關于雙碳戰略下濟寧市任城區采煤沉陷區綜合治理研究

李甲,高蕊,張園園,郭天

(山東省濟寧市任城區自然資源局,山東 濟寧 272099)

0 引言

為了應對氣候變化,加快生態文明建設,推進經濟社會發展與環境相協調,我國制定了碳達峰碳中和的雙碳戰略。2016年世界資源研究所和《氣候觀察》公開發布的溫室氣體排放量數據顯示,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業、林業和土地利用。因此,農業、林業和土地利用在減碳增匯方面不可忽視。采煤沉陷區治理對沉陷區受損土地實施生態修復、改變土地利用方式等手段,將會對減碳增匯產生積極影響。

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

1 雙碳戰略與采煤沉陷區綜合治理的內涵及關系

1.1 雙碳戰略的內涵

雙碳戰略,即2020年9月,我國提出2030年前實現碳達峰,2060年前實現碳中和的戰略。2018年10月,聯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℃發展到2℃,全球氣候變化的影響很可能經歷從量變到質變的轉折,這對于人類將是巨大的風險?，F有研究表明,按各國提交的自主減排量將無法實現《巴黎協定》提出的減碳目標。黨的二十大報告強調,要“提升生態系統碳匯能力”。2023年11月,山東省提出要“系統推進森林、草原、濕地、海洋、土壤和城市生態系統保護修復,提升生態系統碳匯能力”。雙碳戰略的實現,對于自然資源領域而言,主要聚焦在生態碳匯能力的提升、綠色低碳的城鄉建設、綠色低碳技術的研發推廣、技術標準與統計監測體系的建立健全等方面。

1.2 采煤沉陷區綜合治理的內涵

采煤沉陷區是指煤炭開采后,頂板巖層原有應力平衡狀態發生改變,產生變形、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域。一般以采空區上方地表垂直下沉超過10mm的區域為采煤沉陷區[1]。

大規模的煤炭開采引發耕地損毀、地表塌陷、房屋開裂、基礎設施受損、環境惡化、城市發展受限等系列問題,導致煤炭開發與生態環境保護之間矛盾日益凸顯[2]。采煤沉陷區綜合治理主要是按《土地復墾條例》規定,施用地形重整、土壤重構、植被重建等技術工程措施,將采煤沉陷區恢復到可供利用狀態,包括城鄉建設利用、農業利用、生態利用、產業利用,是優化國土空間布局,促進土地節約集約利用,保護生態環境的重要措施。

1.3 雙碳戰略與采煤沉陷區綜合治理的關系

研究發現,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]。農業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量的下降,在一定程度上引起了生態系統固碳能力下降。雙碳戰略的實現和采煤沉陷區的治理是相互促進、相輔相成的。一是雙碳戰略的實現可以推動采煤沉陷區治理?；陔p碳戰略研究采煤沉陷區綜合治理新技術模式,從減碳增匯方面對各種采煤沉陷區治理技術手段進行改進和提升,從而推動采煤沉陷區綜合治理綠色化、低碳化。二是采煤沉陷區的綜合治理可以助推雙碳戰略的實現。雙碳戰略的實現涵蓋農業、自然資源、城鄉建設、科技等多個領域。在采煤沉陷區綜合治理等自然資源領域中,通過耕地提質改造、生態型整治、使用綠色建筑材料,可實現耕地面積增加、土壤有機碳含量提升、生態碳匯增加的目的。此外,還可以通過生態濕地建設、生物多樣性保護、森林質量提升等技術模式,提升濕地固碳能力和林業碳匯能力。

2 任城區采煤沉陷區現狀

2.1 沉陷區現狀

任城區位于山東省西南部,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、都市區融合發展核心區。任城區煤炭資源豐富,全區探明煤炭儲量33億t,含煤國土面積38852.53hm2,占全區國土面積的62.5%。經過多年的煤炭開采,形成了大量采煤沉陷區,主要涉及長溝、喻屯、安居、南張、李營、二十里鋪6個鎮街。截至2022年底,任城區采煤沉陷區面積11293.15hm2,采煤塌陷地面積7481.68hm2(其中,常年積水968.69hm2,季節積水112.83hm2,未積水6224.18hm2,河流水面175.98hm2)(圖1)。

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

2.2 沉陷區現狀地類分析

截至2022年底,任城區采煤沉陷區總面積11293.15hm2,采煤沉陷區中河流水面為175.98hm2。任城區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]。

采煤沉陷區地類現狀占比(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%;商業服務業用地為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 采煤沉陷區面積預測

據統計,任城區采煤沉陷區面積約以每年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面積11588.60hm2;到2030年底,將累計形成采煤沉陷區面積11842.32hm2(圖2)。

圖2 濟寧市任城區采煤沉陷區面積預測(2022—2030年)

3 任城區采煤沉陷區綜合治理實踐

3.1 采煤沉陷區治理概況

近年來,任城區先后投入資金8.4億元,實施采煤沉陷區治理項目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。任城區牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的發展理念,深入推動黃河流域生態保護和高質量發展,堅持改革創新、因地制宜,探索了“采煤沉陷區治理+N”模式。N可根據沉陷實際選擇為治理修復后的現代農業、設施農業、生態濕地、城市拓展、鄉村振興、休閑旅游等。

任城區先后實施了主城區周邊沉陷區生態修復工程[6],統籌山水林田湖草等要素,充分利用沉陷區大面積積水水面,建設少康湖(孟憲洼水庫)生態濕地。對城市規劃區內煤炭采空區注漿充填,提升了采煤沉陷區土地利用效益,拓展了城市發展空間,兼顧了采煤沉陷區綜合治理與土地綜合開發利用[7]。

3.2 技術與模式實踐

近年來,任城區在采煤沉陷區綜合治理實踐中,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 濟寧市任城區采煤沉陷區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,治理沉陷區土地104.93hm2,全部流轉給山東農業大學,作為糧種繁育推廣基地,開創了沉陷區治理服務農業產業化經營的新模式。

生態修復模式。該模式利用工程和生物措施達到生物修復和景觀重現。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水面建設生態濕地,實現生態重塑。

建設利用模式。該模式使用探測技術測定城鄉建設用地周邊沉陷區的嚴重程度,對輕度沉陷區采用充填技術,通過地基穩定性評價后,補充為城市發展建設用地[12]。任城區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,探索創新了采煤沉陷區土地綜合治理與土地開發一體化的“任城路徑”[7]。

綜合治理模式。該模式適用于深度、大面積沉陷區治理,具體來說,就是在科學規劃的基礎上,采用充填、挖深墊淺、疏排等方法進行綜合治理,實現與地方經濟產業發展相適應[13]。王樓煤礦流轉采煤沉陷區土地195.2hm2,采用挖深墊淺、土地平整等技術進行綜合治理,發展“地熱資源利用、有機果蔬種植、稻田+特色種養、工廠化水產養殖”四大特色生態產業[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,大多采用傳統的土地平整、挖深墊淺、疏排法等技術,生態型等低碳型土地復墾技術應用不多。與傳統的土地復墾技術相比,生態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,綠色生態材料應用推廣不夠。同時,采煤沉陷區治理與高標準農田建設、農田水利、生態修復、水質凈化工程等有機銜接不夠。

在生態治理模式中,綠色生態建設應用受到限制。濕地、林地、綠地具有調節水文、凈化水質、維持生物多樣性等多種重要功能,對于維護生態平衡意義重大[16]。據研究,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先恢復為耕地的原則,對于沉陷深度大、積水嚴重的區域適用建設濕地、綠地等生態治理模式,但缺乏相關的支持性政策。另外,在已有的生態治理中,造林樹種選擇較單一,鄉土樹種特別是長壽、抗逆等樹種選擇應用較少,導致生物多樣性相對較低,生態功能發揮較弱。

在建設利用模式中,減碳增匯的標準機制沒有建立。采煤沉陷區在應用建設利用治理模式的過程中,無論是采用設施農業治理,還是城市建設治理,自然生態系統碳匯計量機制均尚未確立,減碳降碳的標準機制沒有建立,沒有兼顧產業發展和雙碳目標。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]。在采煤沉陷區綜合治理中,與全域土地綜合整治、城鄉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產品、實現生態價值,還沒有探索形成生態修復的有效路徑。采煤沉陷區治理和清潔能源建設結合不夠,光伏發電等清潔能源治理模式還未起步。采煤沉陷區治理碳匯處于起步階段,底子不清,有關生態碳匯技術研究不多,生態碳匯計量、認證及政策還不健全。

4 對策建議

4.1 強化治理規劃引領,探索多元化治理模式

根據濟寧市國土空間規劃和生態修復規劃編制情況,對采煤塌陷地治理規劃進行重新修改完善,進一步助推雙碳戰略實現。通過在采煤塌陷地治理規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],將生態整治、綠色碳匯、土壤碳匯等內容納入規劃,因地制宜確定治理重點工程,強化采煤沉陷區治理規劃雙碳戰略引領。深化“采煤沉陷區治理+N”模式,在采煤沉陷區積水地區,發展光伏新能源產業,加快推進唐口煤礦采煤沉陷區寧德時代安居一期35MW光伏建設。拓展濕地、綠地、林地模式適用空間,種植優質鄉土樹種,優化生產、生活、生態空間布局,使采煤沉陷區治理與新能源發展和雙碳戰略多目標協同。

4.2 完善治理規范體系,探索綠色化治理標準

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

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,核心在于減碳增匯技術的研究應用。在治理采煤沉陷區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、優化碳匯布局空間等方面加強技術研發。大面積推廣秸稈還田、施用有機肥等技術,增加土壤中有機質含量[20]。在設計零碳零能建筑、節能建筑材料、資源化利用廢棄物等領域布局研發新技術,在采煤沉陷區中集成使用減碳增匯技術,打造近零碳采煤沉陷區治理示范項目。再者,堅持數字賦能,積極運用大數據技術,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,對采煤沉陷區治理減碳增匯實現全要素監測、評估及預警。此外,還可以通過打造循環農業、智慧農業來促進采煤沉陷區的減碳增匯。

4.4 加強破壞源頭控制,探索可持續治理方式

源頭控制技術主要針對未沉陷土地,其特點為以綠色開采、協調開采理念為指導,通過充填開采、條帶開采等規避性開采方法來達到不破壞或者減少破壞土地的目的[21]。根據任城區煤礦開采損害實踐經驗,采深和地下水位是影響土地損傷程度的關鍵因素,綜合任城區煤礦分布區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區域的采煤沉陷區,地表不會出現裂縫,僅有極小的坡度變化,不影響正常農業耕作,可采取人工自行治理即可恢復平整。推動礦山企業開展預治理和“邊開采、邊治理”技術應用推廣[22],全力推動綜合治理和生態修復,積極申報國家級采煤沉陷區綜合治理工程。

5 結語

濟寧市任城區牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的發展理念,堅持改革創新、因地制宜,歷經多年實踐,積累了豐富的治理經驗。通過案頭研究,走訪調研,本文提煉總結出“采煤沉陷區治理+N”模式。值得注意的是,在采煤沉陷區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。本文認為雙碳戰略與采煤沉陷區綜合治理相結合將是采煤沉陷區治理的必由之路。結合任城區實際情況,本文建議在采煤沉陷區的治理工作中,將碳排放管控措施納入治理規劃,設立關于雙碳目標的約束性指標完善治理規范,融合使用多領域的減碳技術,以綠色開采、協調開采控制破壞源頭,助推減碳增匯,實現雙碳目標。