草原煤電基地景觀生態(tài)恢復(fù)技術(shù)策略

雷少剛，張周愛，陳 航，吳振華，宮傳剛，卞正富

(1.神華寶日希勒能源有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021500; 2.中國礦業(yè)大學(xué) 礦山生態(tài)修復(fù)教育部工程研究中心，江蘇 徐州 221116)

東部草原區(qū)位于中國生態(tài)安全“兩屏三帶”的北方防沙帶，該區(qū)域氣候寒冷、干旱缺水，生長期短，生物量低，生物鏈簡(jiǎn)單，生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換過程緩慢，致使其生態(tài)環(huán)境脆弱。該區(qū)域聚集了我國蒙東煤炭基地和呼盟錫盟煤電基地，以露天開采為主，產(chǎn)能超4億t，約占東北區(qū)產(chǎn)能的57%，保障了區(qū)域煤炭供應(yīng)，成為了國家重點(diǎn)建設(shè)的大型煤電基地之一[1]。近10 a來，隨著礦產(chǎn)資源與畜牧業(yè)持續(xù)開發(fā)，優(yōu)質(zhì)草地面積下降了近一半[1];同時(shí)，大型煤電基地集群式、大規(guī)模、高強(qiáng)度、持續(xù)性開發(fā)引發(fā)植被破壞、水土流失、土壤沙化、地下水位下降等一系列生態(tài)環(huán)境與社會(huì)問題[2-5]，勢(shì)必將影響東北能源保障和生態(tài)屏障作用的發(fā)揮。該區(qū)域的生態(tài)修復(fù)和綜合整治成為了國家生態(tài)安全的重大課題[1]。

大型煤電基地因挖損、壓占、塌陷、復(fù)墾等生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響在不同尺度(個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀/區(qū)域等)的表現(xiàn)形式、累積程度及其生態(tài)恢復(fù)方式都有所不同。因此，礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)必然是跨尺度，多等級(jí)的，必然涉及受損生態(tài)系統(tǒng)與周圍環(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)。整體上，礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)正在從土壤重構(gòu)、植被重建等單一生態(tài)環(huán)境要素修復(fù)，向生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其生態(tài)功能恢復(fù)方向拓展。景觀是由相互作用的多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)性地理單元[6];景觀生態(tài)恢復(fù)則是通過修復(fù)、創(chuàng)建或重組等手段調(diào)整景觀組分與空間格局，協(xié)調(diào)退化的生態(tài)過程，改善受損生態(tài)系統(tǒng)功能，保持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[7-8]。因此，景觀生態(tài)恢復(fù)是東部草原煤電基地生態(tài)安全格局構(gòu)建的關(guān)鍵途徑。

目前，國內(nèi)外學(xué)者圍繞礦區(qū)景觀生態(tài)開展了一系列的研究，主要集中在景觀格局變化[9-10]、景觀生態(tài)類型劃分[11]、景觀生態(tài)健康調(diào)查與評(píng)價(jià)[12-15]、景觀生態(tài)規(guī)劃[16-17]和景觀生態(tài)空間格局模擬優(yōu)化[18-19]等方面。總的來說，針對(duì)草原煤電基地長期高強(qiáng)度開采驅(qū)動(dòng)下景觀破碎、生態(tài)結(jié)構(gòu)缺損與功能失調(diào)等景觀生態(tài)問題的影響機(jī)理不明確，亟需的景觀生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)研發(fā)不足，包括缺少針對(duì)草原煤電基地景觀生態(tài)分類體系研究;無統(tǒng)一的礦區(qū)景觀生態(tài)健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);缺乏景觀格局改變產(chǎn)生的物質(zhì)流、能量流等生態(tài)過程的機(jī)理性研究;需研發(fā)適用于礦區(qū)尤其是草原區(qū)煤電基地景觀格局模擬與優(yōu)化模型;現(xiàn)有生態(tài)恢復(fù)技術(shù)修復(fù)模式單一，礦業(yè)景觀與自然景觀融合度低，缺少整體格局優(yōu)化與關(guān)鍵部位/組分修復(fù)綜合的景觀生態(tài)恢復(fù)技術(shù)體系。

筆者以恢復(fù)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)為理論基礎(chǔ)，從礦區(qū)景觀生態(tài)恢復(fù)角度入手，以我國東部草原煤電基地的勝利礦區(qū)與寶日希勒礦區(qū)為研究區(qū)，在植被、土壤、地形等現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查基礎(chǔ)上，借助多期遙感監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬等認(rèn)識(shí)手段，探討東部草原煤電基地景觀生態(tài)面臨的典型問題及其景觀生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)策略。

1 草原煤電基地典型景觀生態(tài)問題

1.1 礦業(yè)開發(fā)誘發(fā)草原景觀基質(zhì)破碎化

采用2002,2005,2008,2011,2014,2017年共6期TM遙感數(shù)據(jù)，使用支持向量機(jī)結(jié)合目視解譯將研究區(qū)分成13類，得到了錫林浩特勝利礦區(qū)景觀格局變化圖(如圖1所示，各年份影像分類精度Kappa系數(shù)0.85～0.89)，以及景觀格局指數(shù)(表1)?？梢钥闯?，礦業(yè)景觀整體呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)，尤其是2005—2014年增速較快;包括城鎮(zhèn)建設(shè)用地景觀、工業(yè)倉儲(chǔ)用地景觀、鐵路景觀、道路景觀在內(nèi)的城鎮(zhèn)景觀也呈現(xiàn)逐年遞增趨勢(shì)，尤其是2005—2011年城市擴(kuò)張勢(shì)頭迅猛;然而草地景觀持續(xù)遞減。顯然，煤炭資源的開發(fā)、城市的擴(kuò)張、道路建設(shè)及工業(yè)的發(fā)展占用了大量的草地。

圖1 2002—2017年勝利礦區(qū)景觀格局變化Fig.1 Landscape change of the Shengli Mine from 2002 to 2017

表1 2002—2017年勝利礦區(qū)景觀格局指數(shù)與分類精度Kappa系數(shù)
Table 1 Landscape index of the Shengli Mine from 2002 to 2017

年份NPPDLPILSICONTAGIJIDIVISIONAIKappa系數(shù)20021230.1073.036.0391.9943.320.4698.970.8920051800.1574.407.9789.4347.590.4598.580.8820082320.1961.2110.0284.9754.440.6298.180.8620113630.2955.6013.7279.9055.710.6997.430.8620144760.3951.6315.5277.7756.500.7397.070.8620174920.4045.2616.4176.8155.470.7996.890.85

景觀指數(shù)逐年增加的有:斑塊數(shù)量NP(Number of Patches)、斑塊密度PD(Patch Density)、景觀形狀指數(shù)LSI(Landscape Shape Index)、散布與并列指數(shù)IJI(Interspersion Juxtaposition Index)、景觀分離度DIVISION(Landscape Division Index);逐年遞減的有:最大斑塊所占景觀面積比例LPI(Largest Patch Index)、蔓延度指數(shù)CONTAG(Contagion Index)、聚合度AI(Aggregation Index)?？傮w來看，研究區(qū)斑塊數(shù)量逐漸增多，景觀斑塊越來越分散，斑塊形狀越來越復(fù)雜多樣化，研究區(qū)景觀格局越來越破碎。

1.2 礦區(qū)地形地貌變化誘發(fā)的水土流失

大規(guī)模露天開采形成的大面積挖損區(qū)和排土場(chǎng)，導(dǎo)致區(qū)域地形地貌與水文條件明顯改變[20]，進(jìn)而引起了草原煤電基地水土流失與沉積的分布格局變化。圖2為勝利礦區(qū)2000年開采前以及2016年的地形變化狀況?，F(xiàn)存的大量采坑和排土場(chǎng)使得研究區(qū)高程分布范圍較采前更廣，排土場(chǎng)斜坡-平臺(tái)的分布使相應(yīng)高程點(diǎn)占比較采前有明顯突起，突起間隔與排土場(chǎng)單個(gè)臺(tái)階高度有關(guān)。采前研究區(qū)整體坡度呈西高東低狀態(tài)，地勢(shì)起伏變化不明顯，采后礦坑挖損和排土場(chǎng)堆積增加了區(qū)域的整體坡度。采用基于水土流失機(jī)理開發(fā)的GeoWEPP[21]模擬比較礦區(qū)開采前后因地形變化引起的水土流失與沉積結(jié)果差異(圖3)?？梢钥闯觯略鏊亮魇c沉積主要集中在露天開采區(qū)與排土場(chǎng)周邊。考慮到大部分采區(qū)與排土場(chǎng)植被覆蓋度低于原有自然植被覆蓋度，這也將進(jìn)一步增加該礦區(qū)水土流失與沉積發(fā)生的程度與范圍。

圖2 勝利礦區(qū)開采前后高程、坡度變化Fig.2 Height and slope change before and after open pit mining for the Shengli Mine

圖3 開采前后地形變化對(duì)水土流失與沉積的空間影響模擬結(jié)果Fig.3 Modeling of the soil loss and deposit before and after the open pit mining

1.3 典型礦業(yè)景觀單元退化、生態(tài)可持續(xù)性差

露天煤礦生產(chǎn)形成的大規(guī)模內(nèi)排土場(chǎng)和外排土場(chǎng)是草原煤電基地主要的人造堆墊景觀，不僅破壞了原有的地貌景觀和水文系統(tǒng)，還面臨著干旱缺水與水土流失的矛盾。近年來，露天礦日益向采排復(fù)一體化轉(zhuǎn)變[22]，但仍側(cè)重于生態(tài)重建中的工程目標(biāo)、土壤、植被恢復(fù)，以及與之直接相關(guān)的微觀層面的恢復(fù)，還未從整體上統(tǒng)籌水、土、地形地貌等生態(tài)要素進(jìn)行生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系研發(fā)。隨著開采持續(xù)進(jìn)行，將在草原形成大面積的內(nèi)排土場(chǎng)。由于缺少流域全局觀念，與周圍草原自然地貌景觀和地表水文系統(tǒng)的銜接性考慮不足，回填內(nèi)排土場(chǎng)易形成一馬平川的地貌類型。然而，大范圍平坦地貌并不是與該區(qū)域氣候條件相適應(yīng)的穩(wěn)定成熟地貌，在強(qiáng)降雨影響下，局部地貌仍將發(fā)生明顯水力侵蝕，局部淺薄的回填表土將流失，不利于生態(tài)恢復(fù)的可持續(xù)性。

此外，外排土場(chǎng)是一個(gè)地質(zhì)不穩(wěn)定體，其復(fù)墾方式往往形成單一臺(tái)階直線形邊坡，集中的自然降水與灌溉水不但不能被重建植被充分利用，在坡頂邊緣區(qū)還會(huì)形成強(qiáng)入滲，進(jìn)而形成壤中流，造成坡面與坡面土體內(nèi)部劇烈的水土侵蝕與局部暗涌，嚴(yán)重影響邊坡的穩(wěn)定性;極端氣候條件下破壞現(xiàn)象更為嚴(yán)重，維護(hù)費(fèi)用高昂。

2 草原煤電基地景觀生態(tài)恢復(fù)策略

筆者認(rèn)為草原區(qū)煤電基地景觀生態(tài)修復(fù)策略是以草原景觀生態(tài)健康為出發(fā)點(diǎn)，通過景觀生態(tài)調(diào)查與健康性評(píng)價(jià)，以區(qū)域內(nèi)景觀生態(tài)格局、過程、功能的演變規(guī)律與驅(qū)動(dòng)機(jī)理為理論研究基礎(chǔ);識(shí)別對(duì)區(qū)域景觀生態(tài)過程與功能有控制意義的關(guān)鍵部位或戰(zhàn)略性組分;在景觀尺度上，通過對(duì)水土流失、生物地球化學(xué)循環(huán)等過程模擬控制，建立景觀生態(tài)優(yōu)化目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn);通過低影響開發(fā)、綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)等模式優(yōu)化景觀組分在空間和數(shù)量上的分布與連通性，以最佳格局維持區(qū)域景觀生態(tài)健康;在內(nèi)外排土場(chǎng)、采坑等重要礦業(yè)景觀斑塊尺度上，以維持其地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性與生態(tài)可持續(xù)性為根本，控治其對(duì)周邊景觀基質(zhì)或斑塊生境的影響，通過全生命周期近自然設(shè)計(jì)提升其與周邊草原自然地貌、水文的融合度。重點(diǎn)圍繞以下3個(gè)方面闡述。

2.1 景觀生態(tài)恢復(fù)的整體控治與關(guān)鍵景觀組分構(gòu)建策略

草原煤電基地涉及多個(gè)礦山長時(shí)期的大規(guī)模持續(xù)開采，其景觀生態(tài)恢復(fù)首先需認(rèn)識(shí)礦群開發(fā)對(duì)草原煤電基地景觀生態(tài)的綜合影響，從空間、時(shí)間、生態(tài)環(huán)境要素3個(gè)角度進(jìn)行整體控治：① 在空間上整體考慮大量永久性外排土場(chǎng)、采坑、內(nèi)排土場(chǎng)，以及其他工礦業(yè)景觀單元的空間格局與地貌形態(tài)的優(yōu)化，并引入生態(tài)綠化帶、臨時(shí)性濕地單元等新的景觀組分，改善控制整個(gè)煤電基地的水土流失、地表水文過程、物質(zhì)循環(huán)與污染物擴(kuò)散等影響。② 在時(shí)間維上應(yīng)認(rèn)識(shí)到礦山開采的生命周期性，也即礦山景觀生態(tài)恢復(fù)的模擬、分析與設(shè)計(jì)都應(yīng)結(jié)合礦山的開采規(guī)劃制定全生命周期的景觀生態(tài)恢復(fù)方案，避免各個(gè)階段景觀生態(tài)恢復(fù)方案的不連續(xù)性。③ 為保護(hù)區(qū)域景觀生態(tài)的整體性和連續(xù)性，不僅需考慮排土場(chǎng)等礦山景觀單元的土壤重構(gòu)、土地整治、植被建設(shè)等環(huán)節(jié)，還應(yīng)考慮其與周邊自然地貌的景觀融合度，提高其與周邊區(qū)域地表水文的連通性。同時(shí)，以現(xiàn)存防風(fēng)林為核心，選擇生長期長、抑風(fēng)滯塵能力強(qiáng)的灌木對(duì)已有防護(hù)林帶進(jìn)行林下亞層及林分改造;并在關(guān)鍵部位上引入景觀組分，構(gòu)建林灌帶、濕地、水體等綠色基礎(chǔ)設(shè)施與采損修復(fù)區(qū)、壓占場(chǎng)地、工業(yè)廣場(chǎng)等灰色設(shè)施相融合的草原煤電基地綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。這將一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)露天礦區(qū)嚴(yán)重的粉塵污染進(jìn)行景觀阻隔控制，另一方面實(shí)現(xiàn)修復(fù)后的典型干擾斑塊與周邊自然景觀有機(jī)融合。

圖4為基于形態(tài)學(xué)分析與最小累積阻力模型得到的勝利礦區(qū)2種情景方案下的景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)廊道，主要涉及4類廊道:物質(zhì)流廊道、連接礦區(qū)內(nèi)廊道、防粉塵廊道、城鎮(zhèn)綠化廊道。物質(zhì)流廊道為勝利礦區(qū)規(guī)劃邊界外廊道;防粉塵廊道為規(guī)劃的主要用隔離采區(qū)下風(fēng)方向的喬灌種植廊道;連接礦區(qū)內(nèi)廊道即為連接規(guī)劃區(qū)域內(nèi)外廊道;城鎮(zhèn)綠化廊道即為穿越城鎮(zhèn)區(qū)域的廊道。2種情景方案區(qū)別在于礦區(qū)排土場(chǎng)的是否為生態(tài)源地。圖4(b)假設(shè)排土場(chǎng)植被修復(fù)較好可作為生態(tài)源地時(shí)，相比現(xiàn)狀情況，可新增8個(gè)源地斑塊，廊道數(shù)量新增20條，使礦區(qū)內(nèi)部連接更加緊密。

2.2 大型異構(gòu)排土場(chǎng)水土資源調(diào)控與利用策略

東部草原煤電基地降雨量少且主要集中在夏季，大型排土場(chǎng)同時(shí)面臨著植被干旱缺水和邊坡水土流失以及坡體失穩(wěn)之間的矛盾。由于排土場(chǎng)坡頂平臺(tái)未能形成疏水渠道，可斷定排土場(chǎng)坡頂降雨主要以入滲為主。當(dāng)雨季持續(xù)降雨時(shí)，持續(xù)大量的水分入滲會(huì)使土體中細(xì)顆粒被地下水從粗顆粒的空隙中帶走，在土體中形成滲流通道，導(dǎo)致大量邊坡沖溝發(fā)育或坡體崩塌。由于施工進(jìn)度、植被覆蓋、地表形態(tài)、土地利用、生態(tài)類型等差異影響，大型排土場(chǎng)地表水文過程比自然草原景觀生態(tài)過程更加復(fù)雜。如何充分利用雨水資源，減輕集中降雨引起的水土流失與植物生境退化是大型排土場(chǎng)生態(tài)修復(fù)亟待解決的關(guān)鍵問題之一。景觀生態(tài)學(xué)中認(rèn)為景觀的尺度可大可小，因此大型排土場(chǎng)同樣可以按景觀生態(tài)學(xué)的原理進(jìn)行空間格局優(yōu)化，引入新的景觀組分，調(diào)控水土物質(zhì)流過程，減輕水土流失，提高水資源的生態(tài)利用效率。

圖4 排土場(chǎng)修復(fù)效果對(duì)勝利礦區(qū)景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)廊道構(gòu)建的影響Fig.4 Impact of the dump sites vegetation on the landscape network

2.2.1排土場(chǎng)精細(xì)DEM構(gòu)建與水土物質(zhì)流分析

利用多期合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星影像(如Sentinel 1-B 雷達(dá)影像)可對(duì)排土場(chǎng)整體穩(wěn)定性進(jìn)行持續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，識(shí)別出地質(zhì)環(huán)境高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。利用無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)排土場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及其周邊進(jìn)行精細(xì)航拍，獲取高精度DEM模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)排土場(chǎng)坡度、侵蝕溝形態(tài)及發(fā)育程度進(jìn)行直觀了解與定量計(jì)算;基于DEM與水文模型提取多級(jí)地表水文網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)對(duì)排土場(chǎng)地表徑流與土壤侵蝕量進(jìn)行時(shí)空模擬，從而掌握復(fù)雜地形排土場(chǎng)表面徑流路徑，及其與水土流失、坡體崩塌部位的耦合關(guān)系。根據(jù)精細(xì)水文網(wǎng)數(shù)據(jù)、歷年氣象水文數(shù)據(jù)及土質(zhì)入滲情況，模擬出排土場(chǎng)各區(qū)域在降雨條件下地表匯水的空間分布情況。

2.2.2大型排土場(chǎng)水土資源調(diào)控與利用技術(shù)

借鑒低影響開發(fā)策略(Low impact development)，采用自然恢復(fù)與人工輔助恢復(fù)相結(jié)合、生物措施與工程措施相結(jié)合，遵循截流、保邊護(hù)底，以增加植被、控制水土流失，改善生態(tài)系統(tǒng)為核心的調(diào)控原則;通過不同坡位、不同植物配置、不同水流路徑優(yōu)化控制地表徑流;通過在關(guān)鍵地段建立以分布式潛流濕地、植物溝等地表蓄水與釋水設(shè)施為主體的排土場(chǎng)水土物質(zhì)流控制系統(tǒng)，以減少地表徑流提高水資源生態(tài)利用效率，提升排土場(chǎng)植被系統(tǒng)自維持性水平。圖5為以呼倫貝爾寶日希勒礦區(qū)北排土場(chǎng)為例，基于地表潛在匯水區(qū)與徑流路徑分析，確定在雨季強(qiáng)降雨情況下每個(gè)子區(qū)域的匯水面積，進(jìn)而構(gòu)建以潛流濕地—植物塘—植物溝等為核心組分的排土場(chǎng)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，減少土壤侵蝕與邊坡失穩(wěn)的效果，從而提升排土場(chǎng)景觀生態(tài)功能。

圖5 寶日希勒排土場(chǎng)北坡地表水流控制系統(tǒng)與坡頂水土物 質(zhì)流控制系統(tǒng)示意Fig.5 Water control system at the slope and the platform of the open pit dump field of Baorixile Mine

2.3 露天煤礦排土場(chǎng)景觀近自然恢復(fù)策略

地貌形態(tài)在很大程度上決定了區(qū)域景觀系統(tǒng)的物質(zhì)流動(dòng)與能量的轉(zhuǎn)化，合理的地貌形態(tài)對(duì)景觀的長期穩(wěn)定性也起著重要的作用。因此，提升大規(guī)模排土場(chǎng)堆墊景觀斑塊與其周邊景觀基質(zhì)中的自然地貌和物質(zhì)流的融合度與協(xié)調(diào)性是草原煤電基地景觀生態(tài)恢復(fù)的主要任務(wù)之一。

(1)內(nèi)排場(chǎng)全生命周期近自然地貌恢復(fù)技術(shù)策略。露天礦區(qū)必將面臨閉礦，閉礦后形成大量的具有明顯采礦痕跡的內(nèi)排土場(chǎng)，與周邊自然景觀差異顯著，如圖6(a)所示。參照國內(nèi)外礦山復(fù)墾相關(guān)規(guī)定或當(dāng)?shù)鼐用竦囊庠阜答?，草原地區(qū)最理想的內(nèi)排土場(chǎng)重塑地貌應(yīng)與周邊自然草原地形地貌有機(jī)融為一體，讓人感覺不到明顯的采礦痕跡，如圖6(b)所示。為此，需要當(dāng)?shù)孛旱V企業(yè)以及土地復(fù)墾與礦生態(tài)恢復(fù)技術(shù)人員改變傳統(tǒng)的內(nèi)排土場(chǎng)地貌重塑思路;應(yīng)根據(jù)開采計(jì)劃，從內(nèi)排土場(chǎng)形成初期或盡可能早地采用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(duì)自然草原參照區(qū)地形、水文和植被等參數(shù)分析提取，研究參數(shù)之間相關(guān)關(guān)系?；诤恿鞯孛矊W(xué)原理、內(nèi)排土場(chǎng)下沉、煤層賦存、可用土方量和經(jīng)濟(jì)性、周邊自然地貌景觀的融合度以及自然水系銜接度等限制條件;尤其是重點(diǎn)考慮內(nèi)排場(chǎng)與自然草原的相接區(qū)的地形、水系融合設(shè)計(jì)，重建內(nèi)排土場(chǎng)水文系統(tǒng);通過相對(duì)穩(wěn)定的坡面和溝道來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)流匯流之間的平衡。內(nèi)排場(chǎng)坡面形態(tài)均模仿自然草原地貌來設(shè)計(jì)，按照地形水分條件配置植被，形成全生命周期的內(nèi)排場(chǎng)近自然重塑地貌參選方案(圖6);在對(duì)重塑后地貌方案進(jìn)行水土流失模擬比較的基礎(chǔ)上，采用景觀銜接度和施工經(jīng)濟(jì)性等評(píng)價(jià)因素，整體評(píng)價(jià)優(yōu)化近自然地貌重塑方案。

(2)外排土場(chǎng)邊坡形態(tài)近自然重塑。該策略的關(guān)鍵是學(xué)習(xí)效仿排土場(chǎng)周邊自然山體的邊坡形態(tài)參數(shù)，來設(shè)計(jì)排土場(chǎng)邊坡形態(tài)參數(shù)，在保證邊坡穩(wěn)定性的前提下，減少水土流失，提高外排土場(chǎng)與周邊景觀的協(xié)調(diào)性。首先，需要對(duì)研究區(qū)周邊自然山體邊坡坡形進(jìn)行分類，包括直線形、凸形、反S形和凹形等類型，并提取自然山體邊坡坡長、坡高、邊坡角、曲率等關(guān)鍵坡形特征參數(shù);其次，探究研究區(qū)自然山體地形因子存在的規(guī)律，分析地形因子與土壤水力侵蝕之間的關(guān)系，找到在自然山體邊坡侵蝕過程中的主要作用因子;在實(shí)際應(yīng)用中，結(jié)合排土場(chǎng)實(shí)地情況選取合適的坡形模板，確定邊坡坡形重塑的關(guān)鍵參數(shù)，并對(duì)坡面表層土壤組成，坡面植被配置與關(guān)鍵控制部位進(jìn)行水土流失模擬與最終方案優(yōu)選?，F(xiàn)場(chǎng)地形調(diào)查表明勝利礦區(qū)周邊自然山體坡形以反S形為主?；赪EPP模型模擬得到的勝利礦區(qū)排土場(chǎng)為直線臺(tái)階邊坡和反S形邊坡2種不同坡形條件下的水土流失與沉積結(jié)果表明，在裸地條件下，反S形坡泥沙流失量較線狀臺(tái)階坡形減少了近50%。這充分說明效仿自然的反S形坡面較現(xiàn)狀排土場(chǎng)邊坡更加穩(wěn)定。當(dāng)然邊坡的工程設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮植被覆蓋、微地貌、排水等更多細(xì)節(jié)。

3 結(jié) 語

東部草原煤電基地集群式、大規(guī)模、高強(qiáng)度、持續(xù)性開發(fā)建設(shè)對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了跨尺度、多等級(jí)、累積性的影響。總體上，針對(duì)草原煤電基地景觀破碎、生態(tài)結(jié)構(gòu)缺損與功能失調(diào)等景觀生態(tài)環(huán)境問題的形成機(jī)理不明確，亟需的景觀生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)不足。具有宏觀生態(tài)學(xué)意義的尺度主要包括生態(tài)系統(tǒng)、區(qū)域/景觀和全球三大層次，而景觀是生態(tài)系統(tǒng)健康研究的核心尺度。以生態(tài)系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)、功能與過程恢復(fù)為核心的景觀生態(tài)恢復(fù)必然是煤電基地生態(tài)安全格局構(gòu)建的關(guān)鍵途徑。本文以景觀生態(tài)學(xué)為理論依據(jù)，針對(duì)勝利礦區(qū)、寶日希勒礦區(qū)存在的典型景觀生態(tài)問題，探討了草原煤電基地景觀生態(tài)恢復(fù)的整體控制策略，以及排土場(chǎng)這種關(guān)鍵礦業(yè)景觀單元的物質(zhì)流控制與近自然地貌重塑復(fù)策略;期望能將景觀生態(tài)學(xué)的相關(guān)理論與技術(shù)更多的應(yīng)用到礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)理論研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐工作中。這將為更好地理解景觀生態(tài)學(xué)在礦山生態(tài)恢復(fù)中的實(shí)踐價(jià)值，提升礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)理論與技術(shù)的層次與效果提供借鑒。