礦山廢棄地生態(tài)修復模式與技術(shù)研究

吳靖雪　張希　李鑫

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摘要：國民經(jīng)濟的發(fā)展離不開礦產(chǎn)資源的開發(fā)，但是礦產(chǎn)資源的開發(fā)又會對礦區(qū)原有的生態(tài)環(huán)境造成不同程度的破壞。因此，開展礦山廢棄地生態(tài)修復的研究至關(guān)重要。從礦山廢棄地生態(tài)修復模式，景觀重塑的相關(guān)技術(shù)及方法等方面進行了分析，結(jié)合相關(guān)案例，為礦山廢棄地生態(tài)修復技術(shù)的進一步開發(fā)和利用提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：礦山廢棄地；生態(tài)修復；技術(shù)和方法

中圖分類號：F27

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）07008302

1引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟的高速增長和科學技術(shù)的快速發(fā)展，我國加大了對煤炭資源的開采速度，每年以數(shù)十萬公頃的速度在毀壞，礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境破壞和污染問題已十分嚴重。我國礦山廢棄地的生態(tài)修復工作始于20世紀50年代末，但是直到80年代，這項工作基本上還是處于零星、分散、小規(guī)模和低水平的狀況，從整體上看，我國礦山環(huán)境治理和生態(tài)修復的欠賬較多，任務艱巨。1988年，我國頒布了《土地復墾規(guī)定》，使我國的礦山生態(tài)恢復工作步入了法制化軌道。進入21世紀，隨著資源和環(huán)境保護意識的提高一級技術(shù)應用的日趨成熟，這項工作正在全國全面開展，并成為我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要組成部分。目前，綜合性重建目標和向替代產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變已成為礦山廢棄地綜合治理的新理念和趨勢。

2礦山廢棄地生態(tài)修復模式

2.1生態(tài)復綠模式

2.1.1單一復綠模式

單一復綠模式主要適用于重要交通干線兩側(cè)可視范圍內(nèi)的、場地面積較小的且邊坡穩(wěn)定的礦山廢棄地。針對此類礦山廢棄地，可以通過建立生態(tài)環(huán)境保護區(qū)，運用生態(tài)復綠和修復山體瘡疤等方法，利用現(xiàn)行比較成熟植被恢復手段，對破損的山體進行修復，愈合采礦遺留的傷疤，使礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境逐步恢復。

2.1.2農(nóng)林漁牧復墾

農(nóng)林漁業(yè)復墾指依據(jù)宜農(nóng)則農(nóng)、宜林則林、宜漁則漁、宜牧則牧的原則，在一些生態(tài)破壞較輕微，環(huán)境污染較小的區(qū)域進行復墾，改造之后可進行農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、牧業(yè)等綜合利用。河南的永城煤礦廢棄地，就是將深層塌陷區(qū)域進行復墾用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，將淺層塌陷區(qū)域進行復墾用于種植，使有限的土地資源得以可持續(xù)利用。

2.2景觀再造的模式

景觀再造模式主要適用于臨近城區(qū)或者風景區(qū)，人流量較大，有造景需求的礦山廢棄地。這種模式就是在原有景觀的基礎(chǔ)上，挖掘新的旅游資源，進行合理的景觀規(guī)劃設(shè)計，使自然資源與歷史文化資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟優(yōu)勢，在創(chuàng)造生態(tài)效益的同時收獲經(jīng)濟效益。根據(jù)礦山廢棄地改造后場地主體功能的不同可以大致分為城市開放空間、礦業(yè)遺跡旅游地、博物館等類型。

2.2.1城市開放空間

城市開放空間主要指供市民休閑的城市戶外公共空閑，包括各類主題公園、礦山公園、自然山水園林、綠地等。如上海辰山植物園的礦坑花園，礦坑原址屬百年人工采礦遺跡，作者根據(jù)礦坑圍護避險、生態(tài)修復要求，結(jié)合中國古代“桃花源”隱逸思想，利用現(xiàn)有的山水條件，設(shè)計瀑布、天塹、棧道、水簾洞等與自然地形密切結(jié)合的內(nèi)容，深化人對自然的體悟。利用現(xiàn)狀山體的皴紋，深度刻化，使其具有中國山水畫的形態(tài)和意境。礦坑花園突出修復式花園主題，是亞洲最大的礦坑花園。

2.2.2礦業(yè)遺址旅游地

礦業(yè)廢棄地經(jīng)過藝術(shù)手法的處理并賦予全新的功能定位后，能形成全新的后工業(yè)景觀旅游地，加上對礦坑等遺址景觀環(huán)境的再造，使其與周邊的自然風光銜接起來組成全新的礦產(chǎn)旅游景區(qū)，從而打造出極富吸引力的主題旅游資源，從而進一步帶動資源枯竭型城市的經(jīng)濟發(fā)展。這種以舊礦區(qū)為打造核心的旅游項目在國內(nèi)外都有很多成功的先例，例如德國魯爾區(qū)的改造、南京的方山地質(zhì)公園項目等。

2.2.3博物館

博物館適用于污染較小且具有較多廢棄礦業(yè)遺存元素的礦山廢棄地進行改造。博物館分室內(nèi)與露天博物館兩種，這兩種類型也只是建筑空間形式上的不同，都體現(xiàn)了礦業(yè)遺產(chǎn)的兩大價值：歷史紀念和學習教育價值。

2.3綜合利用的模式

此種模式適用于那些位于重要城鎮(zhèn)周邊，且對周邊生態(tài)環(huán)境有重大影響的，礦區(qū)面積較大、具有開發(fā)利用價值的礦山。此類礦山廢棄地，可以利用礦山廢棄地周邊地區(qū)的生態(tài)優(yōu)勢和用地優(yōu)勢，通過延伸城市功能，進行綜合整治，打造新興的城市功能板塊，帶動周邊地區(qū)發(fā)展。如蘇州旺山利用開山采石留下的10個廢棄礦坑，通過一系列生態(tài)修復和景觀重塑設(shè)計，將廢棄礦坑區(qū)成功打造成了生態(tài)綠洲，被譽為“蘇州最美山村”。

3礦山廢棄地景觀重塑與生態(tài)修復的方法及技術(shù)

3.1地形重塑

礦山廢棄地本身獨特的自然景觀，代表了礦區(qū)建設(shè)歷史的一種獨特的地域文化景觀。在景觀重塑設(shè)計時可以考慮保留其獨特的地表痕跡，并對其進行景觀修復與藝術(shù)加工，再將其與周圍的自然風光進行有機的結(jié)合，創(chuàng)造出極富視覺化效果的藝術(shù)形式。

3.1.1地形的處理

對于垂直界面的處理，即山體開鑿面。配合地形設(shè)計分隔空間，運用靈巧變化的手法，多層次的重塑地形，構(gòu)成復合型的空間。對于斜界面的處理：層層疊落的梯田景觀。對于水平界面的處理：采用地面鋪裝法。軟性地坪或硬性地坪式設(shè)計。

3.1.2相關(guān)技術(shù)

土壤改良。在礦山廢棄地生態(tài)修復中，土壤基質(zhì)改良是首先需要解決的問題，也是核心問題。礦山廢棄地的土壤改良要實現(xiàn)三項基本目標，改善土壤基質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)：施用石灰等物質(zhì)調(diào)節(jié)土壤PH值；改善基質(zhì)的養(yǎng)分狀況：添加N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)提高土壤肥力；去除基質(zhì)中的有害有毒物質(zhì)：施加含Ca化合物緩解重金屬毒性。

邊坡處理。裸露的邊坡巖體容易變形造成崩落、滑坡甚至崩塌，同時也會造成土壤和水源污染。邊坡的破壞靠自然的力量很難恢復，礦山邊坡治理是礦山生態(tài)恢復的基礎(chǔ)性工作，邊坡復綠是采用具有生命力植物的種子、苗木等種植在礦山邊坡面上，不但可以綠化環(huán)境，亮麗人們的視覺，而且對于涵養(yǎng)水源，保持水土也是一種有效的措施。

3.2水體重塑

3.2.1方法

礦山廢棄地中的水體包括工業(yè)遺留下來的廢水和長期積蓄下的雨水。在山體附近有沖溝的位置，通過設(shè)置攔蓄水壩，利用雨季降水形成小的水面，提高山體的水利狀況；在自然形成的沖溝較少的位置，可以利用道路邊溝攔蓄雨水，在邊溝的最凹點，開鑿滲水井，可以改善山體的淺層地下水狀況，在水體重塑過程中，應盡量減少水資源的消耗。

3.2.2污水處理與再利用技術(shù)

雨水的收集和循環(huán)利用。礦業(yè)廢棄地如果位于降水量較大區(qū)域的，則可以采用改造成次生濕地來進行區(qū)域的生態(tài)恢復，因為其礦坑中都會留存有大量積水，便于打造成此生濕地。另外，還能在一定程度上減輕和淡化土壤污染。因為礦業(yè)廢棄地生態(tài)恢復的初期，土壤中各種污染物的含量較高，如果能夠引導地表水源對其進行沖刷，能起到減少土壤污染物的效果。

3.3植被重塑

3.3.1植物種類選擇

植物修復是通過植物對礦區(qū)土壤中的有害物質(zhì)進行凈化處理，改變土壤的理化性質(zhì)，增加土壤肥力。對于不同的礦區(qū)，應根據(jù)土壤的污染程度、重金屬種類，選擇不同的植物。植物選擇標準如下：生長快、適應性強、抗逆性好、成活率高的植物；具有改良土壤能力的固氮植物；當?shù)貎?yōu)良的鄉(xiāng)土植物和先鋒植物；選擇植物種類時考慮植物的綜合效益，主要包括抗旱、抗污染、耐瘠薄、抗病蟲害等植物；在滿足生態(tài)功能的前提下，考慮植物的色、香、形等，滿足造景需要。在礦山廢棄地的改造中，為了改善生態(tài)環(huán)境，恢復植被，應該首先種植耐性強的先鋒草類，如假儉草、葦狀羊茅、芒草彎葉畫眉草、狗牙根等。

總之，植物在礦區(qū)生態(tài)修復中的作用是多方面的，不僅可防治水土流失、修復受污染的土壤、改善立地條件；而且可有效阻滯礦塵飛揚，修復礦區(qū)的生態(tài)功能，有利于其他植被的自然定居。

3.3.2植被恢復技術(shù)

植被的恢復在礦山廢棄地的生態(tài)恢復中占據(jù)著重要地位，因為自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復往往是以植被的恢復為首要前提的。植被恢復技術(shù)主要是指創(chuàng)造和調(diào)節(jié)植物生長所必須的土壤、營養(yǎng)、水分和溫度等條件，采用生物覆膜技術(shù)給植被進行定期灌溉，可以維持植物的生長環(huán)境。植被的修復有兩種方式：直接植被和覆土植被。直接植被法是指直接在廢棄地上種植植物的方法，這種方法成效慢，對礦山地表的破壞不利于植物的生長。覆土植被成效相對較快，但覆土的成本高于直接植被。因此，礦山廢棄地的植被修復采用折中方式，在破壞較嚴重的區(qū)域采用覆土植被，其他區(qū)域則采用植被法。另外，在植物種植完后，需要定期對礦山廢棄地的植被進行養(yǎng)護與管理，保證景觀的可持續(xù)性。

4總結(jié)

礦山開采帶來的環(huán)境問題是生態(tài)修復研究中的一項難題，也是制約社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一個障礙因素。對于礦山廢棄地的生態(tài)修復應該從源頭開始，在制定礦產(chǎn)開采計劃的同時就應該對礦山環(huán)境可能遭受到的破壞程度進行評估，并制定相應的修復方案。國外礦山廢棄地的研究和實踐起步較早，建成的經(jīng)典案例也較多，對我國的廢棄地生態(tài)修復與重塑具有一定的借鑒意義。但設(shè)計師在重塑當?shù)厝宋木坝^的過程中仍需從我國國情入手，構(gòu)建出符合我國實際情況的景觀重塑原則，這樣的礦山廢棄地景觀重塑項目才具有意義。

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