景觀穩(wěn)定性破壞的生態(tài)過程分析

景觀穩(wěn)定性破壞的生態(tài)過程分析

淮南礦區(qū)位于安徽省中北部，淮河上游。東徑11621211171159，北緯323245330024。高度為16.5.240米，地形高度為18.27米。從西北向東南傾斜，坡度減少1.1%。礦區(qū)地跨淮河兩岸,東西長約70km,南北傾斜寬約25km,總面積約1571km2。整個礦區(qū)位于江淮丘陵與黃淮平原的交界處,地貌類型兼有平原和丘陵的特點,地形較為復(fù)雜,山丘、崗地、平原、湖洼、河流、湖泊、水庫兼而有之。淮河由西向東橫穿礦區(qū),淮河北岸為地勢平坦的淮北平原,淮河南岸為丘陵地區(qū)?；茨系V區(qū)是中國東部和南部地區(qū)資源最好、儲量最大的一塊整裝煤田,總儲量占華東地區(qū)煤炭儲量的45%,被列為全國13個億噸煤炭生產(chǎn)基地、6個煤電基地之一?；茨系V區(qū)由淮河以南的老礦區(qū)及淮河以北的潘謝新礦區(qū)組成?；春右阅系睦系V區(qū)包括位于城區(qū)的“泉大”1資源枯竭老礦區(qū)和位于礦區(qū)中南部的衰退型礦井區(qū),現(xiàn)有新莊孜、李咀孜、謝一、李一4對礦井;淮河以北潘謝新礦區(qū)是淮南礦區(qū)煤炭開發(fā)重點礦井區(qū),現(xiàn)有潘一、潘二、潘三、張集、謝橋、顧橋、顧北、丁集、潘北9對礦井。除此以外,淮南礦區(qū)另有選煤廠12座,發(fā)電廠4座及其相關(guān)輔助設(shè)施?；茨系V區(qū)景觀生態(tài)建設(shè)是指對因煤炭開采及利用而造成生態(tài)環(huán)境破壞的區(qū)域進(jìn)行治理、改造和再利用,包括采煤沉陷、廢渣堆積、工礦道路布局等。宗旨在于合理配置礦區(qū)各景觀要素,發(fā)揮其最大景觀生態(tài)功能,提高區(qū)域景觀穩(wěn)定性和生物多樣性。景觀生態(tài)建設(shè)需依賴于景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計,即在空間上和時間上合理安排景觀格局,以實現(xiàn)礦區(qū)整體景觀的持續(xù)利用。一、生物與環(huán)境相互作用從景觀生態(tài)學(xué)來看,礦區(qū)開采前后,表現(xiàn)出十分不同的景觀:采礦之前,當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)通過生物之間、生物與環(huán)境之間的相互作用和系統(tǒng)內(nèi)的自我組織、自我調(diào)整呈相對穩(wěn)定狀態(tài),具有正常的生產(chǎn)功能和保護(hù)功能;開采后,景觀的穩(wěn)定性往往會被破壞,景觀的改變超出了自然系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和物種的適應(yīng)能力,這時的礦區(qū)景觀往往呈現(xiàn)如下特征:1.典型礦礦景觀質(zhì)化特征煤炭開采和利用活動實際上就是將原來較為均質(zhì)的景觀進(jìn)行異質(zhì)化的過程,這些景觀包括采礦點、矸石堆場、粉煤灰堆場、沉陷地以及廠房、礦井、采掘設(shè)施、道路、水渠、積水區(qū)等景觀要素,具有典型礦業(yè)開發(fā)的景觀鑲嵌格局特征,景觀破碎化明顯。2.生態(tài)系統(tǒng)退化的原因礦區(qū)強(qiáng)烈的人工干擾會超出當(dāng)?shù)鼐坝^生態(tài)系統(tǒng)本身的自我恢復(fù)能力,甚至?xí)?dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的退化,其最明顯的標(biāo)志是生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力降低、生物多樣性減少或喪失、土壤養(yǎng)分維持能力和物質(zhì)循環(huán)效率降低以及外來物種入侵和非鄉(xiāng)土固有物種優(yōu)勢度的增加等。隨著干擾加劇,生態(tài)系統(tǒng)自身的生態(tài)平衡和穩(wěn)定性會受到破壞。3.生態(tài)過程的改變礦區(qū)及其周邊環(huán)境是一個完整的生態(tài)系統(tǒng),采礦活動勢必會影響到區(qū)域生態(tài)格局與各種生態(tài)過程的連續(xù),如水(地表和地下水)的過程、土地的過程、物種遷徙的過程、人類聚居的過程等,造成污染擴(kuò)散。二、儲層景觀類型通過對礦區(qū)景觀生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點的分析,可以將淮南礦區(qū)景觀類型歸納為如下五種:礦區(qū)工業(yè)化景觀、固廢堆場景觀、沉陷地景觀、“城市荒地”景觀、居住區(qū)景觀。21.現(xiàn)代電廠三大電廠礦區(qū)工業(yè)景觀主要由礦井工業(yè)廣場(井架、選煤廠、矸石電廠、瓦斯綜合利用設(shè)施和辦公生活設(shè)施等)、煤電一體化電廠及其他相關(guān)工業(yè)設(shè)施組成。目前,淮南礦區(qū)現(xiàn)有生產(chǎn)礦井13對、選煤廠12座、電廠4座以及瓦斯綜合利用設(shè)施、礦井水處理設(shè)施和工業(yè)鍋爐等。整個礦區(qū)已初步形成資源利用最大化、廢物排放最小化、礦井環(huán)境優(yōu)美化的目標(biāo),煤炭資源生產(chǎn)鏈得到了極大延伸。2.開采開采粉煤灰堆場煤矸石和粉煤灰是淮南礦區(qū)產(chǎn)生量最大的固體廢物。礦區(qū)歷史矸石最大堆存量近4000萬噸。2003年以來,礦區(qū)經(jīng)過多渠道、多層次的綜合利用,截至2007年年底,煤矸石堆存量已削減為2200萬噸;粉煤灰是發(fā)電廠排放的主要固廢,礦區(qū)范圍內(nèi)除集團(tuán)公司的煤電一體化電廠和綜合利用電廠外,還有其它電力和企業(yè)所屬的田家庵、洛河、平圩等電廠,導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)分布有多處粉煤灰堆場。煤矸石和粉煤灰堆場在地下水和環(huán)境空氣等產(chǎn)生二次污染的同時,還存在著累積性環(huán)境影響。3.對土壤肥力的影響根據(jù)《淮南礦區(qū)開采沉陷預(yù)計報告》(2008年),截至2007年年底,淮南礦區(qū)采煤沉陷面積總計為100.37km2,其中積水面積為59.80km2。采煤沉陷直接改變了土地的性質(zhì),使得昔日平原變成高低不平的沉陷地,農(nóng)田變成沼澤或人工湖泊(水庫),導(dǎo)致耕地面積減少,土壤肥力下降;同時,采煤沉陷引起地表移動和變形,易引起工程建筑物的破壞和河道堤壩的損害,并可能影響鐵路和公路線的安全。4.泉大地區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀礦產(chǎn)資源的開發(fā)與礦業(yè)城市的建設(shè)是緊密聯(lián)系在一起的。尤其是以前老礦區(qū)的開發(fā)建設(shè),必然伴隨著周邊城市的發(fā)展,淮南市也不例外。泉大地區(qū)是具有近百年開采歷史的資源枯竭型礦區(qū),隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和規(guī)模的不斷擴(kuò)大,其已位于淮南市新老城區(qū)之間,處于城市“東拓南進(jìn)”空間發(fā)展的中心位置。但是區(qū)域內(nèi)采煤沉陷地、廢棄的采石場和生產(chǎn)區(qū)域長期無人治理,形成大面積的“城市荒地”,不僅浪費了應(yīng)有的區(qū)域價值,降低了土地使用效率,其所形成的“破窗效應(yīng)”還嚴(yán)重影響了城市的形象。5.由“兩山”結(jié)合的“矛盾空間”形成了4個主要的基本特征在淮南城市發(fā)展的歷史過程中,煤炭工業(yè)的興起和發(fā)展功不可沒,現(xiàn)在的淮南市區(qū)基本上是在礦區(qū)發(fā)展的基礎(chǔ)上形成的?！跋扔械V、后有市,市礦功能空間合一”,是淮南城市的基本特征。由于礦業(yè)企業(yè)職工人數(shù)眾多,且相對集中,形成了淮南城市特有的歷史產(chǎn)物“棚戶區(qū)”。棚戶區(qū)大多為上世紀(jì)五六十年代為職工建造的簡易平房及部分筒子樓等,區(qū)內(nèi)典型的問題一是房屋破損嚴(yán)重,二是公用設(shè)施陳舊,功能不配套,環(huán)境臟亂擁擠,既威脅職工居住安全和影響生活質(zhì)量,又有損城市形象。三、景觀生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的六類基本類型為了使重建景觀的生態(tài)學(xué)性質(zhì)與社會發(fā)展相協(xié)調(diào),根據(jù)景觀生態(tài)類型的分析結(jié)果,以滿足景觀生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境服務(wù)、生物生產(chǎn)及文化支持三大基礎(chǔ)功能為目的,依據(jù)景觀生態(tài)建設(shè)原則和礦區(qū)社會、經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展的要求,針對礦業(yè)開發(fā)活動對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和社會環(huán)境影響的類型和方式,將上述礦區(qū)景觀生態(tài)類型歸結(jié)為以下六類景觀生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè):1.礦區(qū)綠化規(guī)劃主要是指礦區(qū)內(nèi)礦井的工業(yè)廣場、煤電一體化電廠等工業(yè)類景觀,該區(qū)規(guī)劃內(nèi)容主要是為了綠化美化環(huán)境,給職工創(chuàng)造環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)宜居的工作環(huán)境,需緊緊圍繞提高礦區(qū)職工生產(chǎn)生活質(zhì)量、改善工作地生態(tài)環(huán)境,以創(chuàng)建綠化、綠色文明達(dá)標(biāo)礦區(qū)為目標(biāo)。(1)樹景園區(qū)植物配置礦區(qū)各礦井工業(yè)廣場,立地條件較差、復(fù)雜,土壤依礦區(qū)不同而有差異,土壤肥力較差。廣場中心區(qū)域宜營造各種草坪,以顯示出建筑物的優(yōu)美線條;廣場四周以種植各種樹形優(yōu)美、觀賞性強(qiáng)的樹種;地表種植具有不同層次的地被植物。(2)結(jié)構(gòu)不盡人類,射線源至建構(gòu)的觀點分布于礦區(qū)工業(yè)場所各建筑的周邊,該區(qū)土壤貧瘠,光線不足。植被種植可考慮緩解建筑物和地面垂直、僵硬的線條,美化建筑立面,如各種綠籬、彩籬,或者喬、灌、草相結(jié)合的復(fù)層混交林等。(3)礦區(qū)綠化改造分布礦區(qū)工業(yè)場所的空地,土壤較厚,立地條件較好。可在該區(qū)域加強(qiáng)礦區(qū)綠化,提高礦區(qū)的綠化率,同時栽植各種吸塵、降噪樹種,美化環(huán)境,可按喬、灌、草復(fù)層混交結(jié)構(gòu)栽植,中間點綴花草。2.固垃圾填埋場的生態(tài)恢復(fù)(1)生產(chǎn)規(guī)模對石存量的影響淮南礦區(qū)現(xiàn)有煤矸石堆場19座,矸石存量近2200萬噸,總占地面積約81.67hm2。雖然根據(jù)要求新建礦井將取消永久矸石堆場,但隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,矸石存量仍將呈現(xiàn)不斷上升趨勢。對于矸石堆場的生態(tài)恢復(fù),主要采取覆土綠化措施。2008年,淮南礦區(qū)對潘一礦S225省道東側(cè)矸石堆場進(jìn)行了覆土綠化試驗,取得了一定的成效。礦區(qū)固廢堆場的持水保肥能力差,需采取客土法恢復(fù)植被,首先進(jìn)行表土重建,并在挖取大的種植穴后進(jìn)行客土植樹,宜采用喬灌或喬灌草的塊狀混交配置,植株行距5m×5m,并選用營養(yǎng)袋苗于雨季造林。(2)礦區(qū)灰場堆場,實現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)粉煤灰是電廠排放的工業(yè)廢渣,是一種大有開發(fā)利用前途的再生資源。但大量的粉煤灰于灰場堆存,需要很大的儲灰場,既占地又污染環(huán)境。對于礦區(qū)已經(jīng)形成的粉煤灰堆場,可以采取待儲灰場堆滿后覆土綠化的措施進(jìn)行生態(tài)恢復(fù);對于新建電廠利用粉煤灰就近充填采煤沉陷地并覆土造地,可形成采煤-發(fā)電-充填復(fù)墾沉陷地-農(nóng)林利用的良性系統(tǒng),具有環(huán)境保護(hù)和復(fù)墾土地的雙重效益。3.沉陷區(qū)生態(tài)恢復(fù)(1)養(yǎng)護(hù)和利用林對于礦區(qū)塌陷未穩(wěn)沉區(qū)域不填充,進(jìn)行階段性治理、養(yǎng)護(hù)和利用。其中塌陷不明顯、不積水的區(qū)域,修繕排灌系統(tǒng),可繼續(xù)農(nóng)林生產(chǎn);塌陷明顯、形成水域的區(qū)域,進(jìn)行合理利用,可進(jìn)行陸地和水岸的臨時綠化。(2)生態(tài)恢復(fù)措施大多數(shù)穩(wěn)沉區(qū)域都形成了大小不等的水面,生態(tài)恢復(fù)要因地制宜,區(qū)別對待,分步實施,宜農(nóng)則農(nóng),宜林則林,宜水則水。第一,農(nóng)林植被恢復(fù)。穩(wěn)沉的區(qū)域,適宜復(fù)墾和林業(yè)種植,位于城市區(qū)域的可納入城鎮(zhèn)綠化及景觀用地。采取客土造林方法恢復(fù)植被,先用礦區(qū)內(nèi)固廢(如煤矸石、粉煤灰等)充填沉陷區(qū),再用表土覆蓋,使之成為可利用的土地。綠化樹種選擇礦區(qū)耐干旱、抗逆性強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種。第二,漁業(yè)林業(yè)生態(tài)恢復(fù)。常年積水的沉陷區(qū)域,筑堤圍成魚塘,發(fā)展?jié)O業(yè)。充分發(fā)揮當(dāng)?shù)厮临Y源的生產(chǎn)潛力,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),變害為利。第三,濕地生態(tài)恢復(fù)。礦區(qū)主要沉陷區(qū),水深面廣,雖然農(nóng)業(yè)景觀被破壞,但卻形成了較好的水面,有利于發(fā)展?jié)竦?。為了保護(hù)和利用此類濕地資源,必須削弱居民生產(chǎn)活動,減輕人類對濕地的破壞。依靠獨特的沉陷區(qū)濕地資源優(yōu)勢,科學(xué)規(guī)劃、合理布局,建設(shè)規(guī)范有序、管理高效的濕地生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè),最大限度地發(fā)揮濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益。全面掌握礦區(qū)濕地資源的動態(tài)變化,實現(xiàn)濕地資源的優(yōu)化配置,充分發(fā)揮濕地在改善生態(tài)環(huán)境中的巨大效能,實現(xiàn)濕地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。4.“三自”模式下城市中心城區(qū)景觀格局的確立淮南礦區(qū)“城市荒地”是指泉大資源枯竭礦區(qū),原九龍崗和大通的報廢礦井,位于淮南市城市規(guī)劃“東進(jìn)南擴(kuò)”戰(zhàn)略發(fā)展的主軸上,是連接?xùn)|、西城區(qū)與山南新城區(qū)的城市中心地帶,也是未來以舜耕山為中心向南北兩翼擴(kuò)建中心城區(qū)的一個重要組成部分,有著優(yōu)越的地理位置和人文環(huán)境。環(huán)境修復(fù)將一改“城市荒地”的原有面貌,建成以山、水、林、居為特征,植被覆蓋率高、生物多樣性豐富、生態(tài)景觀多樣、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的城市中心景觀區(qū)域。區(qū)內(nèi)采礦跡地廢棄已久,土壤以石灰為主,土厚60cm以上,排水較好,較濕潤,腐殖質(zhì)含量較多。區(qū)內(nèi)分布有人工針、闊混交林,由于人為影響較大,沒有得到應(yīng)有的保護(hù),急需進(jìn)行環(huán)境恢復(fù)。根據(jù)自然、氣候和林分等情況,一方面采取封山育林方法保護(hù)現(xiàn)有森林植被;另一方面,對生態(tài)破壞嚴(yán)重的區(qū)域,根據(jù)城市景觀規(guī)劃要求,采用人工造林和造景的方法恢復(fù)森林植被,重塑中心城區(qū)特色景觀。泉大資源枯竭礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境修復(fù),應(yīng)遵循自然生態(tài)規(guī)律,順應(yīng)地形地貌之勢,沿山脈、水脈修復(fù)環(huán)境,宜山則山,宜水則水,宜林則林,將其建成中國煤礦最佳人居環(huán)境和煤礦資源枯竭礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)示范區(qū),為國內(nèi)煤炭城市資源枯竭礦區(qū)沉陷治理和礦山全生命周期建設(shè)探索出一條新路,為國內(nèi)資源型城市轉(zhuǎn)型提供一種模式(本工程已被國家列入循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點項目)。5.工程建設(shè)成效從2003年開始,淮南礦業(yè)集團(tuán)抓住國家采煤沉陷綜合治理和淮南市舊城改造的機(jī)遇,及時啟動了行業(yè)規(guī)模最大的棚戶區(qū)改造和采煤沉陷危房治理(統(tǒng)稱為“棚戶區(qū)改造”)。目前,總面積為350×104m2的安居工程一期已完成,實際完成投資44.50億元,工程除建設(shè)小區(qū)住宅樓和相關(guān)配套設(shè)施外,還承擔(dān)了城市市政基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)。工程的實施,改變了城市形象,改善了城市生態(tài)環(huán)境。整個棚戶區(qū)改造未征用新土地,并把節(jié)約下來的土地用于城市新增綠地和公用設(shè)施用地,新增城市綠地面積166hm2。目前,安居工程二期已啟動,投資53.19億元,已建成22個項目,完成工程建筑面積350104m2。將在改善城市居住環(huán)境的同時,進(jìn)一步營造礦區(qū)和諧的社會環(huán)境與多樣的城市景觀,創(chuàng)造優(yōu)美的居住環(huán)境。6.殘遺斑塊的景觀廊道在淮南礦區(qū)這樣人為干擾強(qiáng)烈的景觀中,自然生態(tài)過程的連續(xù)暢通以及自然殘遺斑塊之間的聯(lián)系,需要通過景觀廊道來實現(xiàn)。即構(gòu)建道路兩側(cè)的樹籬、濱河綠化帶等景觀廊道,使之成為細(xì)微、密布的網(wǎng)線,從而可以連接礦區(qū)中自然生態(tài)環(huán)境較好的區(qū)域(種群源),并起到物種流、能量流的通道作用3。(1)營造防護(hù)林河流綠化帶主要為礦區(qū)河流沿線,在淮河、西淝河、永幸河、泥河、黑河等河流沿岸因地制宜地選用耐水淹、抗風(fēng)浪的樹種,營造防護(hù)林。同時,從植被的“生態(tài)效益”出發(fā),以恢復(fù)地方性植被為主、外來適生樹種為輔。在淮河大堤兩岸設(shè)置至少30m的樹籬,其它主要河岸可設(shè)置10～20m寬的喬、灌木結(jié)合的林帶,灌木林應(yīng)設(shè)在靠水面的一側(cè),離開河岸3～5m處設(shè)置林帶;喬木樹種可選擇意楊、水杉、旱柳、垂柳、楓楊等,灌木有紫穗槐等。(2)適地適樹,注重樹種選擇鐵路綠化帶分布于礦區(qū)的鐵路沿線,地界很不規(guī)則,大部分路基外的宜林地已經(jīng)被農(nóng)民種植了農(nóng)作物。鐵路沿線地質(zhì)情況復(fù)雜,鐵路路基與綠化帶的高差隨著地形地貌的不同存在多樣的變化。因此,鐵路綠化需適地適樹,選擇易成活的樹種,速生和慢生樹種相結(jié)合。同時,注意