關于雙碳戰(zhàn)略下濟寧市任城區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理研究

李甲,高蕊,張園園,郭天

(山東省濟寧市任城區(qū)自然資源局,山東 濟寧 272099)

0 引言

為了應對氣候變化,加快生態(tài)文明建設,推進經(jīng)濟社會發(fā)展與環(huán)境相協(xié)調(diào),我國制定了碳達峰碳中和的雙碳戰(zhàn)略。2016年世界資源研究所和《氣候觀察》公開發(fā)布的溫室氣體排放量數(shù)據(jù)顯示,全球近四分之三的排放量來自能源消耗,幾乎有五分之一來自農(nóng)業(yè)、林業(yè)和土地利用。因此,農(nóng)業(yè)、林業(yè)和土地利用在減碳增匯方面不可忽視。采煤沉陷區(qū)治理對沉陷區(qū)受損土地實施生態(tài)修復、改變土地利用方式等手段,將會對減碳增匯產(chǎn)生積極影響。

目前,學界有關雙碳戰(zhàn)略研究主要集中在能源利用結構調(diào)整方面,涉及采煤沉陷區(qū)綜合治理多以治理模式研究為主,而把雙碳戰(zhàn)略與采煤沉陷區(qū)綜合治理相結合的研究則鮮見報道。本文以落實雙碳戰(zhàn)略為問題導向,梳理任城區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理中的實踐做法和典型問題,從規(guī)劃編制、標準規(guī)范、技術模式、源頭控制等方面著手,以期探究采煤沉陷區(qū)綜合治理減碳增匯的方法路徑。

1 雙碳戰(zhàn)略與采煤沉陷區(qū)綜合治理的內(nèi)涵及關系

1.1 雙碳戰(zhàn)略的內(nèi)涵

雙碳戰(zhàn)略,即2020年9月,我國提出2030年前實現(xiàn)碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和的戰(zhàn)略。2018年10月,聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)審議通過了《全球1.5℃增暖特別報告》,報告指出當溫升從1.5℃發(fā)展到2℃,全球氣候變化的影響很可能經(jīng)歷從量變到質(zhì)變的轉折,這對于人類將是巨大的風險。現(xiàn)有研究表明,按各國提交的自主減排量將無法實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》提出的減碳目標。黨的二十大報告強調(diào),要“提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力”。2023年11月,山東省提出要“系統(tǒng)推進森林、草原、濕地、海洋、土壤和城市生態(tài)系統(tǒng)保護修復,提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力”。雙碳戰(zhàn)略的實現(xiàn),對于自然資源領域而言,主要聚焦在生態(tài)碳匯能力的提升、綠色低碳的城鄉(xiāng)建設、綠色低碳技術的研發(fā)推廣、技術標準與統(tǒng)計監(jiān)測體系的建立健全等方面。

1.2 采煤沉陷區(qū)綜合治理的內(nèi)涵

采煤沉陷區(qū)是指煤炭開采后,頂板巖層原有應力平衡狀態(tài)發(fā)生改變,產(chǎn)生變形、位移、斷裂,引起地表下沉、拉伸、起伏和裂縫等地貌形變,造成土地利用功能和性狀改變的區(qū)域。一般以采空區(qū)上方地表垂直下沉超過10mm的區(qū)域為采煤沉陷區(qū)[1]。

大規(guī)模的煤炭開采引發(fā)耕地損毀、地表塌陷、房屋開裂、基礎設施受損、環(huán)境惡化、城市發(fā)展受限等系列問題,導致煤炭開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護之間矛盾日益凸顯[2]。采煤沉陷區(qū)綜合治理主要是按《土地復墾條例》規(guī)定,施用地形重整、土壤重構、植被重建等技術工程措施,將采煤沉陷區(qū)恢復到可供利用狀態(tài),包括城鄉(xiāng)建設利用、農(nóng)業(yè)利用、生態(tài)利用、產(chǎn)業(yè)利用,是優(yōu)化國土空間布局,促進土地節(jié)約集約利用,保護生態(tài)環(huán)境的重要措施。

1.3 雙碳戰(zhàn)略與采煤沉陷區(qū)綜合治理的關系

研究發(fā)現(xiàn),土地利用方式和土地管理措施是影響溫室氣體排放的重要因素[3]。農(nóng)業(yè)用地向建設用地的轉化會增加碳排放量[4]。耕地面積的減少和耕地質(zhì)量的下降,在一定程度上引起了生態(tài)系統(tǒng)固碳能力下降。雙碳戰(zhàn)略的實現(xiàn)和采煤沉陷區(qū)的治理是相互促進、相輔相成的。一是雙碳戰(zhàn)略的實現(xiàn)可以推動采煤沉陷區(qū)治理。基于雙碳戰(zhàn)略研究采煤沉陷區(qū)綜合治理新技術模式,從減碳增匯方面對各種采煤沉陷區(qū)治理技術手段進行改進和提升,從而推動采煤沉陷區(qū)綜合治理綠色化、低碳化。二是采煤沉陷區(qū)的綜合治理可以助推雙碳戰(zhàn)略的實現(xiàn)。雙碳戰(zhàn)略的實現(xiàn)涵蓋農(nóng)業(yè)、自然資源、城鄉(xiāng)建設、科技等多個領域。在采煤沉陷區(qū)綜合治理等自然資源領域中,通過耕地提質(zhì)改造、生態(tài)型整治、使用綠色建筑材料,可實現(xiàn)耕地面積增加、土壤有機碳含量提升、生態(tài)碳匯增加的目的。此外,還可以通過生態(tài)濕地建設、生物多樣性保護、森林質(zhì)量提升等技術模式,提升濕地固碳能力和林業(yè)碳匯能力。

2 任城區(qū)采煤沉陷區(qū)現(xiàn)狀

2.1 沉陷區(qū)現(xiàn)狀

任城區(qū)位于山東省西南部,南四湖北端,地形地貌以平原為主,地勢較低,地勢北高南低、東高西低,海拔33.0～36.0m,是濟寧市主城區(qū)、都市區(qū)融合發(fā)展核心區(qū)。任城區(qū)煤炭資源豐富,全區(qū)探明煤炭儲量33億t,含煤國土面積38852.53hm2,占全區(qū)國土面積的62.5%。經(jīng)過多年的煤炭開采,形成了大量采煤沉陷區(qū),主要涉及長溝、喻屯、安居、南張、李營、二十里鋪6個鎮(zhèn)街。截至2022年底,任城區(qū)采煤沉陷區(qū)面積11293.15hm2,采煤塌陷地面積7481.68hm2(其中,常年積水968.69hm2,季節(jié)積水112.83hm2,未積水6224.18hm2,河流水面175.98hm2)(圖1)。

1—常年積水;2—季節(jié)積水;3—未積水;4—礦區(qū)范圍。圖1 濟寧市任城區(qū)采煤沉陷區(qū)積水分布圖(2022年)

2.2 沉陷區(qū)現(xiàn)狀地類分析

截至2022年底,任城區(qū)采煤沉陷區(qū)總面積11293.15hm2,采煤沉陷區(qū)中河流水面為175.98hm2。任城區(qū)采煤損毀地類主要為林地、耕地和水域及水利設施用地,其他地類相對較少[5]。

采煤沉陷區(qū)地類現(xiàn)狀占比(由大到小):林地為3483.39hm2,占比30.85%;耕地為3181.14hm2,占比28.17%;水域及水利設施用地為1486.08hm2,占比13.16%;住宅用地為1023.21hm2,占比9.06%;交通運輸用地為742.75hm2,占比6.56%;園地為431.2hm2,占比3.82%;商業(yè)服務業(yè)用地為380.57hm2,占比3.37%;工礦倉儲用地為268.54hm2,占比2.38%;公共管理與公共服務用地為112.43hm2,占比1.00%;其他土地為93.85hm2,占比0.83%;草地為32.81hm2,占比0.29%;濕地為31.32hm2,占比0.28%;特殊用地為25.86hm2,占比0.23%。

2.3 采煤沉陷區(qū)面積預測

據(jù)統(tǒng)計,任城區(qū)采煤沉陷區(qū)面積約以每年75hm2的速度遞增,截至2023年底,將累計形成采煤沉陷區(qū)面積11413.35hm2,比2022年增長1.06%;預計到2025年底,將累計形成采煤沉陷區(qū)面積11588.60hm2;到2030年底,將累計形成采煤沉陷區(qū)面積11842.32hm2(圖2)。

圖2 濟寧市任城區(qū)采煤沉陷區(qū)面積預測(2022—2030年)

3 任城區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理實踐

3.1 采煤沉陷區(qū)治理概況

近年來,任城區(qū)先后投入資金8.4億元,實施采煤沉陷區(qū)治理項目62個,治理面積4787.98hm2,超額完成采煤塌陷地治理的“雙100”任務目標。任城區(qū)牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念,深入推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展,堅持改革創(chuàng)新、因地制宜,探索了“采煤沉陷區(qū)治理+N”模式。N可根據(jù)沉陷實際選擇為治理修復后的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、設施農(nóng)業(yè)、生態(tài)濕地、城市拓展、鄉(xiāng)村振興、休閑旅游等。

任城區(qū)先后實施了主城區(qū)周邊沉陷區(qū)生態(tài)修復工程[6],統(tǒng)籌山水林田湖草等要素,充分利用沉陷區(qū)大面積積水水面,建設少康湖(孟憲洼水庫)生態(tài)濕地。對城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)煤炭采空區(qū)注漿充填,提升了采煤沉陷區(qū)土地利用效益,拓展了城市發(fā)展空間,兼顧了采煤沉陷區(qū)綜合治理與土地綜合開發(fā)利用[7]。

3.2 技術與模式實踐

近年來,任城區(qū)在采煤沉陷區(qū)綜合治理實踐中,探索了4種治理模式,即土地復墾模式、生態(tài)修復模式、建設利用模式、綜合治理模式(表1)。

表1 濟寧市任城區(qū)采煤沉陷區(qū)治理主要模式和技術

土地復墾模式。該模式首要考慮恢復耕地功能,其主要技術有土地平整、挖深墊淺、疏排法[8-9]。岱莊煤礦二十里鋪街道趙廟村采煤塌陷地治理項目采用削高填低、土地平整、配套水利設施等措施,治理沉陷區(qū)土地104.93hm2,全部流轉給山東農(nóng)業(yè)大學,作為糧種繁育推廣基地,開創(chuàng)了沉陷區(qū)治理服務農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的新模式。

生態(tài)修復模式。該模式利用工程和生物措施達到生物修復和景觀重現(xiàn)。具體來說,就是通過引入植物、微生物等對土壤修復,變塌陷地為濕地、林地、綠地或草地[10-11]。唐口煤礦采煤塌陷地綜合治理項目,通過水系連通、景觀設計、邊坡綠化、植物修復等技術手段,治理土地204.38hm2,把保留的116.33hm2水面建設生態(tài)濕地,實現(xiàn)生態(tài)重塑。

建設利用模式。該模式使用探測技術測定城鄉(xiāng)建設用地周邊沉陷區(qū)的嚴重程度,對輕度沉陷區(qū)采用充填技術,通過地基穩(wěn)定性評價后,補充為城市發(fā)展建設用地[12]。任城區(qū)與中國煤炭科工集團采用注漿充填技術對岱莊煤礦條帶開采區(qū)進行充填治理,項目一期治理土地100hm2,已順利通過驗收,探索創(chuàng)新了采煤沉陷區(qū)土地綜合治理與土地開發(fā)一體化的“任城路徑”[7]。

綜合治理模式。該模式適用于深度、大面積沉陷區(qū)治理,具體來說,就是在科學規(guī)劃的基礎上,采用充填、挖深墊淺、疏排等方法進行綜合治理,實現(xiàn)與地方經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展相適應[13]。王樓煤礦流轉采煤沉陷區(qū)土地195.2hm2,采用挖深墊淺、土地平整等技術進行綜合治理,發(fā)展“地熱資源利用、有機果蔬種植、稻田+特色種養(yǎng)、工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖”四大特色生態(tài)產(chǎn)業(yè)[14]。

3.3 面臨的問題

在土地復墾模式中,低碳型土地復墾技術應用不夠。在采煤塌陷地土地復墾中,大多采用傳統(tǒng)的土地平整、挖深墊淺、疏排法等技術,生態(tài)型等低碳型土地復墾技術應用不多。與傳統(tǒng)的土地復墾技術相比,生態(tài)型設施的修建可減少水泥和砂石等材料約40%,能耗降低約30%[15]。在基礎設施提升等土地復墾治理模式中,水利工程、田間道路大多使用水泥、砂石等高碳型建筑材料,綠色生態(tài)材料應用推廣不夠。同時,采煤沉陷區(qū)治理與高標準農(nóng)田建設、農(nóng)田水利、生態(tài)修復、水質(zhì)凈化工程等有機銜接不夠。

在生態(tài)治理模式中,綠色生態(tài)建設應用受到限制。濕地、林地、綠地具有調(diào)節(jié)水文、凈化水質(zhì)、維持生物多樣性等多種重要功能,對于維護生態(tài)平衡意義重大[16]。據(jù)研究,平均每公頃綠地日平均吸收1.767t CO2,釋放1.23t O2[17]。在強化耕地保護大的背景下,采煤塌陷地治理必須遵循優(yōu)先恢復為耕地的原則,對于沉陷深度大、積水嚴重的區(qū)域適用建設濕地、綠地等生態(tài)治理模式,但缺乏相關的支持性政策。另外,在已有的生態(tài)治理中,造林樹種選擇較單一,鄉(xiāng)土樹種特別是長壽、抗逆等樹種選擇應用較少,導致生物多樣性相對較低,生態(tài)功能發(fā)揮較弱。

在建設利用模式中,減碳增匯的標準機制沒有建立。采煤沉陷區(qū)在應用建設利用治理模式的過程中,無論是采用設施農(nóng)業(yè)治理,還是城市建設治理,自然生態(tài)系統(tǒng)碳匯計量機制均尚未確立,減碳降碳的標準機制沒有建立,沒有兼顧產(chǎn)業(yè)發(fā)展和雙碳目標。有研究表明,建設用地面積每增加1%時,凈碳排放量將增加3.99%[18]。在采煤沉陷區(qū)綜合治理中,與全域土地綜合整治、城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤等結合不夠,沒有破解耕地、建設用地碎片化問題。

在綜合治理模式中,低碳治理模式探索尚未形成。圍繞采煤塌陷地綜合治理提供生態(tài)產(chǎn)品、實現(xiàn)生態(tài)價值,還沒有探索形成生態(tài)修復的有效路徑。采煤沉陷區(qū)治理和清潔能源建設結合不夠,光伏發(fā)電等清潔能源治理模式還未起步。采煤沉陷區(qū)治理碳匯處于起步階段,底子不清,有關生態(tài)碳匯技術研究不多,生態(tài)碳匯計量、認證及政策還不健全。

4 對策建議

4.1 強化治理規(guī)劃引領,探索多元化治理模式

根據(jù)濟寧市國土空間規(guī)劃和生態(tài)修復規(guī)劃編制情況,對采煤塌陷地治理規(guī)劃進行重新修改完善,進一步助推雙碳戰(zhàn)略實現(xiàn)。通過在采煤塌陷地治理規(guī)劃中融入基于自然的解決方案(Natural-based Solutions,NbS)理念、碳排放管控理念等[19],將生態(tài)整治、綠色碳匯、土壤碳匯等內(nèi)容納入規(guī)劃,因地制宜確定治理重點工程,強化采煤沉陷區(qū)治理規(guī)劃雙碳戰(zhàn)略引領。深化“采煤沉陷區(qū)治理+N”模式,在采煤沉陷區(qū)積水地區(qū),發(fā)展光伏新能源產(chǎn)業(yè),加快推進唐口煤礦采煤沉陷區(qū)寧德時代安居一期35MW光伏建設。拓展?jié)竦亍⒕G地、林地模式適用空間,種植優(yōu)質(zhì)鄉(xiāng)土樹種,優(yōu)化生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間布局,使采煤沉陷區(qū)治理與新能源發(fā)展和雙碳戰(zhàn)略多目標協(xié)同。

4.2 完善治理規(guī)范體系,探索綠色化治理標準

目前,我國現(xiàn)有的生態(tài)修復相關標準中尚未有關于雙碳目標的約束性指標。根據(jù)土地復墾、建設利用、綜合治理、生態(tài)修復等治理模式,緊盯雙碳戰(zhàn)略,探索研究制訂兼顧雙碳目標導向的采煤沉陷區(qū)治理標準規(guī)范,實現(xiàn)治理工作有標可依、有據(jù)可考、有章可循。研究制定《雙碳戰(zhàn)略下采煤沉陷區(qū)綜合治理工作手冊》,形成以治理規(guī)劃為引領、以減碳增匯為目標、以采煤沉陷區(qū)治理項目為抓手、以標準化手冊為指引的技術標準體系。站在景觀生態(tài)學的視角,采用“近自然”的生態(tài)修復方法,使用綠色節(jié)能材料、資源再利用等措施,減少資源投入和能源消耗。推廣應用生態(tài)修復等新技術,改善土壤質(zhì)量,提升植被覆蓋率,增強生態(tài)固碳能力。

4.3 深化治理技術研究,融合多領域減碳技術

雙碳目標的實現(xiàn),核心在于減碳增匯技術的研究應用。在治理采煤沉陷區(qū)時要把減碳增匯方面的研究成果加以充分的應用和推廣,特別是在整治低碳型土地、提升土壤碳匯、優(yōu)化碳匯布局空間等方面加強技術研發(fā)。大面積推廣秸稈還田、施用有機肥等技術,增加土壤中有機質(zhì)含量[20]。在設計零碳零能建筑、節(jié)能建筑材料、資源化利用廢棄物等領域布局研發(fā)新技術,在采煤沉陷區(qū)中集成使用減碳增匯技術,打造近零碳采煤沉陷區(qū)治理示范項目。再者,堅持數(shù)字賦能,積極運用大數(shù)據(jù)技術,構建多維評估模型,精準分析預測碳排放和碳匯的強度特征。建立智慧化的碳排放信息管理平臺,對采煤沉陷區(qū)治理減碳增匯實現(xiàn)全要素監(jiān)測、評估及預警。此外,還可以通過打造循環(huán)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)來促進采煤沉陷區(qū)的減碳增匯。

4.4 加強破壞源頭控制,探索可持續(xù)治理方式

源頭控制技術主要針對未沉陷土地,其特點為以綠色開采、協(xié)調(diào)開采理念為指導,通過充填開采、條帶開采等規(guī)避性開采方法來達到不破壞或者減少破壞土地的目的[21]。根據(jù)任城區(qū)煤礦開采損害實踐經(jīng)驗,采深和地下水位是影響土地損傷程度的關鍵因素,綜合任城區(qū)煤礦分布區(qū)地下潛水情況和開采煤層賦存條件,煤礦采煤沉陷深度小于300mm區(qū)域的采煤沉陷區(qū),地表不會出現(xiàn)裂縫,僅有極小的坡度變化,不影響正常農(nóng)業(yè)耕作,可采取人工自行治理即可恢復平整。推動礦山企業(yè)開展預治理和“邊開采、邊治理”技術應用推廣[22],全力推動綜合治理和生態(tài)修復,積極申報國家級采煤沉陷區(qū)綜合治理工程。

5 結語

濟寧市任城區(qū)牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念,堅持改革創(chuàng)新、因地制宜,歷經(jīng)多年實踐,積累了豐富的治理經(jīng)驗。通過案頭研究,走訪調(diào)研,本文提煉總結出“采煤沉陷區(qū)治理+N”模式。值得注意的是,在采煤沉陷區(qū)治理取得良好效果的同時,也暴露了一些亟待解決的問題。

國家提出雙碳戰(zhàn)略為解決上述問題提供了新的思路和方向。本文認為雙碳戰(zhàn)略與采煤沉陷區(qū)綜合治理相結合將是采煤沉陷區(qū)治理的必由之路。結合任城區(qū)實際情況,本文建議在采煤沉陷區(qū)的治理工作中,將碳排放管控措施納入治理規(guī)劃,設立關于雙碳目標的約束性指標完善治理規(guī)范,融合使用多領域的減碳技術,以綠色開采、協(xié)調(diào)開采控制破壞源頭,助推減碳增匯,實現(xiàn)雙碳目標。