全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 员员期摇 摇 圆园员源年 远月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
土壤大孔隙流研究现状与发展趋势 高朝侠袁徐学选袁赵娇娜袁等 渊圆愿园员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
能源基地生态修复
我国大型煤炭基地建设的生态恢复技术研究综述 吴摇 钢袁魏摇 东袁周政达袁等 渊圆愿员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
国家大型煤电基地生态环境监测技术体系研究要要要以内蒙古锡林郭勒盟煤电基地为例
魏摇 东袁全摇 元袁王辰星袁等 渊圆愿圆员冤
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基于 阅孕杂陨砸模型的国家大型煤电基地生态效应评估指标体系 周政达袁王辰星袁付摇 晓袁等 渊圆愿猿园冤噎噎噎噎
西部干旱区煤炭开采环境影响研究 雷少刚袁卞正富 渊圆愿猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
露天煤矿区生态风险受体分析要要要以内蒙古平庄西露天煤矿为例 高摇 雅袁陆兆华袁魏振宽袁等 渊圆愿源源冤噎噎噎
草原区矿产开发对景观格局和初级生产力的影响要要要以黑岱沟露天煤矿为例
康萨如拉袁牛建明袁张摇 庆袁等 渊圆愿缘缘冤
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三七对土壤中镉尧铬尧铜尧铅的累积特征及健康风险评价 林龙勇袁阎秀兰袁廖晓勇袁等 渊圆愿远愿冤噎噎噎噎噎噎噎
某焦化场地土壤中多环芳烃分布的三维空间插值研究 刘摇 庚袁毕如田袁权摇 腾袁等 渊圆愿苑远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
杉木人工混交林对土壤铝毒害的缓解作用 雷摇 波袁刘 摇 彬袁罗承德袁等 渊圆愿愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 啄员缘晕稳定同位素分析的人工防护林大型土壤动物营养级研究 张淑花袁张雪萍 渊圆愿怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎
铅镉抗性菌株 允月员员强化植物对污染土壤中铅镉的吸收 金忠民袁沙摇 伟袁刘丽杰袁等 渊圆怨园园冤噎噎噎噎噎噎噎
陕北地区石油污染土壤中不动杆菌属的筛选尧鉴定及降解性能 王摇 虎袁吴玲玲袁周立辉袁等 渊圆怨园苑冤噎噎噎噎
祁连山高山植物根际土放线菌生物多样性 马爱爱袁徐世健袁敏玉霞袁等 渊圆怨员远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
新疆沙冬青 粤酝和 阅杂耘真菌的空间分布 姜摇 桥袁贺学礼袁陈伟燕袁等 渊圆怨圆怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
聚糠萘水剂对不同积温带玉米花后叶片氮同化的影响 高摇 娇袁董志强袁徐田军袁等 渊圆怨猿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
内蒙古河套灌区玉米与向日葵霜冻的关键温度 王海梅袁侯摇 琼袁云文丽袁等 渊圆怨源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
四种类型栓皮栎栲胶含量 尹艺凝袁张文辉袁何景峰袁等 渊圆怨缘源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
食物胁迫对翅二型丽斗蟋飞行肌和繁殖发育的影响 吴红军袁赵吕权袁曾摇 杨袁等 渊圆怨远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
颜色对梨小食心虫产卵选择性的影响 杨小凡袁马春森袁范摇 凡袁等 渊圆怨苑员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
缓释单萜类挥发物对落叶松毛虫行为及落叶松主要防御蛋白的影响 林摇 健袁刘文波袁孟昭军袁等 渊圆怨苑愿冤噎噎
种群尧群落和生态系统
黄土丘陵沟壑区不同植被恢复格局下土壤微生物群落结构 胡婵娟 袁郭摇 雷 袁刘国华 渊圆怨愿远冤噎噎噎噎噎噎
刺参池塘底质微生物群落功能多样性的季节变化 闫法军袁田相利袁董双林袁等 渊圆怨怨远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 阅郧郧耘技术的茯砖茶发花过程细菌群变化分析 刘石泉袁胡治远袁赵运林 渊猿园园苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
中国区域间隐含碳排放转移 刘红光袁范晓梅 渊猿园员远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
西南地区退耕还林工程主要林分 缘园年碳汇潜力 姚摇 平袁 陈先刚袁周永锋袁等 渊猿园圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
青海湖流域草地植被动态变化趋势下的物候时空特征 李广泳袁李小雁袁赵国琴袁等 渊猿园猿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
黑龙江省温带森林火灾碳排放的计量估算 魏书精袁罗碧珍袁孙摇 龙袁等 渊猿园源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
三峡库区森林植被气候生产力模拟 潘摇 磊袁肖文发袁唐万鹏袁等 渊猿园远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
三峡水库支流拟多甲藻水华的形成机制 朱爱民袁李嗣新袁胡摇 俊袁等 渊猿园苑员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
流域库坝工程开发的生物多样性敏感度分区 李亦秋袁鲁春霞袁邓摇 欧袁等 渊猿园愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
基于集对分析的京津冀区域可持续发展协调能力评价 檀菲菲袁张摇 萌袁李浩然袁等 渊猿园怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
江西省自然保护区发展布局空缺分析 黄志强袁陆摇 林袁 戴年华袁等 渊猿园怨怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
鄱阳湖生态经济区生态经济指数评价 黄和平袁彭小琳 袁孔凡斌袁等 渊猿员园苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于有害干扰的中国省域森林生态安全评价 刘心竹袁米摇 锋袁张摇 爽袁等 渊猿员员缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿圆愿鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿缘鄢圆园员源鄄园远
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封面图说院 三峡库区森林植被要要要三峡地区属亚热带区域袁山高坡陡尧地形复杂尧物种丰富袁森林是其最重要的自然资源之一袁
其面积占到库区总面积的 猿苑豫左右袁库区内现有森林可初步分为 圆 个植被型组袁愿 个植被型袁员愿 个群系组袁源源 个群
系袁员园圆个群丛袁主要树种有马尾松尧杉树尧柏树等袁低海拔处多为落叶阔叶林尧常绿阔叶林袁较高海拔分布有针阔混交
林尧针叶混交林尧灌木林等袁人工林主要有经济林尧竹林等遥 对三峡库区森林气候生产力进行模拟袁分析库区森林植
被的生产力并进行预测袁可以为三峡库区的生态建设决策提供科学依据遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 0 期
2014年 0月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.0
Jan.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:“十二五冶科技支撑计划课题(2012BAC10B03);国家自然科学基金项目(51004100);中国博士后科学基金特别资助(201104543)
收稿日期:2013鄄07鄄28; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄02鄄24
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: lsgang@ 126.com
DOI: 10.5846 / stxb201307281968
雷少刚, 卞正富.西部干旱区煤炭开采环境影响研究.生态学报,2014,34(11):2837鄄2843.
Lei S G, Bian Z F.Research progress on the environment impacts from underground coal mining in arid western area of China.Acta Ecologica Sinica,2014,
34(11):2837鄄2843.
西部干旱区煤炭开采环境影响研究
雷少刚*, 卞正富
(中国矿业大学环境与测绘学院, 徐州摇 221116)
摘要:大规模煤炭资源开采与干旱脆弱生态环境的空间耦合将会诱发日益严峻的社会、环境问题。 分析了我国西部干旱区煤炭
地下开采对植被、土壤水、地下水、土壤等关键环境要素影响的研究进展与不足;指出现有研究主要以单一环境要素、局部尺度
为主,缺乏多尺度综合的环境要素协同损伤规律与井上下联动响应机理等基础研究。 因此,现有成果还无法满足指导煤炭开采
技术改进与控制环境损伤的需要。 建议从井下到井上,从工作面、矿井、矿区、流域多尺度综合实现地空一体化同步监测,加强
对西部干旱矿区各关键环境要素的协同损伤规律研究;加强对井上下环境要素对开采地质条件响应机理研究;建立不同开采条
件、不同评价尺度下,矿区开采环境损伤的评价与预测模型。
关键词:煤炭开采;干旱区;环境要素;环境扰动
Research progress on the environment impacts from underground coal mining in
arid western area of China
LEI Shaogang*, BIAN Zhengfu
School of Environment Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China
Abstract: It is more and more urgent that large scale coal mining is expanding in western area of China, where is of arid
and fragile environment. The research progress of environment impacts on the key environmental elements, such as
vegetation, soil moisture, underground water and soil from underground coal mining has been analyzed. The research
deficiency is that the existing studies mostly focused on single environmental element within local scale without consideration
of mining geology condition. The existing research results could not be applied to instruct the mining technology and reduce
the environment impacts. Therefore, it is proposed to study the synergies disturbance between the key environmental
elements under the influence of coal mining under multi鄄scales, e. g. working face, mining area, watershed etc.
Furthermore, the response mechanism of the environment elements induced by different underground geological conditions
has to be discovered, which is significant to develop the environment impact assessment and prediction model for optimizing
the mining technology and protecting the arid fragile environment.
Key Words: coal mining; arid area; environment elements; environmental disturbance
摇 摇 近年来,煤炭在我国一次能源结构中煤炭生产
与消费一直在 70%左右。 随着我国东部矿区煤炭资
源的逐渐枯竭,煤炭资源开发的重心逐步向西部转
移。 “十二五冶期间,我国重点建设的 14 个大型煤炭
基地主要集中在生态环境脆弱,水土流失严重的晋、
陕、蒙、宁、青、新地区。 目前西部探明储量达
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10627郾 7 亿 t,占全国已探明储量的 81.2%。 根据我
国能源中长期发展战略规划预测,到“十二五冶末煤
炭需求可能突破 40 亿 t / a,其中西部 6 省年产能预
计达到 30亿 t,达到 75%[1鄄2]。 由此可见,西部煤炭
开采将在我国未来能源发展中处于不可或缺的重要
地位。
但是由于深居内陆,我国西部地区水资源占有
量仅占全国的 8.3%,大多属干旱半干旱地区[3]。 规
模日益扩大的煤炭开采不可避免地引起水土环境变
化、植被衰退、地表荒漠化,使原本脆弱的生态环境
日趋恶化。 当地居民与煤炭企业关于环境问题的争
端频频发生[4],社会生态环境问题加剧。 干旱区煤
炭开采引发的环境问题已成为社会各界关注热
点[4鄄10]。 相对东部矿区来讲,西部煤炭资源赋存条
件较好,以机械化综放开采为主,具有明显的高产、
高效、高强度开采特点。 因此,西部地区煤炭地下开
采对岩层与地表的扰动程度较一般的采煤工作面更
为剧烈,由此产生的生态环境问题也与传统的采煤
方法不同[11鄄12]。
由于西部煤矿区开发历史较短,现有研究成果
还无法满足指导该地区煤炭资源高强度开采与脆弱
生态环境保护协调发展的需求。 必需深入研究煤炭
开采对矿区植被、水、土壤等关键环境要素与脆弱环
境系统的影响机理,预测开采对生态环境损伤程度,
为优化采矿工艺、保护与修复生态环境提供理论依
据。 鉴于此,本文通过分析干旱区煤炭地下开采的
环境影响研究进展,探讨现有研究不足与有待突破
的研究内容。
1摇 干旱区地下开采环境影响问题研究进展
干旱矿区生态环境是由地质、地貌、气候、水、植
物、土壤以及微生物等共同组成的环境综合体;其中
植被是干旱区地表的主要生物与景观,植被生长的
限制因素主要是土壤水,而地下水位的高低对土壤
水含量大小起着决定性作用。 因此,水(地下水、土
壤水)与植被分别是干旱矿区尤为关键的“外在冶与
“内在冶环境要素。 不少学者对干旱区煤炭资源地下
开采引起的系列环境问题进行过研究报道,主要涉
及以下几个方面。
1.1摇 对地下水的影响
煤炭地下开采对地下水的影响:李连娟就榆神
矿区矿山开发对水环境的影响主要归结为地下水位
下降、地下水补排平衡状态的破坏和水质污染的问
题[13]。 王力等分析了榆神煤田开采对地下水和植
被的影响,认为采煤对地下水的破坏会严重影响矿
区植被的恢复与重建[14]。 薛强等采用数学模型和
DRASIC 评价指标体系法对矿区地下水脆弱性进行
初步分析和研究,给出了相应评价因子,并提出了采
煤区地下水水环境脆弱性评价指标体系[15]。 范立
民以神木北部矿区为例,论述了采煤引起的地下水
位下降及由此产生的泉水流量衰减、河流干涸及生
态环境等问题[16]。 张发旺从地表水、包气带水、地
下水等方面,研究了采煤塌陷对水环境的影响效
应[17]。 归纳起来,煤炭开采对地下水的影响主要表
现在:改变含水层结构。 当煤层开采后,覆岩失去支
撑,引起采空区顶板岩层的变形和塌陷,从而导致上
部含水层结构的破坏。 降低地下水位。 煤层开采使
上覆岩层不断发生冒落,形成冒落带及导水裂隙带,
并在地表产生裂隙和塌陷区,造成含水层结构和地
下水径流、排泄条件发生变化。 减少水资源。 对地
下水的影响必将导致区域地表水、地下水资源的枯
竭,水资源短缺问题加重。
1.2摇 对土壤水的影响
开采沉陷引起的土体移动与变形将直接改变包
气带土体结构特性与土壤水分布。 李惠娣等[18]根
据现场实验数据,利用包气带土壤水分布的特征讨
论了采矿塌陷引起的土壤结构变化对当地环境造成
的不利影响。 魏江生等研究表明,塌陷区的土壤含
水量一般小于非塌陷区,主要是因为塌陷形成的裂
缝增大了土壤蒸发的表面积,进一步降低了土壤水
分[19]。 宋亚新[20]、赵红梅[21]针对采煤塌陷区包气
带土壤水分的变化规律进行了野外调查与实验模
拟,认为开采沉陷将会降低土壤持水能力和土壤含
水量。 何金军等研究发现,相对沙土采煤塌陷对黄
土丘陵区土壤含水量影响最大[22]。 干旱区煤炭地
下开采对土壤水的影响可概括为[20鄄22]:淤改变土壤
水贮存条件。 当煤层开采后,采空区顶板岩层的变
形和塌陷,从而破坏上部土壤水贮存条件;于减少对
土壤水补给。 随着塌陷区内上覆含水层水位下降范
围扩大,降低地下水对土壤水的补给能力,导致区域
地表水、土壤水的枯竭,水资源短缺问题加重。
1.3摇 对植被的影响
煤矿区剧烈的开采活动,改变了矿区以及周边
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地区水体、土壤等生境的初始条件,并将对矿区地表
植被造成不同程度地影响。 全占军等发现煤炭开采
造成的地表沉陷,使得矿区土壤养分流失,地表植被
景观破碎及隔离程度严重。 此外,浅层地下水位的
下降,也将造成一些植被死亡[23]。 杨选民等研究发
现塌陷区灌木沙蒿的死亡率比非塌陷区高出
16%[24]。 赵国平等对补连塔风沙区植被调查表明,
采煤塌陷直接导致植被的死亡率增大,降低了塌陷
区植被防风固沙的作用[25]。 丁玉龙等定量分析了
塌陷过程中土壤的拉伸和压缩变形对植物根系产生
的破断损伤影响[26]。 周莹等对神东矿区 6个矿 3种
不同地貌下 2个不同沉陷年份及对照区地表植被进
行了调查,结果表明沉陷后植物群落组成成分较沉
陷前增多,且沉陷 1年区比沉陷当年区物种数多,它
们之间具有明显的相关性[27]。 这一方面说明煤炭
开采地表沉陷对植物群落组成产生了干扰影响,另
一方面需要利用 Connell 提出的“中度干扰假说冶来
解释在特定的沉陷强度范围,适度的干扰有利于植
物群落达到较高的多样性水平[28]。
1.4摇 对土壤的影响
地表沉陷将会破坏土壤结构、改变土壤的理化
性质。 王健等通过测定发现在干旱和半干旱风沙采
煤塌陷地与非塌陷区相比,塌陷沙丘物理性粘粒含
量明显减少;沙丘底部和丘间低地土壤容重明显降
低;塌陷沙丘 40—100 cm 内土壤容重明显减少;0—
100 cm 内的全氮、全磷和全钾含量无明显变化[29]。
何金军等对干旱塌陷黄土丘陵区土壤进行了研究,
发现塌陷对土壤密度影响很小;与对照区相比较,塌
陷使土壤总孔隙度明显变小;塌陷区土壤物理性砂
粒含量增加,有砂化趋势;塌陷对黄土丘陵区土壤含
水量影响最大,其次是物理性砂粒含量,再次是土壤
密度和孔隙度[30]。 陈士超等认为由于土壤机械组
成粗,物理性粘粒少,导致土壤比表面积较小,持水
保肥能力弱,矿质养分低,抗蚀能力差,从而严重影
响肥料的有效性发挥,加之采矿引起地表沉陷,使肥
分从土壤表层向深层渗漏、流失,土壤肥力赋存特征
发生了明显改变,因此不利于植物生长和植被恢
复[31]。 栗丽等研究表明塌陷坡耕地土壤物理性黏
粒含量随塌陷时间的延长而逐渐减少。 土壤毛管孔
隙度则随塌陷年限的增加而减小,非毛管孔隙度则
增加。 土壤容重随塌陷年限的增加而减小,随土层
深度的增加而增加。 土壤田间持水量随塌陷年限的
延长而逐渐减少。 土壤有机质、碱解氮、速效磷含量
随塌陷时间的延长而逐渐降低。 这反映出采煤塌陷
破坏了土壤结构,促进了土壤淋溶侵蚀,使得土壤理
化性质恶化[32]。
此外,矸石堆、煤泥和浅部煤层自燃放出有害气
体,污染大气。 矿区基础建设,如运输道路,洗煤厂
等都不可避免地影响矿区的环境,脆弱的干旱区由
于人类对该区资源的开采可能将变得更加脆弱。
2摇 尚待研究的问题
现有关于干旱矿区煤炭开采环境扰动影响规律
的研究多是面向单一地表环境要素研究为主,缺乏
植被、水土多环境要素间协同损伤演变关系研究;缺
乏工作面、矿区、流域等多尺度空间异质分析。
2.1摇 缺少开采扰动下环境要素之间协同损伤规律
的研究
地下水、土壤水、植被作为干旱区的关键环境要
素,他们之间存在着复杂的动态平衡关系。 相关研
究表明,土壤含水量是限制植物生长发育的重要生
态因子,植物群落的生长发育及其适宜生产力是由
土壤水分供给状况决定。 在相同的立地条件下,土
壤水分补给量越大,愈有利于承载更多的植物。 地
下水位的不断下降和土壤含水减少是引起下游植被
退化的主导因子[33]。 徐海量等对土质潜水蒸发实
验研究表明,地下水位的高低直接影响植被长势的
好坏和现有植物种类的多少,但是这种影响在很大
程度上是通过影响土壤含水率来实现的[34]。 雷少
刚采用遥感、探地雷达、现场观测等多种手段,以神
东干旱矿区为例进行了土壤水、地下水、植被指数
(NDVI)关键环境要素之间相互作用关系的推导分
析[35],如图 1所示。
煤炭开采对地下水的破坏则直接打破了这种平
衡关系,这势必将影响到其他环境要素,引起协同损
伤。 因此,煤炭开采对地下水、土壤水、植被等关键
环境要素的扰动损伤具有并发性、协同性。 其主要
协同关系有:开采区地下水位下降与采空区上方土
壤水、植被的协同损伤关系;局部采区地下水的损失
与区域尺度土壤水、植被变化规律的协同关系;无潜
水区域采空区上方土壤水与植被损伤协同关系。 研
究关键环境要素的协同损伤规律有助于深入认识煤
9382摇 11期 摇 摇 摇 雷少刚摇 等:西部干旱区煤炭开采环境影响研究 摇
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炭开采与干旱脆弱环境的关系基础及其扰动机制, 从而建立干旱矿区环境损伤评价预测模型。
图 1摇 干旱矿区植被(NDVI)、土壤水、地下水关键环境要素相互作用关系
Fig.1摇 Relationship between the NDVI, soil water and underground water at arid mining area
2.2摇 缺乏多尺度下环境要素演变的空间异质性研究
事实表明煤炭开采引起的环境问题具有不可避
免的空间扩散性,并将对矿区周边区域产生环境扰
动影响。 因此,研究煤矿开采的生态环境问题不应
局限于煤矿开采区,还应向外扩散至其对区域生态
环境产生影响的空间范围。 由于受流域水文地质条
件、土壤、地形等众多因素影响,这种环境扰动的分
布范围、表现形态与强度又具有明显空间异质性[7]。
现有研究多大多仅限于某一工作面、沉陷区或矿区
尺度范围;而对于煤炭开采可能造成更大范围的环
境扰动缺乏区域、流域等大尺度研究。 加强这方面
的研究将有利于全面认识评价重大人类工程活动对
区域环境的影响,为控制改善区域环境质量奠定理
论基础。
多尺度主要是指研究范围涉及工作面、盘区、矿
井、矿区、流域等多种空间尺度。 损伤演变监测是指
煤炭地下开采对矿区关键环境要素的扰动形式与破
坏强度的空间演变监测。 由于研究尺度的差异,往
往可能导致对矿区环境要素扰动影响的评价认识不
一致,因此需要多尺度综合分析。 例如:在神东矿
区,当地采矿企业认为他们投入了大量的资金用于
植树绿化、环境治理,使得近些年矿区大范围植被覆
盖度有了较大的提高,该企业因此还获得了 2005 年
的“中华环境大奖冶;然而当地居民则认为采矿导致
地水位下降、草木枯死、生活环境受到破坏[4]。 基于
遥感监测的植被覆盖分析表明,神东矿区植被覆盖
近些年有明显好转[36鄄37]。 但是,基于现场调查与理
论分析的小尺度研究则认为,煤矿开采造成了区域
植被的衰减与荒漠化加剧[24鄄25]。 导致这些认识差异
的原因在于:煤矿开采对生态环境的扰动与水文地
质条件具有空间异质性,加上监测尺度的差异,出现
了不同的认识。
2.3摇 地表环境演变与煤矿开采参数井上下联动机
理不明
矿区地表生态环境扰动的根源在于地下煤炭开
采引起的系列水文、岩土环境条件改变。 因此研究
地下煤炭开采对地表生态环境的影响机理,就必需
要井上下联动分析。 也就是说需要将各评价单元植
被、土壤水、地下水的时序变化与地下开采规模、开
采强度、覆岩运动、地表沉陷的时序变化等进行空间
关联分析,才能找出关键环境要素的变化地特定开
采地质条件的响应机理。 例如,岩层及地表移动与
地下水位下降的关系,土壤侵蚀强度与土壤质量的
空间分布与采动岩体空间结构形态,地表移动变形
与渗流场时空演化之间的关系,水位下降与物种多
样性、陆地生物量之间的关系。 这些基础问题涉及
采矿、水文、地质、生态、植被等多个学科领域。 但
是,由于受专业背景的限制,一方面,井下开采更多
注重生产的安全、高产、高效,并未过多地考虑优化
开采技术与控制地表生态环境的损伤;另一方面,在
研究地表生态环境要素的演变规律时,则多是进行
采前与采后、采区与非采区的环境要素变化对比,很
少考虑是在什么样的地质开采条件下将会产生什么
样的生态环境扰动损伤。
3摇 结语
本文分析了我国西部干旱区煤炭地下开采对植
被、土壤水、地下水、土壤质量等关键环境要素影响
的研究进展。 总体而言,西部煤炭开采的环境影响
已有较多的研究,但是环境要素在开采扰动下的响
0482 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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应机理、多尺度空间异质特征等方面的研究很不系
统、很不深入,现有研究成果也就无法用于指导煤炭
开采技术改进与生态环境损伤控制。 鉴于此,建议
今后围绕以下关键点,寻求突破。
(1)加强对西部干旱矿区各关键环境要素的同
步监测方法与协同损伤规律的研究。 科学设计实验
方案,通过集成现场跟踪调查、多源多时相多尺度遥
感监测、现代地球物理探测技术,对开采扰动前、中、
后各阶段的地下水、土壤水、植被各关键环境要素的
空间演变特征,从工作面、矿井、矿区、流域等多尺度
进行地空一体化监测;并利用 GIS 空间分析技术找
出各环境要素的协同损伤规律。
(2)加强对井上下环境要素对开采地质条件响
应机理研究。 需要选择多种开采地质条件的采煤工
作面,从采前、采中、采后连续对井下开采厚度、深
度、速度、岩移、地表变形等与环境要素变化进行同
步跟踪,才能深入揭示地下开采对环境要素的影响
与控制机理。
(3)加强煤炭开采对环境系统影响的预测与控
制模型研究。 通过以上两点的深入研究,建立不同
开采条件、不同空间尺度下各环境要素的开采影响
评价与预测模型;并在此基础上,优化煤炭开采技
术,减轻开采的环境影响损伤。
References:
[ 1 ]摇 Qian M G. On sustainable coal mining in China. Journal of China
coal society, 2010, 35(4):529鄄535.
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
国内邮发代号院愿圆鄄苑袁国外邮发代号院酝远苑园
标准刊号院陨杂杂晕 员园园园鄄园怨猿猿摇 摇 悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝
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通讯地址院 员园园园愿缘 北京海淀区双清路 员愿号摇 电摇 摇 话院 渊园员园冤远圆怨源员园怨怨曰 远圆愿源猿猿远圆
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编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
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