn)生的物質(zhì)流、能量流等過程的機(jī)理,結(jié)合自然生態(tài)系統(tǒng)的要素及變化特征,可以更科學(xué)地認(rèn)識自然生態(tài)系統(tǒng)與外界環(huán)境脅迫之間的作用機(jī)理,以及煤電基地生態(tài)系統(tǒng)的承載力、恢復(fù)力等,進(jìn)而為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的正向演變、生態(tài)服務(wù)的正常供給提供支持[43-44]。結(jié)合生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測、分析與評價,可以更系統(tǒng)地了解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化,統(tǒng)籌水、土、氣等生態(tài)要素和聲、光、感等感知要素[45],并結(jié)合人們的愿景和社會需求從景感營造的角度共同開展生態(tài)建設(shè)工作,有助于煤電基地復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提高。

5.2 居民愿景和福祉的提高

景感生態(tài)學(xué)在傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)上,更加關(guān)注居民的物理感知、心理認(rèn)知,結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及信息化平臺,可以提高公眾的參與度,將居民對生態(tài)環(huán)境和社會發(fā)展的愿景融入煤電基地可持續(xù)發(fā)展信息管理系統(tǒng)中,進(jìn)而更好地了解公眾的需求,提高居民生活福祉。

煤電基地的景感營造,不僅僅是人們在生產(chǎn)經(jīng)營活動中對生態(tài)環(huán)境的感知、賞悅,更是享受其生態(tài)服務(wù)、維持其生命支撐、營造其生命共同體的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。更為值得重視的是,景感營造把人類的智慧和對自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的需求理念、需求程度充分結(jié)合,體現(xiàn)在景感設(shè)計、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)管理之中,從根本上滿足了人們的愿景,提高了居民福祉。

5.3 結(jié)論

本文以景感生態(tài)學(xué)為理論基礎(chǔ),在分析錫林郭勒煤電基地因開發(fā)建設(shè)而導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題基礎(chǔ)上,關(guān)注當(dāng)?shù)鼐用竦奈锢砀兄托睦碚J(rèn)知,結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)、自然條件等要素,提出了煤電基地的景感生態(tài)建設(shè)應(yīng)用策略。從煤電基地的景感營造、景感修復(fù)、景感生態(tài)保護(hù)監(jiān)測與管理、生態(tài)文明的建設(shè)4個方面進(jìn)行了分析,結(jié)合生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化智能技術(shù),建立煤電基地可持續(xù)發(fā)展信息管理系統(tǒng),為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)管理提供了描述、評價、預(yù)警、決策支持等支持功能。對煤電基地生態(tài)系統(tǒng)健康的保障、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提升、以及居民福祉的提高有著重要意義,為實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)提供了有效措施。