河北省采矿损毁土地分布及治理状况分析

doi:10.6046/gtzyyg.2023186

河北省采矿损毁土地分布及治理状况分析

叶丽娟^,¹^,², 段霄龙¹^,², 李婷^,¹^,², 张静¹^,², 张云¹^,², 陈东磊¹^,²

1.中国地质调查局天津地质调查中心(华北地质科技创新中心),天津 300170

2.天津市海岸带地质过程与环境安全重点实验室,天津 300170

Distribution and rehabilitation status of lands destroyed by mining: A case study of Hebei Province

YE Lijuan^,¹^,², DUAN Xiaolong¹^,², LI Ting^,¹^,², ZHANG Jing¹^,², ZHANG Yun¹^,², CHEN Donglei¹^,²

1. Tianjin Center, China Geological Survey(North China Center for Geoscience Innovation), Tianjin 300170, China

2. Tianjin Key Laboratory of Coast Geological Processes and Environmental Safety, Tianjin 300170, China

通讯作者: 李婷(1988-),女,硕士,助理工程师,主要从事遥感地质工作。Email:snailcumt@126.com。

责任编辑: 李瑜

收稿日期: 2023-06-28 修回日期: 2023-08-25

基金资助:

中国地质调查局项目“华北地区自然资源动态监测与风险评估”(DD20230101)

Received: 2023-06-28 Revised: 2023-08-25

作者简介 About authors

叶丽娟(1988-),女,硕士,高级工程师,主要从事岩石地球化学、遥感地质工作。Email: didaduzhe2007@163.com。

摘要

采用高空间分辨率遥感数据,可以迅速查明我国矿山地质环境现状,成果客观、准确。通过对比河北省169个区县市2020年和2021年遥感影像,解译识别出疑似矿山损毁土地图斑728个。2021年河北省矿山环境新增恢复治理面积为1 305.51 hm²,矿山新增土地损毁面积为932.13 hm²,矿山环境恢复治理净增长面积为373.38 hm²,整体上实现了边开采边治理。在初步分析河北省矿山环境现状与目前存在主要问题的基础上,为下一步矿山恢复治理工作提出了对策建议。研究结果可为河北省矿山地质环境管理和矿山复绿行动效果评估等提供基础数据和技术支撑。

关键词： 遥感监测; 采矿损毁土地; 矿山恢复治理; 河北省

Abstract

Remote sensing data with a high spatial resolution can be used to quickly ascertain the current status of the geological environment of mines in China, yielding objective and accurate results. By comparing 2020—2021 remote sensing images of 169 districts, counties, and cities in Hebei Province, 728 patches signaling suspected lands destroyed in mines were identified through interpretation. In 2021, the newly rehabilitated areas of the mining environment in Hebei Province reached 1 305.51 hm², while the newly increased lands destroyed by mining were 932.13 hm², resulting in a net increase of 373.38 hm² in lands attributed to the geological environment rehabilitation. These results indicate the general achievement of mining while rehabilitating. Based on a preliminary analysis of the current status of the geological environment of mines in Hebei Province and existing primary issues, this study proposed countermeasures and recommendations for future rehabilitation efforts. The results of this study will provide foundational data and technical support for managing the geological environment of mines in Hebei Province and evaluating the effectiveness of mine greening initiatives.

Keywords： remote sensing monitoring; land destroyed land; rehabilitation; Hebei Province

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本文引用格式

叶丽娟, 段霄龙, 李婷, 张静, 张云, 陈东磊. 河北省采矿损毁土地分布及治理状况分析[J]. 自然资源遥感, 2024, 36(4): 75-81 doi:10.6046/gtzyyg.2023186

YE Lijuan, DUAN Xiaolong, LI Ting, ZHANG Jing, ZHANG Yun, CHEN Donglei. Distribution and rehabilitation status of lands destroyed by mining: A case study of Hebei Province[J]. Remote Sensing for Land & Resources, 2024, 36(4): 75-81 doi:10.6046/gtzyyg.2023186

0 引言

发展绿色矿业已成为国家战略任务,得到了各级地方政府部门的积极响应和落实。绿色矿山建设是发展绿色矿业的基础,目前,我国绿色矿山建设已取得长足进展,但距离全面建设和整体推进仍有较大差距,部分地区对绿色矿山建设认识还不够深刻,相关政策和制度也还不够完善^[1]。河北省是矿业大省,如何在矿业经济发展的同时守住绿水青山,是河北省矿业可持续发展的核心问题之一^[2],掌握采矿损毁土地、矿山环境恢复治理土地等分布现状就显得尤为重要。随着自然资源遥感卫星的逐步增加,自然资源遥感数据可为矿山开采状况监测提供客观实时的动态监测数据^[3⇓-5]。本文利用2020和2021年获取的遥感影像,解译识别出河北省2个年度间的土地损毁与恢复治理信息,旨在为河北省矿产资源合理开发、矿山地质环境治理、生态修复等提供基础资料。

1 研究区概况及数据源

1.1 研究区概况

河北省地处华北平原,东临渤海,西为太行山,北为燕山,燕山以北为张北高原,是中国唯一兼有高原、山地、丘陵、平原、湖泊和海滨的省份。地跨海河、滦河两大水系,属温带大陆性季风气候,大部分地区四季分明。截至2020年底,河北省已发现矿产130种,其中有查明资源储量的矿产104种,未查明资源储量的矿产26种,资源储量排位居全国前5位的有冶金用白云岩和铁矿; 排位在6—10位的有钼矿、铝土矿和盐矿,矿产资源丰富。研究区中现有采矿权(终止时间在2022年1月1日)1 717个,矿区总面积2 567.52 km²,探矿权294个,勘探区总面积1 443.29 km²。拥有2个主要成矿区带,华北成矿带和兴安—太行南段成矿带。作为我国的矿业大省之一,矿产资源开发历史悠久,最多时曾有2万座矿山,是河北省重要的支柱产业,同时也面临着山体破坏、植被损毁、河水污染等诸多问题。近几年,河北省深入开展矿山综合治理工作,大大推进了京津冀生态环境保护建设,有效改善矿山生态环境。

1.2 遥感数据源及其处理

2006—2010年的矿山遥感监测工作主要以国外的卫星遥感数据为主要数据源; 随着我国国产卫星技术的不断提升,目前的矿山遥感监测工作主要利用国产高分辨遥感数据^[6-7]。自2015年开始,我国按年度开始实施全国矿山环境遥感调查与监测工作,至2018年,全国陆域采矿损毁土地、矿山环境恢复治理土地等分布现状的数据已基本查明^[8]。河北省的研究区数据源以高分一号(GF1)、高分六号(GF6)等国产高分辨率卫星遥感数据为主。GF1卫星包含有1个全色波段,空间分辨率为2 m,多光谱波段空间分辨率为8 m^[9]。GF6卫星具有高、中空间分辨率,大宽幅、多谱段成像结合等优点,全色波段空间分辨率优于2 m,多光谱空波段间分辨率优于8 m。卫星数据在使用前分别进行了影像辐射定标、大气校正、正射校正、影像增强处理等预处理过程^[10-11],获得供遥感解译的基础遥感影像(图1)。

图1

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图1 河北省某矿山环境恢复治理前后GF6遥感影像图对比

Fig.1 Comparison of remote sensing images before and after mines restoring in Hebei Province

1.3 遥感解译

遥感解译是在充分收集和熟悉工作区地质资料的基础上,对已知矿产开采要素识别,通过人机交互解译,在遥感影像上对已知矿产开采要素进行识别和圈定(图1)。但遥感影像的解译是复杂的。遥感影像反映的是某一区域特定地理环境的综合体,一方面是各种地理要素(地貌、水文、植被、社会生态等)的综合,另一方面是遥感信息本身(空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率)的综合。遥感数据对应的地理环境是复杂、多层次、多要素、具有动态结构和明显地域差异的开放系统,在时间和空间上都是不断变化的。在使用ArcGIS等传统数据处理软件对河北省2020年、2021年的遥感数据对比后,由人工目视识别并手动勾绘^[12],可得到采场、中转场、矿山建筑、固体废弃物等矿山占地类型的数量和面积信息。由于目视解译具有很强的主观性,对解译人员专业性要求较高,对于有疑问的解译图斑还需进行现场核查,完善图斑属性信息,最终编制遥感解译成果并建立数据库^[13]。

2 河北省采矿损毁土地概况

2021年河北省169个区县(市)中,矿山环境遥感监测圈定的新增采矿损毁土地图斑涉及58个县,共查明新增矿山损毁土地面积932.13 hm²,主要集中在河北省西部太行山脉一带以及北部的燕山山脉一带,如图2所示^[14]。河北省各地市新增矿山损毁土地面积如图3所示。截至2021年底,河北省新增矿山损毁土地面积最大的地级市为承德市,面积达348.32 hm²,占河北省新增损毁土地总面积的37.37%; 其次为保定市,面积达137.40 hm²,占河北省新增损毁土地总面积的14.74%; 第三为唐山市,面积达132.30 hm²,占河北省新增损毁土地总面积的14.19%。其余各地市新增损毁土地面积不足河北省新增损毁土地总面积的13%。

图2

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图2 2021年度河北省新增矿山损毁土地分布图

Fig.2 Map of additional mine destroyed land in Hebei Province in 2021

图3

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图3 河北省2021年各市持证矿山和废弃矿山新增损毁土地面积

Fig.3 Additional damage area of licensed and abandoned mines in Hebei Province in 2021

2.1 不同矿种损毁土地

2021年河北省新增损毁土地面积中,能源、金属和非金属矿产分别为14.77 hm²,471.58 hm²和445.78 hm²。其中,铁矿新增矿山损毁土地面积最大,为460.13 hm²,占新增损毁土地总面积的49.36%; 其次为建筑用白云岩矿,新增损毁土地面积108.88 hm²,占新增损毁土地面积的11.68%; 排在第三位的为建筑石料用灰岩矿,新增损毁土地面积102.49 hm²,占新增损毁土地面积的11.00%; 其余矿种新增损毁土地面积占比均不足新增损毁总面积的10%。河北省2021年各矿种新增矿山损毁土地面积占比如图4所示。

图4

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图4 河北省2021年各矿种新增矿山损毁土地面积占比

Fig.4 Area proportion of additional land destroyed by mining for different mineral types in Hebei Province in 2021

2.2 在建生产矿山及废弃矿山损毁土地分布特征

河北省2021年新增矿山损毁中,持证矿山的新增损毁面积为511.55 hm²,占新增矿山损毁总面积的54.88%。地级市中持证矿山新增损毁面积最大的为承德市,面积253.33 hm²,占河北省持证矿山新增损毁总面积的49.52%; 其次为保定市,面积96.75 hm²,占河北省持证矿山新增损毁总面积的18.91%; 第三为唐山市,面积75.32 hm²,占河北省持证矿山新增损毁总面积的14.72%。其余各地市持证矿山的新增损毁面积均不足河北省持证矿山新增损毁总面积的10%(图3)。

河北省2021年新增矿山损毁中,废弃矿山新增损毁面积为420.58 hm²,占新增矿山损毁总面积的45.12%。地级市中废弃矿山新增损毁面积最大的为石家庄市,面积103.01 hm²,占河北省废弃矿山新增损毁总面积的24.49%; 其次为承德市,面积94.99 hm²,占河北省废弃矿山新增损毁总面积的22.58%; 第三为张家口市,面积62.01 hm²,占河北省废弃矿山新增损毁总面积的14.54%。其余各地市废弃矿山的新增损毁面积均不足河北省废弃矿山新增损毁总面积的14%(图3)。

3 河北省矿山环境恢复治理情况

我国高度重视矿山环境恢复治理和矿区土地复垦工作。20世纪中后期,我国开始矿山复垦实践,多在废石场或闭库的尾矿库上进行简单的平整和覆土绿化; 20世纪90年代以后初步形成一定的规模,主要对煤矿废弃地、尾矿库等进行植被覆盖等; 目前对矿区废弃地的研究主要是与土地开发、土地整理相结合,将废弃矿山开发改造成绿地、工业用地、养殖用地、耕地、旅游景观用地、仓储用地等。通过矿山遥感监测,河北省2021年新增恢复治理共1 305.51 hm²,其中人工恢复治理1 211.08 hm²,自然恢复94.43 hm²。

河北省工程恢复治理主要分布在北部及西部一带,占河北省新增恢复治理总面积的90.31%; 连带恢复治理主要分布在北部一带,占河北省新增恢复治理总面积的2.46%; 自然恢复主要分布在中部偏西一带,占河北省新增恢复治理总面积的7.23%(图5)。

图5

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图5 2021年度河北省新增矿山环境恢复治理分布图

Fig.5 Map of newly increased mine rehabilitate in Hebei in 2021

按地级市统计(图6),张家口市新增恢复治理面积最大,为577.54 hm²,占河北省新增恢复治理总面积的44.24%; 第二为唐山市,266.40 hm²,占河北省新增恢复治理总面积的20.41%; 第三为保定市,135.92 hm²,占河北省新增恢复治理总面积的10.41%。其余各地市新增恢复治理面积不足河北省新增恢复治理总面积的10%。

图6

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图6 河北省2021年各市不同开采状态矿山新增恢复治理面积

Fig.6 Additional rehabilitation area of different mine conditions in Hebei in 2021

3.1 开采矿种与恢复治理

按矿种统计(图7),2021年河北省恢复治理面积中,能源、金属和非金属矿产新增面积分别为133.48 hm²,437.72 hm²和734.40 hm²。河北省恢复治理面积增加最多的是铁矿,增加405.16 hm²,占河北省恢复治理总面积的31.03%; 其次为石灰岩矿,增加270.09 hm²,占20.69%; 第三位为煤矿,增加133.48 hm²,占10.22%; 第四位为建筑用白云岩矿,增加109.11 hm²,占8.36%; 第五位为建筑石料用灰岩,增加74.51 hm²,占5.71%。其余各类矿种新增恢复治理面积不足河北省恢复治理总面积的5%。

图7

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图7 河北省2021年不同矿种新增矿山环境恢复治理面积占比

Fig.7 Area proportion of additional land for net increase mine rehabilitated for different mineral types in Hebei in 2021

3.2 开采主体状态与恢复治理

从矿山的开发开采状态来看,2021年河北省在建生产矿山新增恢复治理面积为367.53 hm²,占2021年河北省矿山新增恢复治理面积的28.15%。其中唐山市在建生产矿山新增恢复治理面积最多,达103.97 hm²,占河北省在建生产矿山新增恢复治理总面积的28.29%; 其次为张家口市,93.39 hm²,占25.41%; 第三为承德市,82.40 hm²,占22.42%; 其余各地市在建生产矿山新增恢复治理面积不足河北省在建生产矿山新增恢复治理总面积的11%(图6)。

2021年河北省废弃矿山新增恢复治理面积为937.98 hm²,占2021年河北省矿山新增恢复治理面积的71.85%,其中张家口市废弃生产矿山新增恢复治理面积最多,达484.15 hm²,占河北省废弃矿山新增恢复治理总面积的51.62%; 其次为唐山市,162.43 hm²,占17.32%; 第三为保定市,97.20 hm²,占10.36%; 其余各地市废弃矿山新增恢复治理面积不足10%(图6)。

3.3 开采方式与恢复治理

按开采方式统计(图8),2021年河北省矿山新增恢复治理中,露天开采面积1 082.05 hm²,占全省新增恢复治理面积的82.88%; 其次为地下开采,面积195.60 hm²,占14.98%; 最后为联合开采,面积27.86 hm²,占2.13%。

图8

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图8 河北省2021年各市不同开采方式新增矿山环境恢复治理面积

Fig.8 Additional rehabilitation area of different mining ways in Hebei in 2021

3.4 典型恢复治理方式

从恢复治理方式来看(表1),河北省恢复治理模式有大型的恢复治理工程、连带治理、土地复垦工程设及自然复绿等。其中典型恢复治理模式为治理工程,新增恢复面积1 169.53 hm²,占全省新增恢复治理面积的89.58%; 其次为自然恢复,新增恢复面积94.43 hm²,占全省新增恢复治理面积的7.23%。

表1 河北省2021年不同恢复治理方式新增矿山环境恢复治理面积统计表

Tab.1 Additional rehabilitation area of different restored ways in Hebei in 2021(hm²)

地级行政区	新增恢复治理面积
地级行政区	预防工程	治理工程	土地复垦	矿山公园建设	水域及水利设施用地	自然复绿	连带治理	总计
保定市	0	84.97	0	0	0	43.89	7.07	135.92
承德市	0	88.97	0	0	0	0	3.02	91.99
邯郸市	0	81.00	0	2.35	0	0	2.55	85.90
秦皇岛市	0	35.01	0	0	0	32.22	3.27	70.49
石家庄市	0	15.03	0	0	0	1.75	0	16.78
唐山市	0	251.47	4.72	0	1.39	0	8.81	266.40
邢台市	0	60.48	0	0	0	0	0	60.48
张家口市	0.97	552.61	0	0	0	16.57	7.39	577.54
总计	0.97	1 169.54	4.72	2.35	1.39	94.43	32.11	1 305.51

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4 存在问题

通过遥感监测调查,基本掌握了河北省矿产开发占用土地资源、损毁土地资源、矿山地质灾害、矿山环境污染和矿山生态修复的现状及其变化趋势,为该省推进山水林田湖草沙生态保护修复工程提供参考依据^[3]。废弃矿山修复后不仅起到了涵养水源、保持水土、美化环境的作用,还改善了生产条件,调整了农业产业结构,提高了农民收入; 同时,消除了矿山地质灾害对群众生命财产的威胁,增强了群众守护绿水青山,共同构建生态文明社会的自觉性。随着时代发展,我国矿产资源开发、利用及废弃矿山生态修复等一系列活动在不断变化完善,但依然存在以下几个问题:

1)部分市县开发损毁土地面积大于环境恢复治理面积,出现了2021年矿山环境净增恢复治理呈负增长状态的问题,对于生态环境的破坏影响较大。

2)部分市县矿山环境恢复治理进度偏慢,废弃矿山损毁面积正增长而恢复治理面积0增长,废弃矿山不但没有进行有效的恢复治理措施,反而增加了大面积的损毁,对于生态环境的破坏影响较大,矿山生态修复工作亟待加强。

3)金属矿产损毁土地面积最大为铁矿,非金属矿产为建筑用白云岩、建筑石料用灰岩,可能是由于房地产行业的持续发展等,造成建筑相关矿山的需求不减。

综上可见, 由于历史遗留等原因,2021年度河北省的矿山环境恢复治理及土地损毁仍然缺乏矿山环境保护修复力度,很多地区没有形成统一的监管体系,没有真正落实矿山地质相关工作的主体责任。矿山生态环境保护的重点首先在于防,其次为治,而大部分废弃矿山仍依靠环境自净和自然演替作用进行生态修复,政府职能部门的监管和惩处力度不够,各项工作的推进和落实力度仍有不足。接下来,应着重关注个别开发损毁土地面积增加较多的市县。在矿山开采过程中,按照“源头严控、过程严管、后果严惩”全链条管理要求^[8],平衡矿产资源开发和环境保护的和谐统一。关注废石、废渣就近堆放,土地资源滥用、浪费等现象,进一步优化矿产资源规划^[15]。尤其是在“碳中和”背景下,对土壤碳库、森林碳库等固碳增汇要求会更高,矿山生态修复工作必须重视科技投入的关键性作用,研制具有切实可操作性的生态修复新装备和新技术。

5 结论

1)通过对比2020年、2021年2个年度的河北省169个区县市遥感影像,识别出河北省矿山新增土地损毁面积为932.13 hm²,其中持证矿山的新增损毁面积略大于废弃矿山新增损毁面积。矿山环境新增恢复治理面积为1 305.51 hm²,其中人工恢复治理面积为1 211.08 hm²,自然恢复面积为94.43 hm²。废弃矿山的新增恢复治理面积约为在建生产矿山新增恢复治理面积的2倍多,人工恢复治理面积约是自然恢复面积的12倍还要多。矿山环境恢复治理净增长面积为373.38 hm²,整体上实现了边开采边治理。

2)研究结果表明,遥感技术可快速、客观、高效地提供信息源^[16],为绿色矿山评估、矿山地质环境监督管理、矿山生态修复等提供及时、翔实的基础数据,有效弥补了传统调查方法的不足。因此,利用遥感技术监测矿区土地损毁与恢复治理,既可以加强矿山地质灾害动态监测,还可以加强矿山环境恢复治理规划执行力度,从而逐步改善矿区环境治理,促进矿产资源开发与矿山环境保护的协调发展^[6,17],为矿政管理工作提供更加及时、详尽的信息和强有力的技术支撑^[15,18-19]。

下一步矿山恢复治理工作建议采用矿山复绿、农业用地、建设用地、空间再用、休闲公园、文化造景、边采边治、矿山公园等多种矿山环境治理模式,推进“边开采、边治理”,促进矿产资源的节约化利用,杜绝采矿浪费情况,最大限度地开展矿山生态修复工作,营造良好的绿色矿山建设环境。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

胡婷婷, 王亮, 邓久帅.

基于高质量发展的绿色矿山建设路径研究

[J]. 现代矿业, 2022, 2 (2):246-254.