桂林漓江流域廢棄礦山生態修復治理技術應用

楊龍坤 ，劉振宇，王曉華，溫智熊

(廣西壯族自治區地質環境監測站，廣西南寧 530028)

廣西桂林市桂林漓江流域是我國南方重要生態安全屏障和重要動植物種質基因庫，處在“南嶺山地水源涵養與生物多樣性保護重要區”和“西南喀斯特土壤保持重要區”兩個全國重要生態功能區內。屬于以“三區四帶”為核心的全國重要生態系統保護和修復重大工程總體布局中的南方丘陵山地帶。多年來，礦產資源開發為當地社會經濟發展做出了重大貢獻，但因長期以來對礦產資源的不規范、無序開采和粗放利用，造成了生態環境劣質化，水土流失、環境嚴重污染，地質環境破壞很大，山體裸露、地表植被破壞、礦渣肆意堆放、廢棄采礦建筑凌亂，對地形地貌景觀造成了無法恢復的破壞，嚴重破壞了山體原有自然景觀的完整性和生態功能，景觀的破碎化增加，生態連通性和生物多樣性降低[1-5]。嚴重破壞了桂林青山綠水的自然風光。習近平同志先后6次對科學保護漓江做出重要指示批示。本文通過對桂林漓江流域近年來廢棄礦山生態修復模式和治理技術進行綜合研究，進而為桂林漓江流域廢棄礦山生態修復工作的開展提供可靠的技術依據。

1 桂林漓江流域廢棄礦山現狀及生態環境問題

1.1 現 狀

漓江流域總體呈北高南低趨勢，東、北、西三面地勢較高，中部及南部地勢較低，流域內擁有世界發育最完善、最典型的巖溶地貌，被稱為“中國式”或“桂林式”巖溶地貌。造就了桂林奇特的秀麗山水。其地貌類型多樣，以巖溶山地、平原與谷地為主，同時分布中山、低山、丘陵等類型。南北兩端為低緩丘陵，崗壟丘地形，中部為巖溶峰林及地勢開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，喀斯特地貌發育典型。廣泛分布的石灰巖層經億萬年風化侵蝕，形成“千峰環野立、一水抱城流”的獨特景觀。而因巖溶地貌的廣泛分布，地勢高差懸殊，垂直分異明顯，水土流失嚴重，表土層薄，山多地少，生態脆弱。

近年來，桂林市高度重視綠水青山事業，礦山生態修復工作多措并舉，極大改善了礦區生態環境。2010年以來，轄區人民政府累計投入礦山生態修復資金超過5億元。僅在2015～2017年，投入漓江流域礦山生態修復資金達2.58億元；關停、拆除和復綠漓江流域內采石場30余處，136余萬m2山體實現復綠。但漓江流域仍有373座廢棄礦山存在不同程度的礦山環境地質問題，其中41座廢棄礦山需要采取人工干預方式予以修復[2]。圖1。

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

1.2 生態環境問題

由于歷史原因，漓江流域內各礦山常年露天開采及民間無序、粗獷的私采、盜采，加上后期地質環境保護措施的不到位，地質災害及礦山生態問題非常嚴重[1-5]。

(1)地質災害頻發。漓江流域區域集中的礦產資源以建材非金屬礦為主，開采基本上為石灰石，巖性較為堅硬，開采需采用炸藥爆破，采場常形成高而陡的巖石邊坡。由于巖石節理裂隙十分發育，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參數，加大了崩塌發生的概率。同時，民間偷采、盜采時爆破作業擾動危巖體，誘發崩塌、落石、滑坡等地質災害發生。露天開采的非建材礦山部分形成人工邊坡規模較大，巖性多破碎，強度較低，穩定性較差。部分礦山廢土、廢石、殘渣等堆放不當，也常發生滑動、變形，遇特大暴雨時引發泥石流的危險。

(2)礦區表土破壞嚴重，水土流失問題突出。受歷史條件的限制，單純追求經濟效益，忽略了地質環境的保護，忽視社會效益和生態效益，隨意開挖、破壞地表，造成一些礦區表土被翻起、雨水沖刷，最后隨意堆棄在山坡上，表土原有結構被破壞殆盡，土體由密實穩定狀態變成松散不穩定狀態，強降雨地表水流沖刷下，水土流失嚴重，土壤肥力亦隨之大幅降低。

(3)原生植被資源損毀嚴重。多數礦山生產為露天開采，大小不等的開采面遍布，礦區內樹林和植被遭到嚴重破壞。即便是巷道開采的礦山，棄渣、尾礦亂堆亂排，大大破壞了附近植被資源，造成生態廊道割裂，極大破壞生態環境。

(4)土地貧瘠化，石漠化現象突出。礦山采礦開挖隨富而采，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，各礦山因水土流失及多年荒廢，土地出現貧瘠化。

(5)地形地貌改變，景觀破碎，生物多樣性降低。受開采條件限制，不規范、無序的開采方式對地質環境破壞很大，山體裸露、地表植被破壞、廢棄采礦建筑凌亂，對地形地貌景觀造成了無法恢復的破壞，嚴重影響了山體原有自然景觀的完整性和生態功能，景觀的破碎化增加，生態連通性和生物多樣性降低。嚴重破壞了桂林青山綠水的自然風光。

2 現有礦山生態修復模式

桂林漓江流域對廢棄礦山治理模式主要采用自然恢復模式、生態重塑模式、轉型利用模式等開展廢棄礦山生態修復工作[2-3，5-8]。

2.1 自然恢復模式

目前區內對位于偏遠區域，遠離“三區兩線”，對景觀保護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系統自我調節能力自然恢復，不進行工程干預。由于桂林地區特殊的地質環境條件，區內水熱條件較好，據不完全統計，處于這一情形的廢棄礦山，在小于15°的緩坡及開采平臺上，1年后草本、灌木植被陸續自然恢復，部分采坑均自然恢復為水體，對于存在節理、裂隙等微地貌的高陡采面，2～5年后苔蘚、草本和灌木植被會零星點綴裸露山體，垂直開采面經過風化與水蝕淋濾，也可形成與周邊環境相協調的墨色山體。

2.2 生態重塑模式

目前區內對距居民聚居區較近、處于“三區兩線”可視范圍內，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上，進行合理的生態重塑規劃設計，以減少視覺沖擊。多采用飄臺種植槽復綠、臺階種植復綠、掛網噴播復綠、坑(槽)式復綠、柔性植生袋復綠、加筋復合植物生長墊復綠等技術。

2.3 轉型利用模式

目前區內對臨近城區、風景區的礦山廢棄地，在原有景觀的基礎上，結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行合理的景觀規劃設計；對于在城鎮周圍露天開采的、比較平整的且坡度較平緩的廢棄礦山，與土地開發利用相結合，開發成商業住房用地、工業園區用地等建設用地；對于位于重要城鎮周邊，且對周邊生態環境有重大影響的廢棄礦山，消除安全隱患后，合理結合城市優勢，通過延伸城市功能，進行綜合整治，打造新興的城市功能板塊，帶動周邊地區發展。

3 礦山生態修復典型案例

桂林漓江流域廢棄礦山生態修復項目主要涉及建材非金屬及金屬礦兩大類，建材非金屬類基本上為石灰巖(圖2)，金屬類廢棄礦區治理修復項目主要以錳礦區為主(圖3、圖4)，通過對漓江流域內兩種不同類型典型廢棄礦山(區)在礦山基本情況、生態修復模式、主要修復工程技術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)生態修復工作的開展提供可靠的理論依據和技術指導。

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 獅子山石灰巖礦生態修復前后對比照(左為生態修復前，右為生態修復后)Fig 2.Comparison of Shizishan Limestone Deposit between before(Left)and after(Right)Ecological Repair

圖3 平樂縣二塘錳礦區一期生態修復前后對比照(左為生態修復前，右為生態修復后)Fig 3.Comparison of Ertang Mn Orefield Period 1 in Pingle between before(Left)and after(Right)Ecological Repair

圖4 平樂縣二塘錳礦區二期生態修復前后對比照(左為生態修復前，右為生態修復后)Fig 4.Comparison of Ertang Mn Orefield Period 2 in Pingle between before(Left)and after(Right)Ecological Repair

4 取得的經驗

近年來，隨著生態修復技術的不斷革新，桂林漓江流域礦山生態修復在方式方法及技術的選擇上也逐漸成熟和適用。礦山開采遺留邊坡根據坡面物質組成和結構總體上可分為三大類，即土質邊坡、土石混合邊坡和巖質邊坡。土質邊坡風化土層較厚，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，多為裂隙發育的巖質邊坡，不規則的巖質裂隙處可作為植物附著的生長點；巖質邊坡往往表面光滑，無任何土壤或松散基質附著，十分陡峭，大多數坡度達70°～80°，甚至90°，且往往有相當的高度，通常數十米，甚至上百米。因此，巖質邊坡的植被恢復和景觀重建是礦山生態修復的重點和難點。石灰巖采石場開采后遺留下的裸露缺口多為巖質邊坡，風化程度高的則形成土石混合邊坡；磚瓦頁巖礦開采后遺留下的裸露缺口多為土質邊坡。邊坡類型是影響礦山生態修復工程技術選擇的重要因素。

根據桂林漓江流域近年來礦山生態修復進展，對現有不同生態修復技術優劣勢及適用工況進行總結(表2)，在實際礦山生態修復工程應用中，應根據不同邊坡的不同特性，選擇適用的生態修復技術。

表2 不同生態修復技術優劣勢及適用工況Tab 2.Good，Bad and Suitable Ability of Different Ecological Repair Technology

5 結 論

礦山生態修復是一項復雜而漫長的過程，應該從源頭開始，在制定礦山開采計劃的同時對礦山可能遭受到的生態破壞類型、程度進行評估，結合礦山廢棄地的類型和特點，對不同礦種的礦山開展針對性礦山生態修復工程；并結合社會經濟、自然地貌景觀、人文文化背景等區域特點，因地制宜，以實現生態、社會和經濟效益最大化為原則，進行礦山生態修復，構建結構合理、功能完整的礦山生態環境系統。綜合近年桂林漓江流域廢棄礦山生態修復進展，建議礦山生態修復從以下幾個方面綜合考慮：

(1)與礦山公園建設等相結合，打造國際旅游勝地。獅子山石灰巖礦山主體山脈采掘面經修整不僅形成桂林市民觀光旅游、休閑娛樂中央公園，更成為南方石山地區植被種植和開發示范園。

(2)與工業園區建設相結合，促進城市轉型發展。平樂縣二塘工業園區通過實施地質環境綜合治理工程措施、植物措施，不僅新增或恢復農業用地約1000畝，林地約700畝，草地約550畝，還使當地農民獲得豐厚的經濟收入，更為城市建設提供用地約530hm2用來建造二塘工業園，國家節省三十多億元的城市建設征地費用，保護了平樂縣緊缺的耕地資源，拓展了城市發展空間。

(3)與土地復墾相結合，發展生態農業。桂林漓江流域廢棄礦山大多位于遠離城市、交通不便、農業發達的鄉村地區。鄉村是具有自然、社會、經濟特征的地域綜合體，兼具生產、生活、生態、文化等多重功能，與城鎮互促互進、共生共存，共同構成人類活動的主要空間。礦山生態修復與現代農業產業、鄉村旅游相結合，改善農村基礎設施條件，建設美麗的鄉村，落實礦山廢棄土地整治與城鄉建設統籌發展，實現鄉村產業升級。對于適宜復墾成耕地地塊，直接對廢棄礦山削峰填谷，整體平整，復墾成耕地，騰轉占補指標，結合城鎮產業園區發展用地需求，作為重點產業園區土地儲備；復墾成耕地后，依據地方產業基礎，合理布局種植產業，助力現代農業發展。對于適宜復墾為林地園地等地塊，結合經濟林果產業和鄉村休閑旅游特色，布設相關產業，帶動農民增產增收。

(4)與地質災害防治相結合，提高城市安全保障能力。桂林漓江流域區域集中的礦產資源以建材非金屬礦為主，大部分開發采用露天開采，破壞了地表、山體的完整性，不可避免地產生相應的地質災害。主要有崩塌、落石、滑坡、小型泥石流和不穩定斜坡。通過開展礦山生態修復綜合治理，降低災害風險。