蓟州区历史遗留矿山遥感调查与生态修复治理模式研究

孙培周 梁军 张晓 杨魁 王晓烨 朱莹 乔延龙 孙艺

（1.天津华北地质勘查总院，天津 300171；2.天津市自然资源生态修复整治中心,天津 300171）

0 引言

习近平总书记在二十大报告中提出了我们坚持可持续发展，坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，像保护眼睛一样保护自然和生态环境，坚定不移走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，实现中华民族永续发展。蓟州山区定位为西北部生态涵养区，承担着京津冀区域生态环境保护的重大责任。

遥感技术作为新兴的信息获取技术，具有数据量大、信息全、速度快的特点，本研究以蓟州区为研究区，运用国产高分二号卫星数据对蓟州区范围的历史遗留矿山进行了监测，获取了全区的历史遗留矿山生态现状，总结废弃矿山生态修复模式并提出修复建议。

1 研究区概况

蓟州区位于燕山山脉与华北平原交接地带，地形地貌比较复杂，兼有山地和平原两大地貌单元的特征。地势北高南低，北起长城，南至蓟运河，逐渐下降，呈阶梯分布。北部群山连绵起伏，最高点在县境北缘的九山顶，海拔1078.5 米；南部平原一望无际，南北高差达1000 余米。蓟州区辖区内以往开采的固体矿山矿种主要为建筑砂石料，历史遗留废弃矿山集中分布在蓟州北部山区。

2 研究方法

本研究使用GF-1（2m）、GF-2（1m）等多源国产高分辨率卫星影像进行蓟州区历史遗留矿山现状解译，在卫星时相选择上考虑无降雪覆盖，无云量遮挡，目标区域地物识别度高，可以满足遥感解译要求。

本研究卫星影像处理工作主要基于ENVI 软件平台，遥感解译工作主要基于Arcgis软件平台。研究主要分为四个阶段：

（1）基础资料收集。主要有国产高分辨率遥感影像、地质资料、水文资料、采矿权数据、矿山修复治理信息、三调采矿数据等，并在资料的坐标统一化处理基础上整理利用。

（2）影像预处理。利用研究区内控制点数据，使用ENVI 软件进行正射校正、融合、信息增强、镶嵌等处理，使影像数据位置准确、纹理清晰、反差适中、颜色自然。

（3）遥感解译。通过野外踏勘、资料分析建立矿山占地地类、恢复治理工程类型、地质灾害的遥感解译标志，按照解译标志进行信息提取，并通过野外核查对解译结果进行验证，从而获取蓟州区的历史遗留矿山现状数据。

（4）治理模式分析。结合2005 年以来矿山恢复治理工程的相关资料和遥感解译数据，综合考虑生态问题、环境问题、地理位置、地质条件、产业引导类型等因子，通过分析，进行历史遗留矿山生态综合治理模式研究。

3 专题信息提取结果和分析

通过遥感解译和实地核查，结果显示：截至到2020 年12 月份，蓟州区历史遗留矿山图斑个数675个，矿山开发占地1815.09hm2；已治理图斑个数122个，治理面积393.19 hm2；未治理图斑个数553 个，未治理面积1421.90 hm2。

通过遥感解译数据和已有采矿区数据分析，发现蓟州区历史遗留矿山砖瓦窑矿山图斑77 个，建筑石料矿山图斑598个，建筑石料矿山开采矿种包括白云岩、花岗岩、石灰岩、石英岩和页岩，主要开采矿种为白云岩、石灰岩和石英岩。其中，白云岩图斑个数最多且图斑面积最大，共76 个图斑，面积116.47 hm2，其次为石灰岩和花岗岩，这三类矿种合计图斑150 个，占建筑石料矿山图斑个数的89.29%，三类矿种合计面积276.24 hm2，占建筑石料矿山图斑面积的96.06%。

分析可知，蓟州区历史遗留矿山生态问题分为土地损毁、地质环境问题和植被破坏三类。

（1）蓟州区历史遗留矿山全部为露天开采，露天采矿和各类废渣、废石堆积等，直接挖损和压占了大量土地资源，破坏了植被生长，使大量土地资源不能被利用。蓟州区土地损毁图斑558 个，面积1272.47 hm2。

（2）蓟州区矿山地质环境问题全部是建筑石材类矿山，主要是滑坡、崩塌、泥石流，其主要原因表现在以下两方面：①露天开采边坡改变原有的平衡状态，引发滑坡、崩塌；②矿渣堆放不合理，如直接堆放在沟谷中或顺山坡堆放。根据核查结果统计，天津市存在地质灾害隐患的图斑24个，面积181.97 hm2。

（3）蓟州区矿山开采基本为露天开采，产生的植被破坏原因主要有：①土地挖损过程中将矿层上的覆盖层剥离并搬走，导致地表植物被完全破坏；②露天开采生产运行中排弃的废石、废渣等，占压原有植被；③开采排放的污染物造成土壤理化性质改变而降低植被的生存率。植被破坏图斑个数558个，面积360.hm2。

4 生态综合治理模式研究

通过遥感动态监测的数据对比分析，结合已有的历史遗留矿山生态恢复治理工程资料，将蓟州区的矿山生态综合治理模型分为：

（1）生态恢复主导型

生态恢复主导型涉及需治理矿山图斑351 个，面积741.33 hm2，其中建筑石材类矿山341 个，面积648.87 hm2，砖瓦用粘土矿山10 个，面积92.46 hm2。分布于下营镇、罗庄子镇、官庄镇等8 个乡镇。蓟州区生态恢复主导型图斑以林草地修复为主。主要任务是通过生态修复工程，改造重塑地形、消除地质灾害隐患、改善区域生态基底、修复植被环境，提高植被覆盖率。根据矿山治理的实际情况，可以开展必要的土石方工程。治理工程应充分考虑周边景观特征，达到景观和谐统一，种植树种应选择具有经济价值和观赏价值，且具有良好的水土保持功能的当地树种，合理建设后期维护管理设施，保证恢复治理效果。

（2）土地复耕主导型

土地复耕主导型涉及需治理矿山图斑22 个，面积100.88 hm2，全部为砖瓦用粘土矿山，分布于许家台镇、白涧镇等10 个乡镇。土地复耕主导型图斑全部位于蓟州区平原地区，修复方向以耕地为主，以水稻、小麦为主要作物。首先进行土地平整，接着进行土壤重构，配套建设田埂、田间道路、灌溉和排水等配套工程。土地平整应合理布置耕作田块，满足地面灌水要求，使土地更适合种植，便于耕作，周边具备机耕条件时，应与周边耕地成方连片，满足机耕要求。

（3）综合开发主导型

综合开发主导型涉及需治理矿山图斑185个，面积701.26 公顷，全部为建筑石材矿山，分布于下营镇、罗庄子镇等8个乡镇。根据历史遗留矿山所处的地理位置、地质条件，进行土地适用性评价，因地制宜地确定各废弃矿山的复垦用途，最大限度地提高土地利用率。综合开发应首先考虑区域生态安全保障和修复要求，在消除地质灾害隐患的基础上，结合周边景观，重构区域生态景观环境，结合规划方案和产业发展需要，选择适宜的建设项目。

5 结论

通过对蓟州区历史遗留矿山进行遥感信息提取和生态治理模式的研究，主要研究结果：

（1）本研究提出了一条可行的基于国产高分辨率卫星数据的历史遗留矿山地质环境信息提取的方法，并提出相应的生态综合治理综合模式，可以快速、准确、有效地获取矿山占地（采矿用地、建筑用地）、矿山地质灾害、矿山地质环境生态综合治理工程等专题信息，为历史遗留矿山生态综合治理提供了技术支撑。

（2）深入分析了蓟州区历史遗留矿山分布范围与生态综合治理模式，将其划分为生态恢复主导型、土地复耕主导型、综合开发主导型等三类矿山生态治理典型模式，在非金属矿山环境治理方面具有一定的示范意义，可以在类似地区进行推广。