淺析歷史遺留廢棄礦山生態(tài)修復(fù)

摘要：隨著國家“五位一體”的部署，建設(shè)生態(tài)文明已然是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來的大計，是實現(xiàn)中國夢的重要內(nèi)容?！熬G水青山就是金山銀山”，歷史遺留的廢棄礦山破壞地形地貌和含水層、造成水土流失及地質(zhì)災(zāi)害隱患，亟待開展生態(tài)修復(fù)工作，通過采取相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)措施，對類似的歷史遺留廢棄礦山生態(tài)修復(fù)具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義，本文以新豐江流域的新豐縣馬頭鎮(zhèn)路下村歷史遺留廢棄礦山生態(tài)修復(fù)項目為例，著重闡述歷史遺留廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：歷史遺留廢棄礦山；生態(tài)修復(fù)；方案比選；生態(tài)修復(fù)目標(biāo)

新豐縣馬頭鎮(zhèn)路下村歷史遺留廢棄礦山位于新豐縣城東南向135°，直距約18.7km處，中心地理位置為北緯23°56′37″，東經(jīng)114°20′6″。生態(tài)修復(fù)平面面積約18×10m2，區(qū)內(nèi)存在較多邊坡，坡面基本裸露，植被無法正常生長，坡面和坡腳零散堆積巖土體，地質(zhì)環(huán)境問題突出，不符合生態(tài)環(huán)境發(fā)展要求，采取有效措施消除地質(zhì)災(zāi)害隱患及重建生態(tài)是十分緊迫和非常有必要的。廢棄礦山航拍影像及局部現(xiàn)狀見圖1。

1.生態(tài)修復(fù)區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1地形地貌

區(qū)內(nèi)地貌為丘陵區(qū)，地貌形態(tài)與巖性、構(gòu)造、地層和外力作用密切相關(guān)，是長期綜合地質(zhì)作用的結(jié)果，在中生代末期白堊紀(jì)地層發(fā)生的燕山運動，使陸地發(fā)生劇烈上升，且伴有花崗巖侵入，經(jīng)過長期風(fēng)化和流水作用的剝蝕、侵蝕，使原來形成于地下的花崗巖逐漸露出成為山體，而原來覆蓋在花崗巖上部的泥盆紀(jì)、石灰紀(jì)、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)和侏羅紀(jì)的地層大部分被侵蝕掉，構(gòu)成了花崗巖丘陵區(qū)，山體渾圓緩和，屬丘陵中低山侵蝕構(gòu)造地貌類型。

1.2氣象

新豐縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候，日照充足，雨量充沛，干濕季明顯，具有山地氣候特征，根據(jù)國家氣象站新豐地面氣象觀測站（1991年～2020年）歷史資料統(tǒng)計：本區(qū)常年平均氣溫20.5℃，月平均氣溫以1月最低，平均氣溫11.6℃；7月最高，月平均氣溫27.5℃。常年平均無霜期為324.7天，年均日照1466.5小時；常年平均年降雨量1911.8mm，常年平均年降雨天數(shù)162.7天，降雨多集中在汛期（4月～9月），占全年總降雨量的77.6%。

1.3地層巖性

區(qū)內(nèi)地層結(jié)構(gòu)相對簡單，由第四系（Q4）坡積層和殘積層組成，主要為二長花崗巖和中粗粒黑云母花崗巖風(fēng)化殘積物，其巖性上部多為粉質(zhì)粘土、礫質(zhì)粘性土、砂和石英礫砂，下部為砂質(zhì)高嶺土。區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛，巖性主要為二長花崗巖、黑云母花崗巖、花崗斑巖，為佛岡巖體的一部分，屬晚侏羅世侵入體。巖石中灰白色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要有鉀長石、斜長石、石英、黑云母等。區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，未見地層褶皺、斷裂等構(gòu)造現(xiàn)象，地質(zhì)構(gòu)造簡單。

1.4水文地質(zhì)條件

1.4.1地表水

區(qū)內(nèi)地表水系較發(fā)育，地表水體主要表現(xiàn)為溪溝、礦坑低洼積水等。地表徑流主要為溝谷溪流和礦區(qū)地面、坡面的面流。

1.4.2地下水

區(qū)內(nèi)地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。

1.4.2.1松散巖類孔隙水

主要賦存于礦山內(nèi)低洼處，含水層巖性為填土、碎石夾礫質(zhì)粘性土或砂質(zhì)高嶺土及全—強風(fēng)化花崗巖，其透水性一般，富水性弱，水量貧乏。開采邊坡未出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，說明地下水局部分布，屬上層滯水性質(zhì)，該類地下水接受地表水及降雨補給，并向地形低洼處徑流排泄，部分下滲補給基巖裂隙水。

1.4.2.2基巖裂隙水

主要賦存于礦山及周邊的花崗巖基巖節(jié)理裂隙中，地下水水位與巖石節(jié)理裂隙發(fā)育程度有關(guān)。上部節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙多被石英充填呈閉合狀，節(jié)理裂隙空隙率低、透水性差，富水性弱，水量貧乏，屬弱含水層。該類地下水接受上部松散巖類孔隙水越流補給和區(qū)外側(cè)向補給，以側(cè)向地下徑流方式排泄至低洼處以泉形式滲出。

1.4.2.3地下水的補給、徑流與排泄

礦山地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，大氣降雨是本區(qū)地下水的主要補給來源。包氣帶中的局部上層滯水順地勢由高處往低處流動，由于地表起伏大，徑流途徑短，徑流不遠(yuǎn)便以泉的形式排向溝谷；深層地下水則通過裂隙向谷地匯流或部分以泉形式滲出。區(qū)內(nèi)地下水的徑流方向，與地表水徑流方向大致相同，即由山脊向沖溝，由坡頂向溝谷排泄，總體上由南西向北東方向徑流，由沖溝往低洼河谷處排泄。地下水補給、徑流及排泄條件基本保持自然平衡狀態(tài)。

1.5工程地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)巖土體自上而下由松散巖類素填土、第四系坡殘積粘性土、全—強風(fēng)化巖及基巖組成。

1.5.1松散巖類

素填土：為礦山開采全過程期間產(chǎn)生的剝土和廢石等構(gòu)成，組成成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)不均勻，松散為主，主要堆積在溝谷和山坡上。

礫質(zhì)黏性土：厚度0.6m～2.7m。褐黃色，可塑狀，韌性中等，干強度中等，主要由粗?；◢弾r風(fēng)化殘積而成，含石英顆粒和云母等礦物質(zhì)。為特殊性巖土，具有遇水易軟化、崩解等特性。其工程力學(xué)性質(zhì)一般，在暴雨期間，該類土易發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。殘坡積土黃壤土表層較厚，酸性強，偏粘，養(yǎng)分含量中等。

全—強風(fēng)化花崗巖：區(qū)內(nèi)分布廣泛。褐黃色、褐紅色，硬塑狀—半巖半土狀，巖石風(fēng)化劇烈，原結(jié)構(gòu)基本破壞，含石英顆粒和云母等礦物質(zhì)，遇水易軟化、崩解，厚度較大。其工程性質(zhì)中等，邊坡穩(wěn)固性差，特別是在采坑剝離的高陡邊坡，在暴雨天氣極易發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

1.5.2基巖

基巖為花崗巖，可劃分中風(fēng)化和微風(fēng)化花崗巖兩個工程地質(zhì)層。

中風(fēng)化花崗巖：半堅硬巖類，巖石的風(fēng)化裂隙較發(fā)育；層厚變化大，邊坡較穩(wěn)定，工程力學(xué)性質(zhì)較好。

微風(fēng)化花崗巖：堅硬巖類，呈塊狀結(jié)構(gòu)，堅硬完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育，抗壓、抗折和抗剪切性能高，采場現(xiàn)狀邊坡較穩(wěn)定，穩(wěn)定性較好。

2.廢棄礦山生態(tài)修復(fù)問題

該廢棄礦山主要生態(tài)問題有地質(zhì)災(zāi)害隱患、含水層破壞、地形地貌破壞和土地資源破壞等。

2.1地質(zhì)災(zāi)害隱患

區(qū)內(nèi)大多數(shù)礦坑未削坡放坡或分臺階開采，在露天采場界線、排土場、廢石場以及礦山道路等范圍，都沒有截水溝、排水溝，為地質(zhì)災(zāi)害隱患的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。

2.2含水層影響與破壞

礦區(qū)開采方式為露天開采，礦體因結(jié)構(gòu)致密而富水性差，其節(jié)理、裂隙及第四系含水層富水性弱，礦區(qū)下游存在小型溪流，礦區(qū)的水土流失，對下游溪流形成了堵塞，并對水質(zhì)造成了一定的影響。

2.3地形地貌破壞

區(qū)內(nèi)及附近無各類地質(zhì)遺跡、自然保護(hù)區(qū)、人文景觀、風(fēng)景旅游區(qū)，礦山開采對原生地形地貌景觀破壞程度大，對自然景觀、人居環(huán)境影響嚴(yán)重。

2.4土地資源影響與破壞

礦區(qū)采礦活動產(chǎn)生的露天采坑、排土場、廢石場、礦山道路等占用、破壞了原有土地的類型，挖損和壓占土地的范圍大，導(dǎo)致土地性狀改變，礦區(qū)現(xiàn)狀生態(tài)修復(fù)難度極大。

2.5巖土體特征

2.5.1松散巖類

雜填土、由碎石和原剝離表土堆填形成的邊坡（復(fù)墾適宜性三級）以及原開挖形成的采坑斜坡是本區(qū)修復(fù)的難點，局部開挖形成的高陡斜坡復(fù)墾適宜性達(dá)四級。

礫質(zhì)黏性土土地復(fù)墾適宜性等級為一級（比較適宜）、適宜復(fù)墾復(fù)綠。

全—強風(fēng)化變質(zhì)砂巖土地復(fù)墾適宜性評價等級為二級（勉強適宜），可復(fù)墾復(fù)綠。

2.5.2基巖

礦區(qū)基巖多呈高陡邊坡、采坑平底，其土地復(fù)墾適宜性評價等級為四級（難利用），復(fù)墾復(fù)綠的工程難度相對較大。

3.生態(tài)修復(fù)目標(biāo)及預(yù)期效果

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件和土地復(fù)墾類型等情況，以“因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理、科學(xué)有效”的原則，采取“分類實施、立體復(fù)綠、喬灌藤草相結(jié)合”的理念，通過“生物治理+工程治理”的綜合修復(fù)工程手段，以達(dá)到“固沙固土、綠化礦山、改善生態(tài)”的生態(tài)修復(fù)效果，并產(chǎn)生直接或間接經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益。

4.方案比選

通過對礦區(qū)的基礎(chǔ)信息和前期資料進(jìn)行收集、分析和研究，結(jié)合具體的生態(tài)修復(fù)目標(biāo)制訂詳細(xì)的計劃，按計劃實施生態(tài)修復(fù)工程，實現(xiàn)歷史遺留廢棄礦山的綜合生態(tài)修復(fù)目標(biāo)。針對本礦區(qū)生態(tài)修復(fù)形式供選擇的方案見下表：

經(jīng)過方案比選，結(jié)合該礦山實際情況，綜合采用“方案一”較為妥當(dāng)。

5.廢棄礦山生態(tài)修復(fù)方案

本礦山總體的生態(tài)修復(fù)工程方案是“工程修復(fù)+生物修復(fù)”，概述如下。

“工程修復(fù)”，是對大量地表裸露，溝壑縱橫，水土流失嚴(yán)重、已發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域進(jìn)行工程措施修復(fù)，主要包括地形整理、修建截排水溝、邊坡綠化防護(hù)、修建涵管和設(shè)立警示牌等。

“生物修復(fù)”是本礦山生態(tài)修復(fù)的重點，包括土壤改良工程、邊坡工程、復(fù)綠工程，是重建生物群落的第一步。它以人工手段改良其生態(tài)環(huán)境條件滿足某些植物的生存需要，促進(jìn)植被在短時期內(nèi)得以恢復(fù)，縮短自然生態(tài)系統(tǒng)的演替過程。在恢復(fù)礦山生態(tài)系統(tǒng)時，由于植物生長立地條件的改變，恢復(fù)的植被結(jié)構(gòu)、種類不可能與原植被一樣。但這不是說一開始就不可建立最終的冠層植被，而僅是說明其他植物種類也許可在植被恢復(fù)初期處于主導(dǎo)地位。隨著生態(tài)環(huán)境條件的逐步改良，通過鳥類動物、風(fēng)和水流等傳播媒介的作用，一些從周圍地區(qū)來的亞先鋒植物物種侵入形成多層次植被群落。但最初的植物恢復(fù)，必須是建立自身持續(xù)的植被系統(tǒng)，持續(xù)的過程可導(dǎo)致理想的植被群落。

主要修復(fù)措施如下：

5.1對現(xiàn)場地形地貌進(jìn)行修整，將其修整成適合植被種植的平地或低于30°的緩坡，并針對水土流失較嚴(yán)重的排土場區(qū)域，采用約1∶1分臺階放坡治理；

5.2修筑截排水溝系統(tǒng)，對地表水系進(jìn)行梳理，減少水土流失并降低水流的沖刷作用；

5.3針對土層深度不夠的區(qū)域覆土約50cm，然后穴植喬灌木進(jìn)行復(fù)綠；

5.4對于坡度大于30°，低于63°的開挖坡面，采用掛三維網(wǎng)客土噴播的方式進(jìn)行復(fù)綠，并起到減少坡面沖刷，減少水土流失的作用；

5.5對于坡度大于63°或土質(zhì)堅硬、坡體沖刷痕跡較輕的邊坡，采用坡度或坡頂種植藤本植物的方式進(jìn)行自然修復(fù)；

5.6針對已恢復(fù)部分草本植物的區(qū)域，采用割草清理后，開挖種植穴補種喬木的方式進(jìn)行修復(fù)。

6.結(jié)語

新豐縣馬頭鎮(zhèn)路下村歷史遺留廢棄礦山經(jīng)過生態(tài)修復(fù)后，不但提高了區(qū)內(nèi)植被覆蓋度，消除或減弱了地質(zhì)災(zāi)害隱患，水土流失現(xiàn)象得到很大程度緩解，也改善了區(qū)內(nèi)及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，使區(qū)內(nèi)與周邊環(huán)境逐漸協(xié)調(diào)起來，再現(xiàn)青山綠水的美景，同時對類似的歷史遺留廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工程具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

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