陜北風(fēng)沙區(qū)大保當(dāng)煤礦開采的生態(tài)影響分析

錢者東 秦衛(wèi)華 李道進

摘要：陜北風(fēng)沙區(qū)位于毛烏素沙地東南緣，是毛烏素沙地向黃土高原的過渡地帶，自然環(huán)境十分脆弱。本文通過對陜北風(fēng)沙區(qū)大保當(dāng)井田進行實地調(diào)查研究，結(jié)合遙感影像，運用圖形疊置法、類比分析法和生態(tài)機理法分析了在該地區(qū)進行煤礦開采對當(dāng)?shù)刈匀恢脖弧⒁吧鷦游镆约吧衲境舭刈匀槐Ｗo區(qū)的影響，并提出相應(yīng)的生態(tài)保護措施。

關(guān)鍵詞：風(fēng)沙區(qū) 煤礦 植被 然保護區(qū)

Ecological Impacts of Dabaodang Coal Mining in Northern Shaanxi

Qian Zhe-dong Qin Wei-hua Li Dao-jin

Nanjing Institute of Environmental Sciences Ministry of Environmental Protection Nanjing 210042 China

Abstract:Sandy area in northern Shaanxi is located southeast edge of Mu Us Desert, where is the transition zone to the Loess Plateau, the natural environment is very fragile. Through field survey, combined with remote sensing images, using graphic overlay, analogy analysis and ecological mechanism methods, this article analyzes the impacts of coal mining on the natural vegetation, wildlife and Shenmu sabina Nature Reserve in northern Shaanxi province,and proposes the measures of ecological protection accordingly.

Key Words: Sand area Mine Vegetation Nature Reserve

煤是主要的固體燃料，又是非常重要的化工原料，被稱作“工業(yè)的糧食”。中國是煤炭儲量豐富的國家，煤炭年生產(chǎn)量自20世紀80年代末以來就一直保持在10×108t以上，居世界第一位[1]。過去很長一段時間內(nèi)，中國都是世界上重要的煤炭凈出口國，但是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)的煤炭需求增長迅速，2007年中國煤炭進口首次超過出口。為緩解煤炭供應(yīng)緊張局面，中國加大已有煤礦產(chǎn)量并積極建設(shè)新礦區(qū)。

陜北風(fēng)沙區(qū)位于毛烏素沙地東南緣，是毛烏素沙地向黃土高原的過渡地帶，區(qū)內(nèi)煤炭、石油、天然氣等礦產(chǎn)資源非常豐富，是我國著名的礦產(chǎn)資源富積區(qū)。我國規(guī)劃建設(shè)的13個大型煤炭基地中的陜北基地就位于本區(qū)。隨著我國煤炭需求的進一步增長，該區(qū)掀起了新一輪的開發(fā)熱潮。但同時本區(qū)位于我國50個重要生態(tài)功能區(qū)之一毛烏素沙地防風(fēng)固沙重要區(qū)境內(nèi)，氣候干燥，水資源短缺，地表植被不良，生產(chǎn)力低下，對各種自然和人為擾動極為敏感[2]。煤炭資源的進一步開發(fā)勢必會增加當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)壓力。本文以神木大保當(dāng)煤礦為例，分析了在這一地區(qū)進行煤礦開采的生態(tài)影響，并提出相應(yīng)的防治措施。

1. 工程與區(qū)域概況

1.1大保當(dāng)煤礦工程

大保當(dāng)煤礦位于陜西省神木縣大保當(dāng)鎮(zhèn)境內(nèi)，井田東北以榆神礦區(qū)水源保護區(qū)邊界為界，東南以神延鐵路為界，西南和曹家灘井田毗鄰，西北以榆神礦區(qū)一期規(guī)劃區(qū)西北邊界為界，面積約112.54km2，設(shè)計可采儲量為1300.95Mt，生產(chǎn)能力13.00Mt/a。由于井田范圍覆蓋了神木臭柏自然保護區(qū)的部分區(qū)域，本文的研究范圍在原井田的基礎(chǔ)上稍作擴大，具體為井田邊界外延2km，其中臭柏自然保護區(qū)方向外延4.5km，共231.2km2的區(qū)域。

1.2區(qū)域概況

本區(qū)位于陜北風(fēng)沙區(qū)，毛烏素沙漠東南緣。地表大部分區(qū)域被第四系風(fēng)積半固定和固定沙丘所覆蓋，以風(fēng)蝕風(fēng)積沙漠丘陵地貌為主。地形總的趨勢為西高東低，海拔多在1200～1300m之間。本區(qū)為典型的中溫帶半干旱大陸性氣候。冬季寒冷，春季風(fēng)沙頻繁，夏季炎熱，秋季涼爽；年平均降雨量434.1mm、蒸發(fā)量1712.0mm。井田內(nèi)地表水系主要為東北角的黑龍溝和南端的野雞河；具有供水意義的含水層主要有薩拉烏蘇組孔隙潛水和燒變巖裂隙潛水。植被主要以黑沙蒿、花棒、檸條、紫穗槐、沙打旺、沙柳、牛心樸子、蒙古蔥、刺藜、蟲實、地梢瓜等為優(yōu)勢種，人工栽培植物主要包括楊樹、旱柳、榆樹、側(cè)柏、樟子松等喬木，以及玉米、辣椒、馬鈴薯、糜子、小米等作物。野生動物種類相對較少，高等脊椎動物種類組成中以鳥類、小型哺乳動物和爬行動物為主，常見種類有喜鵲、沙百靈、沙蜥等。研究區(qū)涵蓋了神木臭柏自然保護區(qū)的一部分。該保護區(qū)始建于1985年，由神木縣人民政府批準建立，總面積為7902hm2，主要保護對象為天然臭柏林及其生境。

2. 研究方法

參照Landsat7衛(wèi)星接受到的30m分辨率影像資料為基礎(chǔ)，結(jié)合實地調(diào)查，查明研究區(qū)域內(nèi)土地利用、植被分布和國家重點保護物種現(xiàn)狀。同時，調(diào)查了解神木臭柏保護區(qū)現(xiàn)狀以及主要保護對象及其主要生境與礦井工程的關(guān)系，收集重要物種的相關(guān)資料，再根據(jù)煤礦的主要影響因子及可能受影響的環(huán)境要素，采用景觀生態(tài)學(xué)方法、圖形疊置法和生態(tài)機理法，預(yù)測項目建成后對植被和主要受保護物種的影響，并提出科學(xué)的保護對策。

3. 大保當(dāng)?shù)V井的生態(tài)影響分析

3.1對自然植被的影響

大保當(dāng)?shù)V井位于毛烏素沙地向陜北黃土高原的過渡地帶，自然生態(tài)系統(tǒng)脆弱，土地沙漠化敏感性程度極高，而防治沙漠化的核心就是要恢復(fù)和提高植被覆蓋率減輕風(fēng)對沙質(zhì)地表的作用，因此植被對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境尤為重要。本區(qū)自然植被以沙生植被、草原草甸植被和農(nóng)田植被為主，間有少量的低洼濕地。工程對自然植被的破壞主要集中在工業(yè)場地、風(fēng)井場和道路等永久占地中。

工業(yè)場地和風(fēng)井場地在建設(shè)前都需要進行土地平整，清除全部植被。

道路建設(shè)中首先將進行地面平整，將地面上的所有植被全部破壞，導(dǎo)致路面及路肩的自然植被全部失去，建設(shè)中形成的臨時渣土場也會壓占自然植被，導(dǎo)致該區(qū)域植被消失。道路建成后，除臨時棄土占用的區(qū)域植被可以進行恢復(fù)之外，路面的植被將永久消失。

在此范圍內(nèi)，植物和土壤不同程度受到破壞和影響，地表部分裸露。在本區(qū)大風(fēng)和雨水的作用下，將發(fā)生土壤風(fēng)蝕沙化和水土流失等問題。

根據(jù)工程分析，大保當(dāng)?shù)V井工程永久占地總面積為40.09hm2。其中工業(yè)場地占地18.54hm2，風(fēng)井場地占地4.62hm2，場外道路包括進場公路和風(fēng)井公路占地8.78hm2，排矸道路占地5.63hm2，輸煤通道占地2.52hm2，見表1。

根據(jù)據(jù)程曉莉等[3]對鄂爾多斯草地荒漠化過程中植被生物量變化的研究結(jié)果，結(jié)合樣方調(diào)查數(shù)據(jù)對各土地類型生物量損失進行估算見表2。

結(jié)果表明，永久占地天然植被生物量損失為每年607t。由于用地期限不同，植被受損后的恢復(fù)時限也不同。道路占地是永久的，植被不能恢復(fù)；井場占地時間較長，至開采期結(jié)束，通?？蛇_數(shù)十年，開采結(jié)束后地表植被才可能逐漸恢復(fù)。

3.2對野生動物的影響

礦井的場地和道路建設(shè)直接占用野生動物生境。生境被占用后，鳥類和獸類大都另覓生境，避開影響。爬行類動物因為活動范圍較小，在占地范圍內(nèi)的個體大多會死亡，僅有存在于用地邊緣帶的個體可能歸避。因此，生境被占用對爬行類動物的影響最大，受影響的爬行類動物主要有草原沙蜥和麗斑麻蜥。

各種車輛和機械噪聲會對野生動物產(chǎn)生一定的驚擾。受到噪聲驚擾后，鳥類和獸類大多選擇逃避。研究表明，鳥類對噪聲的影響尤為敏感。源強為80dB(A)的機械噪聲源，對鳥類的影響范圍可以達到200m[4]；噪聲還會引起鳥類產(chǎn)卵量和孵化率下降。研究區(qū)內(nèi)可能受到影響的鳥類主要有棲息在干旱灌叢和沙丘區(qū)域的灰頭麥雞、灰椋鳥、沙百靈、伯勞等。

此外，如不加強管理，有可能出現(xiàn)人為捕殺野生動物的事件。最可能受到捕殺的有沙百靈、野兔和黃鼬。

3.3對神木臭柏自然保護區(qū)的影響

神木臭柏保護區(qū)位于毛烏素沙地的東南緣，東臨禿尾河，境內(nèi)以固定和半固定沙丘為主。保護區(qū)獨特的氣候條件導(dǎo)致地帶性草原植物群落很少進入，發(fā)育了以沙生植物臭柏為優(yōu)勢種的沙地植被。臭柏又名沙地柏、叉子圓柏等，為柏科圓柏屬的一種常綠灌木，也是毛烏素沙地唯一的天然常綠針葉匍匐灌木，是優(yōu)良的防風(fēng)固沙樹種[5]。

大保當(dāng)井田覆蓋了神木臭柏自然保護區(qū)的部分區(qū)域。研究區(qū)內(nèi)保護區(qū)面積為5922hm2，約占保護區(qū)總面積的75%；其中實驗區(qū)3640.13hm2，緩沖區(qū)1558.74hm2，核心區(qū)723.18hm2。礦井工程的地面建設(shè)不會對保護區(qū)造成直接的破壞，但煤礦開采過程中導(dǎo)致的采空塌陷會使淺層地下水(薩拉烏蘇組含水層)遭到破壞。研究表明，這一地區(qū)的表生植被群落對淺層地下水具有較強的依賴性，淺層地下水甚至直接決定著地表植被的生長狀態(tài)[6]。臭柏群落的生長與地下水位關(guān)系密切，地下水位的下降，可能會導(dǎo)致保護區(qū)內(nèi)的臭柏群落退化或枯死。根據(jù)魏捐鵬等[7]對大保當(dāng)水文地質(zhì)條件的分析，井田中西部大部地段為采煤保水區(qū)，采煤引起的冒裂帶未發(fā)育到對地表植被具有生態(tài)意義的第四系薩拉烏蘇組含水層；只有在井田東南部野雞河，鐵路公路附近為采煤失水區(qū)，可能出現(xiàn)表層地下水疏干的情況，見圖1。

該區(qū)位于毛烏素沙地東南緣，地下水豐富，毛細管水上升高度為60cm，丘間低地一般地下水埋深為1~3m，個別地段為0.5m，臭柏的根系長度在120cm以內(nèi)[8]。臭柏群落生長可充分利用地下水，位于低凹部位的植株生長旺盛，而沙丘頂部的臭柏因地下水不能通過毛管上升到其根層，從而難以獲得地下潛水作為蒸騰所需水分的補給，因此沙丘頂部的臭柏往往比較稀疏，生物量較低。如果在采煤失水區(qū)進行煤礦開采，引起表層地下水疏干，可能導(dǎo)致這一地段的臭柏群落退化乃至成片枯死，從而加劇這一地區(qū)的沙漠化。

4. 生態(tài)保護措施

4.1工程措施

井田范圍內(nèi)臭柏自然保護區(qū)全部留設(shè)煤柱進行保護，不得開采。

新建道路用地范圍內(nèi)，將擬砍伐的小喬木和灌木移栽至道路兩側(cè)，如沙地柏、沙柳、旱柳、花棒、檸條錦雞兒等，增加原有的植被覆蓋度，使其形成灌木生態(tài)隔離帶和小型生態(tài)廊道。道路不封閉，使獸類可以利用行車間隔穿越道路。

場地綠化應(yīng)采用地方種，喬灌草結(jié)合。宜采用的綠化植物包括沙地柏、楊柳科沙柳、旱柳、蝶形花科花棒、檸條錦雞兒等，在井場周邊成排種植，建成寬度2m左右的灌木隔離帶，可以在一定程度上隔離生產(chǎn)中產(chǎn)生的噪聲和灰塵，同時，也可綠化和美化作業(yè)區(qū)。

閉井期整個井應(yīng)全面進行植被恢復(fù)，采用生活力和適應(yīng)能力強、生態(tài)作用大的本土植物種類，不宜采用外來物種進行植被恢復(fù)。在流動沙地可種植油蒿+沙蓬；半固定沙地可種植油蒿+檸條錦雞兒+塔落巖黃芪；固定沙地可種植旱柳+ 油蒿+檸條錦雞兒；鹽堿灘地可種植芨芨草+檉柳+克氏針茅；沼澤化草甸可種植拂子茅+芨芨草+堿蓬；沙地灌木林可種植旱柳+沙柳+沙棗+花棒等。根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，進行植被恢復(fù)應(yīng)結(jié)合生長季節(jié)和氣象條件，輔以柵欄、草方格等防風(fēng)固沙物理措施。

4.2管理措施

做好施工組織安排，施工中要做到分段施工，隨挖、隨運、隨鋪、隨壓，不留疏松地面，提高工程施工效率，盡可能縮短施工工期[9]。

鉆井期井場地面裸露，及時灑水保濕，避免揚塵。明確鉆井工具和鉆井材料堆放處，嚴禁亂堆亂放，嚴格管理井場各類產(chǎn)污環(huán)節(jié)。劃定井場范圍和車輛行駛路線，嚴格控制和管理運輸車輛及重型機械施工作業(yè)范圍。

在工程管理和施工人員進場前進行環(huán)境教育，環(huán)境教育的主要內(nèi)容包括：開展《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國野生動物保護法》和《中華人民共和國野生植物保護條例》等相關(guān)環(huán)境保護法律法規(guī)的宣傳講座；對項目工作人員和施工人員開展相關(guān)動植物辨認和生態(tài)保護措施方面的短期培訓(xùn)工作，通過培訓(xùn)詳細介紹如何最大限度減少自然植被的喪失，如何在干旱地區(qū)及時開展植被恢復(fù)，以及施工作業(yè)中對于環(huán)境保護的一些注意事項等。

重視礦井開采期間地表水和地下水水位監(jiān)測，制定應(yīng)急方案。

參考文獻

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[作者簡介] 錢者東（1986— ），男，江蘇海安人，碩士，助理工程師。研究方向：資源與環(huán)境。