以某廢棄礦山為例探討巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復方案的選擇

劉文芝

（中色資源環(huán)境工程股份有限公司，北京 101304）

隨著社會發(fā)展，人們對生態(tài)環(huán)境越發(fā)重視，對生態(tài)質(zhì)量要求也愈高。以往礦山高速開采、急劇擴張時期留下的生態(tài)遺留問題也愈發(fā)明顯。在習總書記的“綠水青山就是金山銀山”理念提出以后，礦山生態(tài)修復逐漸成為解決區(qū)域生態(tài)問題、形成國土空間開發(fā)利用與保護格局的重要措施。隨著技術的發(fā)展與實踐，礦山生態(tài)修復技術呈現(xiàn)出時間、空間及點、線、面的差異性。

1 生態(tài)修復技術

1.1 生態(tài)修復技術

在礦山生產(chǎn)中應當采取邊采邊復、留臺處置等措施。分析對生態(tài)修復技術的調(diào)研結果，結合工程實踐經(jīng)驗，按照邊坡坡度變化，總結目前常用的巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復技術如下：

表1 巖質(zhì)邊坡主要生態(tài)修復技術表

1.2 生態(tài)修復技術選擇

以北京市某廢棄灰?guī)r礦山為例，探討巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復技術。

1.2.1 坡度、坡向及邊坡穩(wěn)定性分析

在前期勘查工作的基礎上，采用無人機航飛數(shù)據(jù)解譯地形數(shù)據(jù)，利用ArcGIS軟件制作坡度、坡向圖，分析邊坡穩(wěn)定性。

圖1 坡度圖

圖2 坡向圖

1.2.2 生態(tài)修復技術選擇

目前礦山的生態(tài)修復治理技術，主要分點、線、面三類，其綠化率、綠化效果、施工難度及工程造價等也各不相同。

在綠化植被的選擇上，優(yōu)先選擇耐寒、耐旱、耐貧瘠的鄉(xiāng)土優(yōu)勢樹、草種，引進外來優(yōu)良物種時，參照周邊或相似氣候條件治理區(qū)的經(jīng)驗；坡腳及外緣種植攀緣植物，上攀下垂，綠化坡面?？紤]植被覆蓋性，一般選擇喬、灌、草混種。在考慮植被適應性的同時，也要考慮與周邊環(huán)境的適宜性，對范圍較大的礦山區(qū)域，還要考慮搭配以便于后期形成植物群落。

（1）25°以下巖質(zhì)邊坡。對25°以下巖質(zhì)邊坡（或邊坡上的平臺、馬道）一般采用擋墻+客土+綠化技術。因坡度較緩，主要考慮在坡腳及平臺、馬道外緣砌筑擋墻+客土+綠化。擋墻主要以防止沖刷及擋土作用為主，可選擇漿砌石、干砌石、石籠、生態(tài)擋墻（可用生態(tài)袋碼砌）等。其中，干砌石擋墻僅可用于坡腳，石籠、生態(tài)擋墻砌筑于外緣起擋土作用時，考慮土體側(cè)向壓力，須植入鋼筋?？屯练种苯涌屯良翱屯梁笾步钤偕细惨z毯。對相對高程不高、風力影響較小的區(qū)域，可直接客土后綠化；對相對高程較高、風力影響較大的區(qū)域，客土后需覆蓋椰絲毯以防止水土流失，且能起到一定的美觀效果。綠化方案則可根據(jù)坡面面積大小選擇，如面積較大，可考慮喬木+灌木+草混合種植模式；如面積較小，考慮灌木+草或直接播撒灌草籽的模式。

（2）40°以下巖質(zhì)邊坡。對40°以下巖質(zhì)邊坡，可采用骨架防護、種植孔（穴）、生態(tài)袋護坡等技術。骨架防護：目前主要有混凝土骨架及土工格室（也可稱植生格室）等技術，礦山生態(tài)修復應用較多的為土工格室。該法一般采用成品土工格室鋪設，輔以錨桿固定，上方鋪鍍鋅鐵絲網(wǎng)，確保土工格室和金屬網(wǎng)隨坡就形，貼緊坡面；坡度如較陡，為防止土體流失，還可上方鋪設椰絲毯。該方法適應坡度可達45°，但坡度增大后，在降水及土體、植被自身重力影響下，可能增加整體滑落的風險。種植孔（穴）：對巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育的、周邊自然恢復坡體上可見植被分布，有天然生長條件的坡面，可選用種植孔工程。在坡面上打豎向鉆孔（或造穴），孔（穴）內(nèi)填充混合基質(zhì)營養(yǎng)土、植生棒（塊）或容器苗，種植耐寒耐旱的鄉(xiāng)土優(yōu)勢小灌木，孔（穴）內(nèi)填充混合基質(zhì)營養(yǎng)土時候，可添加麥秸稈、稻草等增加土壤之間的凝聚力，使土壤不易滑出。生態(tài)袋護坡：對順層巖面及巖土工程條件較差坡面，可采用生態(tài)袋護坡，在防護坡面的同時，還可綠化坡面。生態(tài)袋內(nèi)裝入一定比例配制的種植土、有機質(zhì)、保水劑、肥料、灌草及攀緣植物種子等，通過袋內(nèi)預摻的種子生長來綠化邊坡。

（3）40°以上巖質(zhì)邊坡。對40°以上巖質(zhì)邊坡，可采用種植孔等點狀、種植槽（V型槽）等線狀、掛網(wǎng)噴播（高次團粒噴播、生態(tài)注漿灌漿、植被混凝土等)等面狀生態(tài)修復技術。但據(jù)調(diào)研及工程實踐經(jīng)驗，坡度＞70°時，綠化工程一般造價較高，工程實施的生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟、社會效益投資轉(zhuǎn)換率不高，特別是對于陰面邊坡。種植孔：技術見上述，適于0°～60°坡面，沿巖層層面及節(jié)理裂隙布孔，孔俯角45°～65°；坡面上需刻槽收集雨水，坡度越大，越不利于自然灌溉。種植槽（V型槽）[1]：適于＞70°基本穩(wěn)定的巖石邊坡，鋼筋錨固后澆注種植槽混凝土在槽底部，設一排泄水孔，槽內(nèi)回填種植土（添加復合肥、生物肥、保水劑、泥炭土等）后種植灌草及攀緣植物，通過上攀下垂達到坡面綠化效果。高次團粒噴播：一般適于＞40°巖質(zhì)邊坡，鋼筋錨桿固定后，掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)及生態(tài)棒（生態(tài)棒中填充營養(yǎng)基質(zhì)及種子），配制培養(yǎng)基，培養(yǎng)基以種植土、草炭、鋸末、稻草纖維、鈣鎂磷、復合肥、團粒劑（底基層）等為主。用噴播機分3～5次進行噴播，順序為營養(yǎng)基質(zhì)→中層基盤→含種子的培養(yǎng)基，噴播后上覆椰絲毯。生態(tài)注漿、噴漿(濕）：一般適于＞40°巖質(zhì)邊坡，在坡面裂隙注漿后，在坡面鋪設鍍鋅鐵絲網(wǎng)，錨桿固定后，將種植土、草炭土、保水劑、生物酶固化劑、復合肥、有機肥、種子和水攪拌均勻，經(jīng)過液壓噴漿機噴到坡面上。面層噴射完后，覆蓋一層無紡布保濕，以利于種子快速發(fā)芽。植被混凝土：一般適于＞60°巖質(zhì)邊坡，以水泥為粘結劑，錨桿固定鍍鋅鐵絲網(wǎng)，用空氣壓縮機先噴射不含種子的混合料，再二次噴射加入粘合劑、腐殖土、泥炭土、經(jīng)催芽處理植物種子、有機物、肥料、保水劑等的混合質(zhì)，形成基質(zhì)層，噴播后上覆椰絲毯。

2 生態(tài)修復方案的選擇

在對礦山地形地貌、氣象水文、地層巖性、構造、地震、巖體物理力學性質(zhì)、植被土壤及施工條件等綜合分析基礎上，選擇適宜的生態(tài)修復技術，形成修復方案。

（1）生態(tài)修復技術選擇影響因素簡述。①地形地貌：在勘查工作基礎上，針對生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，劃分治理范圍；結合地形地貌資料，比照3D模型、坡度圖、坡向圖等，對治理區(qū)根據(jù)微地形地貌特征進行針對性治理。②氣象水文：生態(tài)修復技術選擇過程中，首先需要考慮坡面的截排水措施。在做好坡面截排水基礎上，根據(jù)氣象與水文資料，選擇適宜的工程措施及植被。③邊坡穩(wěn)定性：不僅關系到生態(tài)修復技術的選擇，還影響后續(xù)的施工安全問題。對欠穩(wěn)定邊坡，需首先消災除險。④巖體物理力學性質(zhì)：巖體作為擋墻及掛網(wǎng)噴播錨桿的持力層，必須滿足承載力要求才能選擇相應工程措施。⑤植被土壤：植被調(diào)查及土體性質(zhì)，關系植被選型、生物群落構建。

（2）生態(tài)修復技術綜合分析。①客土綠化：面狀分布，為目前生態(tài)修復技術最適宜、效果最佳的一種技術，其工程造價低，綠化率及綠化效果均很好，施工難度低，與周邊環(huán)境適宜，易于形成植物群落。②土工格室：面狀分布，工程造價適中，綠化率及綠化效果均較好，施工難度較低，工程措施痕跡較重。③種植孔（穴）：點狀布置，綠化率及綠化效果均較差，坡面較陡時，需搭設腳手架，施工難度及工程造價隨坡度而增加，與周邊環(huán)境適宜性較好。④生態(tài)護坡：面狀分布，綠化率及綠化效果均較好，造價適中，與周邊環(huán)境適宜性較好。⑤種植槽（V型槽）：線狀分布，需搭設腳手架，施工難度較大，工程措施痕跡重，坡面整體綠化率適中，綠化效果中等。⑥高次團粒噴播：對40°～60°左右坡面治理后整體綠化率較高，綠化效果好，但對局部大于75°的陡立邊坡及凹腔噴播效果不理想，造價高。施工工藝單一，施工設備、設施投入量較小，施工難度較大。⑦生態(tài)注漿、噴漿：對40°～60°左右坡面效果較好，綠化率較高，綠化效果一般，施工難度較大，造價高。⑧植被混凝土：特別適于高陡邊坡，綠化率較高，綠化效果一般，施工難度較大，機械化程度高，生產(chǎn)能力大，造價最高。

（3）生態(tài)修復方案綜合比選與確定。對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及存在問題、恢復植被的各項特征參數(shù)及當前巖質(zhì)邊坡治理的各種生態(tài)修復技術進行調(diào)研。從工程造價、綠化率、綠化效果、施工難度及與周邊環(huán)境適配度等幾個方面，按各因素影響性，綜合比選，選定適宜的生態(tài)修復方案，實現(xiàn)巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復目標，同時實現(xiàn)對巖質(zhì)邊坡治理思路的多元化考慮和治理工程安全耐久、經(jīng)濟高效、生態(tài)環(huán)境融合的目標。

3 分析與建議

①礦山環(huán)境生態(tài)修復治理過程中，首先考慮的是對崩、滑、流等地質(zhì)災害的勘查與治理方案，在消災減災的基礎上再進行礦山的生態(tài)修復；②筆者按邊坡角度對生態(tài)修復技術的選擇劃分，受限于自身實際經(jīng)驗、項目區(qū)個體差異性，不具有普適性。③當前礦山生態(tài)修復項目，養(yǎng)護期一般為2～3年，選擇生態(tài)修復方案時，不僅要考慮短時效應，還需考慮長期效應。本次方案比選未納入養(yǎng)護期以后的指標。④對于巖質(zhì)邊坡，在地質(zhì)環(huán)境條件允許下，可優(yōu)先選擇攀緣植物綠化，上攀下垂，其坡面綠化面積大，綠化效果好，且造價低，養(yǎng)護易，植被生存能力強。⑤對于40°以上邊坡，考慮養(yǎng)護工作的實施，還應配套相應的蓄水、滴灌、噴灌工程，以保證修復效果。⑥在綜合比選的同時，要結合周邊原生環(huán)境及其他邊坡采用修復措施，考慮景觀的一致性與觀賞性，選擇適宜的生態(tài)修復方案。