李 娜

(中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，北京 100120)

為落實(shí)生態(tài)文明，減少礦區(qū)開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，礦區(qū)總體規(guī)劃須在規(guī)劃草案編制過程中，同步開展礦區(qū)規(guī)劃環(huán)評(píng)。煤炭礦區(qū)規(guī)劃環(huán)評(píng)主要是從源頭預(yù)防和減輕礦區(qū)規(guī)劃實(shí)施對(duì)環(huán)境的影響，從環(huán)境保護(hù)方面優(yōu)化和調(diào)整礦區(qū)總體規(guī)劃，指導(dǎo)礦區(qū)規(guī)劃項(xiàng)目的綠色開發(fā)[1]。通過深入論證區(qū)域資源環(huán)境承載能力和規(guī)劃實(shí)施環(huán)境影響預(yù)測(cè)分析，提出基于資源環(huán)境可承載的、確保礦區(qū)生態(tài)環(huán)境安全的礦區(qū)煤炭資源開發(fā)空間布局管制、煤礦建設(shè)規(guī)模和建設(shè)時(shí)序優(yōu)化調(diào)整建議，以及礦區(qū)煤炭建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境準(zhǔn)入條件[2]，這是落實(shí)《“十三五”環(huán)境影響評(píng)價(jià)改革實(shí)施方案》中要求以生態(tài)保護(hù)紅線、 環(huán)境質(zhì)量底線、資源利用上線和環(huán)境準(zhǔn)入負(fù)面清單(簡(jiǎn)稱“三線一單”)的有效手段之一。尤其是西部生態(tài)脆弱區(qū)煤礦區(qū)建設(shè)給礦區(qū)環(huán)境保護(hù)工作帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[3]，礦區(qū)規(guī)劃環(huán)評(píng)應(yīng)守住生態(tài)底線，注重生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)和環(huán)境敏感點(diǎn)的影響分析[4]。

本次研究為嚴(yán)格落實(shí)習(xí)近平生態(tài)文明思想和“加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，努力建設(shè)天藍(lán)地綠水清的美麗新疆”的重要指示精神，以維護(hù)白楊河流域水源涵養(yǎng)等重要生態(tài)功能、水環(huán)境功能等為導(dǎo)向，嚴(yán)格控制礦區(qū)開發(fā)強(qiáng)度，優(yōu)化開發(fā)方案，提出規(guī)劃的優(yōu)化調(diào)整建議。

1 規(guī)劃概況

白楊河礦區(qū)位于新疆塔城地區(qū)和什托洛蓋煤田的西部，是新疆繼三塘湖煤田、準(zhǔn)東煤田之后的又一特大型整裝煤田。礦區(qū)距克拉瑪依市90km，東距塔城和什托洛蓋鎮(zhèn)約8km，行政區(qū)劃屬于新疆塔城地區(qū)。

2015年國(guó)家發(fā)改委批復(fù)的該礦區(qū)面積3293.61km2，劃分為17個(gè)井田、3個(gè)勘查區(qū)、3個(gè)公益林保護(hù)區(qū)，礦區(qū)總規(guī)模74.6Mt/a，可采儲(chǔ)量11534Mt，均衡服務(wù)年限77a。白楊河礦區(qū)尚未大規(guī)模開發(fā)。

2 研究區(qū)概況和生態(tài)保護(hù)目標(biāo)

2.1 研究區(qū)地形地貌

白楊河礦區(qū)位于準(zhǔn)西北和什托洛蓋盆地的中西段，北鄰吾爾喀什爾山和塞米斯臺(tái)山，南靠加依爾山、成吉思汗山、哈拉阿勒特山?？傮w上是一北高南低，東西略高，中部白楊河流域稍低的傾斜盆地。

2.2 生態(tài)功能區(qū)劃

根據(jù)《新疆生態(tài)功能區(qū)劃》，白楊河礦區(qū)屬于準(zhǔn)噶爾盆地溫性荒漠與綠洲農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)—準(zhǔn)噶爾盆地北部灌木半灌木荒漠生態(tài)亞區(qū)—白楊河河谷林、烏爾禾雅丹地貌保護(hù)生態(tài)功能區(qū)，其主要生態(tài)服務(wù)功能是“土壤保持、景觀多樣性維護(hù)、旅游”。其主要保護(hù)目標(biāo)是保護(hù)河谷林、保護(hù)地貌景觀。

2.3 生態(tài)保護(hù)目標(biāo)

該研究區(qū)主要的生態(tài)保護(hù)目標(biāo)為：從礦區(qū)中部由北向南穿過的白楊河及其支流，分布于白楊河兩岸的公益林及豐富的第四系水資源，該流域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)區(qū)域生態(tài)安全、生物多樣性保護(hù)具有重要作用。

3 礦區(qū)煤炭開采對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的影響研究

3.1 礦區(qū)典型煤礦采煤沉陷影響預(yù)測(cè)

白楊河礦區(qū)含煤巖組有侏羅系中統(tǒng)西山窯組(J2x)和下統(tǒng)八道灣組(J1b)。礦區(qū)內(nèi)共含可采和局部可采煤層60層，平均可采總厚為130.21m，主要可采煤層10層。

本次研究通過劃分區(qū)域，在礦區(qū)東、中、西部選擇了5個(gè)礦井作為典型代表礦井，運(yùn)用概率積分法模型，對(duì)礦區(qū)煤炭開采地表沉陷進(jìn)行了模型預(yù)測(cè)，并對(duì)其他12個(gè)礦井的地表沉陷情況及影響進(jìn)行了類比分析。礦區(qū)規(guī)劃17個(gè)礦井的地表下沉最大值預(yù)測(cè)結(jié)果見表1。

根據(jù)地表沉陷預(yù)測(cè)結(jié)果，礦區(qū)開采后沉陷面積約1513.39km2，位于白楊河兩岸礦井開采后的地表下沉值在40m以上。

3.2 礦區(qū)采煤沉陷對(duì)地表徑流的影響研究

礦區(qū)內(nèi)白楊河流域涉及的河流主要有白楊河、布爾闊臺(tái)河、鐵廠溝河(也叫科克塔勒河)。本研究運(yùn)用ArcGIS空間分析工具，利用30m精度的DEM數(shù)字高程圖，對(duì)礦區(qū)及周邊區(qū)域進(jìn)行流域水文分析，分別計(jì)算和分析礦區(qū)沉陷前和沉陷后地形地貌特征、流域分布特征及其相應(yīng)的地表水文變化特征。采煤沉陷前后礦區(qū)地表水系變化對(duì)比如圖1所示。

圖1 白楊河礦區(qū)采煤沉陷前后地表水系變化對(duì)比

圖1顯示，規(guī)劃井田全部開采后由于地表下沉深度、面積較大，白楊河流域四條河流在礦區(qū)內(nèi)受地表沉陷影響的區(qū)域出現(xiàn)較大程度的改道。其中，布爾闊臺(tái)河在礦區(qū)南部將向東改道，鐵廠溝河在礦區(qū)南部將向北改道，白楊河在礦區(qū)中南部將向西南改道，白楊河?xùn)|側(cè)季節(jié)性支流徑流方向也將向西北偏移。河流改道可能在沉陷區(qū)內(nèi)形成漫灘，增大地表水蒸發(fā)量，導(dǎo)致河流干涸、斷流。

由于河流中部開發(fā)的礦井煤層數(shù)較多，煤層累積采厚較厚，從而出現(xiàn)比較明顯的下沉盆地，進(jìn)而影響河流的地表形態(tài)、匯水條件，對(duì)下游公益林的補(bǔ)給和克拉瑪依市的城市供水產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

3.3 礦區(qū)采煤沉陷對(duì)白楊河流域植被的影響研究

3.3.1 地表沉陷對(duì)植被的影響規(guī)律

煤礦開采過程中，地表塌陷區(qū)根據(jù)塌陷形式的不同分為兩種程度的干擾區(qū)：一種是采區(qū)邊緣，沉陷盆地邊緣容易形成地表裂縫，同時(shí)微地形發(fā)生改變，這一區(qū)域植被擾動(dòng)較大，生長(zhǎng)于該區(qū)域的植會(huì)受到嚴(yán)重破壞，可能導(dǎo)致死亡；另一種形式是整體下沉，即位于沉陷盆地內(nèi)部，該區(qū)域內(nèi)土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度改變，其他都無(wú)較大影響，稱為輕度干擾區(qū)，生長(zhǎng)在該區(qū)域內(nèi)的植被受沉陷影響不大，個(gè)別出現(xiàn)歪斜、退化的現(xiàn)象，通過自然演替能夠恢復(fù)植被蓋度。

地表植被一般通過汲取大氣降水或地下水來維持生長(zhǎng)需求，李衛(wèi)紅[5]等研究顯示，在干旱區(qū)內(nèi)陸河流域在地下水位梯度上，植被蓋度于地下水埋深大于4m時(shí)開始出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，不同地下水位條件下植被蓋度變化趨勢(shì)如圖2所示。

圖2 不同地下水位條件下植被蓋度變化趨勢(shì)

在沉陷盆地邊緣，由于地表裂縫的形成以及微地形的變化導(dǎo)致區(qū)域水環(huán)境發(fā)生改變，可能影響該區(qū)域植被類型的分布以及植物生長(zhǎng)情況。在塌陷初期草本植被退化明顯，可能演替為以一年生為主的群落類型，植被蓋度下降，使得區(qū)域生態(tài)效益及生態(tài)保護(hù)功能降低。位于沉陷盆地邊緣的灌叢和木本植物會(huì)因?yàn)榈匦胃淖兌l(fā)生傾斜，一些矮小的灌木會(huì)因?yàn)榈叵滤坏淖兓霈F(xiàn)退化，甚至死亡；對(duì)于胡楊、梭梭等根系較為發(fā)達(dá)、耐旱、耐鹽堿的超旱生植物種來說，長(zhǎng)勢(shì)會(huì)出現(xiàn)衰退，一般不會(huì)死亡。而對(duì)于沉陷盆地底部的植被，由于匯水和地下水位升高，該區(qū)域的植被蓋度有可能升高。

3.3.2 礦區(qū)采煤沉陷對(duì)白楊河河岸林的影響研究

1)白楊河流域植被分布規(guī)律。白楊河南北向流經(jīng)礦區(qū)，為礦區(qū)主要的地表水源，河兩岸植物種相對(duì)豐富，分布在河兩岸的胡楊林為區(qū)域重要生態(tài)保護(hù)目標(biāo)。本次研究對(duì)白楊河兩岸的植被進(jìn)行了樣方調(diào)查，對(duì)植被類型、生長(zhǎng)狀況及樣方所處區(qū)域的環(huán)境因子進(jìn)行了分類整理。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，白楊河兩岸植被分布情況按照地貌、植被和徑流特點(diǎn)自北向南可分為：白楊鎮(zhèn)水庫(kù)壩址至出山口段、出山口至白楊河洼地段、白楊河洼地至白楊河水庫(kù)段，共計(jì)3段。

白楊鎮(zhèn)水庫(kù)壩址至出山口段。址至出山口段河長(zhǎng)約為9.2km，河流兩岸的灘地上分布有河谷次生林，樹種主要為苦楊、樺樹、柳樹等喬木，林下分布有少量的灌木，灌木主要為薔薇、白刺等，河谷草地主要植物組成有芨芨草、苦豆子、蘆葦、黃花苜蓿、拂子茅、禾草等，蓋度約為10%～20%。該段白楊河河谷屬于“V”型河谷，谷底狹窄，水流湍急，河道彎曲，谷底寬度20～30m。由于受河谷地形的限制，該段河谷林主要分布在水分條件相對(duì)較好的河漫灘及近河低階地上，該區(qū)是河谷林的主要分布區(qū)，河谷林郁閉度不高，分布較為狹窄。目前，該區(qū)主要依靠地下水、河水側(cè)滲和河流洪水漫灌，以供給河谷林草生長(zhǎng)所需水分，基本處于天然狀態(tài)下維持河谷林草生境條件下的生態(tài)平衡。

白楊河出山口至白楊河洼地。這段河段長(zhǎng)43km，地貌單元為山前傾斜礫質(zhì)平原，由西北向東南傾斜。河流已出山谷進(jìn)入平原，河床已無(wú)明顯的河灘和兩岸階地之分，加之本段河水垂直滲漏較大，使得兩岸植被的水分供給條件變差，本河段已無(wú)河谷林分布，取而代之的是以檉柳為主的荒漠植被，并且植被蓋度極低，小于3%。本段荒漠植被主要依靠天然降水維持其生長(zhǎng)所需水分條件。

白楊河洼地至白楊河水庫(kù)。白楊河洼地至白楊河水庫(kù)段，地貌單元為細(xì)土平原，河谷寬闊，河流階地發(fā)育，一、二級(jí)階地上植被發(fā)育，河谷林以次生林為主，主要樹種有胡楊、苦楊、榆樹等，林下灌木主要為檉柳，河谷草地主植物組成有蘆葦、芨芨草等。白楊河礦區(qū)植被分布情況如圖3所示。該區(qū)植被以草甸植被為主，沿河分布長(zhǎng)度約17km，分布范圍較廣，最寬處可達(dá)2km 左右。根據(jù)地形特點(diǎn)，白楊河河水已無(wú)法對(duì)該區(qū)進(jìn)行漫灌，此區(qū)因地形變緩、地層顆粒變細(xì)，導(dǎo)致地下徑流受阻，以泉水溢出的形式回歸地表，排泄到白楊河，地下水水位較高，而河谷林草生長(zhǎng)所需的水分條件也主要依靠本區(qū)較高的地下水位。

圖3 白楊河礦區(qū)植被分布情況

2)礦區(qū)開發(fā)對(duì)白楊河河岸林的影響。①白楊鎮(zhèn)水庫(kù)壩址至白楊河出山口河段，由于該段河流位于采煤沉陷區(qū)的上游，礦區(qū)開發(fā)沒有影響該段河流的地形地貌和匯水條件，因而對(duì)該區(qū)域植被沒有影響；②河流流經(jīng)礦區(qū)的中部洼地段，該區(qū)域地勢(shì)平坦，植被分布廣泛且蓋度較高，但是因礦區(qū)集中開發(fā)的大型礦井集中在該區(qū)域，可采煤層12～24層，累積可采厚度20～60m，經(jīng)模型預(yù)測(cè)最大沉陷深度在40m以上。沉陷后一方面會(huì)改變植被生長(zhǎng)的地形地貌環(huán)境，一方面會(huì)改變植被生長(zhǎng)賴以生存的地下水，因此該段植被蓋度可能會(huì)降低，長(zhǎng)勢(shì)走向衰敗；③洼地下游河段，雖然該區(qū)域沒有礦區(qū)的開發(fā)，不在沉陷區(qū)內(nèi)，但由于上游地形地貌、匯水條件的改變，會(huì)使得下游河道改道，補(bǔ)給量大大減少，因而也可能出現(xiàn)植被蓋度降低，植被長(zhǎng)勢(shì)退化等現(xiàn)象。

4 結(jié) 論

白楊河流域地處準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，位于《全國(guó)生態(tài)功能區(qū)劃》確定的天山水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護(hù)重要區(qū)，位于《新疆主體功能區(qū)規(guī)劃》中的塔額濕地草原生態(tài)功能區(qū)和準(zhǔn)噶爾西部荒漠生態(tài)功能區(qū)，以及《新疆生態(tài)功能區(qū)劃》中的白楊河河谷林、烏爾禾雅丹地貌保護(hù)生態(tài)功能區(qū)，區(qū)域生態(tài)功能敏感、重要。規(guī)劃礦區(qū)及周邊分布有白楊河源頭水系、飲用水水源保護(hù)區(qū)、國(guó)家和地方級(jí)公益林等重要環(huán)境敏感區(qū)；同時(shí)，區(qū)域水資源匱乏，流經(jīng)礦區(qū)的白楊河為下游城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、牧業(yè)用水的主要水源和下游艾里克湖的主要地表徑流補(bǔ)給源。礦區(qū)煤炭大規(guī)模開采后地表沉陷深度、沉陷面積較大，對(duì)白楊河地表形態(tài)和徑流條件、地表水和地下水的補(bǔ)排關(guān)系均將產(chǎn)生較大影響；新增取水將進(jìn)一步加大區(qū)域水資源供需矛盾，影響城鎮(zhèn)居民用水、工農(nóng)業(yè)用水安全，減少艾里克湖及周邊濕地生態(tài)補(bǔ)水。

礦區(qū)開發(fā)應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展。嚴(yán)格控制礦區(qū)開發(fā)強(qiáng)度，優(yōu)化開發(fā)方案，白礫山一號(hào)等9座礦井對(duì)白楊河流域地表水徑流條件、地表水和地下水的補(bǔ)排關(guān)系、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能等均將造成較大不良影響，存在重大環(huán)境制約，建議暫不開發(fā)。