華亭煤炭開采對(duì)水土生態(tài)環(huán)境的影響及防治對(duì)策

孫 英，李愛芳，楊 發(fā)，周成錄，趙雪蓮，沈利玲

(1.青海生產(chǎn)力促進(jìn)中心，青海 西寧 810001；2.華亭縣水務(wù)局，甘肅 華亭 744100)

華亭煤炭資源得天獨(dú)厚，素有隴東“煤城瓷鎮(zhèn)”之稱。甘肅省煤炭預(yù)測(cè)儲(chǔ)量為1 428億t，已探明125億t，保有資源儲(chǔ)量120億t，煤炭資源集中分布于慶陽、華亭、靖遠(yuǎn)和窯街等礦區(qū)，該區(qū)域煤炭?jī)?chǔ)量33.7億t，占全省已探明煤炭?jī)?chǔ)量的42.4%，擁有地質(zhì)儲(chǔ)量34.8億t，是全國(guó)13個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)煤基地、西北三大產(chǎn)煤礦區(qū)之一，也是甘肅省煤、電、化、運(yùn)一體化綜合產(chǎn)業(yè)開發(fā)的核心區(qū)。華亭縣地下近134 km2的面積有煤層分布，遍布全縣近2/3的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，煤炭資源的開發(fā)利用從根本上提升了當(dāng)?shù)氐恼w經(jīng)濟(jì)水平，然而華亭在享受著煤炭帶來的巨大收益的同時(shí)，也付出了資源枯竭、水功能區(qū)破壞、生態(tài)環(huán)境惡化的沉重代價(jià)。目前，華亭縣多年平均水資源總量為1.89億m3，其中自產(chǎn)地表水1.649億m3，主要分布在汭河流域，約占全縣水資源總量的69%。全縣水資源可利用總量為1.135億m3，可利用率為60%，人均水資源量972 m3，為全省的88%、全國(guó)的46%。華亭經(jīng)濟(jì)發(fā)展高度依賴于煤炭資源的采掘，如何在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)水資源優(yōu)化配置和科學(xué)合理利用成為一個(gè)亟待解決的重要問題[1-3]。

1 煤炭資源開發(fā)對(duì)水土生態(tài)的影響

1.1 煤炭資源開發(fā)對(duì)土地資源的破壞

1.1.1 破壞森林植被

華亭縣總土地面積1 183 km2，人均占地0.19 hm2，縣內(nèi)耕地總面積2.79萬 hm2，有水土流失面積861 km2，占總面積的72.8%，是黃河上中游地區(qū)水土流失嚴(yán)重縣之一。全縣森林覆蓋率僅為36.6%，且土層較薄，土壤類型多樣，平均土壤侵蝕模數(shù)為5 000 t/(km2·a)，部分地區(qū)高達(dá)8 000 t/(km2·a)以上，致使境內(nèi)水土流失強(qiáng)度大，范圍廣。煤礦區(qū)森林植被的破壞極為普遍，多處隨意建設(shè)礦山工業(yè)廣場(chǎng)、堆放矸石、開山修路、地面塌陷與亂砍濫伐，致使植被覆蓋率急劇下降，尤以亂砍濫伐和人類工程活動(dòng)破壞面積最大，而這種破壞隨著礦區(qū)的發(fā)展還將持續(xù)增加。

1.1.2 破壞土地資源

華亭煤礦開采對(duì)土地資源的破壞表現(xiàn)在：一是井工開采造成塌陷降低了土地利用率并加劇水土流失和沙漠化；二是露天開采區(qū)表土剝離毀壞、壓占大量土地；三是煤礦生產(chǎn)固體廢棄物壓占土地。此外，礦山企業(yè)開采造成的酸性廢水、尾礦廢水、洗煤廠廢水、廢石堆淋濾溶浸土壤和煙塵的排放等，使礦區(qū)及周圍農(nóng)田土壤受到嚴(yán)重污染。華亭縣地處六盤山青年褶皺山區(qū)及東部黃土高原的過渡地帶，梁峁起伏、溝壑縱橫、地形復(fù)雜。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅礦區(qū)就有各類礦井22對(duì)，境內(nèi)石灰石、陶土、坩泥、石灰石、石英砂等資源也相繼開發(fā)，形成以煤電產(chǎn)業(yè)為龍頭，化工、建材、陶瓷、電瓷、機(jī)械制造等多業(yè)并舉的地方工業(yè)體系。各類工業(yè)廣場(chǎng)及配套設(shè)施建設(shè)占用的土地以及由開采引起的土地塌陷持續(xù)急增，導(dǎo)致可耕地面積持續(xù)減少[3]。

1.1.3 引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

華亭位于鄂爾多斯地臺(tái)西南緣，地質(zhì)構(gòu)造包含六盤山坳陷體和鄂爾多斯地臺(tái)，其上層發(fā)育著古生代的寒武、奧陶紀(jì)的海相地層。由于加里東運(yùn)動(dòng)地殼上升，燕山運(yùn)動(dòng)侵蝕、堆積形成了由白堊系、六盤山群沙質(zhì)泥巖、砂礫巖構(gòu)成關(guān)山主體的中山地形，土層發(fā)育薄，厚度0.5～1.0 m，地勢(shì)高差大，山高坡陡。以下白堊系及新三系砂質(zhì)泥巖、砂礫巖構(gòu)成基底的低山丘陵，黃土發(fā)育較薄，一般厚度0.5～20 m，植被稀疏，山平地陡，水土流失嚴(yán)重。基于復(fù)雜的地質(zhì)條件，境內(nèi)煤礦遭受的自然災(zāi)害種類也相應(yīng)較多，在山區(qū)、丘陵區(qū)，臨近溝谷、岸坡的塌陷多誘發(fā)崩塌、滑坡、槽狀陷坑等災(zāi)害；在塌陷發(fā)生區(qū)域通常會(huì)產(chǎn)生連鎖危害，如水庫滲漏、垮壩引發(fā)山洪、泥石流等。

1.2 煤炭資源開發(fā)對(duì)水資源的破壞

1.2.1 對(duì)地表水的破壞

露天礦坑和井工礦抽排地下水，使礦區(qū)地下水位大幅度下降，造成土地貧瘠，植被退化，加之礦區(qū)地面塌陷、植被破壞，造成水土流失加??；采礦引起地面塌陷，或覆巖冒落等，導(dǎo)致地表水下滲量增加，河流流量減少或斷流，致使地表徑流發(fā)生改變。

1.2.2 對(duì)地下水的破壞

煤、水資源共存于一個(gè)地質(zhì)體中，在天然條件下，各有自身的賦存條件及變化規(guī)律。煤炭資源的開發(fā)與開采，總伴隨著地質(zhì)環(huán)境的破壞與改變，也改變了地下水自然流場(chǎng)和補(bǔ)排、流態(tài)、動(dòng)態(tài)及水-巖作用環(huán)境，導(dǎo)致水資源破壞和水質(zhì)污染。煤炭開發(fā)對(duì)地下水資源的破壞程度及其數(shù)量，受自然和人為等多方面因素影響，主要是補(bǔ)給條件、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、開發(fā)深度、開發(fā)面積、開發(fā)階段、開發(fā)量大小、大氣降水等。水環(huán)境在不斷運(yùn)動(dòng)交替中從大氣降水、地表徑流等得到平衡和補(bǔ)給，然而一旦違背客觀規(guī)律超強(qiáng)度疏降和破壞，就會(huì)引起含水層水位下降并打破水資源原有的平衡狀態(tài)，致使表土疏松、裸巖面積擴(kuò)大，地表沉陷并誘發(fā)其他地質(zhì)災(zāi)害，從而嚴(yán)重制約礦區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)而引發(fā)一系列生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。

2 煤炭資源可持續(xù)開發(fā)對(duì)策和措施

2.1 加大污水整治力度，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)

要保障煤炭資源可持續(xù)開發(fā)，礦山生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)治理至關(guān)重要。在工業(yè)企業(yè)節(jié)水方面，水資源是生態(tài)環(huán)境的核心，堅(jiān)持循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式體現(xiàn)生態(tài)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。華亭煤業(yè)集團(tuán)公司建設(shè)了處理能力達(dá)3.35萬t/d的綜合污水處理站，華亭城區(qū)建有處理能力3.00萬t/d 的污水處理及循環(huán)回用工程，全縣還有8個(gè)礦井廢水處理站、2個(gè)生活污水處理廠、9個(gè)地埋式污水處理站等環(huán)保設(shè)施，這些設(shè)施的建成應(yīng)用，提高了礦井廢水回用率，城市污水處理總量達(dá)7 700 m3/d，企業(yè)污水處理量達(dá)6 800 m3/d，減少污水排放量6 500 m3/d，二次循環(huán)利用量5 780 m3/d，再生利用率達(dá)到了39.9%。截至2016年底，全縣處理污水218萬t，分別完成COD減排762 t、氨氮減排34 t的任務(wù)。全縣國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值達(dá)43.34億元，萬元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值用水量18.82 m3，較2015年下降了7.47%；工業(yè)增加值達(dá)16.35億元，萬元工業(yè)增加值用水量為49.90 m3，與2015年基本持平。農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)為0.5，用水效率控制目標(biāo)均在年計(jì)劃控制范圍之內(nèi)。在強(qiáng)調(diào)水資源節(jié)約的前提下，實(shí)行“資源-生產(chǎn)(減少污染)-消費(fèi)-資源再生(廢棄物回收再利用)”的物質(zhì)不斷循環(huán)流動(dòng)的過程，是對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)化過程資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞的跨越。未來需要進(jìn)一步加大污水治理力度，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

2.2 保護(hù)水源改善水質(zhì)，科學(xué)配置水資源

加強(qiáng)城鄉(xiāng)水源地綜合保護(hù)力度，在牛舌堡、四條嶺、車廠溝、上關(guān)水庫(水源地)等設(shè)立警示標(biāo)志牌，埋設(shè)鐵絲網(wǎng)(綠焊網(wǎng))圍欄，修建管護(hù)房，安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)行24小時(shí)全天候監(jiān)控，確保城鄉(xiāng)居民生活水質(zhì)安全?？刂圃搭^，切斷污染路徑，減少污染物進(jìn)入地下水的機(jī)會(huì)和數(shù)量。建立全縣地表水、地下水和中天水聯(lián)合定時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)度系統(tǒng)，針對(duì)性地實(shí)施水質(zhì)水量一體的保護(hù)管理，確保水資源的合理開發(fā)、利用。加強(qiáng)地下水回灌和人工補(bǔ)給增加水資源，改善生態(tài)環(huán)境[5]。

2.3 建立生態(tài)礦區(qū)示范基地，推進(jìn)區(qū)域環(huán)境整治

實(shí)施生態(tài)礦區(qū)重建和生態(tài)功能圈建設(shè)、煤矸石堆場(chǎng)復(fù)墾、露天采場(chǎng)復(fù)墾、礦井水綜合利用等多項(xiàng)措施，嘗試生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)煤炭資源開發(fā)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的新模式。依據(jù)全縣煤炭資源開發(fā)中生態(tài)環(huán)境保護(hù)的成功經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，統(tǒng)籌規(guī)劃，制定生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)煤炭資源開發(fā)的環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，利用采空塌陷區(qū)建設(shè)占地10萬m2的人民廣場(chǎng)，建成蓮花湖3A級(jí)旅游景區(qū)和雙鳳山公園、米家溝生態(tài)園國(guó)家級(jí)旅游景區(qū)等人文品位頗高的休閑娛樂場(chǎng)所，不斷提升和加強(qiáng)采煤塌陷區(qū)生態(tài)環(huán)境變化研究。以培育生態(tài)、優(yōu)化環(huán)境、保護(hù)資源、實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處為目標(biāo)，建設(shè)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)三方協(xié)調(diào)發(fā)展的一批水利風(fēng)景工程[4-8]。

2.4 強(qiáng)化管理，依法保護(hù)水資源

加快“采礦保水”法制建設(shè)，依法治水、合理開采。以“保護(hù)生態(tài)環(huán)境就是保護(hù)生產(chǎn)力，改善生態(tài)環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力”的思想為導(dǎo)向，不斷完善水法規(guī)體系，加強(qiáng)水行政執(zhí)法工作，強(qiáng)化水資源的統(tǒng)一管理，規(guī)范取水行為，加大對(duì)超采地下水、泉域水和污染、破壞水資源的處罰力度，全面加強(qiáng)水資源保護(hù)。截至2017年底全縣水保方案編報(bào)率為93%，水保設(shè)施驗(yàn)收率僅為19.60%，水保方案實(shí)施率只有57.10%，均有不小的提升空間。堅(jiān)決貫徹執(zhí)行水法、環(huán)境保護(hù)法、水污染防治法、水土保持法等法律法規(guī)，做到誰污染、誰治理，誰破壞、誰恢復(fù)，使專項(xiàng)資金取之有道，用之有效，復(fù)墾受獎(jiǎng)，不復(fù)墾受罰。建立地下水補(bǔ)償專項(xiàng)基金，科學(xué)劃分地下水破壞程度等級(jí)，建立地下水破壞評(píng)估機(jī)構(gòu)，科學(xué)厘定地下水破壞等級(jí)序列標(biāo)準(zhǔn)，并以此為依據(jù)，由礦山企業(yè)繳納地下水失衡補(bǔ)償費(fèi)。強(qiáng)化地下水保護(hù)論證管理，地質(zhì)礦產(chǎn)主管部門應(yīng)加強(qiáng)“采礦保水”論證管理工作[9-12]。

2.5 深化體制改革，促進(jìn)水利投資保障機(jī)制

多方辦水，做到配水資金多渠道、多層次、多元化。華亭縣通過改革水利工程投資體制，探索出水務(wù)項(xiàng)目多元化投資的新路子，華亭縣國(guó)有資產(chǎn)投資經(jīng)營(yíng)公司利用王峽口水庫現(xiàn)有固定資產(chǎn)，聯(lián)合華亭發(fā)電有限責(zé)任公司、甘肅華明電力股份有限責(zé)任公司組建了平?jīng)鍪械谝患夜煞葜乒┧髽I(yè)；華亭華電供水有限責(zé)任公司融資，實(shí)施華亭縣王峽口水庫擴(kuò)建工程，計(jì)劃將庫容為117萬m3、年供水能力僅為230萬m3的“死水庫”，擴(kuò)建為庫容達(dá)750萬m3、年供水能力達(dá)920萬m3的“活水庫”。同樣，中煦公司投資建設(shè)石堡子水庫工程和石堡子河紀(jì)家莊段河道治理工程，保證60萬t/a煤制甲醇項(xiàng)目的順利實(shí)施。全縣形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的水利建設(shè)和保護(hù)資金來源，建立水資源開發(fā)利用與水環(huán)境保護(hù)基金。通過政府補(bǔ)貼、社會(huì)集資、金融信貸和資本市場(chǎng)等多種形式籌集建設(shè)資金，制定“哺農(nóng)惠農(nóng)”政策，安排“以工哺農(nóng)”資金，加大污水回用處理、地下水回灌等水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，確保全縣水利水保工程的建設(shè)。

2.6 強(qiáng)化落實(shí)，確保區(qū)域環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)步提升

目前，全縣污染物總量指標(biāo)控制，廢氣中污染物排放總量為16 937 t，其中二氧化硫排放量控制在10 894 t，氮氧化物排放量控制在6 043 t；廢水中COD排放量控制在2 660 t，氨氮排放量控制在230 t，主要污染物化學(xué)需氧去除量完成140 t，氨氮去除量完成42 t，工業(yè)廢渣排放總量3萬t，綜合利用量完成36.48萬t，工業(yè)“三廢”綜合利用產(chǎn)值達(dá)到610萬元，完成了上級(jí)下達(dá)的各項(xiàng)污染物控制指標(biāo)。經(jīng)監(jiān)測(cè)，出境段地面水化學(xué)耗氧量為12.9 mg/L，地表水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為90.9%，區(qū)域環(huán)境噪聲平均值控制在52.2分貝，交通干線噪聲平均值控制在68.5分貝，城鎮(zhèn)飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為100%，污水集中處理率77%，城區(qū)全年空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良以上天數(shù)達(dá)到330天，區(qū)域環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)步提升。

3 結(jié) 語

煤炭是隴東地區(qū)最具優(yōu)勢(shì)的資源之一，而環(huán)境是煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。為了更好地保障礦區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，煤礦開發(fā)必須充分考慮水環(huán)境容量和水資源長(zhǎng)期承載能力，高度重視礦區(qū)各類致災(zāi)因子的變化及由此產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)，使礦區(qū)發(fā)展與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)重建形成一個(gè)完整的科學(xué)系統(tǒng)。華亭作為甘肅省現(xiàn)階段重要戰(zhàn)略能源基地之一，決定了煤炭資源大規(guī)模開采對(duì)華亭縣水資源的賦存和循環(huán)條件所產(chǎn)生的嚴(yán)重影響。目前，人們關(guān)注的重點(diǎn)主要集中在節(jié)能減排、煤副產(chǎn)品開發(fā)利用、生態(tài)修復(fù)及其評(píng)價(jià)等方面[10-12]，而就煤礦開采對(duì)水土生態(tài)環(huán)境的影響及其防治策略方面的研究較少，加強(qiáng)這方面的研究與探討，對(duì)科學(xué)合理地利用煤炭資源、構(gòu)建和諧的開發(fā)環(huán)境、促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

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[作者簡(jiǎn)介] 孫英(1980—)，女，青海西寧市人，工程師，碩士，主要從事科技咨詢和服務(wù)工作。

[收稿日期] 2018-01-04