桂林漓江流域廢棄礦山生態(tài)修復(fù)治理技術(shù)應(yīng)用

楊龍坤 ，劉振宇，王曉華，溫智熊

(廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣西南寧 530028)

廣西桂林市桂林漓江流域是我國(guó)南方重要生態(tài)安全屏障和重要?jiǎng)又参锓N質(zhì)基因庫(kù)，處在“南嶺山地水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護(hù)重要區(qū)”和“西南喀斯特土壤保持重要區(qū)”兩個(gè)全國(guó)重要生態(tài)功能區(qū)內(nèi)。屬于以“三區(qū)四帶”為核心的全國(guó)重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程總體布局中的南方丘陵山地帶。多年來(lái)，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，但因長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)礦產(chǎn)資源的不規(guī)范、無(wú)序開(kāi)采和粗放利用，造成了生態(tài)環(huán)境劣質(zhì)化，水土流失、環(huán)境嚴(yán)重污染，地質(zhì)環(huán)境破壞很大，山體裸露、地表植被破壞、礦渣肆意堆放、廢棄采礦建筑凌亂，對(duì)地形地貌景觀造成了無(wú)法恢復(fù)的破壞，嚴(yán)重破壞了山體原有自然景觀的完整性和生態(tài)功能，景觀的破碎化增加，生態(tài)連通性和生物多樣性降低[1-5]。嚴(yán)重破壞了桂林青山綠水的自然風(fēng)光。習(xí)近平同志先后6次對(duì)科學(xué)保護(hù)漓江做出重要指示批示。本文通過(guò)對(duì)桂林漓江流域近年來(lái)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)模式和治理技術(shù)進(jìn)行綜合研究，進(jìn)而為桂林漓江流域廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工作的開(kāi)展提供可靠的技術(shù)依據(jù)。

1 桂林漓江流域廢棄礦山現(xiàn)狀及生態(tài)環(huán)境問(wèn)題

1.1 現(xiàn) 狀

漓江流域總體呈北高南低趨勢(shì)，東、北、西三面地勢(shì)較高，中部及南部地勢(shì)較低，流域內(nèi)擁有世界發(fā)育最完善、最典型的巖溶地貌，被稱(chēng)為“中國(guó)式”或“桂林式”巖溶地貌。造就了桂林奇特的秀麗山水。其地貌類(lèi)型多樣，以巖溶山地、平原與谷地為主，同時(shí)分布中山、低山、丘陵等類(lèi)型。南北兩端為低緩丘陵，崗壟丘地形，中部為巖溶峰林及地勢(shì)開(kāi)闊平坦的孤峰平原和河谷階地。巖溶山地主要沿漓江分布，兩側(cè)高，中部低，處在自西北向東南延伸的巖溶盆地中，喀斯特地貌發(fā)育典型。廣泛分布的石灰?guī)r層經(jīng)億萬(wàn)年風(fēng)化侵蝕，形成“千峰環(huán)野立、一水抱城流”的獨(dú)特景觀。而因巖溶地貌的廣泛分布，地勢(shì)高差懸殊，垂直分異明顯，水土流失嚴(yán)重，表土層薄，山多地少，生態(tài)脆弱。

近年來(lái)，桂林市高度重視綠水青山事業(yè)，礦山生態(tài)修復(fù)工作多措并舉，極大改善了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。2010年以來(lái)，轄區(qū)人民政府累計(jì)投入礦山生態(tài)修復(fù)資金超過(guò)5億元。僅在2015～2017年，投入漓江流域礦山生態(tài)修復(fù)資金達(dá)2.58億元；關(guān)停、拆除和復(fù)綠漓江流域內(nèi)采石場(chǎng)30余處，136余萬(wàn)m2山體實(shí)現(xiàn)復(fù)綠。但漓江流域仍有373座廢棄礦山存在不同程度的礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，其中41座廢棄礦山需要采取人工干預(yù)方式予以修復(fù)[2]。圖1。

圖1 漓江流域需采取人工干預(yù)修復(fù)廢棄礦山分布圖Fig 1.Distribution Map of Necessary Artificial Repair Waste Mine in Lijiang River Drainage Area

1.2 生態(tài)環(huán)境問(wèn)題

由于歷史原因，漓江流域內(nèi)各礦山常年露天開(kāi)采及民間無(wú)序、粗獷的私采、盜采，加上后期地質(zhì)環(huán)境保護(hù)措施的不到位，地質(zhì)災(zāi)害及礦山生態(tài)問(wèn)題非常嚴(yán)重[1-5]。

(1)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。漓江流域區(qū)域集中的礦產(chǎn)資源以建材非金屬礦為主，開(kāi)采基本上為石灰石，巖性較為堅(jiān)硬，開(kāi)采需采用炸藥爆破，采場(chǎng)常形成高而陡的巖石邊坡。由于巖石節(jié)理裂隙十分發(fā)育，在降雨影響下，雨水沿裂隙面大量入滲，既增大了巖體容重，又降低了裂隙面的力學(xué)參數(shù)，加大了崩塌發(fā)生的概率。同時(shí)，民間偷采、盜采時(shí)爆破作業(yè)擾動(dòng)危巖體，誘發(fā)崩塌、落石、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。露天開(kāi)采的非建材礦山部分形成人工邊坡規(guī)模較大，巖性多破碎，強(qiáng)度較低，穩(wěn)定性較差。部分礦山廢土、廢石、殘?jiān)榷逊挪划?dāng)，也常發(fā)生滑動(dòng)、變形，遇特大暴雨時(shí)引發(fā)泥石流的危險(xiǎn)。

(2)礦區(qū)表土破壞嚴(yán)重，水土流失問(wèn)題突出。受歷史條件的限制，單純追求經(jīng)濟(jì)效益，忽略了地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)，忽視社會(huì)效益和生態(tài)效益，隨意開(kāi)挖、破壞地表，造成一些礦區(qū)表土被翻起、雨水沖刷，最后隨意堆棄在山坡上，表土原有結(jié)構(gòu)被破壞殆盡，土體由密實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)變成松散不穩(wěn)定狀態(tài)，強(qiáng)降雨地表水流沖刷下，水土流失嚴(yán)重，土壤肥力亦隨之大幅降低。

(3)原生植被資源損毀嚴(yán)重。多數(shù)礦山生產(chǎn)為露天開(kāi)采，大小不等的開(kāi)采面遍布，礦區(qū)內(nèi)樹(shù)林和植被遭到嚴(yán)重破壞。即便是巷道開(kāi)采的礦山，棄渣、尾礦亂堆亂排，大大破壞了附近植被資源，造成生態(tài)廊道割裂，極大破壞生態(tài)環(huán)境。

(4)土地貧瘠化，石漠化現(xiàn)象突出。礦山采礦開(kāi)挖隨富而采，表土、廢渣隨意堆放，造成水土流失，山坡或礦坑大片基巖出露，局部具有石漠化的趨勢(shì)，各礦山因水土流失及多年荒廢，土地出現(xiàn)貧瘠化。

(5)地形地貌改變，景觀破碎，生物多樣性降低。受開(kāi)采條件限制，不規(guī)范、無(wú)序的開(kāi)采方式對(duì)地質(zhì)環(huán)境破壞很大，山體裸露、地表植被破壞、廢棄采礦建筑凌亂，對(duì)地形地貌景觀造成了無(wú)法恢復(fù)的破壞，嚴(yán)重影響了山體原有自然景觀的完整性和生態(tài)功能，景觀的破碎化增加，生態(tài)連通性和生物多樣性降低。嚴(yán)重破壞了桂林青山綠水的自然風(fēng)光。

2 現(xiàn)有礦山生態(tài)修復(fù)模式

桂林漓江流域?qū)U棄礦山治理模式主要采用自然恢復(fù)模式、生態(tài)重塑模式、轉(zhuǎn)型利用模式等開(kāi)展廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工作[2-3，5-8]。

2.1 自然恢復(fù)模式

目前區(qū)內(nèi)對(duì)位于偏遠(yuǎn)區(qū)域，遠(yuǎn)離“三區(qū)兩線(xiàn)”，對(duì)景觀保護(hù)要求不高的廢棄礦山，消除安全隱患后，主要以采礦損毀土地依靠生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力自然恢復(fù)，不進(jìn)行工程干預(yù)。由于桂林地區(qū)特殊的地質(zhì)環(huán)境條件，區(qū)內(nèi)水熱條件較好，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，處于這一情形的廢棄礦山，在小于15°的緩坡及開(kāi)采平臺(tái)上，1年后草本、灌木植被陸續(xù)自然恢復(fù)，部分采坑均自然恢復(fù)為水體，對(duì)于存在節(jié)理、裂隙等微地貌的高陡采面，2～5年后苔蘚、草本和灌木植被會(huì)零星點(diǎn)綴裸露山體，垂直開(kāi)采面經(jīng)過(guò)風(fēng)化與水蝕淋濾，也可形成與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的墨色山體。

2.2 生態(tài)重塑模式

目前區(qū)內(nèi)對(duì)距居民聚居區(qū)較近、處于“三區(qū)兩線(xiàn)”可視范圍內(nèi)，具一定景觀需求的廢棄礦山，消除安全隱患后，在廢棄礦山遺留景觀基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的生態(tài)重塑規(guī)劃設(shè)計(jì)，以減少視覺(jué)沖擊。多采用飄臺(tái)種植槽復(fù)綠、臺(tái)階種植復(fù)綠、掛網(wǎng)噴播復(fù)綠、坑(槽)式復(fù)綠、柔性植生袋復(fù)綠、加筋復(fù)合植物生長(zhǎng)墊復(fù)綠等技術(shù)。

2.3 轉(zhuǎn)型利用模式

目前區(qū)內(nèi)對(duì)臨近城區(qū)、風(fēng)景區(qū)的礦山廢棄地，在原有景觀的基礎(chǔ)上，結(jié)合廢棄礦山遺留破損山體，挖掘新的旅游資源，消除安全隱患后，往礦山公園、自然山水園林等方面進(jìn)行合理的景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)；對(duì)于在城鎮(zhèn)周?chē)短扉_(kāi)采的、比較平整的且坡度較平緩的廢棄礦山，與土地開(kāi)發(fā)利用相結(jié)合，開(kāi)發(fā)成商業(yè)住房用地、工業(yè)園區(qū)用地等建設(shè)用地；對(duì)于位于重要城鎮(zhèn)周邊，且對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境有重大影響的廢棄礦山，消除安全隱患后，合理結(jié)合城市優(yōu)勢(shì)，通過(guò)延伸城市功能，進(jìn)行綜合整治，打造新興的城市功能板塊，帶動(dòng)周邊地區(qū)發(fā)展。

3 礦山生態(tài)修復(fù)典型案例

桂林漓江流域廢棄礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目主要涉及建材非金屬及金屬礦兩大類(lèi)，建材非金屬類(lèi)基本上為石灰?guī)r(圖2)，金屬類(lèi)廢棄礦區(qū)治理修復(fù)項(xiàng)目主要以錳礦區(qū)為主(圖3、圖4)，通過(guò)對(duì)漓江流域內(nèi)兩種不同類(lèi)型典型廢棄礦山(區(qū))在礦山基本情況、生態(tài)修復(fù)模式、主要修復(fù)工程技術(shù)措施以及治理成效等方面的研究分析(表1)，為今后漓江流域廢棄礦山(區(qū))生態(tài)修復(fù)工作的開(kāi)展提供可靠的理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

表1 桂林漓江流域建材非金屬礦山與金屬礦山治理模式表Tab 1.Control Model of Building Material Nanmetal and Metal Mine in Lijiang River Drainage Area，Guilin

圖2 獅子山石灰?guī)r礦生態(tài)修復(fù)前后對(duì)比照(左為生態(tài)修復(fù)前，右為生態(tài)修復(fù)后)Fig 2.Comparison of Shizishan Limestone Deposit between before(Left)and after(Right)Ecological Repair

圖3 平樂(lè)縣二塘錳礦區(qū)一期生態(tài)修復(fù)前后對(duì)比照(左為生態(tài)修復(fù)前，右為生態(tài)修復(fù)后)Fig 3.Comparison of Ertang Mn Orefield Period 1 in Pingle between before(Left)and after(Right)Ecological Repair

圖4 平樂(lè)縣二塘錳礦區(qū)二期生態(tài)修復(fù)前后對(duì)比照(左為生態(tài)修復(fù)前，右為生態(tài)修復(fù)后)Fig 4.Comparison of Ertang Mn Orefield Period 2 in Pingle between before(Left)and after(Right)Ecological Repair

4 取得的經(jīng)驗(yàn)

近年來(lái)，隨著生態(tài)修復(fù)技術(shù)的不斷革新，桂林漓江流域礦山生態(tài)修復(fù)在方式方法及技術(shù)的選擇上也逐漸成熟和適用。礦山開(kāi)采遺留邊坡根據(jù)坡面物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)總體上可分為三大類(lèi)，即土質(zhì)邊坡、土石混合邊坡和巖質(zhì)邊坡。土質(zhì)邊坡風(fēng)化土層較厚，雨季易受雨水沖刷和淋洗，造成水土流失，但具備較好的植物生長(zhǎng)和種植條件；土石混合邊坡是由土夾碎石或碎塊石以及碎石或碎塊石夾土等土石混合體組成的邊坡，多為裂隙發(fā)育的巖質(zhì)邊坡，不規(guī)則的巖質(zhì)裂隙處可作為植物附著的生長(zhǎng)點(diǎn)；巖質(zhì)邊坡往往表面光滑，無(wú)任何土壤或松散基質(zhì)附著，十分陡峭，大多數(shù)坡度達(dá)70°～80°，甚至90°，且往往有相當(dāng)?shù)母叨?，通常?shù)十米，甚至上百米。因此，巖質(zhì)邊坡的植被恢復(fù)和景觀重建是礦山生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。石灰?guī)r采石場(chǎng)開(kāi)采后遺留下的裸露缺口多為巖質(zhì)邊坡，風(fēng)化程度高的則形成土石混合邊坡；磚瓦頁(yè)巖礦開(kāi)采后遺留下的裸露缺口多為土質(zhì)邊坡。邊坡類(lèi)型是影響礦山生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)選擇的重要因素。

根據(jù)桂林漓江流域近年來(lái)礦山生態(tài)修復(fù)進(jìn)展，對(duì)現(xiàn)有不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)及適用工況進(jìn)行總結(jié)(表2)，在實(shí)際礦山生態(tài)修復(fù)工程應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同邊坡的不同特性，選擇適用的生態(tài)修復(fù)技術(shù)。

表2 不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)及適用工況Tab 2.Good，Bad and Suitable Ability of Different Ecological Repair Technology

5 結(jié) 論

礦山生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)復(fù)雜而漫長(zhǎng)的過(guò)程，應(yīng)該從源頭開(kāi)始，在制定礦山開(kāi)采計(jì)劃的同時(shí)對(duì)礦山可能遭受到的生態(tài)破壞類(lèi)型、程度進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合礦山廢棄地的類(lèi)型和特點(diǎn)，對(duì)不同礦種的礦山開(kāi)展針對(duì)性礦山生態(tài)修復(fù)工程；并結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然地貌景觀、人文文化背景等區(qū)域特點(diǎn)，因地制宜，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益最大化為原則，進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、功能完整的礦山生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。綜合近年桂林漓江流域廢棄礦山生態(tài)修復(fù)進(jìn)展，建議礦山生態(tài)修復(fù)從以下幾個(gè)方面綜合考慮：

(1)與礦山公園建設(shè)等相結(jié)合，打造國(guó)際旅游勝地。獅子山石灰?guī)r礦山主體山脈采掘面經(jīng)修整不僅形成桂林市民觀光旅游、休閑娛樂(lè)中央公園，更成為南方石山地區(qū)植被種植和開(kāi)發(fā)示范園。

(2)與工業(yè)園區(qū)建設(shè)相結(jié)合，促進(jìn)城市轉(zhuǎn)型發(fā)展。平樂(lè)縣二塘工業(yè)園區(qū)通過(guò)實(shí)施地質(zhì)環(huán)境綜合治理工程措施、植物措施，不僅新增或恢復(fù)農(nóng)業(yè)用地約1000畝，林地約700畝，草地約550畝，還使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民獲得豐厚的經(jīng)濟(jì)收入，更為城市建設(shè)提供用地約530hm2用來(lái)建造二塘工業(yè)園，國(guó)家節(jié)省三十多億元的城市建設(shè)征地費(fèi)用，保護(hù)了平樂(lè)縣緊缺的耕地資源，拓展了城市發(fā)展空間。

(3)與土地復(fù)墾相結(jié)合，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。桂林漓江流域廢棄礦山大多位于遠(yuǎn)離城市、交通不便、農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的鄉(xiāng)村地區(qū)。鄉(xiāng)村是具有自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)特征的地域綜合體，兼具生產(chǎn)、生活、生態(tài)、文化等多重功能，與城鎮(zhèn)互促互進(jìn)、共生共存，共同構(gòu)成人類(lèi)活動(dòng)的主要空間。礦山生態(tài)修復(fù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、鄉(xiāng)村旅游相結(jié)合，改善農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施條件，建設(shè)美麗的鄉(xiāng)村，落實(shí)礦山廢棄土地整治與城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)籌發(fā)展，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)升級(jí)。對(duì)于適宜復(fù)墾成耕地地塊，直接對(duì)廢棄礦山削峰填谷，整體平整，復(fù)墾成耕地，騰轉(zhuǎn)占補(bǔ)指標(biāo)，結(jié)合城鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)發(fā)展用地需求，作為重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)土地儲(chǔ)備；復(fù)墾成耕地后，依據(jù)地方產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，合理布局種植產(chǎn)業(yè)，助力現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。對(duì)于適宜復(fù)墾為林地園地等地塊，結(jié)合經(jīng)濟(jì)林果產(chǎn)業(yè)和鄉(xiāng)村休閑旅游特色，布設(shè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)農(nóng)民增產(chǎn)增收。

(4)與地質(zhì)災(zāi)害防治相結(jié)合，提高城市安全保障能力。桂林漓江流域區(qū)域集中的礦產(chǎn)資源以建材非金屬礦為主，大部分開(kāi)發(fā)采用露天開(kāi)采，破壞了地表、山體的完整性，不可避免地產(chǎn)生相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害。主要有崩塌、落石、滑坡、小型泥石流和不穩(wěn)定斜坡。通過(guò)開(kāi)展礦山生態(tài)修復(fù)綜合治理，降低災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。