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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

“黄河流域矿区生态保护与可持续发展”专题

来源:煤炭学报

黄河流域生态保护和高质量发展是事关中华民族伟大复兴的千秋大计,要综合治理、系统治理、源头治理。黄河流域矿区生态环境修复是整个大黄河流域生态修复的重要组成部分。黄河流域成为我国煤炭开发规模最大的地区,我国14个大型煤炭生产基地有9个分布在黄河流域,煤炭年产量约占全国总产量的70%左右。黄河流域面积约80万平方公里,其中含煤区域面积超过35.7万平方公里。

煤炭开发对地表环境和生态、地表水和地下水资源产生严重影响,成为黄河流域生态环境最严重的人为干扰因素。黄河流域生态修复不仅仅是黄河水沙协调,更是黄河流经所滋养和直接影响的地理生态学区域的保护与修复。十八大后生态文明建设、美丽中国建设的战略思想为绿色矿山建设带来了新的机遇与挑战,保护黄河,就是保护母亲河。

为了配合国家和行业对绿色矿山的重大战略需求,交流共享矿业领域对流域矿区土地复垦与生态修复方面取得的最新科技成果,推动我国能源与环境可持续发展。《煤炭学报》编辑部特邀中国矿业大学(北京)彭苏萍院士、毕银丽教授共同担任客座主编,策划本专题。

行业视野

环境保护

类别

122个

关键词

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专家

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  • 作者(Author): 刘英, 魏嘉莉, 毕银丽, 岳辉, 何雪

    摘要:神东矿区是中国重要的煤炭生产基地,煤炭开采对其脆弱的生态环境造成了强烈扰动,亟需利用科学手段揭示神东矿区生态系统服务功能的演变规律,完善矿区兼顾绿色开采与可持续发展的管理体系。为量化神东矿区生态系统服务功能的变化,并且基于InVEST模型集成水源供给、土壤保持、碳储存3项生态系统服务构建综合生态系统服务(Comprehensive Ecosystem Service,CES)评价模型,并且基于矿区尺度和矿井尺度综合测度神东矿区1990—2018年CES变化特征与规律。研究结果表明:在矿区尺度上,① 神东矿区SCE在时间上由0.448 6(1990年)下降到0.382 5(2000年),然后持续增加至0.471 6(2015年)又下降到0.453 2(2018年),整体以每年0.009的速度呈增加趋势;在空间上以西北部最弱,且由西北向东南部逐渐增强;② 神东矿区CES空间变化特征明显,低变区变化对CES变化的贡献力高于中变区和突变区,且CES的空间变化与植被覆盖和用地类型密切相关;③ 神东矿区CES空间聚类明显,呈现“西北部最弱、河流沿岸最强、东南部不显著”的格局;④ 神东矿区CES变化的驱动因子影响程度依次为土地利用类型、坡度、高程、降雨及植被覆盖度,双因子协同作用高于单因子,且土地利用与其他因子的协同作用最强。矿井尺度上,① 神东矿区CES以中强度开采区最高(SCE=0.502 8),极高强度开采区最低(SCE=0.430 8);② 补连塔矿井采区的CES受生态治理措施的正面影响,大柳塔、活鸡兔矿井采区的CES在2010年以后受到采矿的负面影响,石圪台、乌兰木伦、哈拉沟及榆家梁矿井采区的CES自采矿以来持续遭受负面影响;③ 大柳塔复垦实验区的CES往变强的方向发展。该模型的综合评估结果能够定量反映神东矿区CES的变化规律,建议神东矿区实施生态管理以西北部为重点区,以提高植被覆盖为导向优化土地利用格局,并利用矿区微生物复垦等科学方法改善矿区生态等。另外,应致力于多项生态系统服务多尺度优化集成模型的开发利用,以期为区域生态系统服务可持续管理提供更精准可靠的决策支持。
  • 作者(Author): 冯洁, 侯恩科, 王苏健, 丁湘, 段会军

    摘要:陕北侏罗系含水层富水性不均一,实际矿井涌水量与勘探阶段预测值差异较大,为了提高矿井涌水量预测准确性,科学高效指导矿井防治水,采用沉积微相划分、地学信息定性统计与灰色关联定量分析、微观孔隙结构实验室测试等方法分别研究了陕北侏罗系沉积微相、岩性及其组合、微观孔隙结构与富水性的关系,揭示沉积控水机理,总结沉积控水规律,划分沉积控水模式。结果表明:侏罗系砂岩含水层中粗砂岩、中砂岩等粗碎屑岩厚度越大,富水性越强,泥岩与砂质泥岩等细碎屑岩厚度越大,富水性越弱;砂岩地层风化程度相同时,微观孔隙结构分类级别(包括大孔粗喉型(Ⅰ类)、中孔-中-细喉型(Ⅱ类)、小孔细喉型(Ⅲ类)、小-微孔-微细喉型(Ⅳ类))越低,粒度越粗,含水层富水性越强,风化程度不同时,同时代地层风化程度越强,砂岩微观孔隙结构分类级别越低,粒度越粗,含水层富水性越强;侏罗系直罗组含水层主要为河流沉积体系,曲流河、辫状河沉积相,河道、河漫滩沉积微相,相同沉积相条件下河道较河漫滩沉积微相富水性强,河道岩性以砾岩、粗砂岩、中砂岩为主,延安组上部地层以三角洲沉积体系为主,三角洲平原沉积相,分流河道与分流间湾沉积微相,分流河道较分流间湾沉积微相富水性强,分流河道岩性以中砂岩为主,偶见粉砂岩;研究区沉积控水模式划分为辫状沉积强富水性型、曲流河沉积中等富水性型、三角洲平原分流河道沉积弱富水性型、三角洲平原分流间湾沉积极弱富水性型等四种类型。研究成果可为含水层富水性预测与矿井水害防治提供科学依据。
  • 作者(Author): 宋世杰, 张玉玲, 王双明, 杜麟, 刘萌楠

    摘要:采动地裂缝作为黄河流域中游煤矿区重要的采动损害类型,影响土壤特性的规律和机理成为当前的研究热点。为了探究采动地裂缝对土壤微生物特性的影响,本试验以陕北煤矿区宽度为20~40 cm的采动地裂缝为研究对象,采集裂缝周围(水平距离60 cm以内、垂直深度60 cm以浅)土壤样品,分别采用绝对定量PCR方法和酶标仪法测定土壤细菌、放线菌、真菌的数量和蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶的活性,剖析土壤微生物和酶的空间变化特征,在此基础上结合土壤主要理化特性指标,解译采动地裂缝在小空间尺度上对土壤微生物和酶的影响规律。结果表明:① 采动地裂缝对土壤微生物和酶活性的负效应主要表现为水平差异特征,且随着水平距离的增加而明显减弱,当水平距离分别超过75,79,91,72,82,89,96 cm时,采动地裂缝对土壤细菌、放线菌、真菌、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶的负影响基本消失,土壤微生物特性的损害主要集中在水平距离1 m以内,可作为陕北煤炭开采损害区土壤微生物精准修复的靶向区域;土壤微生物特性的损害主要集中在水平距离1 m以内,可作为陕北煤炭开采损害区土壤微生物精准修复的靶向区域;② 采动地裂缝周围土壤中有机质、铵态氮、有效磷、有效钾、黏粒、含水率、pH的平均降幅依次为9.51%~28.46%,24.31%~29.31%,12.61%~19.86%,4.11%~6.51%,4.93%~6.46%,2.36%~4.26%,1.98%~3.14%,而土壤有机质、黏粒、铵态氮、有效磷等指标与土壤微生物数量、酶活性在小空间尺度上都存在高度的一致性,相关系数分别超过0.8和0.6,均达到极显著正相关水平(P<0.01),土壤有机质质量分数也应作为陕北煤矿区采动地裂缝影响土壤微生物和酶活性的重要指示性因素。越靠近采动地裂缝,土壤微生物和养分特性的自我恢复潜力越小,修复时应着重考虑人工方式,反之应着重考虑自然方式。
  • 作者(Author): 杜华栋, 曹祎晨, 聂文杰, 宋世杰

    摘要:植被恢复是扰动地生态修复的基础,土壤质量的改善是植被恢复效益的重要评价指标之一,揭示干扰地自然和人工植被恢复方式对土壤性状的影响差异,对于指导干扰后植被建设具有重要意义。目前西部半干旱生态脆弱区采煤塌陷地人工与自然植被恢复后土壤性状动态演变规律对比研究仍不够充分,因此以我国煤炭化工基地榆神府矿区黄土塌陷地为研究区,在阐明人工和自然2种植被恢复模式1~15 a土壤理化生性状动态变化规律的基础上,结合植物群落演替特征,探讨黄土塌陷地植被恢复与土壤质量之间的演变关系。结果表明:① 随着恢复年限增加,人工和自然植被恢复模式土壤水分、有机质、有效养分含量、酶活性和菌类数量均表现出增加趋势,但人工恢复样地土壤理化生性状改善程度优于自然恢复样地;② 从土壤性状的恢复速度上看,自然植被恢复10 a后,土壤水分和生物学特性基本可以达到塌陷前水平,但土壤有机质和有效养分含量仍然低于未塌陷地水平,而人工植被恢复6 a后,土壤各理化生监测指标均可以达到甚至高于未塌陷前水平;③ 土壤密度、水分、有效养分和菌类均与植物群落多样性和植被覆盖度具有较高相关性,土壤含水量和有机质是影响植被恢复样地土壤质量的主要因子。综合研究表明半干旱采煤塌陷区人工植被恢复对土壤性质的改善在程度和速度上都优于自然恢复植被,但人工恢复初期应尽量减小对原有自然植被和土壤系统的干扰;适当的人工抚育措施可促进植被发育,进而加速了植被对土壤质量的改善,使塌陷地植被建设会取得更好的生态效益。

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