石灰巖礦山生態恢復重建關鍵技術問題探究

楊虎

（湖南省農林工業勘察設計研究總院,湖南 長沙 410007）

近年來，新基建正成為國家政策和地方高質量發展的重要抓手，是拉動經濟增長的新亮點。隨著各地加大對城鄉基礎設施的投入，建材需求量與日俱增。很多施工單位為了降低建設成本，大多就地取材，進而對城鎮周邊生態環境造成了嚴重破壞。例如，很多采石場在開采之初未得到合理規劃，其布局與走向不甚合理，其后續運維管理也未被重視，一旦采石場關停，其生態修復的工程量將非常巨大，造成國家資源的嚴重浪費。

隨著我國生態文明建設邁上新臺階，遏制采石場對周邊生態環境的不利影響，加強運維管理及生物生境恢復和景觀重塑已迫在眉睫。

1 國內外研究現狀

國外基礎建設早于我國，對采石造成的生態問題發現和介入得較早，相關研究與實踐更為深入。委內瑞拉古里水電站右岸土石壩采石場、瑞士Musital采石場和法國Biville采石場等生態修復工程，均是該領域的成功案例。

國內近些年因采石場激增帶來諸多生態問題，關于礦山生態恢復和景觀重建理論的研究也逐漸增多，目前較為優秀的實踐項目主要有上海辰山植物園礦坑花園、廣州市南沙開發區采石場復綠工程等。

2 石灰巖礦山生態恢復重建技術初探

2.1 項目背景

2015年6月，中華人民共和國住房和城鄉建設部下發文件，原則同意將三亞列為城市修補生態修復（雙修）、海綿城市和綜合管廊建設城市（雙城）綜合試點。隨后，三亞積極推進“雙修”“雙城”工作。

生態修復包括海岸線、河岸線和山體的修復，城市修補以城市形態、城市色彩、廣告牌匾、綠化景觀、夜景亮化、違章建筑拆除“六大戰役”為抓手。三亞市“雙修”總體方案中提出，爭取2年內完成規范廣告牌匾、城市綠化改造、拆除違建、統一城市色調、改進城市亮化等5項任務；5年內完成海岸線、河岸線和山體修復工作；10年內完成城市天際線和街道立面改造并建立起完備的相關設計導則。

2.2 場地現狀分析

三亞市抱坡嶺石灰巖礦山位于海南省三亞市北12.5 km的抱坡嶺一帶，裸露山巖地形起伏較大，裸露最高點187.64 m，最低點為22.54 m。該區域屬熱帶海洋性季風氣候區，每年降水集中在5月—10月，年平均降水量 1 476.8 mm，年平蒸發量2 273 mm，年均相對濕度79%，年均日照時間2 532 h，年均氣溫23.2℃。附近無河流，地下水類型為潛水，水位隨季節變化較大，裸露區最低點未見地下水出露（見圖1、圖2）。

圖2 抱坡嶺石灰巖礦山修復前（2）

項目山體坡度陡峭，巖石裸露面積大，高低懸殊，由石灰巖和沙巖組成，局部地段存在巖壁倒掛現象，無土層，邊坡頂部土層多為自然土壤，以赤紅壤為主。

該礦山主要問題有以下幾點。

礦山開采歷史長：礦山服務年限長，從20世紀30年代已經開始開采，至今，礦山開采歷史已達90年，場地呈現出巖石垂直裸露、坑洼不平、礦區地質環境日益惡化等問題。

災害隱患嚴重：由于礦區采用半坡露天式開采，目前已形成一個南北長650 m，東西長250 m，高達137 m的垂直陡坡，對附近往來人員造成嚴重安全隱患。

生態環境惡化：礦山開采過程中對其治理一直未曾間斷，多限于廢棄土石表面處理和植被再造，目前礦區有6個廢土石堆積地段，隨著礦山廢料作為道路基材等用途的擴展，部分區域廢渣土石被運走，施工過程中對周邊環境造成了二次破壞，水土流失不斷加劇。

城市景觀遭到破壞：礦山現有開采面呈南北向展開，工作面最大高差超過100 m，總體坡度75°～80°。在三亞市迎賓大道及高速公路即可看到山體綠色地衣遭受嚴重破壞景象，對城市景觀影響較大，對海南國際旅游島的建設與發展有一定的負面影響。

項目周邊基礎配套尚不完善，臨近采石場高速路口已開通，但連通該區域的城市道路狹窄，導致附近經常出現交通堵塞的情況。三亞城市學院毗鄰項目地，對于供水要求大，管網建設不足，以至于僅靠城市供水壓力不足對山體頂部綠化進行常規澆灌。

2.3 設計原則

礦山復綠工程宜從生態環境恢復和景觀重塑方面著手。根據三亞市發展規劃，結合相關理論及技術手段，綜合考慮礦山修復方案，以求獲得更大的生態效益、社會效益與經濟效益，修復工程遵循以下幾個原則。

2.3.1 因地制宜原則

根據山體破損情況與地質結構，主要從復綠措施和植物選種兩方面進行分類與設計。植物品種以海南鄉土樹種為主，配合景觀樹種與招鳥植物，促進礦區生物群落自然演替。

2.3.2 多樣化原則

根據山體走勢與周邊環境，綜合運用V形槽種植、退臺法覆綠與山體掛網噴播處理等方法，實現最佳的修復效果，避免出現梯田式山體景觀。

2.3.3 生態性原則

尊重植物自然生長規律，以喬、灌、草結合，構成植被立體層次，常綠、落葉樹種搭配，豐富山體林分構成，色葉植物運用，凸顯山林季相景觀。

2.3.4 節約性原則

植物選品以當地鄉土樹種為主，坡面配合滴灌技術，降低管護成本。場地避免大規模改造，盡量做到土石方場內平衡或二次利用。

2.3.5 安全性原則

項目運行過程中，應先消除地災隱患，然后再進行環境整治，以確保坡面的穩定，不要對山體進行大規模開挖作業。

2.3.6 協調性原則

協調周圍環境，匹配旅游城市風貌，為鄉土植物的生長創造有利環境，塑造優美的景觀展示面。通過先鋒樹種快速復綠，自然演替長期培養，最終形成理想的近自然植物景觀。

2.4 設計目標

最大限度地解決因開采活動造成的環境問題，消除地災隱患，恢復場地中的生物生境，改善礦區周邊的生產生活環境。同時，科學設計山體修復面，打造亮點，改善礦山生態自然環境，爭創“可觀賞礦山”，實現礦山資源開發新利用和環境可持續發展目標。

2.5 項目定位

三亞抱坡嶺石灰巖礦山修復工程致力于在修復當地山體生態系統的同時，構建一個穩定、安全、美觀的現代山體復綠工程。

3 三亞市抱坡嶺廢棄石灰巖礦山治理恢復措施

3.1 種植設計理念

植物配置遵循區域總體規劃，尊重原有地形地貌，營造綠色生態、優美和諧的自然景觀。樹種規劃以鄉土植物為主，引進部分能適應當地氣候條件的新植物品種，構建以喬-灌-草、喬-草、喬-灌等近自然混交植物群落，形成富于季相變化的景觀類型。其設計原則主要有以下四點。

（1）生態性原則：通過不同類型的生態群落組合，營造近自然的山體生態環境，經過自然演替過程，逐漸形成穩定的山體生物生境。

（2）景觀性原則：“以綠成景，以景言情”。植物群落搭配多樣化、景觀化，根據場地特征，營造相應的植物景觀效果。

（3）適地適樹原則：植物選品以適宜生長于礦山周邊的品種為主，適當引進外來新優品種，營造多樣景觀。

（4）季相性原則：植物配置考慮三季有花，四季有景，為三亞風景添彩。

3.2 工程措施

復綠工程共分20級臺階對山體地形進行退臺處理，臺階處修建種植槽，配以抗風、耐瘠薄的喬灌木及草本植物，各級臺階之間的坡面以掛網噴播進行修復，局部結合V形槽法，提升種植密度。

植物設計以“近自然”營造理念為基礎，通過調研場地周邊植被現狀，選取生長情況較好，且已投入商業運行的品種，配置具有一定觀賞性的植物景觀，使“復綠”源于自然，而高于自然（見圖3、圖4、圖5）。

圖3 抱坡嶺山體復綠工程總平面圖

圖4 臺階種植槽與V形槽設計詳圖

圖5 掛網噴播與山底碎落臺設計詳圖

3.2.1 退臺法

退臺法是最為常見且成熟的山體修復工程措施。該方法將待修復山體整理成階梯狀平臺，砌筑擋土墻后回填種植土，通過種植各類耐候性強的植物形成新的山體植物群落。該措施能較好地保持復綠區域的土壤、水分及肥力，結構安全且穩定。退臺法植物選擇面較廣，喬、灌、草及藤本均可適用于該類型場地，選品主要有粉花夾竹桃、馬占相思、大葉相思、臺灣相思、紅花羊蹄甲、勒杜鵑、小葉榕、龍船花、勒杜鵑、香根草、爬山虎、薜荔、絡石、桃金娘、大葉紫薇、紅龍草、大紅花、黃素罄、翅莢決明、馬纓丹、銀合歡、小葉女貞、蟛蜞菊、厚藤、炮仗花、金銀花、五爪金龍、葛藤等。

3.2.2 燕巢法

燕巢法一般作用于巖壁上遺留的一些的小平臺或石坑，僅需簡單處理，即可形成酷似燕窩的天然種植池。該方法可節省大量建設成本，且效果自然。

3.2.3 V形槽法（板槽法）

V形槽法（板槽法）常用于坡度較陡的巖壁上，利用預制或現澆鋼筋混凝土板，制作成“V”字形的巖壁種植槽，該類型種植槽一般種植攀爬和懸垂的藤本植物及部分耐瘠薄灌木，上下間距一般為3 m。

V形槽法（板槽法）與燕巢法通常在同一破損面實施，可達到修復效果互補的作用。

3.2.4 山體掛網噴播法

山體掛網噴播法主要作用于大面積坡面復綠，優點是綠化效果快、操作簡單、成本低。操作時，首先根據山體坡度及土壤情況確定是否需要先行植入金屬三維網；其次通過大型噴播機將生物基質與草籽均勻噴播到山體表面，完成后覆蓋無紡布保濕防曬；最后經過一段時間的養護后，即可形成漫山遍野的草花地被景觀。

3.2.5 覆土法

覆土法常運用于山腳及較低坡度區域，主要因場地無土壤或土壤質量較差，通過回填合規種植土，使場地具備植物生長條件。本項目主要應用在山地碎落臺區域，通過種植進深約10 m的喬木林，形成山底保護屏障，防止山頂落石下墜傷人。

3.2.6 點穴挖溝法

在場地適宜區域開挖種植穴或種植溝，將固體肥料、種植土及保水材料混合后回填于種植穴中。本項目選取了小葉榕、琴葉榕、小葉欖仁、木棉、三角梅、非洲茉莉、使君子、旅人蕉、大葉油草、狐尾椰子、火焰木、香根草、蟛蜞菊、馬纓丹等植物。

3.3 復綠效果

三亞抱坡嶺石灰巖礦山地形地貌復雜，施工期間，綜合考慮場地現狀條件，因地制宜，采用近自然營造理念，通過先鋒樹種引入，植物群落營造及森林自然演替等一系列方法，科學構建山體復綠體系。優先選用本地鄉土植物，特別是場地周邊原生物種，以及一些適應本地氣候和土壤環境的優良外來植物構建生態群落。盡量選擇抗風、耐瘠薄的植物種類，增強場地新構建生態系統的穩定性和可持續性，進而使采石場復綠工作實現良好的社會效益和經濟效益。

該工程共采用了退臺法、V形槽法、山體掛網噴播法等多種措施。在臺階和板槽上種植了小葉榕、柳葉榕、馬占相思、臺灣相思、小葉欖仁、木棉、三角梅、非洲茉莉、使君子等植物。在項目推進過程中，遴選出一批適宜在該場地中種植的品種，為同類型礦山修復參考依據。在具體操作中，苗木規格不宜過大，其原因是小規格苗木恢復較快，成活率高；大規格苗木從苗源地到礦區再到種植區、運距遠、時間長，尤其到場內運輸，基本以人工搬運為主，損耗率較高。

另外，應盡量選取生命力強、耐瘠薄的植物品種，在礦山的生態修復中，由于土壤貧瘠、環境惡劣，普通植物品種停止養護后，只能生存1～2年，適應能力強且生命力強的植物在停止養護后2～3年仍能自然生長的，才算真正存活。因此，在礦山生態修復中選用植物時，要選擇經過長期種植、使用且具有很強的適應性的植物，以保障復綠效果。（見圖6～圖11）。

圖6 抱坡嶺山體修復效果遠景

圖7 抱坡嶺山體修復效果近景

圖8 施工結束后，由施工便道改造成的上山游覽坡道

圖9 經過一段時間的養護，巖壁上的復綠植物已經逐漸構建起較為穩定的植物群落

圖10 登山步道旁的各色喬灌木（1）

圖11 登山步道旁的各色喬灌木（2）

4 結語

礦山生態修復屬于工程綠化的范疇，它不同于一般的景觀概念，其涉及巖土力學、地質勘探、測土配方、風景園林等諸多專業。礦山復綠是人工干預和自然演替共同作用的結果，具體體現在如下幾方面。

4.1 生態價值

礦區綠化后的生態價值主要體現在釋放氧氣、吸收二氧化碳、保固水土、維持生物多樣性等方面。裸露的山體經過植物復綠后，具有很強的固土作用，能夠削弱雨水對坡面的沖刷，最大限度地避免水土流失。

目前，保護生物多樣性是人類與環境領域的一個重要議題，廢棄礦山綠化對于恢復當地生態系統和保護生物多樣性具有重要意義。

4.2 社會價值

（1）隨著復綠植物的引入和持續生長，林地的生物多樣性將逐漸得到保障。礦山復綠選取的植物品種可通過自身特性吸收、分解、轉化環境中的有害物質，并具有滯塵、殺菌等功能。礦區實現復綠后，能有效改善周邊生態環境，進而形成和諧發展的良好人居環境。

（2）裸露的山體嚴重影響著城市景觀，甚至影響城市的發展。抱坡嶺作為三亞市重要的景觀背景，經過生態修復，山體面貌得到顯著改善。

抱坡嶺廢棄石灰巖礦山治理恢復工程是三亞市創建園林城市和實現經濟社會可持續發展的重要舉措，是構建人與自然和諧統一、發展生態旅游的必然要求，也是優化投資環境的迫切需要。實施抱坡嶺廢棄石灰巖礦山植被恢復工程，具有非常重要的現實意義和戰略意義。