彭蘇萍院士：黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的重中之重

2019年9月18日，習(xí)近平總書記在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上指出，黃河流域構(gòu)成我國(guó)重要的生態(tài)屏障，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)地帶，是打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要區(qū)域。

與此同時(shí)，黃河流域又是我國(guó)主要的產(chǎn)煤區(qū)域，我國(guó)9大重要的煤炭基地均集聚于黃河流域，煤炭產(chǎn)量約占全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的69.7%。如何科學(xué)制定黃河流域煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)解決方案，系統(tǒng)解決黃河流域的生態(tài)保護(hù)和煤礦資源開(kāi)發(fā)問(wèn)題，無(wú)疑成為黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的重中之重。

近日，中國(guó)工程院院士、煤炭資源與安全開(kāi)采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）礦山生態(tài)修復(fù)研究院院長(zhǎng)彭蘇萍為黃河流域高質(zhì)量發(fā)展開(kāi)出了“良方”。

◆黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的主要目標(biāo)任務(wù)是什么？其流域內(nèi)煤礦區(qū)又有什么戰(zhàn)略意義？

彭蘇萍：黃河流域發(fā)源于青海省巴顏喀拉山脈，于山東省東營(yíng)市墾利縣注入渤海，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東9 個(gè)省（區(qū)）。黃河流域面積79.5萬(wàn)km2，其中含煤面積超過(guò)35.7 萬(wàn)km2，面積占45%。我國(guó)14 大煤炭基地中的神東基地、陜北基地、寧東基地、魯西基地、黃隴基地、河南基地、晉北基地、晉中基地、晉東基地等9大煤炭基地分布于黃河流域，其中上游主要為水能資源，中游為煤炭資源（晉、陜、蒙、寧、甘有7大煤炭基地），下游為石油天然氣資源。2017年，煤炭產(chǎn)量24.63億t，占全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的69.7%。煤炭開(kāi)發(fā)成為黃河流域生態(tài)環(huán)境最嚴(yán)重的人為干擾因素。

與此同時(shí)，黃河流域又是一個(gè)自然條件相對(duì)較差、嚴(yán)重缺水的地區(qū)。其中，黃土溝壑區(qū)占黃河流域總面積的85%，主要分布在陜北、晉北、晉中、晉東、黃隴地區(qū)；風(fēng)積沙區(qū)占黃河流域總面積的9.3%，主要集中在神東、寧東地區(qū)；沖積平原區(qū)中占黃河流域總面積的5.6%，主要集中在魯西、河南地區(qū)。

生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，以水而定、量水而行。這是習(xí)總書記對(duì)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展提出的要求。黃河流域生態(tài)保護(hù)主要包括黃河流經(jīng)所滋養(yǎng)和直接影響地理生態(tài)學(xué)區(qū)域保護(hù)。黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的主要目標(biāo)任務(wù)：一是治理黃河，重在保護(hù)，要在治理；二是要堅(jiān)持山水林田湖草綜合治理、系統(tǒng)治理、源頭治理，統(tǒng)籌推進(jìn)各項(xiàng)工作，加強(qiáng)協(xié)同配合，推動(dòng)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展；三是要堅(jiān)持“綠水青山就是金山銀山”的理念，堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，以水而定、量水而行，因地制宜、分類施策，上下游、干支流、左右岸統(tǒng)籌謀劃，共同抓好大保護(hù)，協(xié)同推進(jìn)大治理；四是著力加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)治理，保障黃河長(zhǎng)治久安，促進(jìn)全流域高質(zhì)量發(fā)展，改善人民群眾生活，保護(hù)傳承弘揚(yáng)黃河文化，讓黃河成為造福人民的幸福河。

◆當(dāng)前黃河流域生態(tài)修復(fù)面臨的主要問(wèn)題是什么？

彭蘇萍：一是水資源短缺是黃河流域高質(zhì)量發(fā)展尤其是該流域煤炭規(guī)模開(kāi)發(fā)的瓶頸。晉陜蒙寧甘5?。▍^(qū)）均為干旱半干旱區(qū)，水資源不足全國(guó)1/25，而煤炭開(kāi)采進(jìn)一步加劇了水資源短缺。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，開(kāi)采1t 煤炭平均要消耗水資源約2t，黃河流域煤礦區(qū)消耗水資源超過(guò)56 億t，加上煤化工每年增加的用水量將超過(guò)100 億t。二是黃河流域煤炭開(kāi)采造成地下水位下降，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響。煤炭開(kāi)采的特殊性與黃河流域地質(zhì)地貌屬性相疊加，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能發(fā)生變化，驅(qū)動(dòng)機(jī)制和生態(tài)水文效應(yīng)特別性，人工生態(tài)修復(fù)+自修復(fù)更具有現(xiàn)實(shí)意義。三是現(xiàn)有方法和技術(shù)難以支撐黃河流域煤炭開(kāi)采與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展。黃河上游為高寒高海拔草甸區(qū)，煤炭埋藏淺傾角大，生態(tài)涵養(yǎng)功能退化；中游地區(qū)為干旱半干旱區(qū)，薄基巖厚煤層，煤炭開(kāi)采后，黃土溝壑區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化，增加了流入黃河的泥沙淤積，風(fēng)積沙區(qū)加速了土地沙漠化的進(jìn)程；下游地區(qū)為煤炭開(kāi)采沉陷使陸地轉(zhuǎn)變?yōu)樗憙上嗌鷳B(tài)系統(tǒng)，耕地減少、濕地增加。四是采煤特有的生態(tài)環(huán)境損傷方式需要新的技術(shù)體系與理論支撐。上游地區(qū)土層薄，露天開(kāi)采表土剝離造成原有地貌的破壞和植被的消失。中游地區(qū)井工開(kāi)采沉陷損傷根系，降低土壤環(huán)境容量。而露天開(kāi)采因采區(qū)巖土剝離造成原有地貌的破壞和植被的消失。下游地區(qū)井工開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響主要為地表沉陷所引發(fā)的環(huán)境變化，形成封閉式的湖泊，造成土壤水漬積水，產(chǎn)生次生鹽堿化。五是理論和技術(shù)創(chuàng)新是黃河流域生態(tài)環(huán)境修復(fù)戰(zhàn)略實(shí)施迫切需求。高原丘陵區(qū)：凍土層破壞和水源涵養(yǎng)退化，修復(fù)重塑生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能提升的理論和方法研究；黃土溝壑區(qū)：深入研究煤炭開(kāi)采造成的裂隙與地表土層的風(fēng)化分解關(guān)系，抓好水土保持和土壤提質(zhì)增容；風(fēng)積沙區(qū)：對(duì)煤礦開(kāi)采與地下水位變化觀測(cè)，探討地下水變化與土壤沙化的關(guān)系；沖積平原區(qū)：開(kāi)采沉陷與地下潛水位的關(guān)系，保護(hù)和復(fù)墾耕地，構(gòu)造人工濕地，提高生物多樣性。

◆黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的研究思路和解決方案是什么？

彭蘇萍：煤炭開(kāi)發(fā)對(duì)水和生態(tài)的影響規(guī)律是生態(tài)保護(hù)研究的基礎(chǔ)，關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是煤炭開(kāi)發(fā)對(duì)地下水及生態(tài)環(huán)境的影響規(guī)律與機(jī)制；煤炭地下開(kāi)采與地表生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同保護(hù)是生態(tài)安全關(guān)鍵，關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是煤炭開(kāi)采生態(tài)損傷控制理論與協(xié)同保護(hù)方法；煤炭地下開(kāi)采與地表生態(tài)立體修復(fù)的生態(tài)效應(yīng)，關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是黃河流域生態(tài)修復(fù)不同模式的構(gòu)建。

研究方法主要分：本地調(diào)查、理論研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程示范，研究特色為井下與地面相結(jié)合、全過(guò)程研究+從煤炭開(kāi)采源頭控制入手、開(kāi)采生態(tài)減損+以水為主線研究+水、土、植被耦合作用水資源保護(hù)與利用、土壤修復(fù)與植被恢復(fù)，以煤炭開(kāi)采為主線，從含煤地層煤巖層結(jié)構(gòu)及采動(dòng)裂隙演化規(guī)律分析入手，研究煤炭規(guī)模開(kāi)采對(duì)水資源的重大影響、煤巖層結(jié)構(gòu)與地應(yīng)力場(chǎng)及地下水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和耦合關(guān)系、煤炭規(guī)模開(kāi)采條件下地下水系統(tǒng)變化及其對(duì)生態(tài)環(huán)境影響規(guī)律。研究生態(tài)修復(fù)機(jī)理和人為促進(jìn)方法，構(gòu)建黃河流域煤礦區(qū)環(huán)境與生態(tài)安全評(píng)價(jià)及調(diào)控模式。

技術(shù)路線為：通過(guò)開(kāi)展煤礦淺部巖層結(jié)構(gòu)與水庫(kù)選址地質(zhì)及水文地質(zhì)條件精細(xì)探測(cè)研究、煤礦奧灰水空間分布特征及可利用量預(yù)測(cè)研究、煤礦土地資源綜合利用及生態(tài)修復(fù)與重建研究，來(lái)研發(fā)推廣煤炭開(kāi)采對(duì)區(qū)域水資源的分布格局與開(kāi)發(fā)利用技術(shù)、礦區(qū)不同受損生態(tài)修復(fù)與重建技術(shù)，最終構(gòu)建黃河流域煤礦區(qū)生態(tài)安全評(píng)價(jià)及調(diào)控模式。

基礎(chǔ)理論主要有：煤炭資源開(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響及作用機(jī)制、水循環(huán)模式及評(píng)價(jià)方法、礦區(qū)沙塵生成與運(yùn)移規(guī)律、煤炭開(kāi)采生態(tài)損傷控制理論、煤炭基地生態(tài)安全保障模式。關(guān)鍵技術(shù)主要包括全周期生態(tài)演變四維監(jiān)測(cè)技術(shù)、生態(tài)安全影響程度評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)技術(shù)、地下水保護(hù)與礦井水處理技術(shù)、沙塵智能監(jiān)測(cè)與沙塵綜合防控技術(shù)、生態(tài)減損的開(kāi)采技術(shù)、生物種群優(yōu)化配置技術(shù)、鹽堿地微生物修復(fù)技術(shù)和土壤修復(fù)與植被恢復(fù)技術(shù)，最終形成以煤炭開(kāi)采與生態(tài)修復(fù)一體化技術(shù)體系、黃河流域生態(tài)安全保障技術(shù)集成示范區(qū)為主的技術(shù)集成與示范。

解決方案主要有：黃河流域煤炭開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用機(jī)制與開(kāi)采控制技術(shù)、黃河流域高寒高海拔草甸區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)、黃河流域黃土區(qū)煤炭資源開(kāi)發(fā)對(duì)區(qū)域生態(tài)的影響、黃河流域風(fēng)積沙區(qū)水資源保護(hù)與礦井水資源化利用、黃河流域煤炭基地土壤修復(fù)與植被恢復(fù)、黃河流域露天煤炭開(kāi)采生態(tài)綜合防治技術(shù)及示范、黃河流域黃土-風(fēng)積沙區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)集成及示范、黃河流域沖積平原區(qū)生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)，最終形成黃河上中下游損傷機(jī)理與控制修復(fù)方案。

◆黃河流域煤礦區(qū)的生態(tài)戰(zhàn)略應(yīng)該如何制定和實(shí)施？

彭蘇萍：黃河流域的煤礦開(kāi)采為區(qū)域富饒奠定了基礎(chǔ)，煤炭開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域富饒，而生態(tài)修復(fù)則延續(xù)了區(qū)域富饒。一是礦區(qū)環(huán)境與生態(tài)再造。根據(jù)煤層及煤礦礦井水賦存狀態(tài)，通過(guò)裂縫監(jiān)測(cè)與沉陷預(yù)測(cè)，建立礦區(qū)不同沉陷級(jí)別的人工濕地、湖泊區(qū)；構(gòu)建耕地區(qū)、草灌區(qū)、森林區(qū)，打造江南小鎮(zhèn)與購(gòu)物休閑區(qū)，形成以黃土丘陵溝壑區(qū)沉陷地生態(tài)重建為中心的農(nóng)林觀光及農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)。二是打造現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體驗(yàn)與有機(jī)綠色農(nóng)產(chǎn)品基地。黃土高原區(qū)，通過(guò)坡改梯工程，建立農(nóng)業(yè)示范區(qū)，通過(guò)集成有機(jī)生物的改良與提質(zhì)增容技術(shù)，實(shí)現(xiàn)土地的高效利用與農(nóng)產(chǎn)品的高效增產(chǎn)。三是林地現(xiàn)代生物種植技術(shù)體驗(yàn)。沙漠區(qū)建立林業(yè)示范區(qū)，集成無(wú)人機(jī)飛播與生態(tài)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建中草藥種植示范區(qū)，采取“農(nóng)戶+企業(yè)”合作的模式建成示范區(qū)，創(chuàng)造一個(gè)煤炭沉陷區(qū)的精準(zhǔn)扶貧、產(chǎn)業(yè)再造、環(huán)境修復(fù)的新模式。

黃河流域煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)必須要樹(shù)立戰(zhàn)略思維，頂層設(shè)計(jì)，系統(tǒng)考慮。一是要思維創(chuàng)新。要改變?cè)热藗冋J(rèn)為“煤炭開(kāi)采是環(huán)境破壞的原因”這樣的舊觀念，充分利用煤炭開(kāi)采過(guò)程對(duì)上覆巖層產(chǎn)生裂隙這一如同耕種過(guò)程中的“松土”作用動(dòng)力，減緩干旱半干旱地區(qū)極易形成的次生鹽堿化現(xiàn)象。通過(guò)水資源的保護(hù)與綜合利用，將人工修復(fù)技術(shù)和生態(tài)自修復(fù)作用一起，使黃河流域煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理從被動(dòng)防治到主動(dòng)治理，使煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理成為黃河流域生態(tài)環(huán)境治理的典范，并被其他行業(yè)借鑒和推廣應(yīng)用。二是要樹(shù)立分區(qū)立體生態(tài)修復(fù)理念。采用四維地球物理探測(cè)方法對(duì)煤炭開(kāi)采上覆巖層和第四紀(jì)地層的破（開(kāi)）裂、發(fā)育、后期閉合過(guò)程、地下水流動(dòng)方向和流量進(jìn)行精細(xì)描述，分析對(duì)不同植物類型的傷害程度和影響范圍。構(gòu)筑地下或地面水庫(kù)，保護(hù)水資源。三是生態(tài)修復(fù)模式與區(qū)域規(guī)劃有機(jī)結(jié)合。黃河流域中上游榆林、鄂爾多斯一帶是我國(guó)近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型能源城市，以榆林、鄂爾多斯為中心進(jìn)行環(huán)境和生態(tài)連片治理，建立我國(guó)西北地區(qū)生態(tài)公園，并利用該區(qū)域距離北京、西安、天津等大型城市近、交通便捷等優(yōu)勢(shì)，在生態(tài)公園建設(shè)基礎(chǔ)上，逐步打造成我國(guó)西部夏、秋季休閑城市圈。還有黃河下游山東魯西煤炭基地生態(tài)治理，打造出濟(jì)寧-棗莊環(huán)湖生態(tài)建設(shè)示范區(qū)、泰安-萊蕪農(nóng)光互補(bǔ)治理區(qū)、菏澤邊采邊復(fù)綜合治理示范區(qū)、濟(jì)南-德州土地復(fù)墾與城市功能開(kāi)發(fā)治理區(qū)、龍口農(nóng)漁生態(tài)治理與高新產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)等5大治理區(qū)。

近年來(lái)，我們針對(duì)黃河流域生態(tài)脆弱區(qū)（中游黃土溝壑區(qū)和風(fēng)積沙區(qū)），以神東、陜北礦區(qū)為主要研究靶區(qū)，基于現(xiàn)代煤炭開(kāi)采全周期時(shí)移監(jiān)測(cè)方法，開(kāi)展現(xiàn)代煤炭開(kāi)采對(duì)地下水資源和地表生態(tài)的影響研究。通過(guò)大量的研究和試驗(yàn)表明，現(xiàn)代煤炭開(kāi)采技術(shù)對(duì)地表生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了影響，但采后水資源和生態(tài)系統(tǒng)具有一定自修復(fù)能力，可緩解開(kāi)采對(duì)地表生態(tài)環(huán)境的損傷，還可擴(kuò)大具有自修復(fù)能力的區(qū)域，降低人工修復(fù)工程量。開(kāi)采裂縫對(duì)生態(tài)有“損傷”，但不是破壞。“松土”作用可降低次生鹽堿化，微生物復(fù)墾技術(shù)提高了生態(tài)治理效率，加速了自修復(fù)速度。水資源的協(xié)同利用+主動(dòng)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，促進(jìn)了植被生長(zhǎng)、土壤改良，降低了水土流失和風(fēng)沙運(yùn)移，促進(jìn)了黃河流域生態(tài)穩(wěn)定。