宁东矿区生态安全评估

范小杉，韩永伟

(1.中国环境科学研究院清洁生产与循环经济研究中心，北京100012;2.中国环境科学研究院 生态研究所，北京100012;3.国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室，北京100012)

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，多年来煤炭资源的开采总是伴随着严重的生态破坏和环境污染问题［1］，开展矿区生态安全评价是对当前我国环境影响评价内容的必要补充。目前国内以矿区生态安全评价为主题的研究文献相对有限，开展宁东矿区生态安全评估旨在为相关领域环评或研究提供参考和借鉴，同时也有助于对各矿区和井田生态安全评价中发现的问题，有针对性地制定合理的施工计划和生态环境监管、保护措施，将煤炭开发对生态环境的不良影响降至最低，为区域经济社会与生态环境健康、稳定、协调发展提供支撑。

1 宁东矿区概况

宁东矿区位于宁夏回族自治区中北部的宁东地区，煤炭资源储量丰富，已探明储量达270亿t。依托煤炭资源建立起的宁东能源化工基地，规划区总面积3484 km2，其中规划矿井总面积1459 km2，占宁东能源化工基地规划区总面积的41.88%。区域内干旱少雨、蒸发强烈，地形以低山丘陵为主，地势大致呈东南向西北倾斜，植被主要以荒漠草原和草原带沙生植被为主，主要土壤类型有淡灰钙土、风沙土，另有潮土和盐土，土层较薄，有机质含量较低。总体而言，宁东自然条件恶劣，生态环境脆弱，潜在的水土流失和风蚀沙漠化比较严重［2－7］，宁东矿区生态环境的安全在很大程度上决定了宁东能源化工基地规划区生态环境的整体安全状况，因此宁东矿区生态安全评价是宁东能源化工基地规划区生态环境安全评价的核心和重点。

2 宁东矿区生态安全评价方法

构建宁东矿区生态安全评价指标体系时遵循了客观性、整体性、区域性、可操作性4个原则，即采取主观判断和客观验证相结合的方式，整体衡量各项指标，力求有效反映特定区域的生态安全水平，并充分考虑指标量化的可操作性、区域生态风险评价结果的可比性。

在充分考虑矿区及周边地区生态环境特征的前提下，将各评价指标的安全程度分为5级，分别为重警状态、中警状态、预警状态、较安全状态、安全状态，不同级别生态安全状态及特征见表1。宁东矿区生态安全分级标准及评价指标如表2。

采用客观赋权法，针对一个生态安全评价指标而言，一个地区可能存在不同级别，每一个级别所覆盖的地域面积在这个区域所占的比重即为权重;而生态安全综合评价采用加权综合评价方法，对土壤侵蚀敏感性、植被覆盖度、土地沙化、盐碱化、地表沉陷分别赋权重为 0.2、0.2、0.2、0.1、0.3。

3 宁东矿区生态安全评价结果与分析

3.1 宁东矿区生态安全评价结果

在GIS 9.3中，叠加宁东各矿区的土壤侵蚀、植被覆盖度等矢量数据，综合评分，最终获得宁东各矿区及井田生态安全评价等级(图1、表3)。宁东矿区生态安全级别为安全状态的主要分布在宁东南部地区(图1)，包括萌城矿区和韦州四大矿区，占宁东矿区总面积的30.64%(表3);较安全状态主要位于宋新庄井田，占宁东矿区总面积的1.51%;宁东大部分地区以预警状态为主，占宁东矿区总面积的38.83%，除萌城矿区以外，各大矿区都有分布;中警状态面积占矿区总面积的17.37%，主要分布在北部的红石湾、羊场湾、英子梁、枣泉、京盛、石槽村井田和中东部的马儿庄勘查区和金家渠矿区;重警状态占宁东矿区总面积的11.65%，分布于双湖井田、灵新井田、任家庄井田和梅花井井田。重警状态如此分布的原因在于双湖井田土地盐碱化面积所占比重较大，超过双湖井田总面积的25%，同时双湖井田未来10年内地表沉陷面积可能超过其井田总面积的20%;灵新井田和任家庄井田盐碱化面积所占比重较大，超过15%，并且未来10年地表沉陷面积可能大于井田总面积的25%;梅花井井田则主要是土壤侵蚀强度较大所致，大部分地 区土壤侵蚀强度为剧烈侵蚀和极强烈侵蚀。

表1 不同级别生态安全状态及特征

表2 宁东矿区生态安全分级标准及评价指标

图1 宁东矿区生态安全等级分布

3.2 宁东矿区生态安全分析

在土壤侵蚀方面(图2)，宁东矿区中度侵蚀面积约占矿区面积的52%，而轻度侵蚀面积占15.2%，二者合计占矿区面积的比重超过67.2%，绝大部分分布在宁东南部的韦州矿区、萌城矿区和宁东中东部地区井田;极强烈侵蚀区在整个矿区所占的比重约为11.3%，主要分布在任家庄井田、红石湾井田和丁家梁井田，灵武矿区的枣泉井田、羊场湾井田、灵新井田，鸳鸯湖矿区的京盛井田、梅花井井田、石槽村井田，以及萌城矿区的北部和南部地区;剧烈侵蚀区所占的比重超过20%，主要分布在萌城矿区的东南端以及宁东北部、中北部和中南部部分地区，极强烈和剧烈侵蚀范围占宁东矿区面积的比重超过32%;强烈侵蚀区面积较小，占矿区面积的比重仅为0.6%。

表3 宁东矿区生态安全各级别面积及比重

在矿区地表沉陷方面，据有关统计资料，我国平均每开采1万t原煤，地表塌陷面积约为0.2 hm2，而宁东多年采煤地表沉陷系数为0.5 hm2/万 t［6］，比全国平均水平的两倍还高。目前宁东采煤工艺已有所改进，假设在2010—2020年，宁东采煤地表沉陷系数可以降到全国平均水平0.2 hm2/万t，以此为依据，结合2020年宁东各矿区煤炭资源生产规划，参考宁东总体规划中各矿区煤炭可开采储量预测矿区地表塌陷情况。预测数据显示:2020年矿区煤炭开采可能造成的总塌陷地域面积接近3000 hm2，其中麦垛山井田南边界线以北的北部矿区塌陷面积超过1400 hm2，占整个宁东2020年地表可能塌陷面积的近一半;其次是麦垛山井田南边界线以南、李家坝井田南边界线以北的宁东中部矿区，地表塌陷面积约占2020年宁东采矿区地表塌陷面积的35%，即北部和中部矿区2020年地表塌陷面积占宁东2020年地表塌陷面积的80%还多，可见宁东北部和中部矿区是未来地表塌陷的重灾区，而南部矿区则相对安全。

图2 宁东矿区水土流失分布

在土壤盐碱化方面，双湖井田是宁东盐碱化程度最高的地区，其土地盐碱化面积为890 hm2，约占该井田面积的16%;萌城矿区盐碱化土地面积为549 hm2，占该矿区总面积的比重为2.1%，尽管比重较小，但盐碱化土地面积仅次于双湖井田;永安煤矿、灵新井田盐碱化土地面积所占比重分别为4.64%、4.86%。另外，马儿庄、宋新庄井田及东北部资源后备区盐碱化土地面积所占比重分别为2.77%、1.90%、1.89%;马家滩、金家渠、李家坝三个井田土地盐碱化面积所占比重分别为0.99%、0.46%、0.69%。

沙漠化土地(指地表为沙质土壤覆盖的土地，包括沙漠，不包括水系中的沙滩)面积大约占了矿区总面积的60%(图3)，而非沙漠化地区较为集中分布在宁东南部地区，宁东北部和中部地区非沙化土地只有零星分布;其中半固定沙地和固定沙地所占的比重分别为26%和22%，二者大约占宁东矿区总面积的一半，流动沙地比重为10%，主要分布在宁东北部和中北部矿区，宁东南部萌城矿区也有零星分布;半流动沙地所占比重较小，仅为2.58%，而戈壁主要分布在横城矿区的红石湾井田和任家庄井田，占矿区面积的比重为1.21%。

在植被覆盖度方面，宁东林地71 km2，仅占宁东基地总面积的2%。草地所占的面积最广，其中中覆盖度草地从南到北遍布宁东各大矿区;高覆盖度草地大约占矿区草地总面积的16.39%，主要分布于宁东矿区中部各井田;低覆盖度草地所占比重仅为矿区草地面积的3.7%，主要分布在宁东北部的清水营井田、麦垛山井田。

图3 土地沙化状况分布

4 结语

干旱少雨、植被稀疏、土地沙化严重的北方地区是我国主要的煤炭采掘区，宁东矿区生态安全评价中发现的诸多问题，在北方煤炭资源开采区都具有典型性和代表性。矿区生态安全评价的目的在于结合区域生态环境各要素特征，揭示各矿区和井田生态安全存在的隐患，有针对性地制定科学合理的施工计划和生态环境监管、保护措施，并综合采用多种手段，强化矿区生态环境保护、监控、预警和管理工作，进而全面维护区域生态安全，将矿区资源开发对生态环境的不良影响降至最低，为区域经济社会与生态环境健康、稳定、协调发展提供有力保障。

［1］杨静，王立芹.矿区生态安全评价指标体系的研究［J］.山东科技大学学报:自然科学版，2005，24(3):36－39.

［2］闫军.基于GIS的宁东能源化工基地土壤侵蚀变化分析［J］.农业科学研究，2010，31(3):37 －39.

［3］高桂英，杜灵通，杜鹏.宁东能源化工基地生态效益变化分析［J］.宁夏大学学报:自然科学版，2009，30(4):411－414.

［4］徐志友，张永庭，卜崇德，等.基于RS与GIS的宁东能源重化工基地土地利用变化分析［J］.中国水土保持，2010(8):66－67.

［5］汪一鸣，赵亚峰.宁东能源化工基地的环境保护与生态建设［J］.宁夏工程技术，2008，7(2):190 －193.

［6］路学忠.宁东煤田采煤沉陷地质灾害规律研究［D］.北京:中国地质大学，2006:83.

［7］韩永伟，高吉喜，李咏红，等.宁东能源化工基地规划生态环境影响评价研究［J］.环境与可持续发展，2008(1):58－60.