孫培周 梁軍 張曉 楊魁 王曉燁 朱瑩 喬延龍 孫藝

（1.天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300171；2.天津市自然資源生態(tài)修復(fù)整治中心,天津 300171）

0 引言

習(xí)近平總書記在二十大報(bào)告中提出了我們堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針，像保護(hù)眼睛一樣保護(hù)自然和生態(tài)環(huán)境，堅(jiān)定不移走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展。薊州山區(qū)定位為西北部生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)，承擔(dān)著京津冀區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重大責(zé)任。

遙感技術(shù)作為新興的信息獲取技術(shù)，具有數(shù)據(jù)量大、信息全、速度快的特點(diǎn)，本研究以薊州區(qū)為研究區(qū)，運(yùn)用國(guó)產(chǎn)高分二號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)薊州區(qū)范圍的歷史遺留礦山進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，獲取了全區(qū)的歷史遺留礦山生態(tài)現(xiàn)狀，總結(jié)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)模式并提出修復(fù)建議。

1 研究區(qū)概況

薊州區(qū)位于燕山山脈與華北平原交接地帶，地形地貌比較復(fù)雜，兼有山地和平原兩大地貌單元的特征。地勢(shì)北高南低，北起長(zhǎng)城，南至薊運(yùn)河，逐漸下降，呈階梯分布。北部群山連綿起伏，最高點(diǎn)在縣境北緣的九山頂，海拔1078.5 米；南部平原一望無際，南北高差達(dá)1000 余米。薊州區(qū)轄區(qū)內(nèi)以往開采的固體礦山礦種主要為建筑砂石料，歷史遺留廢棄礦山集中分布在薊州北部山區(qū)。

2 研究方法

本研究使用GF-1（2m）、GF-2（1m）等多源國(guó)產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星影像進(jìn)行薊州區(qū)歷史遺留礦山現(xiàn)狀解譯，在衛(wèi)星時(shí)相選擇上考慮無降雪覆蓋，無云量遮擋，目標(biāo)區(qū)域地物識(shí)別度高，可以滿足遙感解譯要求。

本研究衛(wèi)星影像處理工作主要基于ENVI 軟件平臺(tái)，遙感解譯工作主要基于Arcgis軟件平臺(tái)。研究主要分為四個(gè)階段：

（1）基礎(chǔ)資料收集。主要有國(guó)產(chǎn)高分辨率遙感影像、地質(zhì)資料、水文資料、采礦權(quán)數(shù)據(jù)、礦山修復(fù)治理信息、三調(diào)采礦數(shù)據(jù)等，并在資料的坐標(biāo)統(tǒng)一化處理基礎(chǔ)上整理利用。

（2）影像預(yù)處理。利用研究區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，使用ENVI 軟件進(jìn)行正射校正、融合、信息增強(qiáng)、鑲嵌等處理，使影像數(shù)據(jù)位置準(zhǔn)確、紋理清晰、反差適中、顏色自然。

（3）遙感解譯。通過野外踏勘、資料分析建立礦山占地地類、恢復(fù)治理工程類型、地質(zhì)災(zāi)害的遙感解譯標(biāo)志，按照解譯標(biāo)志進(jìn)行信息提取，并通過野外核查對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，從而獲取薊州區(qū)的歷史遺留礦山現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。

（4）治理模式分析。結(jié)合2005 年以來礦山恢復(fù)治理工程的相關(guān)資料和遙感解譯數(shù)據(jù)，綜合考慮生態(tài)問題、環(huán)境問題、地理位置、地質(zhì)條件、產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)類型等因子，通過分析，進(jìn)行歷史遺留礦山生態(tài)綜合治理模式研究。

3 專題信息提取結(jié)果和分析

通過遙感解譯和實(shí)地核查，結(jié)果顯示：截至到2020 年12 月份，薊州區(qū)歷史遺留礦山圖斑個(gè)數(shù)675個(gè)，礦山開發(fā)占地1815.09hm2；已治理圖斑個(gè)數(shù)122個(gè)，治理面積393.19 hm2；未治理圖斑個(gè)數(shù)553 個(gè)，未治理面積1421.90 hm2。

通過遙感解譯數(shù)據(jù)和已有采礦區(qū)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)薊州區(qū)歷史遺留礦山磚瓦窯礦山圖斑77 個(gè)，建筑石料礦山圖斑598個(gè)，建筑石料礦山開采礦種包括白云巖、花崗巖、石灰?guī)r、石英巖和頁巖，主要開采礦種為白云巖、石灰?guī)r和石英巖。其中，白云巖圖斑個(gè)數(shù)最多且圖斑面積最大，共76 個(gè)圖斑，面積116.47 hm2，其次為石灰?guī)r和花崗巖，這三類礦種合計(jì)圖斑150 個(gè)，占建筑石料礦山圖斑個(gè)數(shù)的89.29%，三類礦種合計(jì)面積276.24 hm2，占建筑石料礦山圖斑面積的96.06%。

分析可知，薊州區(qū)歷史遺留礦山生態(tài)問題分為土地?fù)p毀、地質(zhì)環(huán)境問題和植被破壞三類。

（1）薊州區(qū)歷史遺留礦山全部為露天開采，露天采礦和各類廢渣、廢石堆積等，直接挖損和壓占了大量土地資源，破壞了植被生長(zhǎng)，使大量土地資源不能被利用。薊州區(qū)土地?fù)p毀圖斑558 個(gè)，面積1272.47 hm2。

（2）薊州區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題全部是建筑石材類礦山，主要是滑坡、崩塌、泥石流，其主要原因表現(xiàn)在以下兩方面：①露天開采邊坡改變?cè)械钠胶鉅顟B(tài)，引發(fā)滑坡、崩塌；②礦渣堆放不合理，如直接堆放在溝谷中或順山坡堆放。根據(jù)核查結(jié)果統(tǒng)計(jì)，天津市存在地質(zhì)災(zāi)害隱患的圖斑24個(gè)，面積181.97 hm2。

（3）薊州區(qū)礦山開采基本為露天開采，產(chǎn)生的植被破壞原因主要有：①土地挖損過程中將礦層上的覆蓋層剝離并搬走，導(dǎo)致地表植物被完全破壞；②露天開采生產(chǎn)運(yùn)行中排棄的廢石、廢渣等，占?jí)涸兄脖?；③開采排放的污染物造成土壤理化性質(zhì)改變而降低植被的生存率。植被破壞圖斑個(gè)數(shù)558個(gè)，面積360.hm2。

4 生態(tài)綜合治理模式研究

通過遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，結(jié)合已有的歷史遺留礦山生態(tài)恢復(fù)治理工程資料，將薊州區(qū)的礦山生態(tài)綜合治理模型分為：

（1）生態(tài)恢復(fù)主導(dǎo)型

生態(tài)恢復(fù)主導(dǎo)型涉及需治理礦山圖斑351 個(gè)，面積741.33 hm2，其中建筑石材類礦山341 個(gè)，面積648.87 hm2，磚瓦用粘土礦山10 個(gè)，面積92.46 hm2。分布于下營(yíng)鎮(zhèn)、羅莊子鎮(zhèn)、官莊鎮(zhèn)等8 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。薊州區(qū)生態(tài)恢復(fù)主導(dǎo)型圖斑以林草地修復(fù)為主。主要任務(wù)是通過生態(tài)修復(fù)工程，改造重塑地形、消除地質(zhì)災(zāi)害隱患、改善區(qū)域生態(tài)基底、修復(fù)植被環(huán)境，提高植被覆蓋率。根據(jù)礦山治理的實(shí)際情況，可以開展必要的土石方工程。治理工程應(yīng)充分考慮周邊景觀特征，達(dá)到景觀和諧統(tǒng)一，種植樹種應(yīng)選擇具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值，且具有良好的水土保持功能的當(dāng)?shù)貥浞N，合理建設(shè)后期維護(hù)管理設(shè)施，保證恢復(fù)治理效果。

（2）土地復(fù)耕主導(dǎo)型

土地復(fù)耕主導(dǎo)型涉及需治理礦山圖斑22 個(gè)，面積100.88 hm2，全部為磚瓦用粘土礦山，分布于許家臺(tái)鎮(zhèn)、白澗鎮(zhèn)等10 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。土地復(fù)耕主導(dǎo)型圖斑全部位于薊州區(qū)平原地區(qū)，修復(fù)方向以耕地為主，以水稻、小麥為主要作物。首先進(jìn)行土地平整，接著進(jìn)行土壤重構(gòu)，配套建設(shè)田埂、田間道路、灌溉和排水等配套工程。土地平整應(yīng)合理布置耕作田塊，滿足地面灌水要求，使土地更適合種植，便于耕作，周邊具備機(jī)耕條件時(shí)，應(yīng)與周邊耕地成方連片，滿足機(jī)耕要求。

（3）綜合開發(fā)主導(dǎo)型

綜合開發(fā)主導(dǎo)型涉及需治理礦山圖斑185個(gè)，面積701.26 公頃，全部為建筑石材礦山，分布于下營(yíng)鎮(zhèn)、羅莊子鎮(zhèn)等8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。根據(jù)歷史遺留礦山所處的地理位置、地質(zhì)條件，進(jìn)行土地適用性評(píng)價(jià)，因地制宜地確定各廢棄礦山的復(fù)墾用途，最大限度地提高土地利用率。綜合開發(fā)應(yīng)首先考慮區(qū)域生態(tài)安全保障和修復(fù)要求，在消除地質(zhì)災(zāi)害隱患的基礎(chǔ)上，結(jié)合周邊景觀，重構(gòu)區(qū)域生態(tài)景觀環(huán)境，結(jié)合規(guī)劃方案和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，選擇適宜的建設(shè)項(xiàng)目。

5 結(jié)論

通過對(duì)薊州區(qū)歷史遺留礦山進(jìn)行遙感信息提取和生態(tài)治理模式的研究，主要研究結(jié)果：

（1）本研究提出了一條可行的基于國(guó)產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的歷史遺留礦山地質(zhì)環(huán)境信息提取的方法，并提出相應(yīng)的生態(tài)綜合治理綜合模式，可以快速、準(zhǔn)確、有效地獲取礦山占地（采礦用地、建筑用地）、礦山地質(zhì)災(zāi)害、礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)綜合治理工程等專題信息，為歷史遺留礦山生態(tài)綜合治理提供了技術(shù)支撐。

（2）深入分析了薊州區(qū)歷史遺留礦山分布范圍與生態(tài)綜合治理模式，將其劃分為生態(tài)恢復(fù)主導(dǎo)型、土地復(fù)耕主導(dǎo)型、綜合開發(fā)主導(dǎo)型等三類礦山生態(tài)治理典型模式，在非金屬礦山環(huán)境治理方面具有一定的示范意義，可以在類似地區(qū)進(jìn)行推廣。