淺談天意順閉坑采石場生態(tài)復綠技術①

曾曉鵬 李義雄 陳友光 李會龍 鄂孜威 梁 沖

(廣東如春生態(tài)集團有限公司 廣東廣州 510530)

石料開采是一個古老的行業(yè)，對經濟的發(fā)展、社會的進步起到了巨大的推動作用。1988年海南建省辦經濟特區(qū)至今，隨著經濟建設的飛速發(fā)展，各類基礎建設也隨之逐步完善，公路建設、建筑業(yè)等各類基礎建設迎來高峰期，對石料需求旺盛，采石場開采的數量和規(guī)模得到迅速擴大。但因露天開采、采剝方式不規(guī)范等歷史原因，對自然生態(tài)環(huán)境造成破壞。主要存在的問題包括：景觀破壞、植被破壞、水土流失、占用土地、地質災害、生態(tài)功能遭到破壞等。據統(tǒng)計，目前海南省存在上百個廢棄露天采石場，累計占地和破壞土地面積達上千余畝[1]。

“山”是城市生態(tài)環(huán)境的主要屏障與資源供給，因此山的生態(tài)修復是海南島創(chuàng)建工作中的重要組成部分。近年來海南省牢固樹立 “綠水青山就是金山銀山”的資源保護理念，扎實推進廢棄采石場生態(tài)修復工作，三亞、儋州、陵水等各市縣對其管轄范圍內的關閉(廢棄)石場陸續(xù)進行了綜合治理。隨著山體生態(tài)修復專項行動工作的順利推進，儋州正在以守住綠水青山的方式，打造自己的 “金山銀山”。儋州市南辰農場天意順閉坑采石場生態(tài)復綠項目正是順應這樣的時代潮流下實施建設。該項目通過對裸露山體的生態(tài)恢復治理，不僅把水土流失控制在允許范圍內，起到保持水土的作用，而且能改善城市山體生態(tài)景觀，保護城市的投資環(huán)境，提高城市的綜合競爭力，促進社會經濟可持續(xù)發(fā)展。

1 項目概況

1.1 項目區(qū)位及相關背景

天意順閉坑采石場位于儋州市南辰農場打白隊，該片區(qū)毗鄰云月湖畔，距儋陽樓及國道G225僅3 km，是在建儋白高速的必經之地，也是儋州重要的城市背景山體，區(qū)位條件突出。

天意順閉坑采石場在完成采石功能后未能及時處理，由此引發(fā)生態(tài)破壞等許多問題。因此，天意順閉坑采石場的現(xiàn)狀和該片區(qū)在城市生態(tài)、功能方面承載的職能存在巨大差距。

1.2 項目建設內容及規(guī)模

天意順為閉坑采石場，總面積約1.13 hm2，已經關閉采石活動數年，現(xiàn)需對其進行生態(tài)復綠?？偵鷳B(tài)修復面積約為1.1萬m2(裸露邊面積)。通過邊坡清危、錨固、設置灌溉系統(tǒng)，采用客土噴播技術、“V型”槽技術、點挖筑穴技術等復綠方式(種植綠色植物)對南辰農場天意順閉坑采石場進行綠色生態(tài)修復。

1.3 天意順閉坑采石場自然條件及現(xiàn)狀

天意順閉坑采石場位于儋州市，儋州市屬熱帶季風氣候，由于受島內中部隆起的五指山脈阻隔，處于背風面，又瀕臨北部灣，故有獨特的小氣候。全年接受太陽輻射能量每平方厘米110～130 kcal。各地年降雨量900～2 200 mm，年均1 815 mm。各地年平均風速1～4 m/s。該項目基本風壓值0.70 Kn/m2，根據國家地震局2001年8月1日 《中國地震動參數區(qū)劃圖》，儋州地區(qū)抗震設防烈度為7°，設計基本地震加速度值為0.10 g。天意順閉坑采石場地下水主要來自大氣降水補給和區(qū)外地下水側向補給，由西往東排泄。根據區(qū)域地質資料，地下水位年變幅約為1.50 m。

多年的開采已經對山體植被和土壤結構造成毀滅性破壞，坡面凹凸不平，平整高差達到0.6～1.0 m，且有許多松動石塊。主要的土壤類型有山地黃壤、紅壤、赤紅壤、紅色石灰土、黑色石灰土、堿性紫色土、沖積砂土等。山坡表面比較平整順直，四周長滿樹木，屬南亞熱帶植被類型，林木品種繁多，常見植物有橡膠、桃金娘、野牡丹、葛藤、金鐘藤、蕨類等草類，見圖1～2。

2 天意順閉坑采石場生態(tài)復綠目標的確定

圖1 天意順閉坑采石場航拍圖

圖2 天意順閉坑采石場現(xiàn)場圖

生態(tài)復綠目標的確定是廢棄采石場的首要任務，取決于廢棄地理化性質、自然條件和社會需求。理化性質基于基本的調查、取樣和分析，以及地形、地貌和地質的穩(wěn)定性；自然條件要考慮氣候、景觀、水資源狀況、植物區(qū)系等；社會需求要考慮廢棄采石場生態(tài)復綠承擔主體的要求、環(huán)境保護和經濟發(fā)展的需求。最終根據上述的數據確定生態(tài)復綠的目標[2]。天意順閉坑采石場生態(tài)復綠目的是以合理低造價，多種措施結合，低成本維護，恢復和營造一個良好的生態(tài)環(huán)境并取得最佳的生態(tài)效益。最終目標是通過3～5年形成一個可自我更新、循環(huán)并演替的高效穩(wěn)定自然生態(tài)景觀群落，見圖3～4。

3 采石場坡面清理

施工前應對交驗后的坡面，人工細致整平，清理所有巖石、碎泥塊、垃圾雜物等以免影響草籽的穩(wěn)定生長。對不利于草種生長的坡面要回填客土，并用水濕潤讓坡面自然沉降至穩(wěn)定。

圖3 天意順閉坑采石場植被演替與綠化目標間的關系

4 采石場土壤改良

土壤為萬物生長之本，是采石場生態(tài)恢復的主要限制因子。采石場毀滅性開采，導致開采面表土損失殆盡，給生態(tài)恢復造成了極大的困難，為了確保邊坡生態(tài)防護成功，必須確保邊坡防護客土、種植槽內回填種植土符合長效、保水保肥等性狀，滿足栽植植物生長所需的水、肥、氣、熱和厚度需求，并添加一定量對植物生長有力的椰糠、草纖維、固氮菌、生物菌、保水劑等。天意順閉坑采石場土壤質量理化性質：pH4.5～7.2，可溶性鹽0.1%～0.2%，土壤容重0.8～1.3 g/cm3，有機質3%～10%，全氮0.15～0.30， 全磷0.18%～0.38%，全鉀1.2%～2.8%，通氣空隙度15%～30%，代換量10～20 cmol(+)/kg。

天意順閉坑采石場除了土壤的質量要求外，還需要確保一定的厚度，每平方米覆蓋面積的種植土體積不得少于0.08 m3，最好達到0.1～0.2 m3。平臺(馬道)、水生植物綠化要根據選用的植物種類來決定種植土層的厚度。各類植物主要根系分布對天意順閉坑采石場土層厚度要求： 草本植物30 cm，小灌木45 cm，大灌木60 cm，淺根小喬80 cm，深根小喬100 cm，水生植物40～80 cm。

5 生態(tài)復綠技術的選擇與應用

廢棄采石場的植被重建一直是世界性的難題，在過去數十年里，國內外生態(tài)專家和工程技術人員為采石場復綠開展了深入的研究和實踐，創(chuàng)造了多種切實有效的生態(tài)恢復工藝和技術，為本項目的實施提供了許多借鑒。根據天意順閉坑采石場立地因子分析、設計理念與原則、定位等綜合情況，采用植被重建技術措施如下：

5.1 邊坡清危、錨固，檢修踏步修建，設置排水溝和急流槽

天意順閉坑采石場生態(tài)復綠施工前應清除坡面危巖及施工過程中出現(xiàn)的懸挑危石、險石，對危石細縫可進行封閉、注漿，對潛在坍塌、滑動區(qū)削坡減載，對于不穩(wěn)定或存在隱患不需清除的松動坡面需進行噴錨加固。上下級平臺每間隔50 m修建檢修維護踏步，方便后期檢修與維護管養(yǎng)，在坡面較大、坡度較陡區(qū)域設置排水溝和急流槽，減小雨水對防護后坡體沖刷損壞[3]，見圖5。

5.2 掛鍍鋅鐵網隔板 (土工籠)客土噴播技術

掛鍍鋅鐵網隔板(土工籠)客土噴播技術是指單獨用植物或植物和非生命的材料與土木工程措施相結合，以減輕巖石邊坡、高陡土質邊坡的不穩(wěn)定性和侵蝕的一種系統(tǒng)生態(tài)護坡綠化技術，其作用是通過錨桿，復合材料網，隔板和植被根系的力學加固地上植被的水文效以達到護坡改善生態(tài)環(huán)境的目的。適用天意順邊坡中≤70°的巖石類、半風化、高陡邊坡，見圖6～7。

5.3 板槽技術

圖5 邊坡清危、錨固，檢修踏步修建，設置排水溝和急流槽植被重建技術措施

圖6 天意順閉坑采石場掛鍍鋅鐵網隔板(土工籠)客土噴播技術應用

圖7 天意順閉坑采石場掛鍍鋅鐵網隔板(土工籠)客土噴播技術噴播3～6個月后效果

本技術通過在天意順石壁按照預制鋼筋混凝土隔板，上下隔板間距2.0～1.5 m，與坡面呈45°夾角，然后在槽內填種植土基質，槽上連接自動滴灌系統(tǒng)，再栽植小喬灌木和藤本類植物，起到生態(tài)恢復作用。適用于采石場開挖后陡峭的山體，一般坡度在60～90°均可采用本技術，圖8～10。

5.4 點挖筑穴技術

在天意順閉坑采石場開采面上凹面四周植筋

圖10 天意順閉坑采石場板槽技術一年后效果

澆筑或沙磚砌筑種植穴，間隔點綴，回填種植土，創(chuàng)造植物生存環(huán)境，栽植些粗生小灌叢、茅根草，播草籽，有些地段也選用三角梅、野葛藤或其他攀緣植物，利用植物根來固土，控制水土流失，達到生態(tài)恢復復綠的措施。

該技術特別適用于天意順開采面不平的區(qū)域，對坡面平整度要求不高，同時可根據凹面大小調整種植穴規(guī)格，在大規(guī)格種植穴內可采取堆疊植生袋、蜂巢結構、掛鍍鋅鐵網等形式進行輔助形成拉筋系統(tǒng)，穩(wěn)固植被系統(tǒng)，降低工程圬工成本，減少灌溉系統(tǒng)布管，見圖11。

5.5 植生袋 (生態(tài)袋)技術

天意順閉坑采石場由 “植生袋+連接扣”通過三角穩(wěn)固堆疊方式構成3D水土保持護坡植生綠化系統(tǒng)，生態(tài)袋內填充栽植土和草、灌木種子，天意順閉坑采石場個別區(qū)域可堆疊多層達到土層厚度≥60cm，栽植小喬木，再加上后期植物發(fā)達根系互通形成穩(wěn)定邊坡植被系統(tǒng)，可有效防止雨水沖刷。適用于天意順開采面為土石混雜區(qū)域，坡度≤45°區(qū)域和平臺區(qū)域回填土，見圖12。

6 植物種類的選擇

根據適地適樹的綠化設計原則和天意順廢棄采石場的現(xiàn)狀要求，參考石場附近植被長勢良好的山體，選擇與當地小氣候及環(huán)境相適應，而且生長迅速耐旱防風的特點優(yōu)勢植物，具體原則如下：

(1)優(yōu)先選用本土植物，特別是海南原生樹種及一些適應本區(qū)域氣候的優(yōu)良外來非侵占性植物，如：白背葉、馬占相思、小葉榕、銀合歡等。

(2)選用具有良好抗逆性(耐旱、耐貧瘠)和本地適應性的植物，如：銀合歡、芒、蘆葦等。

(3)重視植物的生態(tài)效益和多樣性，合理確定主、次要植物種類比例，提高生態(tài)治理的效果和質量，為后期自然演替構建良好的基礎。

(4)選用適當的先鋒植物并采用恰當的管養(yǎng)措施，保證目標植物和目標群落，促進人工群落向自然群落過渡，并進展演替至穩(wěn)定而高效的頂級群落，如：黃葛榕、小葉榕、大葉榕、三角梅等。

(5)以常綠為主，適當搭配部分落葉植物，注重林相結構。

圖11 天意順閉坑采石場點挖筑穴技術施工1年后的效果

(6)禁止選擇侵占性強的有害植物，如：薇甘菊、金鐘藤類植物。

(7)多種植物混種時，考慮相互間的 “互補”作用，避免 “相克” 如深根淺根結合、豆科非豆科結合、速生慢生結合、藤本與非藤本結合、常綠與落葉結合等，如：狗牙根、灰白木豆、豬屎豆等。

(8)選擇的植物不僅要求能迅速構建生態(tài)系統(tǒng)，同時，要兼顧景觀，配置不同季相變化、色調植物等，如三角梅、使君子、夾竹桃等，見圖13。

天意順閉坑采石場坡底存在水塘，可適當改造，與周邊景觀協(xié)調一致，具體措施為在池塘周邊淺水區(qū)域回填種植土，栽植再力花、蘆竹等水生植物，水塘中心區(qū)域設計浮床，栽植睡蓮等浮水植物點綴，見圖14。

7 栽培養(yǎng)護管理

栽培養(yǎng)護管理是一個相對基本的環(huán)節(jié)，選擇合適的栽培方式和技術手段，同時要進行灌溉、施肥、病蟲害防治等養(yǎng)護管理措施。

圖14 天意順閉坑采石場坡底水塘綠化1年后的效果

8 展望

天意順閉坑采石場生態(tài)復綠技術工程實施后，采石場的生態(tài)環(huán)境得到較大改善，治理區(qū)域的土壤肥力得到了有效的恢復，破壞的地表植被覆蓋率也顯著提高，達到了良好的生態(tài)效果。采石場土壤改良技術、生態(tài)復綠技術等方面取得較大的實踐效果，天意順閉坑采石場的治理經驗為海南廢棄采石場植被恢復探索了生態(tài)復綠技術及治理模式。