《矿山废弃地近自然地形恢复设计原理与方法》:
第1章 绪论
1.1 研究背景
人类对土地资源的迅速开发不仅使该资源逐渐枯竭,且对土地需求的剧增也导致其不断退化,尤以采矿活动对土地资源的影响最为剧烈。矿产资源的开发和利用,既对区域经济的发展起到了巨大的推动作用,也对全球环境产生了重大影响。在开采前后,采矿地所呈现出来的景观有较大差异。采矿之前,当地生态系统能够进行正常的物质循环与能量流动,处于相对稳定状态,主要是利用生物系统内部的自我组织、自我调整作用以及生物与环境之间的相互作用。采矿之后,矿山景观的稳定性往往会遭到严重破坏,景观的改变以及生态环境的变化超出了自然系统的调节能力和物种对环境的适应能力。同时,不可避免地占用和损害了土地资源,由此造成了原有景观的严重破坏并引发一系列环境问题。比如地下开采或露天开采可导致地表塌陷,引发地质灾害;大量废弃物堆积导致矿区可利用土地逐渐减少,自然环境逐渐恶化,原有生态系统遭到破坏,限制了原生植被的生长和发育(左寻和白中科,2002;汤惠君,2004;李苓苓,2008)。矿山废弃地的土地复垦与生态重建,就是对矿山土地资源的持续治理开发和植被恢复保护。有效治理矿山废弃地不仅可以保证矿山的持续安全生产,还可以改善与保护当地环境。因此,如何快速、有效地进行矿山土地复垦与生态重建,是采矿行业面临的重点问题之一。
矿山土地复垦与生态重建,涉及范围较广。它是采用工程、生物、化学等多种治理措施相结合的生态环境综合治理的方式。矿山生态重建以保护生态环境为目标、恢复和改善生态环境状况为目的,综合利用工程措施、生物原理、化学应用等治理措施对矿山土地复垦与生态重建实施的一系列过程。目前,欧美发达国家和地区已建立较为完善的土地复垦理论体系;以生态复垦为主,注重矿山可持续发展,土地复垦技术也不断进步,高科技得到普遍运用;相关的法律法规也更为健全,为土地复垦工作的进一步发展提供了法律保障。对于国内研究,利用中国知网(CNKI)分别以“土地复垦”和“生态重建”为关键词进行文献检索,对1994~2013年近20年的相关文献进行分析,其中近5年的文献数量占了近65%,这表明土地复垦与生态重建已成为近期研究热点和重点。对近5年(2009~2013年)和5年前(1994~2008年)的研究内容进行分类,结果见图1-1。从图1-1可以看出,近5年,理论研究方面比重增加,技术应用方面比重下降,说明土地复垦与生态重建的技术应用研究较为滞后;法律制度方面的比重增加,与2011年3月国务院公布施行新的《土地复垦条例》密不可分。总体来说,目前矿山土地复垦与生态重建面临一系列问题:生态重建的理论与技术研究没有大的突破,还没有真正达到综合的、系统的理论高度;注重单一技术研究,缺乏综合整治方案,流域系统观念不强;生境单一,景观欠协调;矿山土地与环境问题的诊断、监测、预测预警技术处于起步阶段;土地复垦与生态重建技术的革新欠缺等。
第1章绪论图1-1国内近20年土地复垦与生态重建相关文献的分类结果
近几年随着中国经济的快速发展和环境保护意识的增强,这给矿山土地复垦与生态重建研究提供了很大的发展机遇(胡振琪,2009)。首先,国内外对能源和矿产资源的需求在不断增长;我国对煤炭需求巨大并处于不断增长时期,这使得采矿业得到了持续、快速和稳定的发展,与之对应的矿山土地复垦与生态重建也获得了很大的发展空间。其次,由于我国耕地面积的大幅减少,国家出台了相应政策并要求切实保护耕地,现已将1.2亿hm2耕地作为一条红线,这为我国土地复垦提供了很好的发展机遇。再者,对矿山土地复垦与生态重建问题,得到了相关政府机构的极大关注与资金支持,特别是在《土地复垦条例》颁布和《全国土地利用总体规划纲要(2006—2020年)》的支持下,土地复垦与生态重建迎来了更好的发展契机。随着人们对地貌、水文、地表物质运动机理的研究逐步深入,以及“3S”技术的飞速发展,不仅改善了地貌学的研究手段(郑子彦等,2009;沈中原等,2009),还拓展了矿山土地复垦和生态重建的研究方法。
在经历了农业文明和工业文明的历史形态之后,人类文明迎来了生态文明。生态文明由过去单纯的追求经济目标,已转变为以经济和生态为双重目标,从而实现社会、经济与自然的和谐与可持续发展(李应振,2006)。矿山生态文明是在矿山这一特定地域中,反映着人类驾驭人与自然和谐发展的能力,并以可持续发展和科学发展观为指导思想,达到矿山所在地的人类、资源与环境和谐共存、持续发展的一种文明形态(乔丽,2010)。因此“近自然”就是利用自然本身的自我更新、再生能力和生产能力,来营造或者恢复生态景观,不仅是实现人与自然和谐的保障,还是生态文明在矿山土地复垦和生态重建中的体现。目前,近自然原理已在林业、城市规划、园林和水利等部门广泛运用。实践证明,近自然河流治理和近自然林业已取得了明显的生态效果(高甲荣,1999;许新桥,2007;高阳等,2008),也是改善区域生态环境和促进景观可持续发展的基础。因此,矿山生态重建的目标之一是营造近自然的生态环境。
矿山土地复垦与生态重建,不仅是矿山可持续发展的必由之路,还是改善生态环境的一项重要措施,但易受地形或者地形恢复的影响,需要建立一个与当地自然环境相和谐的流域地貌景观。矿山的土地复垦与生态重建,其最根本目的是造地、造土(白中科等,1998)。因此,矿山土地复垦和生态重建的核心问题是地形恢复、土壤重构和植被重建,而地形恢复和土壤重构是土地复垦与生态重建的基础工程(左寻和白中科,2002;汤惠君,2004;胡振琪,2009)。地貌形态的特点与变化直接影响着地面的物质流动与能量转化,也是进行水土流失预测预报、水文过程模拟的重要因子。矿山土地复垦与生态重建中地形的变化会导致或者抑制水土流失的发生,但是目前对矿山水文流域的水流和泥沙输送的适宜均衡功能考虑得很少(Bugosh,2004),忽视了矿山水文资源在生态重建中的基础作用,缺少流域的全局观念,规划设计方案深度不够,这将增加维护费用和成本,并且会加重矿山的水土流失,不利于植被重建,阻碍矿业发展(Bugosh,2009)。因此,地形恢复是矿山恢复所需费用最大的部分,矿山地形恢复的合理性和适宜性已成为土地复垦和生态重建的重点关注对象。
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