第1章 绪论
1.1 研究背景
在我国煤炭资源的保有储量中，华北占59%，西北占19%，这与我国草原的分布状况是基本一致的。其中，内蒙古、山西、陕西三省区的煤炭储量就占全国的64%以上，内蒙古已经成为我国煤炭资源开发的前沿阵地。内蒙古素有“东林西铁、南农北牧、遍地是煤”之美誉，煤炭资源几乎遍布全区。
自实施西部大开发战略以来，国家对内蒙古地区煤炭资源的开发力度逐渐加大。除了开发较早的一些矿区以外，近年来在鄂尔多斯、锡林郭勒和呼伦贝尔等草原地区煤炭资源开发的规模和面积明显增加。锡林郭勒盟丰富的煤炭资源开辟了京津能源新基地，近年来拉开了建设面向东北、华北电力市场“西电东送”和“北通道”的帷幕。随着上都电厂、锡林浩特电厂等项目的批复，胜利、白音华等特大型煤田开始大规模露天开采。
煤炭资源的大规模开发利用给内蒙古地区带来了显著的经济效益、提高了区域社会经济发展水平。由于煤炭资源的不可移动性，其开发过程中必然会导致地表的大面积剥离、地面沉陷、土地退化、自然水循环改变、生态系统受到破坏等，引发一系列环境生态问题。2014年6月，国务院办公厅正式印发的《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》中，内蒙古东部再次被列入国家14个大型煤炭基地之中，锡林郭勒盟则被列入国家9个煤电基地之中。同年4月，国家能源局批复锡林郭勒盟至山东特高压7个配套煤电项目建设规划实施方案。随着未来内蒙古煤炭资源继续开发，势必会引发一定的生态环境问题。
内蒙古草原是绿色资源的宝库，发展畜牧业的基地和北方重要绿色屏障。其中锡林郭勒盟草原是欧亚大陆草原区亚洲东部草原亚区保存比较完整的原生草原部分，是被联合国教育、科学及文化组织列为国际生物圈网络的国家*草原自然保护区，在草原生物多样性的保护方面有重要的位置和明显的国际影响。该区域是一个以草地为主、沙地为辅的草原生态系统，由于人类不合理的开发和利用自然资源，草地资源及生态状况正面临着逐步退化、沙化。自2000年以来，西部地区草场出现不同程度的草场退化，退化草场面积约为1.8亿亩，沙化退化面积占全盟草场总面积的60%；风蚀沙化面积达12.60万km2，占全盟总草原面积的64%，植被覆盖率由1980年的35.5%降低到1999年的27.2%，土壤沙漠化现象呈扩大趋势。近几年，湿地面积明显减少，湿地景观正在消失，生物多样性程度下降，局部地区还出现不程度的土壤沙化、土地盐渍化和水土流失等草原生态环境恶化现象。
2010年3月，水利部以《关于授予海河水利委员会内蒙古高原内陆河区东部流域取水许可管理权限的通知》（水资源〔2010〕113号）授权海河水利委员会对内蒙古高原内陆河东部流域的相关取水活动实施取水许可管理，同时对该区域取水许可总量实行监督管理。内蒙古高原内陆河区东部流域（简称“内陆河流域”，含锡林郭勒盟、赤峰市、二连浩特市、河北省张家口市）煤炭的开发具有重要的经济和社会效益，然而在持续开发煤炭进一步促使草原生态更加脆弱的情况下，继续大规模开采利用煤炭资源是否合理则需进一步研究。因此，研究内陆河流域煤炭（电力）资源开发对地质环境、地下水、地表水、草原状况的影响机理、过程与程度，初步分析流域未来煤电不同开发情景下对地质环境、地下水、地表水、草原状况的影响，提出相应保护对策，有效保护草原生态，对保证草原经济、社会、生态可持续发展具有重要的现实意义。
1.2 煤电开发的影响方面
研究区电力的开发主要是坑口电厂，与煤炭开发为伴，对水资源等生态环境因子的影响主要还是煤炭开发，电力的影响较小，本文主要介绍、分析的是煤炭开采。
煤电开发与草原生态环境受损是相伴而生的，在未采取任何生态保护措施的情况下，煤电开发在获得经济收益的同时，草原生态系统也必然受到了一定影响。
（1）煤炭开采对水资源的影响
煤炭资源开采过程中，一方面，耗水量较大，蒙东地区平均吨煤排水量为2m3，这就开采了大量的地下水，这些水有的被利用，有的被排放，水资源浪费现象严重。而内蒙古高原内陆河区东部流域水资源十分短缺，流域主要用水为工业用水，工业的大量开采地下水使得生态环境补水严重不足，加剧生态环境缺水。另一方面，地下水脉严重破坏，造成地表水与地下水循环转化过程破坏，下游水量减少，进而加剧植被退化、水土流失，沙漠化等。
煤炭资源开采过程中形成的矿坑排水水质成分复杂，部分有一定的毒性，处理难度大、净化成本高，如果处理不当，势必对草原生态造成破坏，如果排入地下或地表，也会污染水资源。
（2）煤炭开采对地质环境的影响
煤炭开发规模不断扩大，剥离地表、深挖地下，势必会诱发地面崩塌、塌陷、滑坡等地质环境问题。
（3）煤炭开采对草原状况的影响
煤炭开采影响草原状况的主要因素为生产规模和煤炭开采方式，一方面，生产规模扩大，产量提高，势必会加剧对生态环境的破坏；另一方面，不同开采方式，对草原的影响也不一样，露天开采比矿采对周边生态的影响更大。
通过剥离开采，破坏植被；通过深挖开采，改变水循环，进而破坏草原植被，导致植物多样性减少等草原生态问题。
同时，煤炭开采过程和洗煤过程中排放固体废弃物主要为煤矸石，对草原生态的影响主要表现在：①固体堆积物占用草地，影响草原植被的生长；②煤矸石通过自燃释放有害气体，影响植物的生长速度，减少草地植被种类；③雨水携带煤矸石中的有害物质，直接渗透到草地，毒害草原植被，同时也污染了当地地表水和地下水。
此外，煤炭开采过程中，一方面，部分气态污染物（废气污染物）具有较强毒性，对草原生态系统种群影响较大，导致草原生态链遭到破坏；另一方面，废气污染物对草原植被产生胁迫效应，影响植物的光合作用，物质代谢等生理系统的正常活动，致使植物正常生长受到影响甚至枯竭死亡。
（4）电力开发水资源等因素的影响
研究区电力的开发的主要形式是坑口电厂，与煤炭开发为伴，其在建设初期破坏了草原植被，但通过后期的水土保持措施使其得到逐步恢复。另在生产过程中的粉煤灰等对周边草地植被产生了一定影响，与煤炭开采产生的固体废弃物影响类似。这里主要的影响是坑口电厂使用了煤炭开采过程中的全部疏干水，消耗掉了这部分水资源，进而使得地下水回归量减少，地表水补给量减少，甚至加大了河流地表水向地下的补给量，减少了下游水资源量，间接改变了部分水循环模式。
（5）不同煤炭开采模式对水资源等因素的影响
研究区煤炭开采包括两类模式，一是露天煤矿开采，二是井工矿开采，其中以露天开采居多。两种开采模式对水资源、地质环境、草原植被的影响程度是不同的，露天开采模式的影响要远远大于井工矿开采。
1.3 研究目的及意义
以内陆河流域草原生态作为研究对象，通过收集、整合和分析研究区基础资料及相关研究成果，配合相关野外调研与测试等工作，深入分析研究区煤炭资源储备量及规划开发情况，评价草原生态演变及现状，初步摸清煤电开发对以水生态为重点（地质环境、地下水、地表水、草原状况）的草原生态影响机理与过程，揭示影响程度，初步分析未来不同开发情景下对地质环境、地下水、地表水、草原状况的影响程度，提出水资源等相应保护对策。在丰富和完善相关研究方法、过程、技术的基础上，为加强内蒙古高原内陆河东部流域水资源管理和保护、恢复和保护草原生态系统、流域经济社会可持续发展提供参考。
1.4 研究任务
本书研究的主要任务如下。
1）草原生态演变及现状评价；
2）煤电开发对地质环境的影响与对策研究；
3）煤电开发对地下水的影响与对策研究；
4）煤电开发对地表水的影响与对策研究；
5）煤电开发对草原状况的影响与对策研究。
1.5 研究依据
本书研究的主要依据包括法律法规、已批复规划、技术标准及技术资料。
1.5.1 法律法规
本书研究依据的法律法规如下。
1）《中华人民共和国水法》；
2）《中华人民共和国煤炭法》；
3）《中华人民共和国水污染防治法》；
4）《中华人民共和国清洁生产促进法》；
5）《水功能区管理办法》；
6）《中华人民共和国草原法》。
1.5.2 已批复规划
本书研究依据的已批复规划如下。
1）《内蒙古高原内陆河东部流域非常规水利用现状评估》；
2）《内蒙古自治区水资源及其开发利用调查评价》；
3）《内蒙古自治区锡林郭勒盟水资源管理现状调查报告》；
4）《内蒙古锡林郭勒盟煤电基地开发规划水资源论证报告书》；
5）《内蒙古锡林郭勒盟阿巴嘎旗查干卓尔煤炭矿区总体规划》；
6）《锡林郭勒盟矿产资源总体规划》；
7）《内蒙古高原内陆河区东部流域水资源规划纲要》（待审）；
8）《内蒙古锡林郭勒盟煤电基地各煤矿、电厂环境影响评估报告书》。
1.5.3 技术标准
本书研究依据的技术标准如下。
1）《水资源评价导则》（SL/T238—1999）；
2）《地表水资源质量评价技术规程》（SL395—2007）；
3）《地下水质量标准》（GB/T 14848—93）；
4）《污水综合排放标准》（GB8978—2002）；
5）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）；
6）《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426—2006）；
7）《清洁生产标准煤炭采选业》（HJ446—2008）。
1.5.4 技术资料
本书研究依据的技术资料如下。
1）《锡林郭勒盟水资源公报》；
2）内蒙古自治区锡林郭勒盟境内已建、在建和规划建设的污水处理厂的可研报告或初步设计报告；
3）内蒙古自治区锡林郭勒盟境内的已建、在建和规划建设的大中型煤炭企业、煤电联产企业、矿产开采与洗选企业的可研报告或初步设计报告；
4）流域及有关省级行政区国民经济发展规划、统计年鉴和其他相关文件等。
1.6 水平年
由于本书所依托的课题开展周期较长，开展的野外调查、室内测试分析等内容多、工作时间跨度大，所以使用数据以实际获取的年份为准，以2030年为远期规划水平年。
1.7 研究区
本书研究的区域为内蒙古高原内陆河东部流域，涉及内蒙古自治区锡林郭勒盟、赤峰市、二连浩特市（隶属于锡林郭勒盟，为内蒙古自治区计划单列市）、河北省张家口市，总面积为21.56万km2。该流域是欧亚大陆草原区亚洲东部草原亚区保存比较完整的原生草原部分，包含草甸草原、典型草原、半荒漠草原、沙地草原4种类型。
结合本次“煤电开发对草原生态的影响”主题，内蒙古高原内陆河东部流域主要的煤田有查干淖尔煤田、胜利煤田、巴彦宝力格煤田、五间房煤田、乌尼特煤田、白音华煤田、贺斯格乌拉煤田，绝大部分电力均依托煤田而建，与煤田分布一致。因此，本书研究以查干淖尔煤田、胜利煤田、巴彦宝力格煤田、五间房煤田、乌尼特煤田、白音华煤田、贺斯格乌拉煤田等几大重要煤田所在流域为研究区，研究区主体涵盖内蒙古自治区锡林郭勒盟的东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、锡林浩特市及阿巴嘎旗。对于煤电开发对地质、地下水、草原状况的影响主要以查干淖尔煤田、胜利煤田、白音华煤田等所在流域为典型研究区开展相关研究，对于煤电开发对地表水的影响主要以4个水文站控制流域径流及研究区湖泊查干淖尔、额吉淖尔、道特群淖尔为典型研究区开展相关研究。
1.8 已有资料、相关成果的整合与分析
本书研究中，主要涉及煤电开发对地质环境、地下水、地表水、草原状况的影响分析及相应保护对策的提出等主要内容，针对这些内容，收集了大量相关基础资料、前人研究成果、本团队已有研究成果等
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