东部草原区煤电基地地处北方防沙带内的内蒙古东部，位于国家“两屏三带”生态格局的北部区域，在国家生态安全战略格局中具有重要作用，是“东北森林屏障带”和“北方防沙带”的主要组成部分，也是北方地区的“水塔”和“林网”，以及三北地区乃至全国的“挡沙墙”和“碳汇库”。但该区属半干旱、酷寒气候，生态环境脆弱，同时该区是我国东北部重要的煤炭生产和电力供应基地，煤炭产能超过4亿t，占东北区产能57%，电力装机约2 000万kW，占东北煤电供应的1/3左右。近年来，随着资源开采、畜牧业迅猛发展和城市扩张，导致草地面积和质量下降、植被破坏、水土流失和地下水位下降，严重影响了东部草原区东部能源保障和生态屏障功能的发挥，是我国生态文明建设的重大科技与工程技术难题[1-3]。
2016年国家科技体制改革以来，国家在“十三五”重点研发计划项目总体布局中，首批启动了“典型脆弱生态修复与保护研究”重点专项，设立了“东部草原区大型煤电基地生态修复与综合整治技术及示范”重点研发计划项目。项目执行期2016—2020年，针对东部草原区煤电基地生态修复重大科技需求，研究大型煤电基地长期高强度开采驱动下的生态累积效应，评估其对区域生态安全的影响阈值，研发矿区土地整治、植被恢复、土壤重构和景观生态恢复等关键生态恢复技术，集成以保障国家能源安全和区域生态安全为目标的大型煤电基地开发综合技术体系和区域生态调控模式。
1 研究理念和思路
东部草原区煤电基地生态保护的对象由水、土和植被等3类生态要素组成，空间范围涵盖采动范围和影响波及区域。笔者提出的采矿源头主动减损理念，涵盖采前、采中、采后和闭坑的采矿全生命周期，是以煤炭开采生态环境损伤最小化为目标，以最大程度地保护利用水资源和土壤持墒能力为核心，采取煤炭开采工艺参数优化、时空布局协调优化、土壤重构、水土保持、植被优选等措施，实现水、土、植被指标达到或优于采前生态本底值。如图1所示。
图1 煤电基地生态环境保护内涵
Fig.1 Connotation of ecological environment protection in coal power base
研究团队以东部草原区呼伦贝尔、锡林浩特两处煤电基地为研究对象，重点研究了东部草原区大型煤电基地长期高强度开发对草原生态(水、土壤、植被)的影响机理及累积效应;开发了服务露天煤矿生态减损的采排复一体化技术、露天煤矿地下水库保水技术、仿自然微地貌综合整治技术、表土稀缺区复垦土壤剖面优化技术、草原区土壤提质增容有机改良技术、退化草原生物综合修复技术、农牧矿生态交错带生境保护与修复技术、典型景观生态功能提升关键技术及井工矿采动裂隙人工引导自修复的含水层保护技术等[1]。
2 煤电基地生态影响程度分析
2.1 煤炭开采对地下水的影响边界和程度
采集了近10 a来的区域水文观测数据，构建了呼伦贝尔宝日希勒露天矿区地下水流场仿真模型，如图2所示。
图2 呼伦贝尔宝日希勒露天矿区地下水流场仿真
Fig.2 Simulation of groundwater flow field in Baorixile Open Pit Mine of Hulunbeir
模拟结果表明:2005年露天矿中心区域水位下降5～50 m;2010年中心区域水位下降10～100 m;2016年地下水漏斗区域稳定，平均水位降深15 m左右;结合近50个钻孔10余年的水位实测数据分析，得出该矿区煤炭开采地下水下降的最大影响半径不超过8 km。
呼伦贝尔地区宝日希勒矿区水文研究表明，地下水流向基本与地形保持一致，地下水总体上由东北向西南径流;研究了矿区降水—土壤水—地下水的转化关系，排土场50 cm以上土壤含水率随土壤深度呈升高趋势，50 cm以下土壤结构发生改变，含水率急剧减小并保持稳定，表明宝日希勒露天矿排土场土层结构对50 cm以上的含水率分布具有促进作用。
北电胜利矿区近10 a水文观测数据表明，矿区地下水流场方向由西南流向东北，第四系潜水水位随煤炭开采呈下降—谷底平稳—抬升的变化趋势。地下水位经过2～4 a恢复期，水位呈逐渐抬升的变化趋势;近7 a观测数据表明，第四系潜水水位标高呈逐年抬升趋势，水位抬升范围在0.90～7.96 m，最大抬升量为7.96 m，水位平均抬升3.95 m;近1 a观测数据表明，第四系潜水水位呈现东边抬升，西边下降的趋势，最大抬升量达到2.99 m，最大下降量达到5.12 m，水位下降初步判断主要受推进工作面疏排水影响，内排土场含水层的水位呈现上升趋势，表明排土场地下水具有可恢复性。
第四系潜水水位与大气降水的相关性研究表明，大气降水是地下水补给的重要因素，且大气降水垂直入渗补给具有一定的滞后性，滞后周期约3个月。
2.2 煤炭开采对土壤的影响规律
提出了基于多尺度特征和主动学习的矿区遥感影像变化监测方法，影像识别总体精度提高了15%左右。应用该方法获得了宝日希勒矿区及周边2012年和2017年土地利用变化特征和土地损毁特征，挖损土地面积5.088 km2，压占土地8.702 km2，挖损高差达200 m，排土场区域高差达100 m，排土场边坡最大坡度达36°，如图3所示。
图3 呼伦贝尔宝日希勒露天矿区遥感影像对比
Fig.3 Remote sensing image comparison in Baorixile Open Pit Mine of Hulunbeir
锡林浩特胜利矿区土壤养分分析测试表明，土壤有机质、全氮含量:未损毁地>北排土场>南排土场;有效磷和速效钾的含量:北排土场>未损毁地>南排土场;典型场地污染识别与分析表明，宝日希勒矿、敏东一矿场地监测数据初步判断，土壤重金属含量低于国家土壤环境质量二级标准，全氮、全磷、全钾、有机质含量较高，表明东部草原露天煤矿排土场与采煤沉陷区基本不存在场地污染。
呼伦贝尔宝日希勒露天矿区距矿坑300,600,900 m实地采样研究表明，露天开采及放牧降低了土壤中细菌、真菌和放线菌数量，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性降低，土壤含水量、全氮含量减少，土壤铵态氮和速效磷含量提高，但露天采煤并未改变土壤微生物数量和酶活性的垂直变化特征;露天开采及放牧扰动随时间延长，对放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶、含水量、铵态氮、速效磷和全氮的影响程度增加，而对细菌和真菌的影响程度减弱。因此，土壤中生物活性物质对露天开采干扰具有一定的自我修复能力;露天开采及放牧干扰效应和土壤生物活性物质的修复效应均随干扰强度梯度的降低而减弱;随着干扰时间的延长，得出土壤中的生物活性物质垂直恢复效应会随着时间而变化，且不同生物活性物质的恢复进程不尽相同[4-6]。
2.3 煤炭开采对植被的影响规律
采用RESTREND算法，分析1980—2016年锡林浩特和呼伦贝尔区域植被绿度变化趋势，结果表明:锡林郭勒盟植被变绿(NDVI增加)区域集中在西北部和西南部，而东北部区域植被退化(NDVI降低)，呼伦贝尔西部和东南部为退化区，中部和北部为变绿区。采用去除气候因素影响的TSS-RESTREND算法，分析1980—2016年锡林浩特和呼伦贝尔区域植被绿度变化趋势，结果表明:锡林郭勒盟植被空间分布总体趋势基本一致，呼伦贝尔植被退化区主要分布在中部和东南部，植被变绿区域集中在中部。包含和去除气候因素影响分析表明，气候因子对区域总体植被绿度变化影响显著，植被绿度与区域降水关系更为密切，局部植被覆盖极显著减少的区域，与人类活动、土壤种类、地貌特征等非气候因素有关。分析了1981—2016年的东部草原区24个典型矿区及其10,20及50 km缓冲区的植被生长季最大NDVI值变化关系，如图4所示。研究表明，矿区绿度向渐进恢复(但未达到开采扰动前状态)的方向发展[7-10]。
图4 呼伦贝尔宝日希勒露天矿区植被覆盖率变化
Fig.4 Vegetation coverage change in Baorixile Open Pit Mine of Hulunbeir
2.4 景观与区域生态安全评价方法
基于COSTANZA等的VOR模型、任继周的CVOR模型及彭建的VORE模型，采用综合指标体系法，构建了适用于半干旱草原区大型露天煤电基地的CVORE模型，包括5个子系统:基况、活力、组织力、恢复力及生态系统服务功能，提出了非常健康、健康、亚健康、不健康和病态5个景观级别。
(1)
式中，C为基况;V为活力;O为组织力;R为恢复力;E为服务功能。
根据区域能源系统、生物系统与环境系统特征，构建了基于DPSIR的区域生态承载力评价体系，分别为准则层、因素层和指标层;准则层分为驱动力指标(D)、压力指标(P)、状态指标(S)、影响指标(生态系统服务I1和人类福祉I2)、响应指标(R)，选取了29个生态承载力指标;提出并定义了煤电区域生态承载力综合指数(Ecological Carrying Capacity，简称ECC)。
ECC=ECCD+ECCP+ECCS+ECCI+ECCR
(2)
应用上述模型，分析了近年来呼伦贝尔和锡林浩特两区域的生态承载综合指数变化，如图5所示。可以看出，两区域生态承载力指数呈先下降后上升趋势，与“十一五”和“十二五”2个五年规划呈现出的规律相似，出现这种周期性现象可能与周期间的工业产业发展活动相关。总体来看，生态承载力呈好转态势。
3 生态修复关键技术研发
3.1 生态减损型采排复一体化技术
基于生态环境保护与修复的目标，从露天开采工艺选择、设备选型、边坡角度、开采参数、开采程序、开拓运输系统、总平面布置、产业链衔接等方面开展集成优化研究，构建了生态减损型采排复一体化技术体系，如图6所示。
基于宝日希勒露天煤矿外围剥离为主的生产组织方式和季节性显著的作业方式，优化了以逐台阶剥采为主的工作帮开采程序(图7)和年度露煤时间(图8)，提出了多煤层差异露煤的工作帮开采程序，在保证露天矿采场储备煤量的前提下显著缩短了排土场与采场的追踪距离(表1)，缩短剥离物内排运距150 m，节约运输费用2 000万元/a，同时为排土场生态修复多创造场地近0.467 km2。
图5 呼伦贝尔市和锡林郭勒盟2005—2015年区域生态承载 力指数变化
Fig.5 Regional ecological carrying capacity index movement between 2005 and 2015 of Hulunbeir and Xilingol
图6 生态减损型采排复一体化技术体系
Fig.6 Mining-dumping-reclaiming technology system based on ecological damage reduction
图7 季节性剥离条件下逐台阶工作帮开采程序
Fig.7 Working slop mining procedure under seasonal casting condition
图8 多煤层差异露煤露天矿工作帮开采程序
Fig.8 Working slop mining procedure of multi coal seam
表1 3号煤层增加露煤次数效果
Table 1 Effect of No.3 coal seam exposed coal times
参量方案3号煤层1次露煤3号煤层2次露煤效果12号煤储备煤长度/m275275无变化12号煤储备煤量/Mt18.3018.3012号煤底板平盘宽度/m180130-503号煤储备煤量长度/m275120-1553号煤储备煤量/Mt4.62.0-2.6总储备煤量/Mt22.920.0-2.9端帮平均运距/m1 6001 450-150
在工作帮开采程序优化的基础上，以资源赋存条件和露天矿生产能力需求为约束优化露天开采设备选型，将露天矿主要运输设备由额定载重16 t公路型卡车改为额定载重60 t的宽体车，减少排土工作线长度需求36%，提高了排土工作面的集中度和内排土场工作帮坡角，为生态修复尽快创造空间条件。同时，研发了煤电基地剥采排物料时空调配技术，在满足生态修复关键物料排弃层位需求的前提下，优化剥离物的排弃位置和运输路径，加速内排跟进和台阶到界，缩短露天开采区的生态系统破坏-修复周期。通过生态减损型采排复一体化技术应用，近3 a宝日希勒露天煤矿采场占地面积减少约1.813 3 km2。
基于露天矿开采时效边坡理论，构建了软岩边坡平面和圆弧两种失稳模式的时效稳定性评价模型[11-12]。边坡内有确定滑面及垂直裂面时，其稳定系数计算公式为
(3)
式中，A0为软弱层瞬时剪切模量，MPa;L为滑面长度，m;W为滑体重力，kN;β为滑面与水平的夹角，(°);U为滑面上水压力，kN;V为垂直裂隙上的水压力;δ，a为试验常数;γ为剪切应变，%;γs为软弱岩层的蠕变存在的破坏应变，%;H为抗拉强度，MPa;t为剪切历时，d。
边坡内有确定滑面无垂直裂面时，边坡稳定系数计算公式为
(4)
对于平面滑动，软岩边坡稳定系数Fs为关于时间t的负指数函数，即随着t的增大，Fs逐渐减小，且减小的速率逐渐变慢。
基于Fellenius条分法改进的圆弧滑坡时效稳定系数计算公式为
(5)
基于Bishop法改进的圆弧滑坡时效稳定系数计算公式为
(6)
式中，E,T为条块垂直界面上的水平反力和剪切反力。
从圆弧滑动的时效稳定性计算公式可以看出，其稳定性变化规律取决于黏聚力和内摩擦角2个力学参数的时效强度，揭示了渐进破坏过程中的时效稳定性分析原理，建立了滑体发育过程的时效稳定系数迭代计算模型，揭示了平面和折面滑坡在渐进破坏过程中的时效稳定性变化规律;随着露天开挖深度的不断加大，端帮边坡稳定系数呈负指数规律下降。
3.2 水资源一体化保护技术
区域煤炭开采主要存在两种模式:一是煤层埋深相对较浅的露天开采模式(埋深一般小于100 m，如宝日希勒露天煤矿);二是煤层埋深相对偏深的井工开采模式(埋深一般大于200 m，如敏东一矿);煤炭开采模式的不同必然引起地下水失水类型及其水资源保护途径的不同[13-15]。为此，分别针对露天和井工开采模式研究形成了相应的水资源一体化保护技术。
对于露天开采模式，由于地层的剥离导致地下含水层被直接切断，地下水被大量疏排至矿坑内;传统做法是将疏排水转移至蓄水池等构筑物专门储存，并供生产和绿化复用，从一定程度上实现了矿井水资源的储存与利用，但其实际人为疏放了地下水，不仅会导致区域地下水位大幅下降，也会因较强的蒸发强度造成蓄水流失。基于此，研究提出了露天矿内排区近地表含水层-地面水库-地下水库的立体储水方法，如图9所示。即，充分利用采、排、复一体化作业流程，在内排土场对应地面和地下分别构建不同介质类型的储水空间;坑底铺设人造砾石或储水管涵构建地下水库，近地表排复剥离的大粒径地层土/石料重构含水层，地表塑形与碾压筑坝，构建小型水库或蓄水池;合理解决了矿井生产用水与生态保水需求。
图9 基于生态保护的露天矿地面—地下联合立体储水模式
Fig.9 Surface-underground water storage model of open-pit mine based on ecological protection
3.3 土壤重构与植被恢复技术
3.3.1 煤电基地土壤重构技术
开展了露天矿内排场原位试验和实验室压实固结试验，利用CT图像构建二维模型反映真实的一般试样的三相分布，建立块石分布一致且具有一定空隙率的数值模型，实现基于图像的渗流数值仿真，揭示了内排土场松散物料在不同压力-含水率下物理力学性质随时间的变化规律，重塑岩体渗水性变异对地下水恢复的影响规律，如图10～13所示。
图10 土岩混合体密度与固结压力关系
Fig.10 Relationship between density of soil-rock mixture and consolidation pressure
图11 不同含石量的应力-应变关系曲线
Fig.11 Stress-strain relationship curves with different rock contents
图12 压实对土壤渗透特性的影响(累计入渗量和不同深度 体积含水量)
Fig.12 Soil permeability effect of vary compaction (accumulated infiltration and volume water content at different depths)
数值模拟表明，在围压不低于300 kPa时，重塑样在三轴剪切试验过程中表现为剪缩性，在单轴压缩试验下表现为剪胀性;相同围压下，重塑样的峰值强度随含石量的升高而增加，且随着轴向应变的增加，高含石量试样的曲线会较快的从线性变形特征转变为塑性变形特征。
针对表土稀缺难题，开展了不同土壤配比试验研究。研究表明，1∶1的黏土和沙土配比下，植物的生物量最高，水分蒸发速率与表土最为相似，可作为表土代替品;沙土与黄土质量比为3∶1，且同时接种AM真菌条件下，可以有效改善黄土基质不适宜植物生长这一缺陷，为露天矿区排土场黏土改良提供了新途径;砂煤混合基质能提高土壤基质的肥力和稳定性，并能提高土壤水分与有效养分。表土替代材料试验表明，表土∶黄土∶亚黏土质量比为2∶2∶1时，试验组紫花苜蓿出苗率、株高及生物量均较高;胜利矿区表土替代材料室内实验得到，最优组合为蛭石∶秸秆∶硝基腐殖比例为49.5∶50∶0.5。
图13 排土场土石混合体Comsol渗流模拟
Fig.13 Comsol seepage simulation of soil-rock mixture in waste-dump
3.3.2 煤电基地植被修复技术
经过实验室试验和现场观测研究，筛选出优势、耐寒旱的防风固沙植物21种(灌木7种、草本14种)和微生物12株(解磷细菌5株、解钾细菌2株、丛枝菌根真菌5株)，研发了AM菌剂培养材料(沙土∶蛭石∶珍珠岩∶风化煤1∶1∶1∶1)与保育方法;提出了土壤提质增容有机生物改良技术;开展了6种土壤基质进行提质增容实验和微生物改良实验，通过6种土壤基质(表土;黏土;沙土;黏土∶沙土1∶1;黏土∶沙土1∶2;黏土∶沙土1∶3)试验比较，研究发现黏土∶沙土1∶1配比土壤提质增容效果最好，接菌F.m+黏土∶沙土1∶1对植株生长效应最好，通过吸附热力学研究发现，黏土及黏土沙土混合基质都能较好的拟合等温吸附线，其中，黏土∶沙土1∶1在3种混合基质中固定磷元素最多;通过解吸率和解吸量的等温解吸曲线发现，黏土∶沙土1∶1混合具有最接近表土的解吸率，同时解吸量最大;黏土和沙土1∶1，如图14所示。此混合基质可作为表土替代材料，能够有效缓解神宝矿区表土稀缺的问题[16-18]。
图14 6种土壤基质提质增容试验结果对比
Fig.14 Comparison of the results of six kinds of soil substrate extraction and compatibilization test
开展了多组基于生物炭的重构土壤改良室内试验，试验结果表明:采用H2方案(表土20%，岩土剥离物60%，煤矸石10%，粉煤灰10%)，在施用500 ℃的生物炭每盆24 g的条件下，苜蓿生长最优，见表2。
3.4 煤电基地仿自然地貌景观修复技术
通过草原煤电基地景观生态格局整体优化与排土场关键景观组分建设，缓解草原煤电基地景观破碎、生态结构缺损与功能失调等景观生态环境问题。
表2 多组基于生物炭的重构土壤改良室内试验结果对比
Table 2 Comparison of test results of reconstructed soil improvement based on biological carbonmm
方案叶长叶宽高度H2-300-69.788.2257.2H2-300-1210.008.7863.8H2-300-24000H2-400-611.6710.2263.1H2-400-1210.338.3357.1H2-400-249.448.0061.9H2-500-69.678.4457.1H2-500-1210.448.8968.7H2-500-2411.8910.0078.3
基于形态学空间格局分析，研究优化得出农牧矿交错带景观连通度距离阈值为1 100～1 400 m;基于最小累计阻力面模型，选取景观类型、植被覆盖度、坡度、建筑用地和露天采坑等4种影响因素构建阻力面，优化煤电基地景观生态网络，通过多个排土场绿化建设与现存防风林连点补缺，增加生态源地斑块8个，生态廊道20条，以达到连通源地、阻隔粉尘、促进物种扩散，提升景观功能的目的[19-20]，如图15所示。
基于草原地貌、水土流失特征和大型排土场场区局限，研究提出两种边坡整形模式，一是斜坡式整形:将排土场终了台阶边坡由33°削为11°左右，设置挡水墙，截、排水沟;二是波浪式整形:将排土场终了台阶边坡由33°削为11°左右，平台外边缘增加反坡(3°～5°)、反坡内侧增设宽浅沟，如图16所示。
图15 锡林浩特矿区绿色基础设施景观生态网络构建
Fig.15 Construction of green infrastructure landscape ecological network in Xilinhot mining area
图16 排土场边坡整形前后对比
Fig.16 Comparison of slope shaping in dump yard
通过时序SAR数据高精度实时监测和基于混沌理论和二阶Volterra自适应滤波的预测模型，监测内排土场沉降，分析沉降规律以及下沉系数，应用于重塑地貌的土方量估算，为工程设计提供依据;对比参照区，通过对区域气候、土壤、植被和岩性等数据进行统计分析，为仿地貌重塑参数设计提供数据支撑;采用全站仪与低空无人机获取胜利矿区自然边坡中缓坡部分DEM数据，统计得到自然缓坡部分的地形特征参数，针对内排土场与自然区的衔接区地形突变，提出了可有效控制重塑地貌稳定性，并与周边自然地形景观相协调的内排土场全生命周期仿自然地貌重塑技术[21]。
4 技术集成示范与区域调控模式
4.1 煤电基地区域关键技术集成示范
采用系统分析方法，以两处示范工程基地生态修复技术需求为导向，集成示范项目研发的15项关键技术，完成了宝日希勒矿区、北电胜利矿区示范工程区域划分，编制了示范工程设计报告。其中宝日希勒示范区面积4.667 km2，采用的技术包括生态减损型采排复一体化、水土保持、植被修复和近自然地貌重塑等。在宝日希勒矿区开展复垦绿化技术试验验证面积0.64 km2，其中生态减损型采排复一体化技术试验0.18 km2、土地整治与重构技术试验0.133 km2、植被恢复技术试验0.187 km2、景观功能提升技术示范0.14 km2。胜利矿区示范区面积5.333 km2，采用的技术包括采-排-复一体化、水土保持、植被修复和近自然地貌重塑等。在胜利矿区开展复垦绿化技术试验验证面积0.599 km2，其中生态减损型采排复一体化技术试验0.086 km2、土地整治与重构技术试验0.373 km2、植被恢复技术试验0.052 km2、景观功能提升技术试验0.087 km2。
4.2 煤电基地区域生态调控模式构建
综合考量区域生态安全的自然环境特征、人类干扰、潜在影响因素，从自然生态、干扰胁迫2个方面，构建了区域生态安全评价指标体系。基于生态安全格局分析结果，考虑锡盟植被、土壤、气候、土地利用等因素，提出了将全盟划分为6个生态分区的区域生态调控模式，即核心保育区、生态管护区、传统利用区、生态恢复区、退耕还林还草区、沙源治理区[22-23]。
采用该方法，计算得出锡林郭勒盟2000,2010和2015年生态安全指数，锡盟生态安全指数整体呈现下降趋势;生态安全空间格局差异显著，高度安全区基本稳定，低度安全区面积不断扩大，主要原因在于人口增长和快速城市化进程促使锡盟土地利用/土地覆被发生变化，人为活动的影响迫使生态系统承受更大压力，导致生态稳定性降低，生态安全指数下降，同时退耕还林还草工程、京津风沙源治理工程的实施，改善了部分区域的生态安全指数。
锡林郭勒盟2000,2010和2015年生态安全格局表明，在南北方向上，2000年呈现凸形，且北高南低，生态安全水平较高;2010年和2015年曲线呈现上升态势，表明生态安全格局变化较大;在东西方向上，2000,2010和2015年曲线状态一致，表明东西方向生态安全变化不大。主要原因是:北部主要为草甸草原和典型草原，植被覆盖较高，生态系统自恢复能力较强，生态安全水平较高;南部主要为荒漠草原，生态系统较为脆弱，植被覆盖度低，土壤基质不稳定，风沙大，人为活动影响加剧了其不安全水平。
进一步分析表明，城市化程度、农牧开垦强度、矿区开采强度是影响锡林郭勒盟区域生态安全的主要影响因子。煤炭开发初期对区域地表植被造成了一定损伤，区域生态评价结果较差，但随着区域生态修复治理力度加大，煤炭开发区域(如排土场、工业场地等)往往优于周边草地区域，区域生态评价结果上升。因此，有必要研究通过革新煤炭开采工艺，如采用采排复一体化，减少生态修复周期，同时针对区域表土匮乏特征，利用排弃岩土剥离物，研制表土替代工艺和材料，优选适宜植被，加快区域生态修复，促进煤炭开发与生态保护相协调。
5 结 论
(1)初步揭示了东部草原区煤电基地开发对生态要素(水、土和植被)的影响边界和程度，构建了区域生态安全评价方法。
(2)提出了基于生态保护的采排复一体化技术体系，构建了软岩边坡平面和圆弧两种失稳模式的排土场边坡时效稳定性评价模型，建立了滑体发育过程的时效稳定系数迭代计算模型。
(3)提出了面向地面植被的近地表含水层再造、利用采场底部和台阶建设储水空间的的露天矿地面—地下联合的储水模式。
(4)开展了露天矿内排场原位试验和实验室压实固结试验，揭示了不同时间尺度下土壤理化性质的变化，研究提出了表土替代方案。
(5)筛选了本地优势植被物种，研发了AM菌剂培养材料，有助于改进土壤基质和提质增容。
(6)提出了排土场边坡整形模式，基于最小累计阻力面模型，研究优化了农牧矿交错带景观连通度和景观生态网络，提升了景观功能。
(7)开展了区域技术集成示范，提出了区域生态功能区域划分，初步构建了区域生态调控模式。
致谢 感谢项目跟踪专家李秀彬研究员、赵学勇研究员对项目的指导，感谢付晓研究员、杜文凤教授、尚涛教授、张建民教授级高级工程师、李树志研究员、毕银丽教授、雷少刚教授、陆兆华教授以及项目所有参研人员的参与和付出。
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