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摘要：中國高寒地區是指海拔高或緯度高，長期處于低溫環境下，常年有凍土不溶化或季節性有凍土不溶化的地區。本文主要研究中國高寒地區采礦活動形成的積水區修復成為濕地的問題，以黑龍江七臺河市為典型研究區域，研究采煤活動造成廢棄地積水區、塌陷積水區，形成的新一類型湖泊濕地成因及現狀，分析其形成的過程及治理模式，研究人類采礦工程活動所形成各類坑、泡、湖積水區進行人工的修復成濕地，對于礦業城市的可持續發展、生態環境的恢復治理的影響和人類生存與發展的重要作用。為進一步研究礦城山水林田湖草人類生命共同體，增加了新的、更大的內容。這是濕地新的一族，使山水林田湖草生態系統更加發揮作用。

關鍵詞：高寒;采礦;湖泊;濕地;修復

一、中國高寒地區的特征

高寒是地理學意義上的一種氣候特點，是指由于海拔高或者因為緯度高而形成的特別寒冷的氣候區。海拔高而氣候寒冷是因為人類主要生活在地球表層的對流層大氣圈內，在本圈內，氣溫的高低變化與海拔高低呈一定關系，即海拔平均每升高100米，氣溫要下降約0.6攝氏度。按照這個道理，海拔越高的地方，氣候就越寒冷。另外，由于地球是一個不發光的傾斜的不規則球體，太陽光線從遙遠的地方射來，會導致在整個地球表面所得光熱不均勻，赤道地區太陽高度角大，太陽輻射強烈，所得光熱多，而越往南北兩極地區，太陽高度角越來越小，所得光熱也很少，就導致到了高緯度地區，氣候變得相當寒冷。無論是海拔高，還是緯度高，寒冷的氣候造就了這些地區有常年不化或季節性不化的凍土等特殊的地理環境，這對于人類的生存活動是產生重要的影響，有一定的特殊性。我國屬于高寒地區的有黑龍江省、青藏高原、甘肅、內蒙古部分地區。這些地區儲藏百余種礦產資源，礦產豐富,品種齊全。其中：煤炭、石油、天然氣、鋁土等儲量大、規模較大礦產資源。因此，研究采礦造成的坑、泡、湖和水濕地，更有其重要意義，這一問題是個世界性的。具有研究價值和引起關注的新課題。

二、濕地的概述及主要功能

“濕地”，泛指暫時或長期覆蓋水深不超過2米的低洼地、土壤充水較多的草甸、以及低潮時水深不過6米的沿海地區，包括各種咸水淡水沼澤地、濕草甸、湖泊、河流以及泛洪平原、河口三角洲、泥炭地、湖海灘涂、河邊洼地或漫灘、濕地草原等。按《國際濕地公約》定義，濕地系指不論其為天然或人工、常久或暫時之沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，帶有靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水水體者，包括低潮時水深不超過6米的水域。潮濕或淺積水地帶發育成水生生物群和水成土壤的地理綜合體。是陸地、流水、靜水、河口和海洋系統中各種沼生、濕生區域的總稱。濕地是重要的自然資源，是“地球之腎”，它具有多種獨特功能的生態系統，與人類的生存、繁衍、發展息息相關，是自然界最富生物多樣性的生態景觀和人類最重要的生存環境之一，它不僅為人類的生產、生活提供大量食物、原料和水資源等多種資源，而且在維持生態平衡、保持生物多樣性和珍稀物種資源以及改善和凈化水質、涵養水源保護、蓄洪防旱、降解污染調節氣候、補充地下水、減低噪聲、控制土壤污染侵蝕、調節生態環境、為野生動物提供棲息地、旅游休閑娛樂、教育和科研等方面有其它系統不可替代的作用。因此，在世界自然保護大綱中，濕地與森林、海洋一起并稱為全球三大生態系統。濕地是人類最重要的環境資源之一，也是自然界富有生物多樣性和較高生產力的生態系統。它不但具有豐富的資源，還有巨大的環境調節功能和生態效益。各類濕地在提供水資源、調節氣候、涵養水源、調蓄洪水、促淤造陸、降解污染物，保護生物多樣性和為人類提供生產、生活資源方面發揮重要作用。人類采礦工程活動形成的積水區，通過科學的規劃和治理成的濕地，同樣也具有這樣的功能。

三、礦產資源開采造成的湖泊濕地的形成、修復與利用

人類采礦工程活動造成的湖泊濕地的形成應具備兩個最基本條件：一是洼地、即湖盆，二是湖盆中所蓄積的水體。在人類對地下礦產資源實施開采前，巖體在地應力作用下處于相對平衡狀態，當局部礦體采出后，在巖體內部形成一個采空區，隨著礦山向深部開采，地壓增大，地下采空區在強大的地壓下，導致周圍巖體應力狀態發生變化，從而引起應力的重新分布，使巖體產生移動變形和破壞。隨著采礦工作的進行，這一過程不斷重復，是一個十分復雜的物理、力學過程。一般情況下，當地下工作面開采達到一定深度之后，便波及地表，使受采動影響的地表從原有標高向下沉降，從而在采空區上方地表形成一個較小的地表移動盆地，隨著后續開采的進行，工作面連續向前推進，工作面上方地表下沉盆地范圍不斷擴大，到充分開采時，地表下沉值達到該地質采礦條件下的最大值，盆地的最大下沉值不再增加，進而形成塌陷盆地。由于潛水面因重力作用隨地形的高低起伏而略有起伏，即地勢高，潛水水位高；地勢低，潛水水位低。因此，潛水一般由地形高處向低處滲流。當地表沉陷接近或超過地下潛水位深度時，地下潛水會在重力作用下流向塌陷盆地地表，使塌陷盆地逐漸積水，出現季節性積水或永久性積水，進而形成湖泊濕地。綜上所述，人類采礦工程活動對地下資源的采取打破巖體地應力平衡，導致表面標高下降，進而形成塌陷盆地，在重力的作用下，大氣降水、地下水會使塌陷盆地出現季節性積水或永久性積水，進而形成濕地湖泊。

四、采礦活動造成塌陷坑、廢棄地的積水區的現狀

我國是一個以煤炭為主要能源的國家，煤炭等礦產資源的大規模開采，為當地經濟社會發展做出了重大貢獻的同時，也對當地生態環境和山水林田湖草自然資源造成嚴重的破壞和損毀。采礦活動本身就會對土地、植被等資源造成一定的破壞，我國礦產開采初期，由于片面追求經濟效益，環境意識淡薄，開采產業結構不合理，開采方式不科學，許多礦山開采企業一味追求產量，忽略對礦山地質環境的保護，造成了對地貌景觀、水資源以及環境造成無法修復的破壞，采礦活動造成塌陷是最直觀、最突出的。由于早期人們對采礦活動形成塌陷應及時治理和修復認識不足，至使許多塌陷坑、塌陷廢棄地積水嚴重，成為是荒灘沼澤，甚至是垃圾填埋場，造成了土地資源直接或間接導致土地功能的退化，破壞了地形地貌景觀穩定性，影響和破壞了地表、地下水循環，造成水資源的嚴重污染，以及人居環境的破壞越來越嚴重，并引發多種次生災害，造成礦山地質環境的惡化。采礦活動造成塌陷的積水濕地對環境的影響是愈演愈烈，因采礦活動造成的水體污染、地下水和土壤危害等也是頻頻發生。因此，采礦活動造成的塌陷積水區的修復與綜合治理是亟待解決的問題。隨著科技的迅猛發展，技術手段的不斷革新，人工綠化變廢地為濕地的例子屢見不鮮，盡管由采礦活動造成的塌陷積水區完全恢復到采礦前原有的狀況是不可行的，但是隨著人們環境意識的提高，科學技術的進步，依據生態學原理，通過優化組合生物的、物理的、化學的和工程的多種途徑和措施，將采礦活動造成的積水區修復為濕地，進而修復被破壞的生態系統，最終達到人與自然和諧、經濟、資源、生態環境協調發展是可以實現的。

五、黑龍江省七臺河市采煤

塌陷積水濕地的形成、修復與利用黑龍江省七臺河市是我國高寒地區一座因煤而生、緣煤而興的新興工業城市。地處完達山山脈西端，東經130°至131°44′，北緯45°至46°37′之間屬于高緯度地區，四季分明，春季風大少雨干旱，夏季短而濕熱多雨，秋季降溫快來霜早，冬季長而干燥寒冷，冬季凍土數月不化，晝夜溫差大。年平均溫度4.0℃。最冷月（一月）平均氣溫為-18.3℃。極端最低氣溫達-39.0℃，屬于寒溫帶大陸性季風氣候。七臺河市符合中國高寒區的特征。因此，以七臺河市采煤塌陷積水區修復治理成水濕地為例，對研究中國高寒地區礦城的可持續發展、生態環境的恢復治理和人類生存發展的有著重要作用和影響。七臺河市煤炭開采始于1958年，由于煤炭資源開采時間長，其煤層又為薄煤層，多層組，賦存淺,采動次數頻繁，采動面積大，產生地面塌陷坑多，塌坑深較大，形成一個連續的塌陷帶和塌陷盆地，造成大面積的積水濕地，生態環境污染和破壞嚴重。據調查，西部積水區現存積水坑150余個，最大直徑200米，最小直徑1-6米，最大塌陷坑如落燕湖5萬平方米，深6.5米，最小塌坑深1.2米，夏季豐水期，塌坑最大積水深6.19米，最小積水深1.0米，主要集中在新建礦、新興礦、新立礦、東風礦、市煤礦和一些中小型煤礦采區內。市區東部積水區主要是地表沼澤等影響而形成積水區，匯水面積較大；其次是桃山礦與新富礦煤田開采造成塌陷積水區。塌陷坑直徑一般8-50m不等，坑深2-5m，近百余個塌坑，匯水面積較大地面塌陷積水區。如，鐵東礦與富強礦因開采較早積水較為嚴重。積水面積大而深，地面最大降深2.07m，積水深2.0m。這些塌陷坑的積水長期無法排出，最終形成大面積的塌陷積水濕地。

六、采礦活動造成的積水區修復為濕地的思考

采礦活動造成大面積土地下沉形成塌陷坑，大量的積水集聚坑內無法排出，形成大面積的塌陷積水區。由于早期人們對環保意識的認識不到位，塌陷積水坑內被傾倒了大量的垃圾，加之礦井排水中有毒化合物未經處理排入坑內，使有毒物質被提升到地面上來，嚴重污染水源地，造成水體有毒污染。致使這些積水區和塌陷廢棄地因沒有合理的治理閑置荒廢，如何通過科學規劃，采取什么治理措施將人類采礦工程活動形成的積水區人工修復為水濕地，使塌陷區積水濕地的生態環境得到恢復，既能有效的治理因采礦活動對自然資源和生態環境破壞，恢復自然環境生態系統的功能。又能有利于山水林田湖草生態系統修復，調節生態平衡，改善區域生態環境，又能開展科研工作，產生一定經濟效益，是我們思考的問題。1、創建濕地生態保護圈，按生態功能科學規劃采煤活動積水區修復為濕地時，要充分認識到人工采礦活動濕地是涉及面較廣、矛盾較大、問題較多的一項工程，不能盲目進行。要充分認識和了解濕地的修復和治理，對維護區域生態平衡，保護生態環境，改善區域氣候等重要性，以修復治理過程中要遵循自然規律，充分考慮人類采礦活動造成的濕地的生態環境承受能力，采用先進的科學治理和修復技術，創建多功能、多樣性的濕地生態保護圈，把生態、經濟和社會效益充分有機地結合起來。用先進的技術做支撐，用較少的投入獲取較大的生態效益、經濟效益和社會效益。2、科學治理凈化先行，構建生態水系統網人類的采礦活動造成了土地下沉形成塌陷，在采煤塌陷區有大小不同的塌陷坑，有的荒蕪，有的則是常年積水，這既污染水源又浪費水資源。煤炭的開采和深加工會產生很多的工業廢水，這些未經過理的廢水被抽到地上，集聚到大大小小的塌陷深坑中，污染地表水體；塌陷會破壞含水層的穩定性，地表受到污水的水體會沿著地裂縫滲透到地下污染地下水，當地下水被抽排到地面，會產生會造成二次污染。因此我們在塌陷積水區修復水濕地首先要根據塌陷積水坑的地理位置、土壤性質、植被等因素，合理設計輸水線路。運用積水串連法，通過計算將大小不一的塌陷泡澤按地面等高線從高向低的流向設計，把大小不一的泡澤串聯起來，將若干小坑中的水匯聚到大的坑中，形成一個個塌陷湖泊。通過科學的方法，建立多級凈化水體，對湖內的污水進行試驗、分析、處理并且利用處理后的潔凈水進行養殖、灌溉農業示范小區，健全區域內的水系統，雨水循環系統、排水系統等，構建濕地生態水循環系統，打造景觀或大型蓄水工程，為濕地動植物提供充足的水源，解決發工農業用水和水質安全的問題。3、構建層次豐富高寒區的生物鏈，修復濕地生態在修復濕地生鏡過程中，我們因地適治，采用自然恢得為主、人工修復相結合的方式，采取組團適治綠洲法、浮載平臺種植法、生物鏈循環利用法、喬灌花草兼植法等科學治理方法，一是在采礦造成的水濕地與大的湖泊水面上，利用木、竹、塑料材料制作成舟，用錨固定在1米以上水上浮動平臺，在平臺上覆營養土，栽植喬灌木花草等適當的農作物、水生植物、蔬菜和果樹。二是將大小不等的塌陷坑全部覆綠，連成一片，使塌陷湖泊濕地變成綠洲。三是構建濕地生物鏈，打造鳥類棲息地。黑龍江省很多區域是亞洲北部水禽南移的必經之路。濕地鳥類豐富，主要是淺水的以魚、蝦、水生昆蟲、軟體動物、蝌蚪及水生植物的葉、莖、塊根、球莖、果實等為食。因此，我們在采礦活動積水區修復為濕地中，既要采用適地適樹，進行草、木、花結合的綠化辦法，培育礦山生態恢復的種子和苗木，特別是要注意選用當地的野生苗木，種子和苗木要經過馴化，達到應用的效果。更要在濕地生鏡物種選擇方面選擇耐寒、生長周期相對長的植物，還要注意為濕地生物種提供優質生存環境和完整的食物供給鏈。試驗結果表明，油菜、黃花鳶尾、水芹、燈心草、虎耳草、桂花、花菖蒲可作為高寒區人工濕地的選擇植物。研究發現，在低濃度的含氮磷水環境中，水蔥脫氮除磷能力較強。利用菹草、伊樂藻和西伯利亞鳶尾組合的人工濕地在冬季也能保持良好的凈化效果能為魚、蝦、水生昆蟲等動植物提供優質的水源。4、采礦形成的積水區修復為濕地，助力區域經濟發展濕地是重要的生態系統，將采礦活動形成的積水區修復為濕地對當地的生態環境建設，山水林田湖草生態系統恢復，區域的經濟繁榮和社會發展有著不可估量的作用。針對塌陷積區不同的功能分區劃分，將采礦活動形成的積水區，遵循生態建設、防治與生態保護并重原則，進行科學規劃綜合治理，通過生態學、社會經濟學、景觀生態學、園藝學等多個方面綜合考量，通過水體、地表、空間采用重塑景觀造園法、三層造園技術（即生物層、植物層、景觀層）的綜合造園技術方法，構建近自然、原生態的濕地系統，來實現采煤塌陷水濕地生態環境恢復治理，改善和美化塌陷區生態環境，使采礦廢棄的礦山閑置廢棄的塌陷地、積水區變廢為寶，成為可供市民休閑、娛樂、游玩、優美的休閑娛樂康養之地，為區域經濟發展提供招商引資良好的營商環境，助力城市經濟可持續發展。近年來，高寒區域各相關部門積極加大對濕地生態資源的保護力度，努力建設秀美宜居的綠色生態家園。七臺河市開展了“綠盾行動”，加大對濕地生態環境的管護力度，嚴厲打擊各種盜挖沙土、濫采濫伐等違法行為，同時加大對野生動物的保護力度，開展幫助野生動物過冬的救助投食行動，有效保護了珍稀野生動物資源，并通過科學檢測和研究，準確掌握了保護區內動植物的數量、種類和生態環境的變化情況及規律。2012年建設了位于倭肯河中上游，沿倭肯河由東北向西南延伸，共劃分核心區、緩沖區和實驗區等區域，總面積7387公頃的倭肯河省級自然保護區。

截至2015年末，七臺河市共建立了桃山湖國家濕地公園、倭肯河省級自然保護區、汪清湖省級濕地公園三個濕地保護管理機構。全市濕地面積達18000余公頃，濕地內共分布植物313種，脊椎動物377種，無脊椎動物388種，國家一級保護動物東方白鶴連續兩年出現在七臺河市桃山湖，可見修復采礦活動形成的濕地對山水林田湖草生態系統的重要性。

作者:紀萬斌