李志偉，王 旭，胡 峰

(神東煤炭集團(tuán)環(huán)保管理處，陜西 榆林 719315)

0 引言

煤炭在我國的能源結(jié)構(gòu)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(qū)作為中國最大的煤炭生產(chǎn)基地，開采規(guī)模十分巨大，其年生產(chǎn)能力超過2億t，位居國內(nèi)第一[2-3]；礦區(qū)面積達(dá)1 000 km2，沿烏蘭木倫河分布，年降雨量僅僅是蒸發(fā)量的1/6，地下水水系也相當(dāng)匱乏，不到全國平均數(shù)值的4%。在這樣的情況下若沿用傳統(tǒng)方式進(jìn)行煤炭資源的開發(fā)建設(shè)，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(tài)損毀的現(xiàn)象。因此，最早負(fù)責(zé)這一區(qū)域煤炭開發(fā)的神府、東勝兩大公司就分別組建了環(huán)保綠化機(jī)構(gòu)，全面負(fù)責(zé)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，并且提出了“建設(shè)一流的能源基地，必須有一流的生態(tài)環(huán)境”的超前開發(fā)思想。但由于條件限制，當(dāng)時主要以公路為依托，建設(shè)防護(hù)林防風(fēng)固沙，沒有形成實質(zhì)上的大規(guī)模綠化活動，僅僅是為了改善生產(chǎn)生活的環(huán)境。1999年神東環(huán)保管理處成立，2000年神東正式拉開了大規(guī)模生態(tài)建設(shè)的序幕。

神東的生態(tài)工程建設(shè)在30多年的過程中，取得了傲人的成績，創(chuàng)造性的提出了“三期”“三圈”的生態(tài)建設(shè)模式[4]。所謂“三期”，就是在采前、采中、采后3個時期采取生態(tài)手段對影響范圍的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行預(yù)防、加強(qiáng)、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(xiàn)水保、固沙、美化。在此架構(gòu)下神東礦區(qū)走出了一條主動型水土保持生態(tài)建設(shè)道路，探索總結(jié)出一套具有神東特色兼顧社會效益和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生態(tài)工程建設(shè)模式與思路。

1 神東礦區(qū)生產(chǎn)活動對生態(tài)的影響

1.1 煤炭生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)，這種現(xiàn)象卻恰恰相反，我國煤炭資源北方巨大南方瘠薄，豐水區(qū)就是少煤區(qū)，缺水區(qū)即是富煤區(qū)。然而，煤炭開采會進(jìn)一步加劇水資源的缺乏，導(dǎo)致區(qū)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(dǎo)致水中各種指標(biāo)超限，有毒有害物質(zhì)增加，使原本就不富余的水資源受到污染，區(qū)域的水資源情況更加惡化[5]。

1.2 煤炭生產(chǎn)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(yīng)，煤炭開采影響土壤的物理結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)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(xué)性質(zhì)，表現(xiàn)在土壤酸堿度、膠體和肥性、有機(jī)質(zhì)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(jié)構(gòu)，間接的導(dǎo)致土地沙化，生態(tài)環(huán)境退化，土壤肥力減弱；井工礦的開采方式，主要是導(dǎo)致地表沉陷，破壞整體的土壤構(gòu)造，減弱抵抗力，促使環(huán)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(chǎn)對大氣影響

在煤炭開采建設(shè)活動中產(chǎn)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(jìn)行擾動。煤塵的散播極大程度地降低區(qū)域的環(huán)境空氣質(zhì)量，二氧化碳的大量產(chǎn)生會造成熱島效應(yīng)，對局域小氣候產(chǎn)生擾動，二氧化硫的排放加大了酸雨的發(fā)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(yán)重。

2 生態(tài)工程的內(nèi)涵

生態(tài)工程是致力于建立復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，秉持可持續(xù)發(fā)展理念的工程技術(shù)，是站在全局層面上把控、研究、設(shè)計人工系統(tǒng)的方法，重點是資源的整合和綜合利用、技術(shù)的銜接與組合、學(xué)科交叉以及產(chǎn)業(yè)化構(gòu)建[10]。生態(tài)工程的概念是著名生態(tài)學(xué)家奧多姆在20世紀(jì)60年代率先提出的，他認(rèn)為自然調(diào)控是重點，人類只需要輕微的干預(yù)即可，注重環(huán)境效益[11]；在20世紀(jì)70年代，我國的生態(tài)學(xué)先驅(qū)馬世駿先生根據(jù)我國的生態(tài)工程建設(shè)實踐，對“生態(tài)工程”進(jìn)行了具體定義，即應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生以及結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)工程的最優(yōu)化方法設(shè)計的分層多級利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)[12]。其重點是達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一，人為的主動調(diào)控和干預(yù)，該定義被認(rèn)為是發(fā)展中國家可持續(xù)發(fā)展的方法論基礎(chǔ)[13]。

需要指出的是，目前大部分人對于生態(tài)建設(shè)理解比較狹隘，把園林綠化和生態(tài)工程建設(shè)混為一談，簡單地認(rèn)為生態(tài)工程建設(shè)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(rèn)為是狹義的生態(tài)工程概念，綠化工程的重點是植物的栽植養(yǎng)護(hù)，包括水生、陸生植物，屬于園林工程的部分，但是生態(tài)工程是整體的協(xié)調(diào)系統(tǒng)，是生態(tài)學(xué)原理和現(xiàn)代技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是涉及自然、經(jīng)濟(jì)、社會的復(fù)合生態(tài)大系統(tǒng)，園林工程也只是其中的一部分。所以要正確地認(rèn)識生態(tài)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(tài)建設(shè)模式

3.1 總體內(nèi)容

神東生態(tài)工程建設(shè)模式是環(huán)保管理處站在全局的角度，依托公司的整體規(guī)劃，結(jié)合多年的實踐經(jīng)驗，以生態(tài)學(xué)理念為基礎(chǔ)，以生態(tài)規(guī)劃為橋梁，以解決問題為導(dǎo)向，探索研究出有效的生態(tài)修復(fù)與重建、生態(tài)產(chǎn)業(yè)等建設(shè)模式。該模式主要有依據(jù)、目標(biāo)、內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)6個方面內(nèi)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(jīng)濟(jì)社會復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，見表1。

表1 生態(tài)工程建設(shè)模式Table 1 Ecological engineering construction mode

3.2 建設(shè)依據(jù)

生態(tài)專項計劃和設(shè)計委托書：神東煤炭集團(tuán)在每年年初制定的生態(tài)專項計劃是最基礎(chǔ)的建設(shè)依據(jù)，所有的建設(shè)項目均要符合計劃要求，在此計劃內(nèi)有序開展；在委托第三方設(shè)計院進(jìn)行設(shè)計時，神東煤炭集團(tuán)下的設(shè)計委托書，是建設(shè)生態(tài)工程項目的主要依據(jù)，設(shè)計院要滿足公司對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的整體發(fā)展規(guī)劃，而后提出設(shè)計方案。設(shè)計依據(jù)文件在實際設(shè)計的過程中，對于涉及到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范等技術(shù)性的條款必須嚴(yán)格遵守，特別是針對部分國家層面的技術(shù)文件，及時查閱按照最新要求實施。

地類分析和現(xiàn)場實際：設(shè)計階段要明確國土空間規(guī)劃，結(jié)合規(guī)劃進(jìn)行合理的布局布置。由于神東的生態(tài)工程主要是沉陷區(qū)治理，位于井田區(qū)域，所以井上下位置對照就尤為關(guān)鍵，再結(jié)合現(xiàn)場的立地條件，做到和已治理區(qū)域的整體協(xié)調(diào)。

3.3 建設(shè)目標(biāo)

生態(tài)工程的內(nèi)涵已經(jīng)要求我們，在實現(xiàn)環(huán)境效益的基礎(chǔ)上，主動追求經(jīng)濟(jì)效益，神東煤炭集團(tuán)的建設(shè)目標(biāo)就是在實施生態(tài)工程項目的時候，實現(xiàn)三大效益，即生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益，在改善調(diào)整生態(tài)環(huán)境的同時，打造生態(tài)產(chǎn)業(yè)，帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善民生；達(dá)到三方共贏，即政府增績、企業(yè)增效、村民增收，主要是通過生態(tài)經(jīng)濟(jì)林的建設(shè)，結(jié)合土地復(fù)墾和環(huán)境治理，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收點和增長點，根本目的是在達(dá)到治理目的的同時，為當(dāng)?shù)卮迕駝?chuàng)收，為政府脫貧攻堅助力。

3.4 建設(shè)內(nèi)容

“山水林田湖草”大系統(tǒng):山指的是礦山，積極建設(shè)綠色礦山，發(fā)展新技術(shù)，研究新工藝，使用新材料，將礦山生態(tài)建設(shè)由被動轉(zhuǎn)為主動，有效地防止生態(tài)環(huán)境事件的發(fā)生，做到產(chǎn)清潔能源，建綠色礦區(qū)。水指的是礦井水，開發(fā)建設(shè)礦井水循環(huán)利用系統(tǒng)，礦井水凈化系統(tǒng)，區(qū)域水源涵養(yǎng)技術(shù)，利用新技術(shù)的研發(fā)和使用以及升級迭代來破解煤炭開采耗水量大，工業(yè)廢水多的難題。林指的就是生態(tài)樹林，根據(jù)不同的立地條件以及地形地勢，綜合多方考慮，主要建設(shè)4種林地，即水保林、景觀林、碳匯林、經(jīng)濟(jì)林。田指的是土地復(fù)墾，采用機(jī)械作業(yè)的方式平整土地，盡可能多的恢復(fù)為農(nóng)田，選用耐受性強(qiáng)的植物改良土壤，改善土地環(huán)境，助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有序推進(jìn)。湖指的是“仿生濕地”，根據(jù)濕地的生態(tài)原理，人工干預(yù)，建設(shè)水保設(shè)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(fēng)沙，有條件的地方可以發(fā)展農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。

配套系統(tǒng):在規(guī)劃治理區(qū)域的時候，應(yīng)充分的考慮后期管護(hù)、消防的要求，以及其他的功能屬性，所以要配套建設(shè)道路系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、消防系統(tǒng)，如果要打造產(chǎn)業(yè)園區(qū)，就需要進(jìn)一步細(xì)化系統(tǒng)，增設(shè)必要的具有文化屬性的牌板、標(biāo)語等簡介。

3.5 建設(shè)結(jié)構(gòu)

在實際建設(shè)方面，適地適樹是首要原則，神東礦區(qū)主要是沙土、黃土、硬梁地3種土質(zhì)類型，根據(jù)植物的特性選擇種植的區(qū)域。礦區(qū)境內(nèi)地勢崎嶇，需要進(jìn)行坡度分析，根據(jù)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(guī)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?nèi)f化，兼顧規(guī)?；投嘣蟾疟壤秊?∶1。在湖田林草的配置上，大概比例是1∶2∶3∶4，既考慮到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，又考慮到恢復(fù)生態(tài)的要求。時間上仍然沿用“三期三圈”治理模式，集中統(tǒng)籌規(guī)劃部署，形成整體的區(qū)域建設(shè)規(guī)劃，構(gòu)成完整的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)?？臻g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(fù)治理新模式。

3.6 建設(shè)經(jīng)濟(jì)

生態(tài)工程建設(shè)是建設(shè)人工的生態(tài)系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上要模仿自然生態(tài)系統(tǒng)，在功能上要有所補(bǔ)充與創(chuàng)新。在保證質(zhì)量的情況下，實現(xiàn)投入產(chǎn)出比最大化，盡可能地降低投入；建立的新系統(tǒng)系統(tǒng)需要具備自我完善的能力(自然生態(tài)系統(tǒng)的自我演替能力)，能夠朝著更高級的方向進(jìn)行自我發(fā)展；在3年幼苗管護(hù)期結(jié)束后，可以放手托管，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，具有高收益和高效益的特點；在生態(tài)工程的建設(shè)過程中也要盡可能地減少工程量，讓自然控制占據(jù)主導(dǎo)地位，減少對本就脆弱的生態(tài)環(huán)境的擾動。

3.7 建設(shè)技術(shù)

在技術(shù)上要大膽創(chuàng)新勇于突破，根據(jù)不同的項目確定科研項目，研究如何提高本地物種的產(chǎn)量、生長量等。適當(dāng)?shù)靥剿鬟m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(tài)工程建設(shè)緊密結(jié)合。但是在此過程要嚴(yán)密做好植物的檢疫工作，避免生物入侵事件的發(fā)生。與此同時，不斷加強(qiáng)防護(hù)設(shè)施的建設(shè)，謹(jǐn)防因采礦引起的地質(zhì)災(zāi)害，比如裂縫滑坡、灌溉下滲等，主要以生態(tài)措施為手段，減少砼等工業(yè)材料的使用。

4 結(jié)語

神東生態(tài)工程建設(shè)模式兼顧了自然經(jīng)濟(jì)社會三大效益，修復(fù)了區(qū)域生態(tài)環(huán)境，完善了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。此外，帶動了村民再就業(yè)，解決了居民就業(yè)創(chuàng)收問題，高質(zhì)量的完成了政府對企業(yè)沉陷區(qū)治理的要求，實現(xiàn)了政府、企業(yè)、村民三方共贏。同時，探索新的采煤沉陷區(qū)治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以為以后的沉陷區(qū)治理積累寶貴經(jīng)驗。