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以现代化信息技术助力黄河流域煤炭矿区生态保护

中国煤炭网 作者:张博 孙春升 2020-10-29 15:07:47

当前,“黄河流域生态保护和高质量发展”已成为国家重大战略之一,是深入推进生态文明建设、培育经济高质量发展新动能、促进区域协调可持续发展的重大战略支点。

黄河流域总面积约80万平方公里,其中含煤区域面积占40%以上,蕴藏煤炭资源量占全国一半以上。煤炭开采在促进黄河流域社会经济发展、保障国家能源安全方面具有十分重要的地位。然而,传统的煤炭开采方式必然导致生态破坏,引起地下水位下降、地表生态恶化。如何将黄河流域煤炭工业的高质量发展与生态保护相结合,探索以生态优先、绿色发展为导向的煤炭矿区发展之路,成为我国当前亟待解决的问题。

黄河流域不同区域的煤炭开采特征和生态保护需求有很大差异。依靠传统的人力、物力等,针对具体点源和项目的环境保护,人为割裂了煤炭矿区作为一个整体生态系统的作用与功能,容易顾此失彼,且难以做到在煤炭开采的同时兼顾生态保护,无法及时准确地应对生态破坏风险。

煤炭矿区生态环境治理是一项专业性、技术性、系统性很强的工作,急需借助现代化信息技术手段,提高煤炭矿区生态环境治理能力和治理水平。具体而言,煤炭矿区的生态环境治理应在制度体系、监测能力与管控平台建设三个方面集中发力。

一是坚持整体系统观,构建煤炭矿区生态保护的智能化治理制度体系。

不再沿用之前单一的煤炭矿区生态环境治理机制,创新综合治理、系统治理、源头治理,以现代化信息技术为支撑,推进信息共享、监督评价、民主参与、法治保障,实现煤炭矿区不同利益主体的协同及煤炭矿区生态环境治理对象与目标价值的高度重合,实现生态环境治理工具与治理价值有效整合。

借助现代化信息技术手段,进一步统筹优化煤基产业聚集和产业链协同布局,因地制宜管理矿产资源、土地资源、水资源的开发利用,强化水、土、植被、风、光等资源与煤炭资源开采之间的协同治理,推动资源高效集约利用制度建设。

以智能化手段构建煤炭矿区生态保护与安全生产、应急管理的协同联动机制,进行分级、分类监管。

健全源头预防、过程控制、损害赔偿、责任追究制度的同时,制定和完善煤炭矿区生态保护的智能化治理法律法规,有效支撑矿区生态资源产权、资源监管、系统保护、修复、监测评价、资源经营、资源市场配置和调控、补偿、财税金融扶持等方面的制度体系建设与矿区产业协同治理。

二是依托新一代信息技术、智能化手段,提升煤炭矿区生态环境监测能力。

煤炭矿区生态环境质量监测与评价、生态过程及空间响应识别与调控、环境承载能力预测预警、生态环境损害及修复评估、生态保护的人工干预与智能决策等工作的基础都在于生态环境数据的采集与分析,都需要与现代化信息技术深度融合。新型基础设施建设和新一代信息技术为煤炭矿区生态环境监测能力的提升提供可能。例如,依靠大数据、遥感卫星、物联网、云计算等技术,配合网格化监测微站、移动监测(无人机及便携式现场监测设备)等技术方法,构建高时空分辨监测网,实时观测煤层,上覆层,水系(水资源与水环境),地表土壤与植被、动物、微生物,大气环境等变化,识别评价煤炭开采扰动、环境污染治理、资源综合利用、生态修复等的程度与自然恢复水平。

因此,推动煤炭矿区新型基础设施建设,加快布局建设5G网络、千兆光纤宽带、物联网、云计算、边缘计算、新型互联网交换中心等,构建新一代信息技术支撑的生态环境监测网络,为煤炭矿区各领域、各角落全天候无缝监管提供高时空分辨率的监测数据。

利用高时空分辨监测网的监测数据和大数据分析技术,加强煤炭矿区生态环境信息资源的整合,可以精细刻画环境扰动要素变化和排放源的排放规律,提高矿井及周边区域时间和空间识别精度,系统掌握区域内山、水、林、田、湖、草、矿产资源等的生态大数据,提升实时数据监控能力。生态环境部发布的《生态环境监测规划纲要(2020-2035年)》提出,生态环境监测要向环境风险预警拓展,构建生态环境状况综合评估体系。

以技术支撑网格化管理,通过综合环境容量、实时扰动特征及开采情况提升监管效率,支持源头治理,强化主体责任,在支撑煤炭精准开采的同时,服务矿井及周边区域生态功能提升与生态系统重构。

三是建设智能化生态环境治理平台,提高煤炭矿区生态环境监管决策水平。

为应对信息碎片化、局地化、平面化与不确定性,借助新型基础设施建设的契机,引入互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等现代化信息技术,将煤炭矿区生态环境治理大数据监管与决策平台列为煤矿智能化建设的核心内容之一。

充分融合现代化信息技术手段,构建数字化、智能化的煤炭矿区生态环境治理“最强大脑”,可以有效提升运行效率、服务和管理水平。例如,引入科技手段,通过该平台实现动态监测、智能预测预警、快速定位、跟踪研判、精准溯源,及时发现问题,将问题精确定位在特定矿井或地表区域,从而对特定对象进行分时、分级、分类精准管控。同时,以平台建设拓展煤炭矿区治理张力,加快应用互联感知、数据分析和智能决策技术,在技术的辅助下,积累更多可靠数据。

探索利用多元数据融合分析,形成成本更低、覆盖面更广、布点更灵活、查找影响源更精准的生态保护方法与治理策略。

建设具有信息采集、风险感知、风险监测、智能分析、预判预警、监管核查、综合治理、防控协同、决策评估的一体化平台,可以有效推动煤炭矿区治理的精准预测、防控协同与可视化管理,服务矿山及其周边区域生态保护的精准施策,增强矿区韧性。

通过数据治理、数据共享、多元数据融合,还可以与上级监管部门建立协作关系,推进煤炭矿区数据管理、行业监管、网格化管理等平台的功能整合,用科技弥补环境治理过程中出现的人力、物力不足的短板,从平面监管转向立体监管,及时回应煤炭矿区生态环境治理的利益诉求,便于实施精细化、数据化、智能化的保护与管理,提高区域生态保护与治理的科学决策水平。

2020年8月31日,中共中央政治局会议审议了《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》。黄河流域生态保护和高质量发展受到高度重视,将推动黄河流域煤炭矿区生态保护事业进入新的历史时期。建设智能绿色煤矿,充分融合科技手段治理煤炭矿区生态环境,可以最大程度减小生态环境破坏,实现生态保护精准化、敏捷化与现代化。伴随煤炭矿区生态保护理念的转变、技术的完善,将有利于网格化的精准管理,发挥海量数据价值,推进以风险评估为基础的精准治理,并逐步融入智慧矿区体系。

随着煤炭矿区生态保护进入深水区及一些新的问题的出现,未来如何将大数据与矿区规划结合,利用数据支持综合治理,促进矿区产业结构调整、经济转型是智能化生态环境治理工作需要考虑的重要课题。

“十四五”时期,我国急需推进黄河流域煤炭矿区生态环境的智能化治理,国家应鼓励大型煤炭企业积极实践,从打造科研和应用示范基地做起,提供治理样板,形成一系列可推广、可复制的成功经验。

(作者张博系中国矿业大学〈北京〉管理学院教授、博士生导师,孙春升系煤炭工业规划设计研究院战略院副院长、研究员)


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