浅谈采煤沉陷区湿地生态修复

王 辉

煤炭是我国第一大能源，占我国能源生产和消费总量的70%以上。随着煤炭资源的大力开采与有效利用，我国的社会经济取得了突飞猛进的发展，人民的生活水平也得到明显提高。但随着煤炭资源的持续开采，由此造成的地质灾害也随着而来——地面沉陷，、资源破坏、生态恶化。因此，促进煤炭、社会、生态的和谐发展，做好采煤沉陷区的修复与生态保护工作，对促进区域社会经济稳定、推动沉陷区资源再生利用和“山水生态园林”城市建设有着重要意义。

一、采煤沉陷区生态环境影响

（一）地表沉陷对土地生态环境的影响

首先，破坏了土地的完整性和原有的耕作条件，土地出现不同宽度、落差和密度的地表裂缝，加剧了土壤侵蚀；其次，地表原有的地形、地貌与植被等自然景观受到破坏，使区域环境受到一定影响。

（二）地表沉陷对水生态环境的影响

地表沉陷裂缝在某种程度上改变了地面大气降水的径流和汇水条件，部分地表水通过沉陷裂缝渗入地下，地表水系流量减小，甚至干涸；其次是沟通煤层上覆各含水层，导致地下水位下降和地表井、泉干涸。另外，地表水渗透过程中有可能将地表有害物质入渗带入地下水循环系统进而污染地下水源。

（三）地表沉陷对陆地生态系统的影响

地表沉陷将造成矿区地表植被不同程度的破坏，植物的数量、相对密度、覆盖率大大降低，植物群落结构的稳定性失调，空间结构完整性被不同程度地破坏，同时生物多样性趋于单一，陆地生态系统变得非常脆弱，服务价值趋于下降。

二、沉陷区湿地生态修复的作用与意义

（一）生物栖息地

湿地是鸟类、鱼类和两栖动物的繁殖、栖息、迁徒、越冬的场所，聚集了水生动植物群落，对保护生物多样性有明显作用。

（二）水源调蓄池

湿地可蓄积部分径流，常常可作为生活用水、工业用水和农业用水的水源。湿地可为地下蓄水层补充水源，从湿地到蓄水层的水可以成为地下水系统的一部分。

（三）自然滞洪区

湿地也是滞洪场所，可在暴雨和河流涨水期滞留一定洪水，起到削减洪峰、滞纳洪量的作用。

（四）净化污染物

湿地植被具有截留、转化、净化水体中污染物作用，处于水陆交错带的湖滨湿地和河滨湿地被视为湖泊与河流生态环境的天然屏障。

（五）改善小气候

湿地水分通过蒸发成为水蒸气，增加周边湿度、均化周边气温，有利于改善局部地区小气候。

（六）作为旅游休闲地

湿地具有独特的景观有自然观光、旅游、娱乐等美学方面的功能，蕴涵着丰富秀丽的自然风光，成为人们观光旅游的好地方。

采煤沉陷区湿地效应说明推动采煤沉陷区的生态治理工作，有助于能源资源型城市转型，有助于展现现代能源城市的生态魅力。可充分挖掘采煤沉陷区水资源的潜能，构建生态湿地，为“山水生态园林”城市的建设提供生态元素，彰显“山水生态园林”城市的“水景观、水生态、水文化”。

三、宿州市采煤沉陷区基本情况及功能定位规划

（一）沉陷区基本情况

宿州市境内的煤炭开采已经近40年的历史，先后建有大小矿井20多对，主要隶属淮北矿业集团和皖北煤电集团。宿州市的大小煤炭沉陷区星罗棋布，集中分布于淮萧矿区和宿县矿区，每年因采煤沉陷土地约为4.4km2。截至2009年，宿州市矿区总地表沉陷面积达到58.47km2，目前地表积水面积10.59km2，地表积水面积占地表沉陷面积的约1/5，其中以朱仙庄煤矿、芦岭煤矿地面沉陷最为严重。结合宿州市沉陷区治理规划，本文以朱仙庄、芦岭煤矿沉陷区为例，浅谈沉陷区湿地生态修复方案。

朱仙庄、芦岭煤矿均隶属于淮北矿业集团，矿区位于宿州市东南15～30km，年设计产能分别为 180万 t·a-1、200万 t·a-1， 建矿时间分别为 1983年、1969年。朱、芦两矿以开采久、沉陷广、塌陷深而闻名。根据实地勘测，2009年上述两矿沉陷面积达到2088.8hm2、沉陷体积达到4460.2万m3。根据两矿沉陷预测，在今后约20年时间内将逐步达到沉陷稳定状态，各规划年沉陷量预测见表1。

（二）沉陷区湿地建设功能定位

表1 矿区采煤沉陷量统计与预测

根据朱仙庄、芦岭沉陷区的沉陷规模、沉陷形态、区域水资源状况、周边产业需求及与附近中心集镇的距离等因素，最终确定朱仙庄、芦岭煤矿沉陷区治理主要包括以下三种功能：

1.养殖型构造湿地

由于采煤沉陷区在自然塌陷的过程中往往是多个独立的片状沉陷，对于其中一些面积较小孤立型深度沉陷地，特别是没有稳沉的区域，可以直接修复为养殖型构造湿地，引种一些沉水植物，维持生态系统稳定性。

2.景观型构造湿地

由于朱仙庄、芦岭沉陷区距离宿州市区较近，在湿地治理过程中考虑远期作为宿州市城市后花园，因此规划构建景观型湿地公园。将沉陷形成的狼藉地貌改造为景观优美的小型河流湖泊，在这些小型河流湖泊周边引种栽培观赏植物，特别注意引种一些湿生植物，如鸢尾、菖蒲、香蒲、水竹等。景观型湿地主要考虑在岸边带引种栽培具有观赏价值的湿地植物，营造亲水环境。

3.净化型构造湿地

由于在湿地建设过程中考虑沉陷区的水系沟通，在湿地进水口附近可结合矿区的地形地貌，有针对性地构造一些净化型湿地，以进一步净化处理进水水质。

四、沉陷区湿地生态建设

（一）水系沟通

采煤沉陷区自然状态下相对封闭，湿地系统来水主要靠浅层地下水补给和沉陷区周边小区域内降水汇流，由于沉陷体内水体流动性差且周边农田退水的长期汇入，水体较容易形成富营养化，因此自然状态下的沉陷区最终都难逃废水一潭的命运。天然状态下的沉陷区积水不仅影响到区域生态环境，而且会进一步影响到地下水水质，因此沉陷区的湿地生态治理首先考虑水体流通将死水变活。根据宿州市规划，朱、芦沉陷区将作为城市蓄水水源地建设，根据沉陷区周边水系条件，通过沉陷区间挖深垫浅、内部沟通、建设进退水闸等蓄水预备工程后将上述两处沉陷区与沱河相通，实现了水体的补给、排泄和流通，沉陷区分布及水系沟通见图1。

（二）湿地植物梯度分布

湿地植物是湿地中重要的组成部分，在自然湿地中不同湿地植物构成植物群落，为水生生物创造良好生境，与周围环境进行物质能量的交换，截留水体中的营养物质，有效净化水质，平衡湿地营养物质，在湿地生态平衡和生物多样性保持中发挥重要作用，已有大量研究证明湿地植物具有净化水质的作用。

植物在人工湿地净化污水的过程中起着重要作用，可分为直接净化作用和间接净化作用。直接净化作用是指植物通过吸收、吸附和富集等作用直接去除污水中污染物；间接净化作用是指植物能为湿地系统其他去除污水中污染物的过程提供有利环境。

在湿地规划过程中，根据水深、水系的特点差异和植物群落的适应性，因地制宜营造不同的植物景观。植物的组分具有明显的空间梯度分布，水面梯度分布按照沉水植物带、浮水植物带、挺水植物带进行布局，陆地植物带按照上层树种、中层树种和地被植物进行空间布局。

随着开采过程不断深入，沉陷区面积将有所增加，不同地区的沉陷深度也会有所不同，根据调查，现状朱仙芦岭沉陷区的中心地区的沉陷深度超过10m，按照其沉陷深度的不同，将沉陷区分成深水区、消落区、浅滩湿地去和滨水陆域区这个四个部分，图2为朱仙庄和芦岭湿地形态分布示意图。

朱仙芦岭沉陷区离市区较近，考虑宿州市缺乏公共休闲场所，故将其规划定位大众娱乐湿地。这样该沉陷区具有双重功能：一方面作为城市工业用水的调蓄水源，担负着宿州市城市工业供水的任务，要考虑到城市水资源利用的水位调蓄；另一方面考虑到宿州市缺乏公共休闲场所，可将打造为城市生态公园，成为人们生活休闲的场所，提高居民的生活质量。这需要提供足够大的水面，同时还要确保湿地水生植物的正常生长所需的生态蓄水量。

根据城市生态水景规划，结合上述几个方面的因素，针对不同沉陷深度的区域分别进行生态景观规划，其中消落区主要是针对调蓄水位而言的，消落区域一般不考虑植物的生长；湿地浅滩区一般不得超过1.5m水深，以确保人们嬉水安全和水生植物生长，浅滩区纵深要保证在150～200m左右，为人们游、嬉水提供可靠的安全保障，形成“浅滩迎深潭，碧水绕绿洲”的自然景象，为“山水生态园林”城市的建设提供良好水资源条件，局部地段可结合实际进行适当调整。朱仙芦岭沉陷区湿地水生植物的梯度分布可按“挺水植物→浮水植物→沉水植物”进行栽种，图3为朱仙庄、芦岭煤矿湿地植物分布示意图。浅滩上可栽种一些芦苇、香蒲、睡莲、荷花等水生植物，稍深些地方可适当种植些沉水植物，如菹草、苦草、茨藻、金鱼藻、狐尾藻等，不仅可以改善中湖的水质，促进生态系统的健康发展，调节区域的气候环境，同时可以在很大程度上提升湿地的水景观