云南省紅河州歷史遺留礦山生態(tài)修復(fù)措施及效益分析

【摘 要】以某砂場為例，闡述了遺留礦山存在的地質(zhì)環(huán)境問題，分析了其危害，并針對性提出生態(tài)修復(fù)措施，同時(shí)對修復(fù)后的效益進(jìn)行了分析。結(jié)論表明：生態(tài)修復(fù)能以較小的人為干擾，實(shí)現(xiàn)對生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，保證了生態(tài)環(huán)境的整體性和協(xié)調(diào)性，能夠在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)上存在巨大效益，為進(jìn)一步礦山修復(fù)工程提供工程借鑒。

【關(guān)鍵詞】紅河州； 歷史遺留礦山； 生態(tài)修復(fù)； 措施； 效益分析

【中圖分類號】TD88【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

0 引言

我國礦產(chǎn)資源豐富，隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，對礦產(chǎn)資源的需求增加，開采加劇，因其導(dǎo)致的土地破壞、水污染、大氣污染、生態(tài)環(huán)境改變及各種地質(zhì)次生災(zāi)害也逐漸凸顯［1-3］。20世紀(jì)80年代所提出的環(huán)境保護(hù)國策、以及習(xí)近平同志“金山銀山不如綠水青山”的理念［4］，使得社會(huì)發(fā)展遺棄的各類礦山得到了修復(fù)治理。

本文以云南省紅河州歷史遺留礦山某砂場為研究對象，闡述了該礦山存在的地質(zhì)環(huán)境問題，并結(jié)合現(xiàn)狀情況提出與之相符的生態(tài)修復(fù)措施，進(jìn)而分析生態(tài)修復(fù)后所產(chǎn)生的效益。通過以上研究，旨在對該地區(qū)的環(huán)境保護(hù)與生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)，對地區(qū)其他歷史遺留礦山生態(tài)修復(fù)提供思路、指導(dǎo)。

1 項(xiàng)目概況

研究區(qū)位于紅河州城320°方向，距離縣城直線距離2 km，礦區(qū)面積0.107 6 km2，為露天開采白云巖（圖1）。紅河州屬亞熱帶高原山地季風(fēng)氣候，縣內(nèi)立體氣候特點(diǎn)突出。年均氣溫18.3 ℃，年降水量在786～111 6 mm，年均相對濕度75%。研究區(qū)處于石屏盆地西部斜坡地帶，地勢總體北高南低，最高點(diǎn)為礦區(qū)北部山頂，高程為1 600 m，最低點(diǎn)位于礦區(qū)南部，高程為1 473 m，最大相對高差為127 m，地形坡度一般8°～18°，總體屬于構(gòu)造侵蝕、溶蝕低中山地貌。主要分布震旦系上統(tǒng)地層，局部為第四系（Q）地層。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，總體為向北傾斜的單斜巖層，無明顯的褶皺構(gòu)造。區(qū)內(nèi)主要土壤類型由黃紅、黃色赤紅壤、砂壤等組成，植被發(fā)育一般。

2 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 地質(zhì)災(zāi)害隱患

通過對研究區(qū)進(jìn)行資料收集、測量、測繪、調(diào)查、勘查工作，研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害隱患主要礦山開采形成的高陡邊坡（圖2）。其位于礦區(qū)中部，高差 90～130 m，長度約為450 m，除采區(qū)北部斜坡角度較大為59°～67°外，其余大部分斜坡角度為34°～49°。巖性為灰色中厚層狀白云巖，與下伏地層呈整合接觸，厚261 m，產(chǎn)狀為170°∠50～65°。風(fēng)化后呈褐黃、灰黃、灰白色砂糖狀，風(fēng)化層厚15～30 m，巖石風(fēng)化程度深，風(fēng)化巖石節(jié)理、裂隙較為發(fā)育，屬半堅(jiān)硬巖。巖體強(qiáng)度低，抗風(fēng)化能力弱。近地表及邊坡上部風(fēng)化嚴(yán)重，采礦形成的邊坡局部過高陡，穩(wěn)定性差，在雨季地表水沖刷作用下，存在局部易發(fā)生小規(guī)模崩塌及掉塊風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 地形地貌景觀的破壞

礦山多年露天開采所形成的斜坡和采坑，改變了原有的地形和地貌，造成了山體損毀和基巖出露［5］。這嚴(yán)重破壞了地區(qū)的地形地貌景觀和植被，同時(shí)存在與周邊環(huán)境的不協(xié)調(diào)，造成了一定程度上的視覺污染（圖3）。

2.3 生態(tài)環(huán)境的影響

經(jīng)過野外調(diào)查，礦區(qū)損毀總面積為158 219.21 m2，損毀土地類型為耕地、林地、草地等。礦山生態(tài)結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，這直接導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞、水土流失，對土地資源產(chǎn)生了嚴(yán)重的損毀。同時(shí)礦山開挖造成基巖裸露面積增大、地形變化不利于地表徑流，使得大氣降水下滲補(bǔ)給量增加，地表徑流量減少，以地表徑流方式補(bǔ)給周圍林地的水量減少，地下水補(bǔ)排平衡受到一定影響。

3 研究區(qū)生態(tài)修復(fù)措施

國內(nèi)在生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域起步較晚，仍存在些許不足［6-8］。現(xiàn)階段的生態(tài)修復(fù)主要是在遵循當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)演替規(guī)律下［9］，加以少量的工程措施，輔以綠色修復(fù)以實(shí)現(xiàn)對礦區(qū)的生態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)整以達(dá)到修復(fù)的目的。通過對礦山實(shí)施生態(tài)修復(fù)治理，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)和合理結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，保證生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)展演替與發(fā)展，提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力和自我維持能力。

研究區(qū)的措施主要為通過在現(xiàn)有平臺的基礎(chǔ)上完善排水系統(tǒng)、植被恢復(fù)、陡壁綠化工程以及植被灌溉系統(tǒng)建設(shè)等工程，同時(shí)，在治理區(qū)內(nèi)對植被稀少或邊坡裸露的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)種樹木、草類或爬藤類，保證治理區(qū)的綠化效果。

3.1 邊坡工程

結(jié)合規(guī)范及礦區(qū)工程地質(zhì)條件，對高陡邊坡采用分臺削坡以消除邊坡安全隱患，同時(shí)對底部區(qū)域利用削坡后的砂石料進(jìn)行回填、碾壓夯實(shí)。上部邊坡按1∶1.2放坡，下部邊坡按1∶1放坡，臺階高度10 m，平臺寬度為4.5 m，邊坡角為37°。軟巖邊坡用人工或機(jī)械清刷；堅(jiān)石、次堅(jiān)石邊坡，用人工配合機(jī)械切割方法，同時(shí)清除危石、松石。挖方邊坡從開挖面往下分級清刷邊坡并進(jìn)行平面修整整平。

3.2 攔擋工程

攔擋工程主要分為平臺擋土墻和坡腳擋土墻。對于邊坡分臺削坡后所形成的平臺臺階修建免燒磚擋土墻，用于穩(wěn)固平臺的覆土。擋土墻技術(shù)指標(biāo)：寬0.24 m、高0.6 m，每隔5 m設(shè)置長0.12 m、寬0.06 m的排水孔，免燒磚規(guī)格為6 cm×12 cm×24 cm。對于采區(qū)底部的凹坑進(jìn)行填充、平整后形成斜坡，為保證進(jìn)場道路的安全及斜坡的穩(wěn)定性，在進(jìn)場道路入口處斜坡坡腳修建漿砌石擋土墻進(jìn)行攔擋。擋墻技術(shù)指標(biāo)：重力式擋土墻，墻體斷面為梯形，墻體設(shè)泄水孔。墻身高4.00 m，墻頂寬0.40 m，墻底寬2.20 m，面坡傾斜坡度1∶0.3，基礎(chǔ)深1.00 m，寬2.80 m，M7.5漿砌塊石砌筑。

3.3 土壤剝離工程

土壤剝離主要為表土剝離和客土回覆。分臺削坡前對頂部表層土進(jìn)行剝離，表土層厚度2～4 m，剝離區(qū)域面積約19 387 m2，平均剝離厚度2.5 m，剝離表土總量約48 467 m3，將剝離出來的表土選擇合適的排土場地就近堆放，以便于后期植被重建和土地復(fù)墾覆土?xí)r使用。對分臺削坡以后形成的平臺及底部凹坑回填后進(jìn)行客土回覆，覆土厚度為50 cm；對平緩區(qū)域和坡頂區(qū)域進(jìn)行客土回覆，覆土厚度15 cm。

3.4 截排水工程

為了降低雨水（洪水）對坡面植被和土壤的沖刷，防治水土流失，結(jié)合礦區(qū)的實(shí)際地形條件，分別在坡頂、平臺、坡面修建連通的截排水溝，坡腳設(shè)置新建水窖，截排水溝與下部新建水窖相連接，保障礦區(qū)排水通暢。技術(shù)指標(biāo)：其中坡頂和坡面排水溝設(shè)置為梯形斷面，排水溝采用C20混凝土砌筑，排水溝每隔15 m設(shè)置一個(gè)伸縮縫，采用瀝青木板；平臺排水溝設(shè)置為為矩形斷面，排水溝采用磚砌，M10砂漿抹面。

3.5 綠化工程

綠化工程主要包括各平臺喬灌混植及撒播狗牙根，坡面栽植爬藤植物，其中緩坡區(qū)域及具備栽植條件的區(qū)域進(jìn)行喬灌草混植，較陡邊坡栽種爬藤植物覆蓋綠化。根據(jù)野外調(diào)查及當(dāng)?shù)厝斯しN植情況的調(diào)查，并考慮病蟲害防治等因素的影響，喬木選用圓柏、合歡樹，灌木選用車桑子、三角梅，草本植物選用狗牙根，爬藤選用爬山虎、葛藤。同時(shí)對新種植的幼林保持三年撫育，以實(shí)現(xiàn)幼林生存率。

4 效益分析

4.1 社會(huì)效益

歷史遺留礦山某砂場的生態(tài)修復(fù)工作完成，不僅消除了礦山開采帶來的各類地質(zhì)環(huán)境問題，還可以使該區(qū)域生態(tài)植被得到全面恢復(fù)，紅河州生態(tài)環(huán)境將會(huì)得到進(jìn)一步改善。其社會(huì)效益顯著，主要有幾點(diǎn)：

（1）礦區(qū)水土流失和固體廢棄物污染將得到遏制，景觀環(huán)境全面提升。

（2）減少地質(zhì)災(zāi)害對當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活的威脅，避免了當(dāng)?shù)鼐用裨馐艿刭|(zhì)災(zāi)害的危害，使惡劣的礦山環(huán)境條件得到改善。

（3）消除城市建設(shè)展與礦山開發(fā)之矛盾，徹底解決由于礦山惡化的環(huán)境問題及地質(zhì)災(zāi)害給城市發(fā)展建設(shè)帶來的影響，實(shí)現(xiàn)生態(tài)與發(fā)展之間的協(xié)調(diào)平衡。

（4）項(xiàng)改善礦區(qū)居民的生活環(huán)境條件，為當(dāng)?shù)鼐用竦纳睢⑸a(chǎn)提供了有利的安全保障，解決了礦山開發(fā)與居民生產(chǎn)生活之間的矛盾，同時(shí)提升了人民的幸福感。

4.2 環(huán)境效益

礦山生態(tài)修復(fù)產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效益是最主要的效益，也是最直接的效益。通過生態(tài)修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)周圍水土保持、生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和改善，對污染物排放產(chǎn)生削減等，全面改善了礦區(qū)及周邊的生態(tài)環(huán)境；在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了生態(tài)文明， 為區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)長期穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了條件。礦山生態(tài)修復(fù)工程治理面積約105 430.43 m2（表1、圖4），通過較小的人為工程干擾加上植物工程措施后，可確保植被成果率高于 90%，可大幅減少地表水徑流量，減少地表水對地表的直接沖刷帶來的水土流失；增加地表水體的下滲量和土壤的水體涵養(yǎng)量， 對地下水的補(bǔ)給也將隨之增加，很大程度上改變脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，對區(qū)域生態(tài)修復(fù)具有重要作用，整體上改善礦山周圍的生態(tài)環(huán)境。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

礦山生態(tài)修復(fù)極大改善礦區(qū)面貌，提高植被覆蓋率，有效減少水土流失，預(yù)防了潛在的地質(zhì)災(zāi)害，減輕了對地下水的污染，有效地保護(hù)了人民生命財(cái)產(chǎn)。并且該工程能夠?yàn)槠渌麣v史遺留礦山提供了思路，減少不必要的工程支出。同時(shí)礦區(qū)臨近縣城，礦區(qū)修復(fù)后復(fù)墾的土地需要經(jīng)營管理，為區(qū)內(nèi)就業(yè)提供機(jī)會(huì)，維護(hù)社會(huì)安定起到了積極作用。生態(tài)修復(fù)實(shí)施后，調(diào)整了土地利用結(jié)構(gòu)、合理利用了土地、促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)、維持生態(tài)平衡，將進(jìn)一步促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

5 結(jié)論

紅河州作為礦產(chǎn)資源開采和文化旅游重點(diǎn)城市，歷史所遺留的礦山，極大程度的影響了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，并制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文通過某砂場礦山前期的野外調(diào)查，結(jié)合后期的的研究分析，主要有幾點(diǎn)認(rèn)識：

（1）遺留礦山存在各類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，因此礦山開采結(jié)束后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)治理，這能夠極大程度的保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)通過生態(tài)修復(fù)措施后，礦區(qū)能夠極大恢復(fù)被破壞的地形地貌，恢復(fù)地表生態(tài)植被，使環(huán)境得到美化，保證了生態(tài)環(huán)境的整體性、協(xié)調(diào)性。

（2）生態(tài)修復(fù)措施能夠通過較小的人為干擾，實(shí)現(xiàn)對礦區(qū)的治理及環(huán)境保護(hù)。并且充分發(fā)揮廢物利用，盡可能采用礦區(qū)砂石料，節(jié)約工程成本。這對于該地區(qū)的其他類似礦山提供了一定的思路。

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［作者簡介］易思材（1996—），男，碩士，助理工程師，主要從事災(zāi)害地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)及巖土工程相關(guān)工作。

［通信作者］張明文（1973—），男，本科，高級工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害評估與防治等工作。