目前我國正處于高速發(fā)展時期，人口膨脹需要開發(fā)礦產(chǎn)資源滿足人民的物質(zhì)生活的提高。然而，無序采礦造成的土地利用變化雖然發(fā)展了經(jīng)濟，卻造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，尤其是對水土流失和河流泥沙帶來極其不利影響。有些地區(qū)的采礦業(yè)所形成的廢棄物嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)。甚至使有害物質(zhì)注入當(dāng)?shù)厮担率顾Y源受到污染帶毒，既不能飲用，也不能灌溉。在這方面，美國賓夕法尼亞州的作法很值得我們學(xué)習(xí)。該州利用當(dāng)今世界上最靠近也是最復(fù)雜的GIS技術(shù)，以及其它實時監(jiān)測技術(shù)流域采礦與河流生態(tài)健康的雙嬴。

1. 項目背景

美國賓夕法尼亞州北的薩斯奎漢納和拉克萬納河（Susquehanna-Lackawanna，以下簡稱薩斯河）上居住著64萬人，面積大約1800平方英里?？缭?00多個市政行政區(qū)域。過去，這里曾經(jīng)是野生生物茂盛，風(fēng)景獨特的地方。十九世紀(jì)一位詩人形容這里是“起伏山巒之中的翡翠”。

然而，不幸的是，從十八世紀(jì)九十年代起人們在這里發(fā)現(xiàn)了煤礦，于是該地區(qū)出現(xiàn)了很多采煤的企業(yè)，這些企業(yè)成為該地區(qū)主導(dǎo)的工業(yè)，這些工業(yè)通過很多交通工具進行運輸，一開始是通過薩斯河，后來通過該州的運河，最后來是通過鐵路。當(dāng)時，這些新興采煤業(yè)一年能完成成千上萬噸的煤礦的開采和運輸。聯(lián)邦和居民都獲得了巨大利潤。由于該事業(yè)的發(fā)展，該流域的人口、工業(yè)速快增加和擴大，并且吸引了來自波蘭、德國、意大利和俄羅斯的移民者前來開荒。

然而，好景不長，人們在賺取大把大把鈔票的同時，也得到了自然界的懲罰。因為這種無序的采礦業(yè)對薩斯河流域環(huán)境的影響太大了。它造成該流域的很多的礦坑、小山似的礦渣堆棄物，并且隨處可以看到黃色的礦物形成的黑色的含鹽很高的污水往河里流淌。不僅如此，更令人不可想象的是，當(dāng)洪水發(fā)生的時候，有很多地下礦井被淹沒，造成很多人死于非命。

因此如何在該流域合理采礦，同時又有利于環(huán)境保護是當(dāng)時該流域的最大課題。

美國河流遺產(chǎn)組織在薩斯河流域恢復(fù)方面起著重要作用。該組織鼓勵社區(qū)團體對污水流路作為自然遺產(chǎn)進行整治，而不是僅僅從治污和防洪的角度進行治理。積極促進區(qū)域合作，改進公私關(guān)系，并且上馬了很多新型的經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護和歷史文化遺產(chǎn)保護方面的革新措施。該流域又呈現(xiàn)出早期的生機，又回到了十九世紀(jì)初詩人所描繪的那種景象。并被美國人描述為“人類眼睛所能停留的世界上最美麗和最富有的一道風(fēng)景線”。

2.治理措施

2.1 流域環(huán)保主導(dǎo)方略

由于美國政府對薩斯河流的治理非常重視，該河流被列為美國遺產(chǎn)河流。薩斯河治理的最大特點，是其基于該流域GIS（地理信息系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上模型平臺。系統(tǒng)所采取的技術(shù)可以說是當(dāng)今可獲得技術(shù)中最復(fù)雜和最先進的。該項目得到了聯(lián)邦和州的200萬美元的資助,實際耗資800-1200萬美元。其地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括整個薩斯流域的環(huán)境、人口、社經(jīng)、地貌和物理形態(tài)、天然資源和其它屬性等。對于環(huán)境諸要素之間的地域關(guān)系進行了準(zhǔn)確的描述。例如森林、河流、濕地、野生動物棲息地等。以及其它基礎(chǔ)設(shè)施，例如公路、城市、建筑物、污水系統(tǒng)等。

該項目具體由該州的國王大學(xué)和威爾克斯大學(xué)（King's College and Wilkes University）聯(lián)合完成。他們旨在建立一套區(qū)域獨立并且互助的多目標(biāo)的地理信息系統(tǒng)。重點是在賓夕法尼亞州的中部和北部薩斯河域進行應(yīng)用。該工程極方便地促進了流域環(huán)境恢復(fù)和經(jīng)濟發(fā)展。幫助人們制定“聰明增長”的用地規(guī)劃?；A(chǔ)設(shè)施發(fā)展計劃，項目本身也包括對不熟悉人員進行GIS培訓(xùn)和系統(tǒng)應(yīng)用。研究部門根據(jù)以GIS為基礎(chǔ)的水環(huán)境模型分析結(jié)果制定流域主導(dǎo)治理方略，以達到美國河流遺產(chǎn)保護的要求。

項目的第一階段，由河流土地生態(tài)學(xué)者、環(huán)境科學(xué)家對所有已經(jīng)存在的陸地、水文和環(huán)境數(shù)據(jù)進行整合，使它們規(guī)范于以GIS為基礎(chǔ)的流域生態(tài)框架。當(dāng)這些工作完成以后，GIS分析功能將有助于確定河流的以下因素：環(huán)境數(shù)據(jù)有缺乏的具體地段；環(huán)境污染比較嚴(yán)重和劇烈的地方；人口最稠密的地帶；尋找到污染治理的當(dāng)?shù)氐?、州的、?lián)邦的、甚至是個人的資源和措施；用于環(huán)境清理、生態(tài)恢復(fù)和污染控制的最經(jīng)濟、最可行的措施等。

項目進行的第二階段是實施野外監(jiān)測，該監(jiān)測將進行跨越流域的陸地、河流和地下水監(jiān)測，以獲得連續(xù)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)與項目第一階段的數(shù)據(jù)合成一體，進入GIS模型并最終形成一個流域的綜合評估系統(tǒng)。模型生成的評估數(shù)據(jù)和結(jié)果可直接作為環(huán)境清整和生態(tài)恢復(fù)工程的依據(jù)，同時也有助于設(shè)計一個流域級的防洪措施。

項目的第三階段仍然是野外環(huán)境監(jiān)測，主要是用于決定環(huán)境治理的深度和河流恢復(fù)程度的因素的監(jiān)測，以幫助人們制定最經(jīng)濟、最有效的環(huán)保措施。

項目成功以后，有很多市政部門和非盈利性組織利用了這種GIS技術(shù)的優(yōu)勢，通過這種方式，能夠節(jié)省大量的開資，因為一個區(qū)域規(guī)劃、經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境恢復(fù)工程一般包括植被、濕地、河流、公路、公園、房屋和水處理工廠。GIS能直接標(biāo)注出污染源，同時分析出該污染所影響的范圍，以及土地地形對水流的影響等，確定污染治理所需要的最低費用。美國賓夕法尼亞州所使用的這種GIS技術(shù)受到社會廣泛認(rèn)可，因為它能夠能夠?qū)⒑Ａ康臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫牡貓D數(shù)據(jù)，同時能提供分析功能，幫助社區(qū)居民制定可行防洪計劃、清理污染和制定發(fā)展計劃等。該項目研究吸引了一個國家級的公司在該流域增設(shè)了一個培訓(xùn)中心，幫助大學(xué)機構(gòu)培訓(xùn)準(zhǔn)備在該領(lǐng)域就業(yè)的GIS專業(yè)人才。他們有來自世界各國的專家，包括一個俄國專家工作組。負(fù)責(zé)GIS環(huán)境管理方面的培訓(xùn)。

2.2 水質(zhì)監(jiān)測與計算機服務(wù)

賓夕法尼亞的薩斯河除了具有在環(huán)境方面的GIS模型之外，還有比較稱道的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)和完善的計算機服務(wù)系統(tǒng)。

薩昆河域河流遺產(chǎn)組織得到美國環(huán)境保護局的400萬美元的資助，以幫助實施該河域?qū)崟r水質(zhì)監(jiān)測項目。

水質(zhì)實時監(jiān)測項目有助于該流域的環(huán)境評估和清除策略。這是一個實時的、互聯(lián)的、能報告環(huán)境參數(shù)的河流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用先進的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)和全球定位系統(tǒng)(GPS)來測量和改進水質(zhì)。能夠幫助人們實時跟蹤酸性礦渣廢棄物和污水的影響，并且能夠評估出薩昆河流兩岸的植被情況。這些信息都可以顯示于互聯(lián)網(wǎng)上，能夠幫助人們對河流及兩岸需要恢復(fù)和修補的地區(qū)進行定位，尤其是有污水排入的地方。作為該項目的增補，美國環(huán)境公署從聯(lián)邦基金撥出100萬美元用以修復(fù)和改造雨污合流（雨水和污水混流并易造成污染和洪災(zāi)）的地區(qū)。

2.3 城市恢復(fù)項目

美國賓夕法尼亞州所進行的城市恢復(fù)項目是一種非盈利性的社區(qū)發(fā)展合作，薩斯流域項目旨在恢復(fù)賓夕法尼亞州和懷俄明州沿薩昆河的城市，例如威爾克斯巴瑞（Wilkes-Barre）等。

薩斯河城市恢復(fù)行動作為城市建設(shè)者對城市的最后一次補救，包括城市河流景觀恢復(fù)、城市煤礦業(yè)改革與重組、出售或者出租尚未使用的居民或者是商業(yè)財產(chǎn)。城市恢復(fù)項目的執(zhí)行者代表了當(dāng)?shù)厣虡I(yè)的、市民的和高等教育的社區(qū)團體的利益。過去幾年，項目小組對薩斯河所穿過城市的沿河生態(tài)環(huán)境遭受破壞地帶進行整治，然后再將不適宜部分出售或者出租給鄰近的高?；蛘哐芯克苑e累資金。完成了皮斯頓市的河邊陸地的美化工作，并且引進光纖燈和光纖照明，吸引了當(dāng)?shù)氐木用窈屯鈦碛慰?。購買和重新修繕歷史性建筑----史締林旅館，該項目從公私各界籌集了600萬美元的資金，包括從美國住房與城市發(fā)展部門。

2.4 促進沿河娛樂業(yè)的發(fā)展

在美國工程兵團和其它組織的幫助下，薩斯河進行了沿河娛樂業(yè)的開發(fā)。并將該項目作為2億美元的懷俄明州(美國州名)堤防加高防洪項目的一部分。美國工程兵團允許在薩斯河的三個防洪墻的后面修建入口，并且提供河上娛樂項目，包括河岸公園、觀光走廊、梯形劇院、游船、花園和其它令人愉悅的設(shè)施。在薩昆河的北邊，河流遺產(chǎn)組織正在進行著一個名叫“河岸綠色通道”的工程，將會在斯克蘭頓（美國賓夕法尼亞州東北部城市）的下游修建一片充滿生機和活力的風(fēng)景帶和供游人行走的“綠色長廊”。

薩斯河自從上升到美國河流遺產(chǎn)的高度進行設(shè)計管理以后，河流恢復(fù)取得了巨大成功，但是當(dāng)?shù)氐娜藗冞€在謀求著該地區(qū)的更完善、更和諧的開發(fā)，包括：廢棄礦區(qū)的重新發(fā)展問題，這需要涉及到水土重新開墾方面的合理稅收的問題。對于雨污同流處理的繼續(xù)投資等。以及加大對社區(qū)公私項目的投資，例如城市建設(shè)、經(jīng)濟發(fā)展、文化保護、環(huán)境保護和恢復(fù)等。并要求政府和社會各界對薩斯河沿河娛樂項目的支持，主要有河岸公園、河邊土地和其它娛樂設(shè)施的支持和保護等。

3 對我國的啟示

我國現(xiàn)在是經(jīng)濟發(fā)展的快速時期，土地、環(huán)境和水資源狀況與經(jīng)濟發(fā)展和人口增長密切相關(guān)。現(xiàn)在，土地和人口增長的矛盾尖銳。目前我國每年凈增人口1500萬人，我國現(xiàn)有人口已超過12億，預(yù)計2050年將達到15億。人口急劇增長，耕地面積不斷減少，給土地帶來極大壓力。土地是人類一切生產(chǎn)活動的基地，無論農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)、城市化建設(shè)、工礦企業(yè)等各項建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都離不開對土地的利用。城市工業(yè)化建設(shè)、采礦和其它類似的活動對加速土壤的侵蝕是非常明顯的。采礦是在生產(chǎn)過程中和自然環(huán)境相互作用最強烈的形式之一，在此過程中人類表現(xiàn)為改造地球外貌的強有力因素。不序的采礦不僅改變巖石圈的組成和結(jié)構(gòu)，而且改變包括生物圈在內(nèi)的整個自然綜合體。由于強度開采礦產(chǎn)所產(chǎn)生的自然綜合體的變化，通常對生物圈是不利的，導(dǎo)致周圍環(huán)境的惡化，水土流失嚴(yán)重。豫陜晉接壤區(qū)人煙稀少，林草茂密，80年代后期，國營和個體企業(yè)紛紛投入開采金礦，在1萬多平方公里的范圍內(nèi)有開采點3000個，年產(chǎn)黃金30萬兩，雖帶來了可觀的經(jīng)濟效益，但直接破壞植被168km2，侵蝕模數(shù)由1030增加到1458t/km2.a，同時棄石廢渣1645萬m3，暴雨時形成人造泥石流和滑坡。采礦不僅造成了嚴(yán)重的水土流失，而且其廢棄物嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)厮|(zhì)。該礦區(qū)大小選礦廠和個體土法混汞碾佯者鱗次櫛比，所產(chǎn)生的廢水中含汞、鉛等有害物質(zhì)注入當(dāng)?shù)厮担率顾Y源受到污染帶毒，既不能飲用，也不能灌溉。銅鐵礦冶煉排放的SO2等有害氣體所及之處，危害植物生長。

黃河中游大型煤田，地處多沙粗沙區(qū)，處在暴雨多發(fā)地帶，水土流失本來就非常嚴(yán)重，再加上大規(guī)模的開采煤炭，植被破壞殆盡，占用土地，造成地表地下土層松動，移動大量巖石土體，一遇暴雨極易形成滑坡、崩塌等重力侵蝕，更加劇了水土流失。

美國賓夕法尼亞州的薩斯河利用先進的GIS技術(shù)、水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)將流域中的煤礦地質(zhì)數(shù)據(jù)裝入計算機，便于人們綜合分析，尋求污染治理的最佳途徑。由于GIS數(shù)據(jù)詳實，所以所建立的GIS模型能夠真實反映該流域的實際，由模型所得出的結(jié)論也是全流域性的綜合措施，避免了那種“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的局部短見行為。該州的河流恢復(fù)使我們再一次深刻領(lǐng)會“數(shù)字化生存”的具體實例。