襄陽市廢棄礦山邊坡復(fù)綠成功經(jīng)驗探討

姚志龍,陳剛?cè)A,何秀紅,何東文,唐傳雄,李華兵,曾澤源,林 杞

(湖北省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊，湖北 襄陽 441000)

1 引言

在湖北省人民政府的領(lǐng)導(dǎo)下，襄陽市自然資源局對襄陽市漢江沿岸周邊10 km廢棄礦山現(xiàn)狀進(jìn)行了前期調(diào)查，確定了修復(fù)礦山目標(biāo)及工作方案。

修復(fù)工作主要解決礦山地質(zhì)災(zāi)害(崩塌、滑坡、泥石流地面塌陷等)、土地資源占用與破壞、地形地貌景觀破壞、地下含水層破壞、水土環(huán)境污染五類問題。經(jīng)過修復(fù)，礦山生態(tài)系統(tǒng)要與周邊環(huán)境及自然條件達(dá)到和諧統(tǒng)一，因此適宜的生態(tài)修復(fù)手段對治理效果會產(chǎn)生較大影響。修復(fù)工作中，對礦山邊坡植被復(fù)綠采用多種復(fù)綠方法，復(fù)綠效果差異性較大。其中，真武山南部山體邊坡復(fù)綠施工復(fù)綠效果較好。

2 項目邊坡地質(zhì)環(huán)境

2.1 交通地理位置

真武山裸露山體位于襄陽市襄城區(qū)城市主干道環(huán)山路的南側(cè)，西側(cè)緊鄰真武山道觀，行政上隸屬襄陽市襄城區(qū)管轄，地理位置為東經(jīng)112°07′43.1″，北緯32°00′24.5″。項目區(qū)地處襄城區(qū)主城區(qū)，區(qū)域內(nèi)交通條件十分便利。

2.2 地形地貌

真武山位于襄陽市襄城區(qū)環(huán)山路南側(cè)，地處構(gòu)造剝蝕低山區(qū)與漢江河谷平原區(qū)過渡地帶。不穩(wěn)定高邊坡南部為丘陵區(qū)，屬荊山及大洪山余脈，山脈脊線近東西向延伸，與巖層走向、構(gòu)造線展布方向基本一致，坡角一般為30°，區(qū)域內(nèi)最高點為扁山，海拔459.3 m。不穩(wěn)定高邊坡北部為漢江三級階地后緣，緊鄰漢江一級階地，階地總體較為平坦，階面高程65～70 m左右，最低點為漢江河床，海拔61.12 m，區(qū)域內(nèi)地勢相對高差398.18 m。真武山裸露山體主要由地表人工采石形成，山體平面近于直線型，垂向坡度較陡，近乎直立，局部坡度大于90°。坡頂為真武山道觀，海拔159 m，坡腳北部緊鄰居民區(qū)和南渠，坡腳東側(cè)為新建道觀，海拔約70 m，臨空面相對高差達(dá)69 m。

2.3 地層巖性及構(gòu)造

真武山采石場項目區(qū)出露地層主要為寒武系中統(tǒng)覃家廟組(∈2q)含泥砂質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r和寒武系下統(tǒng)天河板組(∈1t)泥質(zhì)條帶灰質(zhì)白云巖，以及第四系人工填土(Qml)和含碎石粉質(zhì)粘土(Q2)。

區(qū)域上地處揚(yáng)子地臺北緣與南秦嶺—淮陽褶皺帶結(jié)合部位。以揚(yáng)子地臺北緣斷裂為界，北部屬于襄棗斷陷部分，南部屬于大洪山臺褶束部分。襄廣斷裂呈隱伏狀態(tài)通過礦區(qū)北部，弧型延伸，近東西展布。其次以龍灘—尹集復(fù)式倒轉(zhuǎn)向斜褶皺為代表，軸向近東西，向南倒轉(zhuǎn)，軸面傾向北或北東，傾角53～75°；核部為志留系地層。與上述區(qū)域構(gòu)造配套的次級構(gòu)造中以斷層較發(fā)育為主要特征，并造成多段地層缺失，但規(guī)模不大。次級褶皺不太發(fā)育，且大部分被第四系覆蓋。

真武山采石場地處襄樊—廣濟(jì)斷裂南側(cè)，北與南襄盆地相接，山體由構(gòu)造級別很低的向斜和背斜構(gòu)成，向斜構(gòu)造位于山頂，背斜構(gòu)造橫貫北坡上部，屬于歪斜不協(xié)調(diào)褶曲，褶皺軸近東西向延伸，向西傾伏。背斜樞紐走向299°，傾角24°，軸面傾向NNE，傾角70～80°，背斜的南翼較短，地層產(chǎn)狀變化大，東端傾角20°，西端傾角80～88°。而北翼地層產(chǎn)狀較緩，巖層總體傾向350°，傾角30～40°。

2.4 水文地質(zhì)條件

根據(jù)礦區(qū)內(nèi)出露地層、巖性組合特征，及地下水在巖石中的賦存狀態(tài)。將區(qū)內(nèi)地下水劃分為以下二類。

(1)松散巖類孔隙水：主要賦存于第四系沖砂和砂礫(卵)石層中，透水性強(qiáng)，其滲透系數(shù)通常為1～20 m/d。

(2)碳酸鹽巖裂隙巖溶水：主要賦存于寒武系中統(tǒng)覃家廟群(∈2q)和下統(tǒng)天河板組(∈1t)碳酸鹽巖地層中，巖性為中—厚層狀白云巖，灰?guī)r，其透水性、富水性受構(gòu)造、巖性和地貌控制，其節(jié)理裂隙發(fā)育，充填物為石英、方解石脈，寬約1～5 mm，見溶溝溶槽溶蝕現(xiàn)象等。

2.5 土壤植被條件

項目區(qū)西南側(cè)為峴山國家森林公園，園區(qū)植被良好，覆蓋率高。

真武山裸露山體為一巖質(zhì)山體，地表覆蓋層厚度較薄，山體上部第四系覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化巖層，表面已有少量灌木植株在夾縫中生長，坡腳為人工填土和含碎石粉質(zhì)粘土，土壤瘠薄，植物的自然生長條件較差，項目區(qū)內(nèi)植被覆蓋率較低。

3 邊坡基本特征

真武山裸露山體位于真武山道觀東側(cè)，山體坡向120～150°，寬約410 m，高15～63 m，總體走向40°。坡體南西地勢稍高，北東地勢漸低，坡面剖面形態(tài)呈直線形，呈陡崖狀，坡度大于70°，局部地段坡體外鼓，坡度達(dá)100°左右，山體中部地段坡體形成空腔，空腔高度約20 m，內(nèi)凹深度約6 m，寬約10 m，空腔體積1200 m3。見圖1的邊坡形態(tài)。

圖1 邊坡形態(tài)

山體平面形態(tài)較平直，坡體北側(cè)、東側(cè)、南側(cè)三面臨空，臨空面近乎直立。山體巖體裸露面積約19500 m2，其中山體0～200 m段直面城區(qū)和游人，巖體裸露面積約6500 m2。

4 治理工程方案

4.1 總體方案

治理工程總體布置如圖2所示。

本項目生態(tài)修復(fù)設(shè)計采用藤蔓植物攀爬的方式，通過對山體進(jìn)行掛網(wǎng)+坡頂種植懸垂植物+坡腳種植攀緣植物進(jìn)行坡面覆綠。

(1)山體掛網(wǎng)坡面打設(shè)錨桿(錨釘)，縱向和斜拉鍍鋅鋼絲繩，在山體表面形成爬藤植物攀爬網(wǎng)，便于藤蔓類植物纏繞攀附生長。

(2)坡頂綠化坡頂布設(shè)種植池，種植觀賞性強(qiáng)，花期較長的懸垂類植物對坡頂中上部進(jìn)行點綴美化。

(3)坡腳綠化坡腳設(shè)置種植池，種植池內(nèi)換客土種植攀援植物和灌木，對坡體中下部進(jìn)行綠化。

(4)綠化養(yǎng)護(hù)設(shè)施建設(shè)建立一套完整的滴灌養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在工程完工后對坡面植物進(jìn)行定期滴灌養(yǎng)護(hù)。

(5)排水工程為防止坡面匯流對坡腳種植池的沖刷，在坡腳設(shè)置排水溝，排除坡面匯水。

圖2 工程布置平面示意

4.2 分項綠化工程方案

4.2.1 坡面攀爬繩(索)工程

真武山巖體裸露，坡高15～40 m，坡體近乎直立，為保證坡體中部綠化，便于藤蔓植物向坡面攀爬，設(shè)計在坡體中部(主動網(wǎng)防護(hù)區(qū)下緣)和坡腳各布設(shè)一排錨桿，拉設(shè)鍍鋅鋼絲繩，形成植物攀爬網(wǎng)。攀爬索的間距直接影響攀援植物的生長，根據(jù)攀援植物的攀爬方式及生長習(xí)性，設(shè)計攀爬索錨桿布設(shè)間距為1.0 m×1.0 m。坡面攀爬網(wǎng)布設(shè)于真武山裸露山體0～200 m段，坡面寬度200 m，面積約5200 m2。坡面攀爬網(wǎng)共布置錨桿402根，固定膨脹螺栓1800個，鍍鋅鋼繩14800 m。

4.2.2 坡頂綠化工程

坡頂綠化采用在坡頂邊緣砌筑種植池種植景觀植物和懸垂植物的方式進(jìn)行綠化。

種植池位置及結(jié)構(gòu)：主要布置于坡頂景區(qū)游路與山體邊緣之間寬度較大、坡度較緩處，采用風(fēng)鎬開鑿基槽和磚砌邊墻相結(jié)合的方式，種植池基槽開鑿深度一般30 cm，空間較大處可適當(dāng)加深，坡頂種植池平面呈半圓形和條形結(jié)構(gòu)，間隔布設(shè)，半圓形種植池間距4.0 m，施工時可根據(jù)現(xiàn)場條件適當(dāng)調(diào)整，局部不能施工種植池的部位可采用風(fēng)鎬挖魚鱗坑回填客土進(jìn)行綠化。

種植土回填：回填符合植物生長要求的耕作土壤和人造土壤，種植前根據(jù)土層有效厚度、土壤質(zhì)地、酸堿度和含鹽量，采取相應(yīng)的加土、施肥和改換土壤等措施。

坡頂綠植選擇及布設(shè)有以下兩種：①景觀植物：矮生紫薇、云南黃素馨等。②懸垂植物：藤本月季、珍珠梅、凌霄等下垂攀援植物等。

4.2.3 坡腳綠化工程

坡腳種植池設(shè)計：沿高邊坡坡腳布置綠化種植池，種植池外側(cè)總體保持順直，種植池采用開槽換土的方式，種植池開槽深度1.0 m，寬2.0 m，種植池內(nèi)回填客土。

綠化植物選擇以下兩種：①景觀植物：中華石楠、欒樹、紅葉石楠球等；②攀援植物：常春油麻藤、紫藤、凌霄等攀援植物。

4.2.4 綠化養(yǎng)護(hù)工程

坡面施工完成后的綠化養(yǎng)護(hù)非常重要，植物生長的前提條件為土壤和水分，為保證對坡面綠化進(jìn)行長期有效的養(yǎng)護(hù)，本次工程設(shè)計建立兩套完整的滴灌養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在工程完工后對坡頂和坡腳植物進(jìn)行定期滴灌養(yǎng)護(hù)。

噴灌養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)包括水源和養(yǎng)護(hù)供水管道。養(yǎng)護(hù)用水源可從景區(qū)用水或市政自來水管引水。從水源采用φ50PE管布設(shè)供水管道至養(yǎng)護(hù)區(qū)域，主水管安裝施肥裝置和過濾器壓力表等凈化和施肥設(shè)施，從主水管接支水管分別至坡頂種植池和坡腳種植池，沿種植池布設(shè)滴灌管或滴管帶。

5 施工效果

2019年3月該工程完成設(shè)計并進(jìn)行了施工招投標(biāo)，確定了施工、監(jiān)理單位。最終于2019年8月完成復(fù)綠工程施工。該工程復(fù)綠效果好(圖3)，達(dá)到了破面全部綠化的要求，綠化覆蓋率100%。該工程成為襄陽市礦山修復(fù)亮點工程，包括湖北省地質(zhì)局、地方主管部門等多家單位組織人員前往考察學(xué)習(xí)，交流經(jīng)驗。

6 成功經(jīng)驗探討

6.1 綠化方法選擇合適

本工程采用攀爬網(wǎng)+覆土綠化、爬藤植物上垂下爬等多種組合方法進(jìn)性山體綠化。植被上垂下爬綜合修復(fù)技術(shù)在70 m以內(nèi)邊坡復(fù)綠效果較明顯。通過對項目現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，葎草非本項目實施植被，但攀附能力較強(qiáng)，綠化效果明顯，建議綠化高度在7 m內(nèi)的邊坡可搭配使用。

圖3 修復(fù)后邊坡全貌

6.2 綠化植被選擇合適

現(xiàn)有的植物修復(fù)措施需要考慮眾多因素，如植物抗逆性、生態(tài)適應(yīng)性、植物多樣性、先鋒植物持續(xù)穩(wěn)定性、鄉(xiāng)土植物與外來植物相結(jié)合、場地的分區(qū)以及功能合理性的原則等[2]。

首先，植物需要有足夠的抗逆性，在后期無人養(yǎng)護(hù)的條件下才能夠?qū)崿F(xiàn)自我維持。其次，植物需要能夠形成穩(wěn)定的目標(biāo)植物群落，達(dá)到植被恢復(fù)、生態(tài)修復(fù)的目的，其對于整個目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)需要具有生態(tài)適應(yīng)性，它不能是孤立于整個目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)的植物類型。同時，挑選植被需要考慮多樣性。

本工程在綠化植被選擇上，采用了常春油麻藤、紫藤、凌霄、藤本月季等混種，灌木選擇矮生紫薇、珍珠梅、云南黃素馨、紅葉石楠球等，所選品種均適宜在襄陽地區(qū)生長。

常春油麻藤、紫藤攀爬效果好，設(shè)計時可作為主要攀爬植被，植被2～3年苗木攀爬能力強(qiáng)，生長速度快，能在1個水文年內(nèi)達(dá)到復(fù)綠效果，復(fù)綠植被覆蓋綠能達(dá)到100%。凌霄及五葉地錦在用做攀爬植被的同時，也有一定的觀賞性，可做搭配植被類使用。

攀爬植物適宜以攀爬網(wǎng)為依托，可避免夏季高溫巖壁燙傷植被，影響修復(fù)效果。

通過現(xiàn)場實施效果發(fā)現(xiàn)，施工后，正南方向日照時間長，巖壁溫度較高，雖有攀爬措施，但同一生長年限植被在正南方向生長較慢，修復(fù)后不能立即達(dá)到修復(fù)效果，植被生長需要一定的年限。

6.3 施工季節(jié)較佳

本工程綠化工作施工時間為春末夏初，實施時間較符合植被生長季節(jié)，植被種植后，經(jīng)過精心養(yǎng)護(hù)，植被全部成活，植被綠化的成活率100%。

6.4 養(yǎng)護(hù)得當(dāng)

工程設(shè)計養(yǎng)護(hù)期2年，施工單位嚴(yán)格按設(shè)計要求施工，坡頂及坡底下布置了噴灌及滴灌系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行良好，養(yǎng)護(hù)方法得當(dāng)，綠化養(yǎng)護(hù)工作是該工程復(fù)綠成功的必要因素。

7 結(jié)論

真武山裸露山體位于襄陽市襄城區(qū)城市主干道環(huán)山路的南側(cè)。主要礦山環(huán)境地質(zhì)問題為礦山開采破壞了原有的地形地貌景觀，治理工程的主要目的是實施生態(tài)恢復(fù)，美化礦區(qū)環(huán)境，達(dá)到礦區(qū)環(huán)境與真武山景區(qū)生態(tài)相適應(yīng)的目的。工程設(shè)計方案經(jīng)過行業(yè)專家把關(guān)論證，最終確定采用危巖石清理+水溝+植被綠化方案進(jìn)行修復(fù)，最終實施效果好，達(dá)到了工程實施的目的。

本項目主要綠化植被及搭配綠化植被選用合適，生長效果良好。綠化實施季節(jié)適合植被種植，通過滴管自動化養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的作用，大幅度提高了項目綠化成功率。

通過礦山生態(tài)修復(fù)，因礦山開采活動而受損的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到了開采前的自然生態(tài)狀態(tài)，與周圍環(huán)境景觀相協(xié)調(diào)[3]。本項目的成功實施可作為礦山高陡邊坡復(fù)綠工作的典型案例，在本地區(qū)同類型礦山修復(fù)工程中可借鑒使用。