黄河流域生态保护与高质量发展已上升为重大国家战略，新形势对流域开发治理提出了更为明确的要求[1]。黄河流域横跨我国东、中、西部，既是北方重要生态屏障，也是重要的能源战略区与煤炭生产基地。宁东、陕北、神东、晋北、晋中、晋东、黄陇、河南与鲁西共9个国家大型煤炭基地坐落于此[2]。据统计，2018年黄河流域煤炭查明资源储量7.73×1011 t，占全国的45.25%;其煤炭产量高达2.16×109 t，接近全国总产量的60%[3]。

煤炭开采保障了黄河流域乃至全中国的社会经济发展，但不可避免地会扰动生态环境[4-5]，诱发植被损伤、景观破碎、土地退化等系列问题[6-7]。采煤耗水量巨大，平均吨煤排水量2～3 t[4]，加剧了流域水资源短缺;相应地，高强度采煤不仅会加重风沙区沙漠化态势，也会胁迫黄土区水土流失[8]。此外，煤炭开采对生态的扰动看似局限于矿点，但若考虑废弃物排放参与地球化学循环[4]，其生态受损范围极易沿着点、线、面、网扩展[9]，诱发区域性甚至全域性生态环境问题。针对高强度、大规模的煤炭开采导致土地退化现象突出[6]，加之我国煤矿区生态修复比率不足1/4的现实[10]，如何平衡好黄河流域煤炭开发与生态环境保护的关系，是支撑流域高质量发展与全国能源产业绿色发展的关键所在。

2020年，国家发改委、自然资源部印发《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021—2035年)》，强调黄河重点生态区要恢复矿山生态，实施地形重塑、土壤重构、植被重建综合治理。笔者此前提出，煤矿区土地退化程度不仅与煤炭资源开发强度有关，还与其资源环境承载力有关[6]。当前资源环境承载力多聚焦于相对承载力[11]、生态足迹[12]、区域综合承载力[13-14]开展研究，是推动高质量发展不容回避的科学问题之一。由于煤炭资源的稀缺性与不可再生性，兼顾黄河流域自然本底的脆弱性与差异性，要想实现煤炭开发与环境保护协调统一，就必须保证煤炭开发活动维持在生态系统弹性范围内。此外，资源环境约束趋紧、区域发展失调失衡、国土空间冲突加剧等困境交织在一起，使“四矿”(即矿业、矿山、矿工、矿城)与“三农”(农业、农村、农民)问题更加突出。因此煤炭资源开发不仅要考虑生态环境效应，还要评估其对国民经济发展的贡献及其可采性。笔者借助RS/GIS技术，辅以相关社会经济数据，试图揭示全域资源环境承载力时空分异规律，探析煤炭开发强度与资源环境承载力的耦合协调关系;研判黄河流域煤炭资源保护性开发与利用战略，并统筹考虑开采类型、地域分布等特征提出差异化生态修复策略，为构建黄河流域煤炭高质量发展新格局提供决策参考。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

黄河流域是全球第六大流域，坐落于95.88°E～119.08°E,32.17°N～41.83°N，面积约7.5×105 km2[15]，流经中国9个省区(图1)。流域人口占全国30.3%，GDP占全国26.5%。黄河流域的东南部、中部、西北部分别属于半湿润、半干旱、干旱气候[16]，其气温与降雨量呈现由东南部向西北部递减的特征[17]。黄河流域既是连接青藏高原、黄土高原、华北平原的重要生态廊道，更是中国北方重要的生态屏障[18]。但近年随着对资源环境的不断索取，黄河流域水流量下降显著[19]，其资源环境承载力逼近临界极限。

作为中国的“能源流域”[20]，黄河流域内煤矿数量约1 563处，占全国1/3以上;产能约2.97×109 t/a，占全国2/3左右[3]。其中，晋陕蒙宁甘五省区隶属黄河流域中上游，2017年煤炭产量2.46×109 t，约占全国总产量的70%[2]，是中国最具经济价值与开发潜力的煤炭生产区和调出区。特别地，五省区仅有约32%的煤炭产自除黄河流域以外的地区，如海河流域、黑龙江流域、甘蒙内流区等。

《全国矿产资源规划(2016—2020年)》公布了162个国家规划煤矿区。此前时光等[3]曾按黄河流经的74个地级市，划分了黄河流域煤矿区，但严格意义上讲这种划分方式不妥。按流域水系划分，山西大同、轩岗、平朔、朔南、潞安、武夏与河南鹤壁7个矿区应隶属于海河流域。而平顶山矿区的沙河、汝河，以及济宁矿区的洸府河、杨家河均属淮河水系，故平顶山、济宁2个矿区应隶属淮河流域，而并非黄河流域。因此，按黄河流域覆盖范围初步统计，共57个国家规划煤矿区坐落于黄河流域(表1)。考虑数据可获取性，选择其中34个煤矿区为研究对象，并实地调研了其中14个煤矿区。

1.2 数据来源与处理

资源环境承载力以地级行政区为评价单元，煤炭开发强度以煤矿区为研究单元。水资源总量、用水量等数据来源于黄河流域各地市《水资源公报》;人口、土地总面积、GDP、社会消费品零售总额、原煤产量、污水处理率、工业固体废弃物综合利用率、建成区绿化覆盖率、生活垃圾无害化处理率、万人工业SO2排放量等相关数据主要来源于各省区、各地市的《统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《国民经济和社会发展统计公报》等;年降水量来源于国家气象科学数据中心(http://data.cma.cn/);土壤侵蚀(分辨率1 000 m)、土地利用类型(分辨率30 m)等数据来源于资源环境科学与数据中心(http://www.resdc.cn/);MODIS-NDVI-16 day数据(MOD13Q1，分辨率250 m)来源于美国国家航空航天局NASA(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/);煤矿区相关数据通过实地调查与遥感解译获取，遥感数据包括Landsat 5 TM、Landsat 8 OLI、高分辨率影像等。

由于青海、甘肃部分地级单元存在数据缺失，故酌情选用省级数据予以修正。鉴于黄河流域植被生长期普遍在7—8月，选取2010—2020年植被长势较好的MODIS NDVI影像共330幅，拼接影像并投影至WGS 84坐标系。运用最大合成法获取每年7～8幅影像NDVI最大值。剔除NDVI<0的区域后，使用最小二乘法[21]解析长时序MODIS数据，进而揭示近10 a黄河流域NDVI时空规律。

1.3 研究方法

1.3.1 资源环境承载力测度

按资源承载力、环境承载力、社会经济支撑力3个子系统划分，选取22项指标构建黄河流域资源环境承载力评价体系，并辅以专家打分法与层次分析法判定指标权重(表2)。四川阿坝州、甘孜州虽落于流域内，但煤炭资源分布极少，不纳入统计。按指标正负向分别作离差标准化处理，并参照权重作栅格叠加，测算黄河流域2010与2018年的资源环境承载力及其各子系统的指数。

1.3.2 煤炭资源开发强度

笔者曾界定了煤炭资源开发强度(Coal Resources Exploitation Intensity，ICRE)的概念，露天矿可用建设空间(露天采坑、排土场、工业广场等)占矿区总面积的比例来阐述[6]。但井工开采诱发的土地损毁具有隐蔽性与滞后性，其开发强度测算相比露天矿更为复杂。事实上，煤炭开发强度不仅与扰动范围有关，也与其资源禀赋及开采规模有关。为此，以《全国主体功能区规划》中的土地开发强度(Land Development Intensity，ILD)为基础[22]，辅以矿区储采比(Reserve and Production Ratio，RP)[23]，测算42个煤矿区ICRE:

ILD = Sc/St,RP = Qr/Qe

(1)

(2)

式中，Sc与St分别为工矿建设空间面积与矿区总面积，km2; Qr与Qe分别为当年剩余煤炭资源储量与煤炭资源开采量;与分别为标准化后的ILD与RP，其中ILD为正向指标;RP为负向指标;α，β为待定系数，α+β=1，露天煤矿区设定α=0.6,β=0.4,井工煤矿区设定α=0.4，β=0.6。

1.3.3 耦合协调度分析

避开资源环境承载力不谈，去讨论煤炭资源开发强度是不符合实际的。煤炭开发不应局限于矿山、矿区尺度[6]，更要探析能否满足更大尺度高质量发展需求。利用改进的耦合度[24]揭示资源环境承载力与煤炭开发强度互馈作用。对于煤矿区中心坐标落于黄河流域范围的，以其中心坐标为圆心作20 km缓冲区，分析缓冲区内资源环境承载力指数的平均值与煤炭资源开发强度;对于未落入黄河流域范围但其所在地市落于黄河流域的，提取其地级市资源环境承载力指数的平均值与煤炭资源开发强度作耦合协调性分析:

(3)

式中，其中U1与U2分别为标准化后的煤炭资源开发强度和资源环境承载力指数;C为耦合度。

利用修正后的协调度[24]衡量煤炭资源开发强度与资源环境承载力间的耦合协调性:

(4)

其中，D为U1与U2的协调度，D值越高表征耦合协调性越好。将D划分为8类:重度失调(0<D≤0.19)、中度失调(0.19<D≤0.29)、轻度失调(0.29<D≤0.39)、濒临失调(0.39<D≤0.49)、勉强协调(0.49<D≤0.59)、初级协调(0.59<D≤0.69)、中级协调(0.69<D≤0.79)、高级协调(0.79<D≤1.00)。

2 结果与分析

2.1 黄河流域生态环境特征及其资源环境承载力

2.1.1 黄河流域NDVI演变特征

黄河流域NDVI整体呈下游>中游>上游的特征(图2与图3(a))。NDVI低值区表征生态环境较差，集中在黄河“几字弯”巴彦淖尔拐点周围，包括蒙西、宁北、甘东以及青海海南州等。相应地，NDVI高值区分布较零散，包括豫西、晋东、甘南、川北、陕西延安、青海东部等。

结合图3(b),(c)，NDVI显著降低区主要在下游与中游南部，宁东、蒙西也有零散分布;显著提升区主要在“几字弯”呼和浩特拐点周围与上游的东南部。整体看，黄河流域中上游近10 a植被生长有所改善，下游与中上游局部的植被退化不容忽视。黄河流域植被变化兼受气候与人类活动的影响[25]，不同学者对其主导因素秉持不同判断[26-27]。作为黄河流域重要的人类活动之一，煤炭开发对生态环境影响具有直接性、强烈性、持久性。一旦煤炭开发与生态退化区交织，对当地生态环境的负面影响难以估量，亟待评估黄河流域不同区域资源环境承载力。

2.1.2 黄河流域资源环境承载力时空格局

黄河流域资源环境承载力呈显著的东西差异，即下游>中游>上游(图4)。① 木里矿区坐落于青海海西州，该州2018年资源环境承载力明显低于2010年，且受环境子系统约束较大，违规开采极易突破其资源环境承载力的上限约束。② 甘肃资源环境承载力整体有所改善，并且3个子系统均有不同程度的提升。③ 宁夏银川与石嘴山的资源子系统指数低且变化不大，社会经济支撑力与环境承载力指数均明显降低，致使该地区资源环境承载力指数降低。④ 黄河流域内蒙古段分布有14个国家级规划煤矿区，其中鄂尔多斯占12个，该区域近年资源环境承载力微弱改善，且3个子系统兼有不同程度的提升。⑤ 陕西资源环境承载力主要受环境子系统影响，其中榆林市占据陕西近50%的国家规划煤矿区，但该区域资源环境承载力近年呈降低态势，未来煤炭开发不宜突破其资源环境承载力上限。⑥ 山西近年有序整合资源、化解过剩产能、关闭重污染煤矿，使得资源环境承载力整体改善，表明生态文明建设取得初步成效。⑦ 河南、山东2省虽然资源承载力较低，但环境承载力与社会经济支撑力显著高于流域中上游，使得下游资源环境承载力指数总体水平高于中上游。

2.2 黄河流域煤炭资源开发强度

黄河流域34个煤矿区的煤炭资源开发强度(ICRE)测算结果见表3。下游煤炭资源储采比(RP)低，2018年豫、鲁2省RP平均值分别为21.2与38.9，加之ILD较高，导致下游的ICRE值高。虽然该区产量不高且近年迅速减少，但囿于可开发煤炭资源濒临枯竭，不适于进一步扩大开发规模。2018年中游山西ICRE平均值为0.340，略高于陕西(0.316);但随着资源向深部转移，中游晋、陕2省产量基本稳定，故未来应以稳定生产规模为主。上游的蒙、宁、甘3省区2018年ICRE分别为0.396,0.673,0.439，但煤炭资源赋存条件相对较好，可逐步作为未来中国煤炭资源接替区，适度扩大产能。青海木里煤矿区2018年ICRE为0.144，虽然不高，但为了保护三江源脆弱且珍贵的生态环境，该区并不适于大规模开发。

2.3 煤炭开发强度与资源环境承载力的耦合协调性

耦合协调度时空格局测度结果见表4与图5，下游2010与2018年耦合协调性属于高级协调(平均值保持在0.90左右)，显著高于中上游。但中上游2010—2018年的变化趋势有差异:中游耦合协调度从初级协调(0.62)降至勉强协调(0.51);上游从0.60提升至0.62，仍属于初级协调。

从省区及矿区分布来看，下游鲁豫2省均呈现高级协调，山东基本保持在0.90;河南略有提升，从0.890提升至0.899。中游陕西的降幅较大，从0.62降低至0.50，特别是榆横、神东神府矿区降至中度失调，榆神、吴堡矿区降至轻度失调;山西也有一定程度下滑，从0.61降低到0.53，特别是离柳矿区降至中度失调，河保偏矿区降低至轻度失调。上游青蒙宁出现不同程度降幅，其中青海木里矿区从勉强协调(0.53)降至中度失调(0.25)，降幅超过50%;宁夏从中级协调(0.75)降低至初级协调(0.62);内蒙古保持初级协调，但存在小幅降低(从0.66降低至0.64)。甘肃从濒临失调(0.47)提升至初级协调(0.68)，改善幅度较大，且各矿区均有不同程度提升，特别是沙井子矿区从重度失调(0.14)提升至初级协调(0.59)。

不难看出，随着煤炭重心西移，晋、陕、蒙、宁4省区的煤炭开发强度不断增大，部分矿区已然与区域资源承载力不匹配。未来亟待提升煤炭资源开发与资源环境承载力的协调性，推动构建煤炭资源开发与生态环境保护并重的黄河流域煤炭高质量发展新格局。

3 黄河流域煤炭资源保护性开发利用的战略研判

随着能源重心西移，黄河流域中上游煤炭资源开发强度加大，与资源环境承载力不相匹配的煤炭开发方式亟需改进或退出。鉴于资源开发与环境保护的矛盾由来已久，“保护性开发与利用”战略可作为解决这对矛盾的关键，研判如下:

(1)坚持把水资源作为黄河流域煤炭开发最大的刚性约束。资源环境承载力指标体系中，人均水资源量、水资源开发利用率、万元GDP用水量3项权重高，佐证了该区受水资源约束较重。而煤炭开采不仅耗水量巨大，也会改变矿区水资源循环。大规模煤炭资源开发与干旱脆弱生态环境的空间耦合交织，加剧了区域水资源短缺。为了协调煤水关系，保水开采可缓解采煤与水资源供需平衡间的矛盾[28]。但除煤炭开发外，其他人类活动也要占用一部分水环境容量。揭示社会—生态耦合系统的互馈机制是保持和增强流域系统可持续性的基础[29]。因此，必须从“水资源(Water)-煤炭资源(Coal)-社会经济(Socioeconomic)-生态(Ecology)”(简称“WCSE”)的全局性视角，探析黄河流域煤炭资源开发与水资源、生态环境保护协同的高质量发展的实现路径。建议:① 加强黄河流域不同区段煤炭开发水资源利用效率研究，科学揭示不同区段煤炭开发耗水量的演变规律及驱动机理，量化流域尺度差异化的煤炭资源开发对水环境容量的占用率。② 研究气候变化和人类活动驱动下，“WCSE”复杂系统的风险孕育机理与传递机制，揭示风险发生作用链及其变化规律，探析缺水条件下煤炭开发与其他人类活动用水动态博弈过程。③ 按“煤炭资源-水资源-自然生态环境”不同组合类型，探索“WCSE”视角下黄河流域煤炭产业绿色发展模式与多维均衡调控路径。

(2)煤炭开发必须找到一种与区域资源环境承载力相匹配的开发方案和开采技术。建议:① 保护性开发需优选开采方法最大程度减轻地表不可逆性损伤。例如，风积沙区超大工作面采高增加会显著地引起地表非连续变形，而加快工作面推进速度有利于减轻土地变形损伤，增加工作面宽度则可减少地表非连续变形分布，因此，可综合采用降低采高、加快采速、增加面宽的方式，以实现煤炭产量不减、生态少损伤或近零损伤。② 推广矿产资源绿色开发与开采技术。就现有开采方法而言，露天煤矿可采取采剥排复一体化工艺，减少外排土场对土地的占用，促进排土场尽快恢复植被、减少水土流失和扬尘;井工煤矿可采取采充选一体化技术，提高充填率，最大程度减小固体废弃物排放和地面沉降。③ 实施多资源协同开发。针对共、伴生资源，如水资源、煤层气、高岭土与煤炭资源并存的实际情况，通过多资源协同开发，提高资源开发与利用效率，避免多次扰动生态环境。

(3)煤炭开发规划需要与更大尺度的国土空间规划相协同。编制空间规划时，需要根据区位条件和资源禀赋，明确流域不同区段的绿色矿山建设目标，细化其生态保护与高质量发展的需求。如在区位条件差、生态环境恶劣的地区，不宜再走分散型“因矿建城”的老路，避免矿竭城衰现象的发生。豫鲁地区需考虑地下开采与地上耕地、建设用地、道路等基础设施建设是否冲突，并采取相应保护措施。晋陕蒙宁高强度、大规模的煤炭开采导致的土地退化表现兼有植被损伤、土壤侵蚀、地表沉陷等，其保护需求在于水土流失防治与水资源保护。青甘位于三江源头，是黄河重要的水源涵养区，保护水资源与生态环境必须放在首位，该区距国内煤炭消费市场远、运输成本高，故应化解过剩煤炭产能，科学规划煤炭资源开发，特别是在自然保护地周边实施限采、禁采，并从政策层面加以约束或提供保障。

(4)加强闭矿后矿业废弃地与废弃矿井的资源化利用。煤炭资源枯竭后会遗留大量的工业广场、储煤场等地上地下空间，因缺失接替产业，这些空间会处于闲置状态。如若不作合理处置再利用，不仅会造成资源浪费，并且存有重大安全隐患和生态环境破坏问题。就露天开采而言，排土场、露天采坑等区域如若没有复垦到位，土地仍将处于闲置状态;即便开展复垦，若后期未得到合理养护，这些区域仍将处于退化状态。就井工开采而言，目前初步统计全国有近1.56×1010 m3的废弃矿井地下空间，而黄河流域井工矿山较多，这也给地下空间再利用创造了良好的条件。但针对不同的地下空间利用方式，需要研究针对性的加固和密封改造技术，以利用丰富的地下空间资源。同时，要综合考虑地下水资源、地热资源、地表土地资源、工业遗迹、太阳能、风能等利用，有效实现关闭矿山生态修复。

4 黄河流域煤矿区生态修复策略

4.1 煤矿区类型划分及其主要土地退化问题

按自然本底与采煤诱发的土地退化类型差异，黄河流域煤矿区可划分青甘保育区、蒙宁陕风沙区、晋陕黄土区、豫鲁平原区4类区域，见表5。

(1)青甘保育区。平均海拔约4 000 m，是重要的水源涵养区与生态保育区，高寒草甸、永冻土层等生态极为脆弱，一旦生态遭受扰动可能造成不可逆的影响。该区煤炭资源储量有限、煤炭产能产量均较低，部分已被纳入禁采区与限采区。例如木里矿区煤炭过度开发、违规开采等问题突出，致使局部高寒草甸生态压力倍增，危及祁连山自然保护区乃至黄河上游脆弱生态系统的可持续发展[30]。

(2)蒙宁陕风沙区。受厚风积沙覆盖，植被稀疏且易毁难造。煤炭资源多为浅埋藏、薄基岩煤层，开发强度大，单个工作面尺寸甚至长达200～450 m[31];局部开采强度高，仅神东矿区煤炭产量就超过108 t/a，相当于波兰一个国家的产量。如此高强度、大规模的煤炭开采，致使该区面临煤炭工业发展与生态环境保护的双重约束，该区域地裂缝、地下水位下降及水质恶化等问题突出。

(3)晋陕黄土区。黄土风成堆积形成，土壤孔隙度50%左右[32]，抗冲、抗蚀性能弱。在自然与人为双重因素作用下，特别是煤炭开采活动强烈[6]，加之干旱缺水的生态环境，致使土地退化严峻、水土流失严重[33]，且兼有水力侵蚀与风力侵蚀。例如，露天矿剥离物堆放形成大型排土场[34]，改变了原有地貌，径流冲刷造成大面积水土流失、裸地面积不断扩大，打破了煤炭开发与生态系统间的平衡。

(4)豫鲁平原区。大多属高潜水位平原，以井工开采为主。煤炭资源与耕地资源存在空间冲突，采煤塌陷地中有85%以上为可耕地[35]。地表沉陷还会破坏大量农村房屋、桥梁等设施，不利于乡村振兴战略实施。采煤导致的面源污染严重，加之部分煤矿区与自然保护区冲突，许多煤矿被要求限期有序退出。该区可供开采年限严重不足，浅部资源已近枯竭，深部开发存在冲击矿压风险成本高昂，煤炭接续日趋紧张，产业结构亟待转型。

4.2 黄河流域煤矿区差异化生态修复策略

假如不考虑成本投入，那么任何区域生态修复大多是可行的[36]。联合国可持续发展目标(SDGs)提出了土地退化平衡(Land Degradation Neutrality,简称LDN)的评判标准，即“避免退化优先于减少退化、减少退化优先于生态恢复”;于昊辰等[4]在2020年首次将LDN框架引入矿山生态修复领域，可为黄河流域生态修复策略提供借鉴。黄河流域自然环境条件迥异，不同区段煤炭资源禀赋、土地退化状况等差异悬殊，其修复策略需要兼顾自然环境本底与社会经济发展水平、生态修复标准的要求。黄河流域分区差异化的生态修复策略见表6。

不同目标需求下矿区生态修复内容顺序及策略选择的优先度差异显著。黄河流域煤矿区生态修复要立足于流域整体性、要素差异性、功能系统性视角，坚持保护优先、自然恢复为主的方针。“自然恢复为主”并不意味着否定人工修复的重要性，特别是中上游干旱半干旱区自然生态系统演替较慢，针对这些严重退化甚至彻底破坏的生态系统，前期必须辅以引导型人工修复。此外，无论生态保护、自然恢复还是人工修复，都不能简单的作为生态修复的惟一策略，还要兼顾水、土、气、生、岩的自然本底差异性，针对区域生态系统退化程度及其生态恢复目标进而综合判定。值得注意的是，生态修复目标并非越高越好，也并非任何区域都要实现高于退化前水平的修复成效，而是要考虑其修复后的自稳定性与自维持性。需立足黄河流域不同区域的气候条件、水土条件与本土物种等因素，综合判定黄河流域差异化生态修复与“山水林田湖草沙”配置模式。

5 结 语

煤炭在我国的能源主体地位没有变，黄河流域资源环境紧约束态势没有变。但黄河流域地域跨度大、矿区分布多，煤炭开发与生态保护间的矛盾凸显。为此，本研究测度了地(市)级尺度的资源环境承载力指数与矿区尺度的煤炭资源开发强度，并揭示了2者的耦合协调度。研究发现，黄河流域资源环境承载力整体呈下游>中游>上游的空间格局。下游煤炭资源濒临枯竭、中游生产规模趋于稳定，上游蒙、宁、甘3省区可逐步作为未来中国煤炭资源接替区，但木里矿区不适于大规模开发。随着煤炭重心西移，晋、陕、蒙、宁4省区的部分煤矿区煤炭资源开发强度已然与资源环境承载力不相匹配，亟需改进或退出。可见，黄河流域煤炭资源开发历史遗留问题较多、潜在生态风险较高，点上问题亟待解决、线上问题不容忽视、面上问题更需重视。建议未来黄河流域煤矿区生态修复立足“山水林田湖草沙”系统思维，按青甘保育区、蒙宁陕风沙区、晋陕黄土区、豫鲁平原区四大区域划分，实施分区管控、分类治理、分级修复、分步推进，坚持生态保护与修复并举、自然恢复与人工修复并重，以期为黄河流域生态保护与煤炭高质量发展战略实施提供科技支撑。

致谢 部分资料数据得到国家科技基础性工作专项“西部重点矿区土地退化因素调查(2014FY110800)”、自然资源部国土空间生态修复司研究课题“山水林田湖草生态保护修复技术集成前期研究”、自然资源部国土整治中心“‘两矿区’矿山生态修复和环境治理研究”等项目的支持，在此致谢！

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Strategic consideration of exploitation on coal resources and its ecological restoration in the Yellow River Basin,China

BIAN Zhengfu1,2,3,YU Haochen1,2,LEI Shaogang1,3,YIN Dengyu1,2,ZHU Guoqing1,3,MU Shouguo1,2,YANG Dejun1,3

(1.Engineering Research Center of Ministry of Education for Mine Ecological Restoration,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China; 2.School of Public Policy and Management,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China; 3.School of Environment Science and Spatial Informatics,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China)

Abstract:The enrichment of coal resources and the fragile eco-environment coexist in the Yellow River Basin (YRB).Therefore,it is urgent to solve the contradiction between the coal resources exploitation and the eco-environment protection.Meanwhile,the new pattern of high-quality coal development is in urgently need of construction.For this reason,the index system of Resources and Environment Carrying Capacity (RECC) was constructed,and the spatio-temporal pattern of RECC’s index in the YRB was revealed.Then,the calculation method of Coal Resources Exploitation Intensity (CREI) was re-examined,and the CREI of 42 coal mining areas in the YRB was quantified.Finally,the coupling coordination degree model was applied to measure the matching degree between the CREI at the mining area scale and the RECC at the regional scale.The results showed that the downstream was dominated by Advanced Coordination,which was significantly higher than that in the middle and upper reaches.However,the change trend in the middle and upper reaches was different.Thereinto,the middle reaches decreased from Primary Coordination (0.63) to Barely Coordination (0.55);the upstream was dominated by Primary Coordination,and the coupling coordination degree increased from 0.60 to 0.62.As the energy center shifts westward,the CREI continued to increase in Shanxi,Shaanxi,Inner Mongolia and Ningxia.Thereinto,the CREI was not matched with RECC in some coal mining areas,especially in Yuheng,Yushen,Wubao,and Liliu.Moreover,the Muli mining area in Qinghai has decreased from Barely Coordination (0.53) to Moderately Maladjusted (0.25),with a decline of more than 50%.Gansu has improved greatly as a whole,and each mining area has improved in varying degrees.On this basis,the strategy of protective exploitation and utilization of coal resources in the YRB was judged.① The “double protection of coal and water” in the YRB should be analyzed from the overall perspective of “water resources-coal resources-social economy-ecology”.② The coal exploitation mode which not match the RECC,is urgently needed to improve or withdraw.③ The coal resources exploitation should be coordinated with territory development plan at the larger scale.④ The utilization of abandoned mining areas should be strengthen.In view of the large regional span and many mining areas in the YRB,the point problems need to be solved urgently,the line problems cannot be ignored,and the area problems need to be paid more attention to.The coal mine areas could be divided into four zones in the YRB:Conservation region (mainly in Qinghai and Gansu),Aeolian-sand region (mainly in Inner Mongolia,Ningxia,and Shanxi),Loess Plateau region (mainly in Shanxi and Shaanxi),and Plain region (mainly in Henan and Shandong).In the future,the regional control,classified management,hierarchical restoration and stepwise promotion should be applied for coal resources exploitation and ecological restoration in the YRB.Moreover,the ecological protection and restoration,self-restoration and artificial restoration should be paid equal attention to,so as to provide scientific guidance for the ecological protection and high-quality development of coal in the YRB.

Key words:Yellow River Basin (YRB);development strategy;ecological restoration;coal resources exploitation intensity (CREI);resources and environment carrying capacity (RECC)

中图分类号:TD88

文献标志码:A

文章编号:0253-9993(2021)05-1378-14

收稿日期:20210203

修回日期:20210317

责任编辑:韩晋平

DOI:10.13225/j.cnki.jccs.ST21.0249

基金项目:国家自然科学基金联合重点资助项目(U1903209);国家自然科学基金国际(地区)合作与交流资助项目(52061135111)

作者简介:卞正富(1965—)，男，江苏建湖人，教授，博士生导师。E-mail:zfbian@cumt.edu.cn

引用格式:卞正富，于昊辰，雷少刚，等.黄河流域煤炭资源开发战略研判与生态修复策略思考[J].煤炭学报,2021,46(5):1378-1391.

BIAN Zhengfu,YU Haochen,LEI Shaogang,et al.Strategic consideration of exploitation on coal resources and its ecological restoration in the Yellow River Basin,China[J].Journal of China Coal Society,2021,46(5):1378-1391.