薊州區歷史遺留礦山遙感調查與生態修復治理模式研究

孫培周 梁軍 張曉 楊魁 王曉燁 朱瑩 喬延龍 孫藝

（1.天津華北地質勘查總院，天津 300171；2.天津市自然資源生態修復整治中心,天津 300171）

0 引言

習近平總書記在二十大報告中提出了我們堅持可持續發展，堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主的方針，像保護眼睛一樣保護自然和生態環境，堅定不移走生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路，實現中華民族永續發展。薊州山區定位為西北部生態涵養區，承擔著京津冀區域生態環境保護的重大責任。

遙感技術作為新興的信息獲取技術，具有數據量大、信息全、速度快的特點，本研究以薊州區為研究區，運用國產高分二號衛星數據對薊州區范圍的歷史遺留礦山進行了監測，獲取了全區的歷史遺留礦山生態現狀，總結廢棄礦山生態修復模式并提出修復建議。

1 研究區概況

薊州區位于燕山山脈與華北平原交接地帶，地形地貌比較復雜，兼有山地和平原兩大地貌單元的特征。地勢北高南低，北起長城，南至薊運河，逐漸下降，呈階梯分布。北部群山連綿起伏，最高點在縣境北緣的九山頂，海拔1078.5 米；南部平原一望無際，南北高差達1000 余米。薊州區轄區內以往開采的固體礦山礦種主要為建筑砂石料，歷史遺留廢棄礦山集中分布在薊州北部山區。

2 研究方法

本研究使用GF-1（2m）、GF-2（1m）等多源國產高分辨率衛星影像進行薊州區歷史遺留礦山現狀解譯，在衛星時相選擇上考慮無降雪覆蓋，無云量遮擋，目標區域地物識別度高，可以滿足遙感解譯要求。

本研究衛星影像處理工作主要基于ENVI 軟件平臺，遙感解譯工作主要基于Arcgis軟件平臺。研究主要分為四個階段：

（1）基礎資料收集。主要有國產高分辨率遙感影像、地質資料、水文資料、采礦權數據、礦山修復治理信息、三調采礦數據等，并在資料的坐標統一化處理基礎上整理利用。

（2）影像預處理。利用研究區內控制點數據，使用ENVI 軟件進行正射校正、融合、信息增強、鑲嵌等處理，使影像數據位置準確、紋理清晰、反差適中、顏色自然。

（3）遙感解譯。通過野外踏勘、資料分析建立礦山占地地類、恢復治理工程類型、地質災害的遙感解譯標志，按照解譯標志進行信息提取，并通過野外核查對解譯結果進行驗證，從而獲取薊州區的歷史遺留礦山現狀數據。

（4）治理模式分析。結合2005 年以來礦山恢復治理工程的相關資料和遙感解譯數據，綜合考慮生態問題、環境問題、地理位置、地質條件、產業引導類型等因子，通過分析，進行歷史遺留礦山生態綜合治理模式研究。

3 專題信息提取結果和分析

通過遙感解譯和實地核查，結果顯示：截至到2020 年12 月份，薊州區歷史遺留礦山圖斑個數675個，礦山開發占地1815.09hm2；已治理圖斑個數122個，治理面積393.19 hm2；未治理圖斑個數553 個，未治理面積1421.90 hm2。

通過遙感解譯數據和已有采礦區數據分析，發現薊州區歷史遺留礦山磚瓦窯礦山圖斑77 個，建筑石料礦山圖斑598個，建筑石料礦山開采礦種包括白云巖、花崗巖、石灰巖、石英巖和頁巖，主要開采礦種為白云巖、石灰巖和石英巖。其中，白云巖圖斑個數最多且圖斑面積最大，共76 個圖斑，面積116.47 hm2，其次為石灰巖和花崗巖，這三類礦種合計圖斑150 個，占建筑石料礦山圖斑個數的89.29%，三類礦種合計面積276.24 hm2，占建筑石料礦山圖斑面積的96.06%。

分析可知，薊州區歷史遺留礦山生態問題分為土地損毀、地質環境問題和植被破壞三類。

（1）薊州區歷史遺留礦山全部為露天開采，露天采礦和各類廢渣、廢石堆積等，直接挖損和壓占了大量土地資源，破壞了植被生長，使大量土地資源不能被利用。薊州區土地損毀圖斑558 個，面積1272.47 hm2。

（2）薊州區礦山地質環境問題全部是建筑石材類礦山，主要是滑坡、崩塌、泥石流，其主要原因表現在以下兩方面：①露天開采邊坡改變原有的平衡狀態，引發滑坡、崩塌；②礦渣堆放不合理，如直接堆放在溝谷中或順山坡堆放。根據核查結果統計，天津市存在地質災害隱患的圖斑24個，面積181.97 hm2。

（3）薊州區礦山開采基本為露天開采，產生的植被破壞原因主要有：①土地挖損過程中將礦層上的覆蓋層剝離并搬走，導致地表植物被完全破壞；②露天開采生產運行中排棄的廢石、廢渣等，占壓原有植被；③開采排放的污染物造成土壤理化性質改變而降低植被的生存率。植被破壞圖斑個數558個，面積360.hm2。

4 生態綜合治理模式研究

通過遙感動態監測的數據對比分析，結合已有的歷史遺留礦山生態恢復治理工程資料，將薊州區的礦山生態綜合治理模型分為：

（1）生態恢復主導型

生態恢復主導型涉及需治理礦山圖斑351 個，面積741.33 hm2，其中建筑石材類礦山341 個，面積648.87 hm2，磚瓦用粘土礦山10 個，面積92.46 hm2。分布于下營鎮、羅莊子鎮、官莊鎮等8 個鄉鎮。薊州區生態恢復主導型圖斑以林草地修復為主。主要任務是通過生態修復工程，改造重塑地形、消除地質災害隱患、改善區域生態基底、修復植被環境，提高植被覆蓋率。根據礦山治理的實際情況，可以開展必要的土石方工程。治理工程應充分考慮周邊景觀特征，達到景觀和諧統一，種植樹種應選擇具有經濟價值和觀賞價值，且具有良好的水土保持功能的當地樹種，合理建設后期維護管理設施，保證恢復治理效果。

（2）土地復耕主導型

土地復耕主導型涉及需治理礦山圖斑22 個，面積100.88 hm2，全部為磚瓦用粘土礦山，分布于許家臺鎮、白澗鎮等10 個鄉鎮。土地復耕主導型圖斑全部位于薊州區平原地區，修復方向以耕地為主，以水稻、小麥為主要作物。首先進行土地平整，接著進行土壤重構，配套建設田埂、田間道路、灌溉和排水等配套工程。土地平整應合理布置耕作田塊，滿足地面灌水要求，使土地更適合種植，便于耕作，周邊具備機耕條件時，應與周邊耕地成方連片，滿足機耕要求。

（3）綜合開發主導型

綜合開發主導型涉及需治理礦山圖斑185個，面積701.26 公頃，全部為建筑石材礦山，分布于下營鎮、羅莊子鎮等8個鄉鎮。根據歷史遺留礦山所處的地理位置、地質條件，進行土地適用性評價，因地制宜地確定各廢棄礦山的復墾用途，最大限度地提高土地利用率。綜合開發應首先考慮區域生態安全保障和修復要求，在消除地質災害隱患的基礎上，結合周邊景觀，重構區域生態景觀環境，結合規劃方案和產業發展需要，選擇適宜的建設項目。

5 結論

通過對薊州區歷史遺留礦山進行遙感信息提取和生態治理模式的研究，主要研究結果：

（1）本研究提出了一條可行的基于國產高分辨率衛星數據的歷史遺留礦山地質環境信息提取的方法，并提出相應的生態綜合治理綜合模式，可以快速、準確、有效地獲取礦山占地（采礦用地、建筑用地）、礦山地質災害、礦山地質環境生態綜合治理工程等專題信息，為歷史遺留礦山生態綜合治理提供了技術支撐。

（2）深入分析了薊州區歷史遺留礦山分布范圍與生態綜合治理模式，將其劃分為生態恢復主導型、土地復耕主導型、綜合開發主導型等三類礦山生態治理典型模式，在非金屬礦山環境治理方面具有一定的示范意義，可以在類似地區進行推廣。