東部草原區(qū)位于“三區(qū)四帶”北方防沙帶,是國(guó)家能源保供重要基地(占東北區(qū)60%),也是北方重要的生態(tài)安全屏障,但生態(tài)本底脆弱,煤炭開(kāi)發(fā)生態(tài)修復(fù)難度大。國(guó)家能源集團(tuán)作為項(xiàng)目牽頭單位,聯(lián)合中科院生態(tài)中心、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、中煤科工集團(tuán)等20家單位,聚焦東部草原區(qū)酷寒、干旱半干旱、土壤瘠薄等脆弱生態(tài)環(huán)境特征及煤電基地開(kāi)發(fā)引起的生態(tài)損傷問(wèn)題,提出了“系統(tǒng)減損與系統(tǒng)修復(fù)”的生態(tài)修復(fù)理念,首次揭示了煤炭開(kāi)發(fā)生態(tài)累積效應(yīng),研發(fā)并創(chuàng)建了生態(tài)減損型采——排——復(fù)一體化、水資源保護(hù)利用、土壤——植物——景觀生態(tài)一體化技術(shù)體系,構(gòu)建了區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定性提升和安全協(xié)調(diào)控制模式,保障東部草原區(qū)大型煤電基地區(qū)域生態(tài)安全,為煤電基地開(kāi)發(fā)與生態(tài)修復(fù)相協(xié)調(diào)提供科技支撐。
1、首次量化揭示了區(qū)域煤炭開(kāi)發(fā)生態(tài)累積效應(yīng)。創(chuàng)建了多層次、多要素、多尺度、長(zhǎng)時(shí)序生態(tài)監(jiān)測(cè)體系,揭示了煤炭開(kāi)發(fā)生態(tài)影響規(guī)律,發(fā)明了生態(tài)累積效應(yīng)量化方法,表明露天開(kāi)采生態(tài)影響范圍(植被約2km,地下水位降幅5m的影響半徑4-12km)。
2、首創(chuàng)了生態(tài)減損型采——排——復(fù)一體化技術(shù)體系。基于“生態(tài)修復(fù)窗口期”采排復(fù)優(yōu)化方法,研發(fā)了條帶式靠幫和不等量露煤組合臺(tái)階開(kāi)采技術(shù),減少占用土地120畝/年,發(fā)明了近自然地貌重塑方法,排土場(chǎng)水土流失降低53.5%。
3、水資源保護(hù)利用技術(shù)體系。“保水控蝕單元——植物塘——植物溝”分布式控制技術(shù)將年侵蝕率降低了59.6%;首創(chuàng)“地面水庫(kù)——近地表含水層——地下水庫(kù)”立體儲(chǔ)水技術(shù),實(shí)現(xiàn)了礦井水“冬儲(chǔ)夏用”;導(dǎo)水裂隙修復(fù)技術(shù),將裂隙滲透能力降低2——3個(gè)數(shù)量級(jí)。
4、首創(chuàng)了土壤——植物——景觀生態(tài)一體化修復(fù)技術(shù)體系,開(kāi)發(fā)了土壤提質(zhì)和表土替代、草原生境保護(hù)和阻塵植物廊道構(gòu)建技術(shù),優(yōu)選培育6種植物微生物組合,植被蓋度、植物多樣性分別增加81%和38%。
5、構(gòu)建了區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定性提升和安全協(xié)調(diào)控制模式,提出了植物群落地下根系重要值評(píng)價(jià)方法,研發(fā)區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定性提升、生態(tài)安全調(diào)控保障技術(shù),建立了多尺度生態(tài)穩(wěn)定性維持機(jī)制與評(píng)價(jià)模型。
該成果適用于大型煤炭基地露天煤礦、井工煤礦開(kāi)采生態(tài)修復(fù)與水資源保護(hù)與利用領(lǐng)域,干旱半干旱、酷寒(最低-47.5℃)、土壤瘠薄的東部草原區(qū)大型煤炭基地生態(tài)修復(fù)與綜合整治工程。
針對(duì)大型煤炭基地可持續(xù)開(kāi)發(fā)、局域生態(tài)平衡和區(qū)域生態(tài)安全需求,該技術(shù)系統(tǒng)提升了我國(guó)大型煤炭基地生態(tài)影響和生態(tài)恢復(fù)理論與方法研究水平,深化了能源開(kāi)發(fā)與生態(tài)安全協(xié)同研究,豐富和發(fā)展了區(qū)域生態(tài)安全理論體系,首次提出的東部草原區(qū)煤炭基地開(kāi)發(fā)系統(tǒng)減損與生態(tài)修復(fù)模式和關(guān)鍵技術(shù)體系,為我國(guó)大型煤炭基地生態(tài)安全保障提供系統(tǒng)的實(shí)踐解決方案,建設(shè)的東部酷寒和半干旱草原區(qū)大型煤炭基地生態(tài)修復(fù)技術(shù)集成示范區(qū),不僅適應(yīng)于我國(guó)東部草原區(qū)煤炭開(kāi)發(fā)生態(tài)減損與系統(tǒng)修復(fù),同時(shí)對(duì)我國(guó)具有高強(qiáng)度煤炭開(kāi)發(fā)特點(diǎn)的局域生態(tài)減損和系統(tǒng)修復(fù)、區(qū)域生態(tài)安全協(xié)同保障具有重要的示范作用,為國(guó)內(nèi)、國(guó)際大型煤炭基地可持續(xù)開(kāi)發(fā)與生態(tài)修復(fù)樹(shù)立了良好的示范標(biāo)桿。由中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織了技術(shù)成果鑒定,經(jīng)行業(yè)內(nèi)13位知名專(zhuān)家(包括4位院士)綜合評(píng)定認(rèn)為:研究成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平;經(jīng)查新,技術(shù)所述綜合研究與應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外“未見(jiàn)相同類(lèi)型的文獻(xiàn)報(bào)道”,尚屬首例。
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