摘要：由于采煤沉陷湖人工湿地对区域微观环境改良作用明显，从而对周边土地价格产生溢出效应。对采煤沉陷湿地的合理规划和治理可以丰富景观多样性，为动植物提供生境，对生物多样性保护有重要的意义，进而在缓解煤炭开采带来的环境问题和人地矛盾激化带来的社会问题的同时，有效地补充湿地数量，发挥湿地的生态功能，使高潜水位矿区在生态系统演替的过程中发挥生态效益。本文分析了采煤沉陷湿地的形成，阐述了采煤沉陷湿地治理技术。
关键词：开采沉陷湿地；高潜水位煤矿区；生态治理；技术
1采煤沉陷湿地的定义
《湿地公约》将湿地划分为滨海湿地、内陆湿地和人工湿地，我国将湿地分为自然湿地和人工湿地两大类，并将“塌陷积水区”划入人工湿地的范畴，定义人工湿地为“人类为了利用某种湿地功能或用途而建造的湿地，或对自然湿地进行改造而形成的湿地，也包括某些开发活动导致积水而形成的湿地。”而在《湿地资源调查技术规程》的湿地区名录中，将淮北煤矿塌陷湖泊划入湖泊湿地，但是采煤沉陷湿地与自然湖泊湿地从形成的过程到特征都有所差异。国内外有学者将其称为“采煤沉陷区次生湿地”，但是“次生”是继“原生”或“初生”之后发生的，“原生”或“初生”常是次生的诱发因素和物质基础，次生湿地是通过对天然湿地改造，使其满足人类的需求，是人为和自然双重作用的结果，而采煤沉陷湿地的形成原因是人类活动的干扰的结果。
2采煤沉陷湿地的形成
（1）采煤沉陷盆地的形成。采煤沉陷盆地的形成过程是地下有用煤炭被采出后，开采区域周围的岩体原始应力平衡状态受到破坏，造成应力重新分布，并寻求新的平衡，从而使岩层和地表产生主移动变形和非连续破坏。开采初期，在采空区边界上方地表发生裂缝变形，随着工作面的不断推进，地表在水平拉应力作用下，产生倾斜、弯曲、下沉与水平变形。地表移动变形是采空区上覆岩体变形的直接响应，最终形成一个比采空区范围更大的地表下沉盆地。采空区上方岩体变形总的过程是自下而上逐渐发展的漏斗状沉落，其变形可分为冒落带、裂隙带和弯曲带。冒落带是在自重及上覆岩层作用下，发生变形、破碎、坍塌至采空区的顶板岩层。裂隙带是冒落带在重力作用下的弯曲变形超过抗弯强度时，因离层和断裂而产生的楔形连通裂隙带。弯曲带是裂隙带上方在重力作用下只产生弯曲沉落变形的那部分岩层。
（2）沉陷盆地积水的形成。沉陷盆地形成以后，原有水系被破坏，降水和地表径流汇集于沉陷区不能排除，另外，地下水位较沉陷区水位较高时，浅层地下水会作为水源越流、侧向补给沉陷区形成积水。因此，大气降水、浅层地下水和地表径流是采煤沉陷湿地的主要水源。在丰水季节，沉陷湿地水位高于地下水位时，将成为地下水的补给，因此，采煤沉陷湿地的排泄主要有水面蒸发和积水渗漏两部分。沉陷湿地的积水情况受到降水、地表径流、地下水和底质的影响。采煤沉陷湿地处于下沉盆地中，依据积水状况，可分为永久性积水和季节性积水两类。永久性积水是指地表被天然水永久覆盖的湿地；季节性积水是指地表被水半永久性覆盖，当表面缺水时，地下水位处在地表或附近。
（3）采煤沉陷湿地形成的动态过程。采煤沉陷湿地随开采时序的进行逐步形成，是一个动态的过程。下沉的方向与工作面的推进方向一致，多煤层重复开采增加下沉的范围与深度。以某矿为例，随着开采工作的进行，下沉盆地、永久性积水和季节性积水湿地的范围与深度是逐渐变化的，理想状态下其动态下沉的过程与结果除了受开采条件和时序的影响之外，还受到土壤质地、气候条件变化、地表植被和人为活动等多重因素的影响，因此，在实际条件下，下沉情况与理想状态会有所差异。在高潜水位煤矿区，沉陷湿地数量众多、大小不一，稳定情况也不一致。相互临近的湿地在形成和逐渐稳定的过程中有可能逐渐兼并变成连通的湿地，而连通湿地不同位置的稳定情况也可能有所差异。
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3采煤沉陷湿地治理技术
3.1采煤沉陷湿地恢复类型
（1）湿地公园。位于人类活动密集区的采煤沉陷湿地，可以建设为人工景观湿地，改善区域景观，在城区或者离城区较近的情况下，可以将其建成湿地公园。湿地公园作为一种最直接的保护湿地的方法，具有湿地保护与利用、科普教育、科学研究、生态观光、休闲娱乐等多种功能。目前，采煤沉陷湿地建成的城市湿地公园的规划通常突出以下功能。以采煤沉陷湿地为核心的生态涵养区，发挥湿地的生态服务功能。对采煤沉陷湿地周围开采遗留废弃地的景观重建，废弃地主要包括煤矸石、粉煤灰堆等在内的废弃地以及由于后期缺乏管理而形成的垃圾场。以煤矿开采文化为核心的煤炭文化区，主要包括与煤矿开采、生产与生活相关的遗迹、地质遗迹等。还可以建设矿山博物馆，展示煤炭知识、现代矿山生产模型和技术以及公园建设的背景、过程和意义等。
（2）污水处理湿地。污水处理湿地具有投资小、运行费用低，易管理等优点，应用广泛。污水处理湿地以天然湿地的生态原理为基础，人为控制基质、植物和微生物等发挥其净化作用。在临近矿区和城区的采煤沉陷湿地适宜于建设为污水处理湿地，既可以在满足生产和生活污水处理的需要的同时改善区域生态环境，又可以采用粉煤灰等废弃物作为改善水质的基质，实现废弃物的利用。在淮南大通采煤沉陷湿地上建立潜流式人工湿地的湿地公园，用于处理城市生产和生活污水，改善了水质、优化了生态环境。
3.2采煤沉陷湿地治理技术
为实现生态与景观功能恢复和水质改善的目标，采煤沉陷地治理的关键技术主要包括水污染治理、水系修复与连通、基地改造、植物群落选择与布局以及动态规划等关键技术。
（1）水污染治理。采煤沉陷湿地的水体有可能受到工业和生活污水等点源、面源的污染。因此，有必要明确污染源，并采取污水收集、处理等有针对性的措施，保证湿地水质。
（2）水系修复与连通。开采沉陷破坏了地下含水层结构和地表水系，需要基于水平衡分析对沉陷区水系进行连通规划，包括沉陷湿地内部的水系连通、各沉陷湿地之间的水系连通和沉陷湿地与外河间的水系连通。可以采用明渠、埋管、疏浚现有内河等方式进行水系连通。
（3）基底改造。基底是湿地生态系统发育和存在的载体，稳定的基底可以保证生态系统正常运转。采煤沉陷湿地在形成之前多为其它土地利用方式，例如，耕地、林地和建筑用地等，需要采取疏水、清淤、铺盖黏土和压实等措施，进行湿地的基底改造，在有裂缝的区域还要进行防渗处理，为湿地的植物、动物和微生物提供良好的生境创造条件。
采煤沉陷湿地的形成，使单一的陆生态系统转变为水陆复合型生态系统，提高了其生态服务功能，丰富了景观和生物多样性。因此，在高潜水位煤矿区，应该合理利用采煤沉陷湿地，加大治理力度，根据区域发展需要和实际需求，综合采用湿地公园、水产养殖、污水处理等治理方式。对于距离城市较近的大面积采煤沉陷湿地，可以通过治理，将沉陷湿地转变为湿地公园，发挥其改善生态、美化环境和净化水质等功能，改善区域环境，增加旅游收入；对于面积较小的采煤沉陷湿地，则可以将其建成处理污水的湿地，主要发挥其水质净化功能，兼顾美化环境。
参考文献：
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[2] 王立龙.煤矿塌陷区湿地生态环境营建及旅游产品开发[J].湿地科学与管理，2015，11（2）：20-22.
[3] 尹德涛，南忠仁.矿区生态研究的现状及发展趋势[J].地理科学，2014，24（2）：24.
论文作者:刘向鹏,王祥剑,刁依想,张方会
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：湿地论文; 积水论文; 地表论文; 水系论文; 采空区论文; 生态论文; 盆地论文; 《基层建设》2018年第13期论文;