淺談采煤沉陷區(qū)濕地生態(tài)修復(fù)

王 輝

煤炭是我國第一大能源，占我國能源生產(chǎn)和消費總量的70%以上。隨著煤炭資源的大力開采與有效利用，我國的社會經(jīng)濟取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，人民的生活水平也得到明顯提高。但隨著煤炭資源的持續(xù)開采，由此造成的地質(zhì)災(zāi)害也隨著而來——地面沉陷，、資源破壞、生態(tài)惡化。因此，促進(jìn)煤炭、社會、生態(tài)的和諧發(fā)展，做好采煤沉陷區(qū)的修復(fù)與生態(tài)保護(hù)工作，對促進(jìn)區(qū)域社會經(jīng)濟穩(wěn)定、推動沉陷區(qū)資源再生利用和“山水生態(tài)園林”城市建設(shè)有著重要意義。

一、采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境影響

（一）地表沉陷對土地生態(tài)環(huán)境的影響

首先，破壞了土地的完整性和原有的耕作條件，土地出現(xiàn)不同寬度、落差和密度的地表裂縫，加劇了土壤侵蝕；其次，地表原有的地形、地貌與植被等自然景觀受到破壞，使區(qū)域環(huán)境受到一定影響。

（二）地表沉陷對水生態(tài)環(huán)境的影響

地表沉陷裂縫在某種程度上改變了地面大氣降水的徑流和匯水條件，部分地表水通過沉陷裂縫滲入地下，地表水系流量減小，甚至干涸；其次是溝通煤層上覆各含水層，導(dǎo)致地下水位下降和地表井、泉干涸。另外，地表水滲透過程中有可能將地表有害物質(zhì)入滲帶入地下水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)而污染地下水源。

（三）地表沉陷對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響

地表沉陷將造成礦區(qū)地表植被不同程度的破壞，植物的數(shù)量、相對密度、覆蓋率大大降低，植物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性失調(diào)，空間結(jié)構(gòu)完整性被不同程度地破壞，同時生物多樣性趨于單一，陸地生態(tài)系統(tǒng)變得非常脆弱，服務(wù)價值趨于下降。

二、沉陷區(qū)濕地生態(tài)修復(fù)的作用與意義

（一）生物棲息地

濕地是鳥類、魚類和兩棲動物的繁殖、棲息、遷徒、越冬的場所，聚集了水生動植物群落，對保護(hù)生物多樣性有明顯作用。

（二）水源調(diào)蓄池

濕地可蓄積部分徑流，常?？勺鳛樯钣盟⒐I(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水的水源。濕地可為地下蓄水層補充水源，從濕地到蓄水層的水可以成為地下水系統(tǒng)的一部分。

（三）自然滯洪區(qū)

濕地也是滯洪場所，可在暴雨和河流漲水期滯留一定洪水，起到削減洪峰、滯納洪量的作用。

（四）凈化污染物

濕地植被具有截留、轉(zhuǎn)化、凈化水體中污染物作用，處于水陸交錯帶的湖濱濕地和河濱濕地被視為湖泊與河流生態(tài)環(huán)境的天然屏障。

（五）改善小氣候

濕地水分通過蒸發(fā)成為水蒸氣，增加周邊濕度、均化周邊氣溫，有利于改善局部地區(qū)小氣候。

（六）作為旅游休閑地

濕地具有獨特的景觀有自然觀光、旅游、娛樂等美學(xué)方面的功能，蘊涵著豐富秀麗的自然風(fēng)光，成為人們觀光旅游的好地方。

采煤沉陷區(qū)濕地效應(yīng)說明推動采煤沉陷區(qū)的生態(tài)治理工作，有助于能源資源型城市轉(zhuǎn)型，有助于展現(xiàn)現(xiàn)代能源城市的生態(tài)魅力?？沙浞滞诰虿擅撼料輩^(qū)水資源的潛能，構(gòu)建生態(tài)濕地，為“山水生態(tài)園林”城市的建設(shè)提供生態(tài)元素，彰顯“山水生態(tài)園林”城市的“水景觀、水生態(tài)、水文化”。

三、宿州市采煤沉陷區(qū)基本情況及功能定位規(guī)劃

（一）沉陷區(qū)基本情況

宿州市境內(nèi)的煤炭開采已經(jīng)近40年的歷史，先后建有大小礦井20多對，主要隸屬淮北礦業(yè)集團(tuán)和皖北煤電集團(tuán)。宿州市的大小煤炭沉陷區(qū)星羅棋布，集中分布于淮蕭礦區(qū)和宿縣礦區(qū)，每年因采煤沉陷土地約為4.4km2。截至2009年，宿州市礦區(qū)總地表沉陷面積達(dá)到58.47km2，目前地表積水面積10.59km2，地表積水面積占地表沉陷面積的約1/5，其中以朱仙莊煤礦、蘆嶺煤礦地面沉陷最為嚴(yán)重。結(jié)合宿州市沉陷區(qū)治理規(guī)劃，本文以朱仙莊、蘆嶺煤礦沉陷區(qū)為例，淺談沉陷區(qū)濕地生態(tài)修復(fù)方案。

朱仙莊、蘆嶺煤礦均隸屬于淮北礦業(yè)集團(tuán)，礦區(qū)位于宿州市東南15～30km，年設(shè)計產(chǎn)能分別為 180萬 t·a-1、200萬 t·a-1， 建礦時間分別為 1983年、1969年。朱、蘆兩礦以開采久、沉陷廣、塌陷深而聞名。根據(jù)實地勘測，2009年上述兩礦沉陷面積達(dá)到2088.8hm2、沉陷體積達(dá)到4460.2萬m3。根據(jù)兩礦沉陷預(yù)測，在今后約20年時間內(nèi)將逐步達(dá)到沉陷穩(wěn)定狀態(tài)，各規(guī)劃年沉陷量預(yù)測見表1。

（二）沉陷區(qū)濕地建設(shè)功能定位

表1 礦區(qū)采煤沉陷量統(tǒng)計與預(yù)測

根據(jù)朱仙莊、蘆嶺沉陷區(qū)的沉陷規(guī)模、沉陷形態(tài)、區(qū)域水資源狀況、周邊產(chǎn)業(yè)需求及與附近中心集鎮(zhèn)的距離等因素，最終確定朱仙莊、蘆嶺煤礦沉陷區(qū)治理主要包括以下三種功能：

1.養(yǎng)殖型構(gòu)造濕地

由于采煤沉陷區(qū)在自然塌陷的過程中往往是多個獨立的片狀沉陷，對于其中一些面積較小孤立型深度沉陷地，特別是沒有穩(wěn)沉的區(qū)域，可以直接修復(fù)為養(yǎng)殖型構(gòu)造濕地，引種一些沉水植物，維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2.景觀型構(gòu)造濕地

由于朱仙莊、蘆嶺沉陷區(qū)距離宿州市區(qū)較近，在濕地治理過程中考慮遠(yuǎn)期作為宿州市城市后花園，因此規(guī)劃構(gòu)建景觀型濕地公園。將沉陷形成的狼藉地貌改造為景觀優(yōu)美的小型河流湖泊，在這些小型河流湖泊周邊引種栽培觀賞植物，特別注意引種一些濕生植物，如鳶尾、菖蒲、香蒲、水竹等。景觀型濕地主要考慮在岸邊帶引種栽培具有觀賞價值的濕地植物，營造親水環(huán)境。

3.凈化型構(gòu)造濕地

由于在濕地建設(shè)過程中考慮沉陷區(qū)的水系溝通，在濕地進(jìn)水口附近可結(jié)合礦區(qū)的地形地貌，有針對性地構(gòu)造一些凈化型濕地，以進(jìn)一步凈化處理進(jìn)水水質(zhì)。

四、沉陷區(qū)濕地生態(tài)建設(shè)

（一）水系溝通

采煤沉陷區(qū)自然狀態(tài)下相對封閉，濕地系統(tǒng)來水主要靠淺層地下水補給和沉陷區(qū)周邊小區(qū)域內(nèi)降水匯流，由于沉陷體內(nèi)水體流動性差且周邊農(nóng)田退水的長期匯入，水體較容易形成富營養(yǎng)化，因此自然狀態(tài)下的沉陷區(qū)最終都難逃廢水一潭的命運。天然狀態(tài)下的沉陷區(qū)積水不僅影響到區(qū)域生態(tài)環(huán)境，而且會進(jìn)一步影響到地下水水質(zhì)，因此沉陷區(qū)的濕地生態(tài)治理首先考慮水體流通將死水變活。根據(jù)宿州市規(guī)劃，朱、蘆沉陷區(qū)將作為城市蓄水水源地建設(shè)，根據(jù)沉陷區(qū)周邊水系條件，通過沉陷區(qū)間挖深墊淺、內(nèi)部溝通、建設(shè)進(jìn)退水閘等蓄水預(yù)備工程后將上述兩處沉陷區(qū)與沱河相通，實現(xiàn)了水體的補給、排泄和流通，沉陷區(qū)分布及水系溝通見圖1。

（二）濕地植物梯度分布

濕地植物是濕地中重要的組成部分，在自然濕地中不同濕地植物構(gòu)成植物群落，為水生生物創(chuàng)造良好生境，與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)能量的交換，截留水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，有效凈化水質(zhì)，平衡濕地營養(yǎng)物質(zhì)，在濕地生態(tài)平衡和生物多樣性保持中發(fā)揮重要作用，已有大量研究證明濕地植物具有凈化水質(zhì)的作用。

植物在人工濕地凈化污水的過程中起著重要作用，可分為直接凈化作用和間接凈化作用。直接凈化作用是指植物通過吸收、吸附和富集等作用直接去除污水中污染物；間接凈化作用是指植物能為濕地系統(tǒng)其他去除污水中污染物的過程提供有利環(huán)境。

在濕地規(guī)劃過程中，根據(jù)水深、水系的特點差異和植物群落的適應(yīng)性，因地制宜營造不同的植物景觀。植物的組分具有明顯的空間梯度分布，水面梯度分布按照沉水植物帶、浮水植物帶、挺水植物帶進(jìn)行布局，陸地植物帶按照上層樹種、中層樹種和地被植物進(jìn)行空間布局。

隨著開采過程不斷深入，沉陷區(qū)面積將有所增加，不同地區(qū)的沉陷深度也會有所不同，根據(jù)調(diào)查，現(xiàn)狀朱仙蘆嶺沉陷區(qū)的中心地區(qū)的沉陷深度超過10m，按照其沉陷深度的不同，將沉陷區(qū)分成深水區(qū)、消落區(qū)、淺灘濕地去和濱水陸域區(qū)這個四個部分，圖2為朱仙莊和蘆嶺濕地形態(tài)分布示意圖。

朱仙蘆嶺沉陷區(qū)離市區(qū)較近，考慮宿州市缺乏公共休閑場所，故將其規(guī)劃定位大眾娛樂濕地。這樣該沉陷區(qū)具有雙重功能：一方面作為城市工業(yè)用水的調(diào)蓄水源，擔(dān)負(fù)著宿州市城市工業(yè)供水的任務(wù)，要考慮到城市水資源利用的水位調(diào)蓄；另一方面考慮到宿州市缺乏公共休閑場所，可將打造為城市生態(tài)公園，成為人們生活休閑的場所，提高居民的生活質(zhì)量。這需要提供足夠大的水面，同時還要確保濕地水生植物的正常生長所需的生態(tài)蓄水量。

根據(jù)城市生態(tài)水景規(guī)劃，結(jié)合上述幾個方面的因素，針對不同沉陷深度的區(qū)域分別進(jìn)行生態(tài)景觀規(guī)劃，其中消落區(qū)主要是針對調(diào)蓄水位而言的，消落區(qū)域一般不考慮植物的生長；濕地淺灘區(qū)一般不得超過1.5m水深，以確保人們嬉水安全和水生植物生長，淺灘區(qū)縱深要保證在150～200m左右，為人們游、嬉水提供可靠的安全保障，形成“淺灘迎深潭，碧水繞綠洲”的自然景象，為“山水生態(tài)園林”城市的建設(shè)提供良好水資源條件，局部地段可結(jié)合實際進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。朱仙蘆嶺沉陷區(qū)濕地水生植物的梯度分布可按“挺水植物→浮水植物→沉水植物”進(jìn)行栽種，圖3為朱仙莊、蘆嶺煤礦濕地植物分布示意圖。淺灘上可栽種一些蘆葦、香蒲、睡蓮、荷花等水生植物，稍深些地方可適當(dāng)種植些沉水植物，如菹草、苦草、茨藻、金魚藻、狐尾藻等，不僅可以改善中湖的水質(zhì)，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展，調(diào)節(jié)區(qū)域的氣候環(huán)境，同時可以在很大程度上提升濕地的水景觀