廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)分區(qū)與修復(fù)方案研究

萬 強

（江西省地質(zhì)災(zāi)害防治研究中心（江西省勘察設(shè)計研究院），江西 南昌 330096）

目前，我國由于礦山不規(guī)范開發(fā)導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害問題、環(huán)境中生物物種瀕臨滅絕問題已屢見不鮮，不合理的資源開發(fā)不僅導(dǎo)致了礦石廢渣堆置，也占用了大量的公共資源。盡管有關(guān)單位已重視到了相關(guān)工作的重要性，但現(xiàn)如今仍有超過50.0萬m2的土地資源中堆置了大量廢渣與廢石。綜合地質(zhì)調(diào)查單位反饋的數(shù)據(jù)可知，我國現(xiàn)如今的土地開墾率仍不足15.0%，而其中恢復(fù)的礦區(qū)土地資源不足1.0%，此種現(xiàn)象不僅導(dǎo)致了區(qū)域生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞，同時也出現(xiàn)了大量呈現(xiàn)“斑禿”特征的采石場。總之，當(dāng)下的礦區(qū)環(huán)境是我國國土范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境被破壞最嚴重的地區(qū)[1]。以北京為代表的區(qū)域已經(jīng)在2008年對開發(fā)的礦區(qū)進行了關(guān)閉處理，嘗試對礦區(qū)被污染環(huán)境進行生態(tài)改造，并啟動了“綠色工程”項目，對過度開發(fā)的礦區(qū)進行集中整治，但在工程實施的數(shù)年中，礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境并未得到有效改善，產(chǎn)生此種問題的主要原因仍是項目主持單位沒有對生態(tài)環(huán)境進行分區(qū)管理，針對不同的被污染區(qū)域，一味地采用相同治理手段。此種泛在的治理方式，不僅無法使工程達到預(yù)計效果，同時也會導(dǎo)致“綠色工程”項目的投資超過預(yù)期投入。為了從源頭對此種現(xiàn)象進行改善，本文將基于礦山廢棄現(xiàn)狀，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境進行修復(fù)分區(qū)研究，并在此基礎(chǔ)上，制定對應(yīng)的環(huán)境修復(fù)方案。

1 廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)分區(qū)

1.1 構(gòu)建廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)分區(qū)指標體系

為了改善廢棄礦山生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，提出對區(qū)域環(huán)境進行修復(fù)分區(qū)處理的方式，在開展此項工作前，應(yīng)先構(gòu)建一個針對廢棄礦區(qū)的分區(qū)指標體系，掌握不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與生物物種特點。因此，在本文的研究中，應(yīng)嚴格遵循生態(tài)環(huán)境綜合性原則、行政區(qū)域規(guī)劃科學(xué)性原則與數(shù)據(jù)真實性原則，進行礦區(qū)土壤因子指數(shù)的獲取，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)土壤中不同物質(zhì)的含量及其礦化度，對礦區(qū)現(xiàn)有的土壤帶進行劃分[2]。如下表1所示。

表1 礦區(qū)現(xiàn)有的土壤帶劃分

按照上述表1中提出的內(nèi)容，對廢棄礦山生態(tài)環(huán)境中的土壤進行分層處理，在此技術(shù)上，從潛水埋深深度、經(jīng)濟因子等層面，確定廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)分期的水文指數(shù)?？紤]到大部分廢棄礦山的生活條件均呈現(xiàn)一種較差的特點，因此可以認為周圍長期居住人口稀少。為了使分區(qū)行為的實施可進一步滿足行政區(qū)域特征，可在鹵水因子含量的基礎(chǔ)上，擬定礦區(qū)生態(tài)環(huán)境中的制約性因子。并按照環(huán)境中外來物種的入侵現(xiàn)象，設(shè)定兩個修復(fù)分區(qū)指標。具體內(nèi)容如下。

其一為一級區(qū)域指標，劃分此區(qū)域的依據(jù)是礦區(qū)地下水的礦化程度，可以按照地下水咸度將區(qū)域劃分為多個單元，并以此為依據(jù)，制定其未來開發(fā)方向。

其二為二級區(qū)域指標，劃分此區(qū)域需根據(jù)水域過渡情況，采用構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方式進行定量分析。相關(guān)方面的內(nèi)容見下文。

1.2 基于環(huán)境地理模型的區(qū)域劃分結(jié)果

在掌握廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)分區(qū)依據(jù)后，本章將采用構(gòu)建環(huán)境地理模型的方式，對二級區(qū)域進行詳細的劃分。在此過程中，應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)性數(shù)學(xué)原理，選擇聚類分析方法作為支撐。

在構(gòu)建過程中，可直接參照礦區(qū)單位現(xiàn)有的數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型進行編輯，編輯過程中使用Visual Foxpro6.0作為軟件處理工具對其進行編程。經(jīng)過多次調(diào)試，得到礦區(qū)內(nèi)不同實體區(qū)域之間存在的相似度矩陣，根據(jù)矩陣得到鄰近關(guān)聯(lián)結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，對鄰近結(jié)果進行聚類分析，得到一個聚類譜系結(jié)果，將此結(jié)果作為修復(fù)區(qū)域中二級區(qū)域的劃分依據(jù)。

在已知二級區(qū)域的劃分原則與參照方式后，可結(jié)合地區(qū)實際情況，并咨詢地方某部門的專家意見，截取一個針對礦區(qū)被污染區(qū)域的相似度指數(shù)，指數(shù)取值范圍在[0～1.0]之間，其中0.5指數(shù)值屬于地區(qū)的過渡線，按照此種方式，將廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)區(qū)域中的二級區(qū)域劃分為三類。其一為指數(shù)在0～0.5的區(qū)域，表示為亞區(qū)，屬于鹽堿資源綜合利用區(qū)域；其二為指數(shù)=0.5的區(qū)域，表示為中亞區(qū)域，屬于生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)域；其三為指數(shù)在0.5～1.0的區(qū)域，表示為寒亞區(qū)，屬于群體生活與居住開發(fā)區(qū)域。按照上述方式，完成對廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)的分區(qū)處理。

2 廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)方案

2.1 基于“三通一平”項目的廢棄礦山風(fēng)化層處理

在完成對廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)分區(qū)研究后，應(yīng)綜合礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的發(fā)展需求，制定針對性的生態(tài)環(huán)境修復(fù)方案。

為了進一步落實修復(fù)工作，應(yīng)對礦山風(fēng)化層進行初步處理。為此，本文提出了“三通一平”工程項目，其中的“三通”表示為：在修復(fù)工作中，投入人力與物力資源，啟用礦區(qū)內(nèi)的臨時交通道路、引進水利工程，為兩區(qū)提供持續(xù)的水源、參與地方電力單位的合作，為其提供有效的供電?！耙黄健北硎緸閷ΦV區(qū)場地的平整處理。在完成項目實施方向的規(guī)劃后，清理礦區(qū)被污染區(qū)域內(nèi)的表層土體，有必要的情況下，可以在礦區(qū)內(nèi)巖石風(fēng)化層上布置一個臨時遮擋棚，當(dāng)區(qū)域環(huán)境變化趨近于穩(wěn)定后，再在指定區(qū)域進行綠化種植防護。

為了加快項目的實施進度，可在工程施工過程中，對礦區(qū)兩側(cè)的場地進行削坑處理，并采用多個作業(yè)面同步施工的方式，進行削坑。三個施工平臺分別架設(shè)在礦層80m～100m范圍內(nèi)。當(dāng)坡度削至一定水平后，跟進相關(guān)工程的實施，在此過程中應(yīng)注意的是，削坑處理時，要預(yù)留安全施工距離。

此外，規(guī)劃綠化植被種植區(qū)域，并在此區(qū)域附近進行覆蓋施工、排水管敷設(shè)等，通過此種方式，為后續(xù)的綠化工程實施提供一個相對適宜的環(huán)境。

2.2 基于綠化工程的廢棄礦山廢渣處理

在完成上述相關(guān)工作后，將綠色工程作為廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)的核心。為了確保種植的植被在區(qū)域內(nèi)可以更好地存活，需要在種植前期對區(qū)域土壤進行采樣，選擇與區(qū)域環(huán)境較為匹配的植被作為綠化植被，并堅持生態(tài)優(yōu)化的作業(yè)原則進行種植。例如，在種植前，應(yīng)檢測土壤的肥沃力，在邊坡區(qū)域，選擇生命力較強的植被進行開挖種植，在平整區(qū)域，可考慮美觀度與適宜性，選擇常規(guī)的植被進行綠化種植，盡量滿足植被較高的成活率。

為了滿足植被生命活動需求，需要提高土壤中有機物質(zhì)的含量，例如將礦區(qū)土壤中按照標準的比例進行泥炭插入，并在基底層摻入一定量的腐殖質(zhì)物質(zhì)，可在有必要的情況下，進行小范圍區(qū)域施肥，廢料應(yīng)以磷肥為主，在澆灌過程中，盡量控制土層的厚度及其中肥料的含量，以此確保種植的植被可以滿足礦區(qū)修復(fù)需求。通過此種方式，便可以實現(xiàn)對廢棄礦山生態(tài)環(huán)境的有效修復(fù)。

3 結(jié)束語

社會工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展在一定程度上，提高了工業(yè)生產(chǎn)單位對礦產(chǎn)資源的需求，在產(chǎn)業(yè)需求越發(fā)迫切的社會發(fā)展背景下，我國礦山開發(fā)工程的實施日漸頻繁。盡管此種趨勢在一定程度上實現(xiàn)了對礦山行業(yè)發(fā)展帶來收益，但隨著帶來的環(huán)境問題、地質(zhì)災(zāi)害問題也越發(fā)頻繁。因此，本文開展此次課題的研究，并希望通過此次的研究，解決廢棄礦區(qū)生態(tài)環(huán)境被污染的問題，提高區(qū)域規(guī)劃的科學(xué)性與合理性，降低由于生態(tài)環(huán)境問題導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的概率，致力于還原廢棄礦區(qū)一個可循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)。