基于山水林田湖草沙一體化保護(hù)理念的廢棄礦山生態(tài)修復(fù)

摘要：鐵山嶂鐵礦開采歷史悠久，為興寧市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)，但也對生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。闡述鐵山嶂鐵礦的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，主要包括地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、水土流失嚴(yán)重、水土酸化及重金屬污染、生態(tài)功能退化等。同時，基于山水林田湖草沙一體化保護(hù)理念，提出以官田河小流域為修復(fù)單元，全面實施地質(zhì)災(zāi)害治理工程、水土流失治理工程、水土污染修復(fù)工程以及流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)工程，以達(dá)到“山上山下，流域上下，水土協(xié)同”的系統(tǒng)治理效果。

關(guān)鍵詞：山水林田湖草沙一體化保護(hù)理念；廢棄礦山；生態(tài)修復(fù)；鐵山嶂鐵礦

中圖分類號：X171.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）07-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.061

Ecological Restoration of Abandoned Mines Based on the Concept of Holistic Protection of Mountains-Rivers-Forests-Farmlands-Lakes-Grasslands

—Taking Tieshanzhang Iron Mine as an Example

HUANG Baorong1，2， LUO Ying1，2， XIONG Liangliang1，2

（1. Hydrogeological Brigade of Jiangxi Geological Bureau; 2. Jiangxi Institute Co.， Ltd. of Survey and Design， Nanchang 330000， China）

Abstract： Tieshanzhang iron mine has a long history of mining and has made outstanding contribution to the economic development of Xingning city， but it has also had a negative impact on the ecological environment. Elaborate on the current ecological environment of Tieshanzhang iron mine， including frequent geological disasters， serious soil and water loss， soil acidification， heavy metal pollution， ecological function degradation and so on. At the same time， base on the concept of holistic protection of mountains-rivers-forests-farmlands-lakes-grasslands-deserts， it is proposed to take Guantian River small watershed as the restoration unit， comprehensively implement the geological disaster control project， soil and water loss control project， soil and water pollution restoration project， and water ecological environment protection and restoration project in the basin， so as to achieve the systematic control effect of “on and off the mountain， upstream and downstream of the watershed， collaborative governance of soil and water pollution”.

Keywords： concept of holistic protection of mountains-rivers-forests-farmlands-lakes-grasslands-deserts; abandoned mines; ecological restoration; Tieshanzhang iron mine

2013年，習(xí)近平總書記在關(guān)于《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》的說明中首次提出了“山水林田湖是一個生命共同體”的理念。隨著實踐理論的不斷升華，自然生態(tài)要素又陸續(xù)增加了“草”“沙”“冰”等，系統(tǒng)地詮釋了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)是個有機(jī)整體[1-3]。山水林田湖草沙一體化保護(hù)理論核心要義是從系統(tǒng)工程和全局角度尋求新的治理之道，必須統(tǒng)籌兼顧、整體施策[4]。

鐵山嶂鐵礦開采時間為1958—2010年，為廣東省興寧市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)，但也嚴(yán)重地影響生態(tài)環(huán)境，直接威脅下游村民的身體健康和生命財產(chǎn)安全。主要梳理鐵山嶂鐵礦存在的生態(tài)環(huán)境問題，并基于山水林田湖草沙一體化保護(hù)理念針對性地提出生態(tài)修復(fù)對策，以期為根本解決鐵山嶂鐵礦生態(tài)環(huán)境問題提供參考。

1 鐵山嶂鐵礦基本概況

1.1 地理位置

鐵山嶂鐵礦位于廣東省梅州市興寧市合水鎮(zhèn)，與興寧市直線距離約為25 km。

1.2 氣象條件

礦區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，受東南季風(fēng)影響明顯，多年平均氣溫為21.2 ℃。降雨量在空間上呈北大南小格局分布，在時間上分布不均，每年3—9月降雨較集中，多年平均降雨量為1 521.2 mm。多年平均蒸發(fā)量為1 266.2 mm，多年平均風(fēng)速為1.4 m/s，最大風(fēng)速為10.0 m/s。

1.3 地形地貌

礦區(qū)屬低山丘陵地貌，海拔在350～820 m，相對高差大，以鐵山公王頂為最高（高度為827 m）。地貌形態(tài)受剝蝕切割作用明顯，山坡陡峻，溝谷多呈V字形。受人工活動影響，部分區(qū)域地形被重塑，廢渣堆積體遍布。

1.4 地層巖性

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有震旦系（Z）、泥盆系上統(tǒng)雙頭群（D3sh）、中統(tǒng)老虎坳組（D2l）。第四系主要分布于溝谷及兩側(cè)，主要為坡積層、洪積層及人工填土，巖石結(jié)構(gòu)較為松散，穩(wěn)定性差。

1.5 土壤與植被

礦區(qū)土壤類型主要有山地黃壤、紅壤、赤紅壤以及草甸土等。礦區(qū)周邊山體植被覆蓋率高，一般在90%以上，區(qū)域內(nèi)植被為林地和灌草，種類主要有松樹、杉樹、芒箕及芒草等。礦區(qū)內(nèi)部因受礦山開采影響，植被覆蓋率極低。

2 鐵山嶂鐵礦生態(tài)環(huán)境問題診斷

鐵山嶂鐵礦累計采耗礦石量為1 424.09萬t，已形成約1.148 7 km2的開采面，開采標(biāo)高為550～800 m。

鐵山嶂礦區(qū)以露天開采為主。開采過程中，由于生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施不力，目前礦區(qū)內(nèi)廢棄礦石和礦渣露天隨意堆放，地表植被盡毀，滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，水土流失嚴(yán)重，溝谷河道淤積，鄰近水體遭受嚴(yán)重污染，土壤酸化且重金屬嚴(yán)重超標(biāo)。

2.1 地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，礦區(qū)內(nèi)危巖林立，孤石眾多，礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀如圖1所示。孤石塊徑多為1～3 m，規(guī)模以40～300 m3居多，孤立于山頂。多數(shù)危巖已形成貫通的巖體裂縫，裂縫寬度多為3～6 cm，裂縫填充物多為泥質(zhì)。若遇到極端天氣，危巖體、孤石極易失穩(wěn)。同時，由于礦山的開采，大量礦渣主要堆積于開采區(qū)南部，成片分布。堆填體結(jié)構(gòu)松散，其成分以碎石、塊石、少量泥土為主，比例約為7∶2∶1。堆填面積約為3 0.56 hm2，排土場坡底標(biāo)高在450～620 m，堆土場坡頂標(biāo)高在636～723 m，堆積高度在100～150 m，平均堆填厚度約為30 m，棄土廢石方量約為920萬m3，為泥石流的形成提供物源條件。2013年8月，臺風(fēng)“尤特”在廣東省登陸，礦區(qū)內(nèi)就曾爆發(fā)大型泥石流災(zāi)害。趙麗婭等[5]和樊姝芳等[6]研究得出，鐵山嶂泥石流正處于青年發(fā)展階段，屬暴雨、高頻、稀性、礦山泥石流。

2.2 山體與植被破壞嚴(yán)重

多年的開采活動嚴(yán)重破壞礦區(qū)山嶺地形地貌景觀，開挖形成的棄土隨意就近堆填，壓占了大量土地資源。同時，地表長時間裸露，造成土壤肥力喪失，植被難以生存?，F(xiàn)場土壤檢測結(jié)果顯示，有機(jī)質(zhì)含量在0.47～9.96 mg/kg，氮含量在13.8～514.0 mg/kg，磷含量在446～1 122 mg/kg，鉀含量在9.3～37.1 mg/kg。

另外，植被破壞后形成的殘遺斑塊難以發(fā)揮森林功能，生物遷徙受到阻隔，生態(tài)功能退化。堆土形成的裸露邊坡和破損的山體總面積約為120 hm2。

2.3 水土流失嚴(yán)重且溝谷河道淤積

多年開采產(chǎn)生的棄土、棄渣、棄石隨意堆放，坡體結(jié)構(gòu)松散穩(wěn)定性極差，遇到降雨天氣，廢渣中的大小顆粒隨著雨水沖入溝谷，淤塞溝谷，泥水橫流。一旦遇到暴雨等極端天氣，廢渣堆填體極易發(fā)生滑坡、泥石流等災(zāi)害，加劇水土流失。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，泥石流災(zāi)害已造成礦區(qū)下游官田河長度約為10 km的河道淤積。

2.4 水體、土壤酸化及重金屬超標(biāo)

鐵山嶂鐵礦除富含F(xiàn)e元素外，Sn、Pb、Zn、As等元素也呈高背景值分布[7]。長期裸露的開采邊坡，以及礦山開采產(chǎn)生的棄土、棄渣、棄石等在河水的浸泡與雨水的沖刷下，浸出大量有害有毒物質(zhì)。同時，大量廢渣和廢棄巖土等固體廢棄物的滲濾液與選礦廢水未經(jīng)任何處理，直接隨意排放，礦區(qū)及下游的土壤、地表水體受到嚴(yán)重污染。

現(xiàn)場調(diào)查和檢測結(jié)果表明：礦區(qū)土壤和底泥呈嚴(yán)重酸性，pH值在2.5～4.2；土壤中As、Pb、Cd、Cu等元素偏高，As元素最大含量為536 mg/kg，Pb元素最大含量為426 mg/kg；礦區(qū)內(nèi)礦坑積水及官田河河水呈強(qiáng)酸性，pH值在2.4～4.9；水體中As、Cd、Cu、Pb、Ni等元素含量超標(biāo)，As最大含量為0.13 mg/L，Cd最大含量為0.758 mg/L，Cu最大含量為23.0 mg/L，Pb最大含量為0.275 mg/L，Ni最大含量為3.52 mg/L。

3 鐵山嶂鐵礦生態(tài)修復(fù)對策

近年來，興寧市政府及各相關(guān)部門高度重視鐵山嶂生態(tài)環(huán)境問題，并采取了一定的工程措施，盡力減少礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。但是，前期實施的項目缺乏整體規(guī)劃和綜合治理措施，未能根本性地控制礦區(qū)源頭的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險和重金屬超標(biāo)問題，無法扭轉(zhuǎn)礦區(qū)整體生態(tài)系統(tǒng)功能嚴(yán)重失調(diào)的趨勢。為徹底消除礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，有效解決水土重金屬污染問題，保護(hù)和逐步恢復(fù)鐵山嶂礦區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境，針對鐵山嶂礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，基于山水林田湖草沙一體化保護(hù)和修復(fù)理念，提出以下生態(tài)修復(fù)對策。

3.1 基本原則

深入貫徹山水林田湖草沙一體化保護(hù)理念，堅持綜合治理、系統(tǒng)治理、源頭治理的原則，統(tǒng)籌開展生態(tài)修復(fù)。

3.2 治理思路

以官田河小流域為完整修復(fù)單元，根據(jù)礦區(qū)各區(qū)域存在的主要生態(tài)環(huán)境問題，分區(qū)分項開展治理工作，以期達(dá)到“流域上下，山上山下，水土協(xié)同”的系統(tǒng)治理效果。

3.3 生態(tài)修復(fù)總體設(shè)計

鐵山嶂礦區(qū)可劃分為礦山開采跡地、水土流失擴(kuò)散區(qū)及礦區(qū)下游河道，面積合計約210.80 hm2，需治理面積合計約169.49 hm2。根據(jù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題和場地基本特征，將鐵山嶂礦山生態(tài)修復(fù)工程可分解為礦山地質(zhì)災(zāi)害治理、水土流失治理、水土污染修復(fù)以及流域水生態(tài)環(huán)境修復(fù)4個子工程，各子工程又包含若干分項工程，具體如圖2所示。

3.3.1 地質(zhì)災(zāi)害治理工程

地質(zhì)災(zāi)害治理工程包括滑坡治理、崩塌治理、泥石流治理3個方面?；轮卫砜刹捎闷旅媲謇?、削坡減載、擋墻支護(hù)、截排水工程以及坡面復(fù)綠等技術(shù)措施；崩塌治理可采用危巖體清理、錨桿支護(hù)、坡面防護(hù)以及坡面復(fù)綠等技術(shù)措施；泥石流治理可采用修建蓄水、引水工程，分級建設(shè)攔擋壩，修建排洪道，修建停淤工程等技術(shù)措施。

3.3.2 水土流失治理工程

水土流失治理工程包括坡改梯工程、坡面排蓄工程、攔擋工程、林草工程等分項工程。坡改梯工程可采用逐臺下翻法和中間堆土法兩種施工工藝，具體包括測量放線、清除地表障礙物、表土處理、平整底土、埂坎修筑、表土回填等技術(shù)措施；坡面排蓄工程可采用坡頂蓄水、坡面截流、坡面排水以及坡底排水等技術(shù)措施；攔擋工程可采用擋土墻工程、攔渣壩工程、截排水工程等技術(shù)措施；林草工程可采用坡面復(fù)綠、坡底造林、灌溉與噴淋工程等技術(shù)措施。

3.3.3 水土污染修復(fù)工程

水土污染修復(fù)工程包括礦坑廢水治理、礦坑及河道底泥污染治理、土壤肥力改良、土壤污染修復(fù)等分項工程，全面改良礦山水土環(huán)境，改善植被恢復(fù)條件。礦坑廢水治理建議采用中和沉淀、硫化沉淀、活性炭吸附、高濃度泥漿以及微生物處理等技術(shù)措施；礦坑及河道底泥污染治理建議采用清淤挖除、化學(xué)處理、微生物修復(fù)、資源化利用等技術(shù)措施；土壤肥力改良建議采用酸性調(diào)節(jié)、施肥調(diào)控等技術(shù)措施；土壤污染修復(fù)建議采用植物修復(fù)、微生物修復(fù)、阻隔填埋修復(fù)以及鈍化修復(fù)等技術(shù)措施[8-9]。

3.3.4 流域水生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程

流域水生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程包括流域疏浚、河道護(hù)岸、人工濕地建設(shè)以及污水處理站建設(shè)等分項工程。流域疏?？刹捎脵C(jī)械疏浚、水力疏浚等物理技術(shù)

措施；河道護(hù)岸可采用拋石護(hù)岸、砌石護(hù)岸、壩式護(hù)岸、墻式護(hù)岸及生態(tài)護(hù)岸等技術(shù)措施；人工濕地建設(shè)和污水處理站建設(shè)主要為處理水體酸化和重金屬超標(biāo)而采取的技術(shù)措施。

4 結(jié)論

系統(tǒng)闡述鐵山嶂鐵礦存在的生態(tài)環(huán)境問題，主要包括地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、水土流失嚴(yán)重、水土酸化和重金屬污染以及生態(tài)功能退化等。基于山水林田湖草沙一體化保護(hù)理念，提出以官田河小流域為修復(fù)單元，全面實施地質(zhì)災(zāi)害治理工程、水土流失治理工程、水土污染修復(fù)工程以及流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)工程，并針對性提供相關(guān)生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施。

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