福建省某廢棄礦山高陡巖質邊坡綠化植物選擇

［關鍵詞］高陡巖質邊坡；生態(tài)修復；厚層基材噴播技術；植物選擇；廢棄礦山；福建省

［摘要］我國早期的礦產資源開采遺留了很多廢棄礦山，其治理面臨著高陡巖質邊坡綠化等難題。為解決這些難題，基于前人的研究成果，借鑒福建省高速公路綠化經驗，引入厚層基材噴播技術，進行植物選擇研究和工程驗證，結果表明：厚層基材噴播技術可用于廢棄礦山的高陡巖質邊坡綠化，前期可采用草本植物快速復綠，長期綠化效果以喬灌木為主，建議選擇喬灌草相結合且以喬灌為主的綠化方案，但是在綠化初期應控制草本植物密度，以避免抑制喬灌幼苗的生長，影響長期的綠化效果。

［中圖分類號］S157[文獻標識碼]ADOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.07.0017

［引用格式］賴蔭楠，顧中華，陳濤.福建省某廢棄礦山高陡巖質邊坡綠化植物選擇[J].中國水土保持，2024（7）：64-67.

廢棄礦山生態(tài)修復往往面臨著高陡的巖質邊坡及苛刻的植物生長環(huán)境，如何讓掛白的青山恢復往日的生機，成為廢棄礦山治理的重難點。國內外學者和工程師從理論和實踐出發(fā)，取得了許多成果。目前，國外的邊坡綠化技術已經達到了較高水平，建立了一套有關植物選擇、基材配方、施工技術、后期養(yǎng)護的完整流程，在植物的選擇上采用喬灌草藤的綠化模式。我國在巖質邊坡綠化技術上起步較晚，20世紀90年代才從日本引進客土噴播技術，開始對高陡巖質邊坡綠化進行研究。鄒新軍等[1]對某公路巖質邊坡綠化進行現(xiàn)場試驗，研究了不同草種在掛網(wǎng)噴播施工工藝下的生長特性，并探討了該施工工藝下的邊坡抗沖刷機理；常根柱等[2]對野生狗牙根的研究結果表明，狗牙根具有投資小、見效快的優(yōu)點，在我國南北方均可生長；李西等[3]對坡度為1∶0.5的巖質邊坡進行了綠化，并觀測分析了綠化植物在高溫、暴雨條件下的生長特點。

專家學者和工程師在廢棄礦山生態(tài)修復技術和植物選擇等方面做了大量的研究，本研究基于前人的研究和實踐成果，借鑒福建省內高速公路巖質邊坡的綠化經驗，選取厚層基材噴播技術（TBS），篩選出福建省常用的綠化植物品種，進行現(xiàn)場植物選擇試驗和工程驗證，取得了良好的效果。

1工程概況

1.1地理環(huán)境

項目所處福建省漳州市為亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，空氣濕潤，雨量較多。春季多陰雨，氣候濕冷；夏秋季多臺風暴雨，常受臺風暴雨襲擊；冬季陰寒，常刮北風。多年平均氣溫21.4℃，1月平均氣溫13.6℃，7月平均氣溫28.4℃，地面溫度年平均為24℃。一年四季多和風，年平均風速2.7m/s，最大風速40m/s以上。區(qū)內不同地點多年平均降水量1200～2000mm，多年平均蒸發(fā)量1100mm，多年平均相對濕度79%。

1.2廢棄礦山現(xiàn)狀

廢棄礦山原為開采花崗巖建筑石料遺留采坑，現(xiàn)場主要分布廢渣石及廢渣土，山體切割較深，形成陡立巖壁、孤立巖墻，采坑立面掛白明顯，地貌景觀遭到嚴重破壞（見圖1）。

1.3工程地質條件

根據(jù)地勘報告及現(xiàn)場揭露情況，現(xiàn)場分布土層主要有：近代的棄渣（Qml）、坡積粉質黏土（Qdl）及下伏基巖各風化層，基巖為燕山早期侵入花崗巖，由上向下風化程度逐漸變弱，依次為全風化巖、強風化巖和中風化巖，風化程度、礦物組成和物理力學性能均表現(xiàn)出逐漸過渡的特性，分層界線不明顯。

1.4治理方案

項目治理目標主要為消除安全隱患和生態(tài)復綠，因此對地形地貌景觀嚴重破壞，發(fā)生崩塌和滑坡地質災害可能性大、危險性大和危害大的現(xiàn)狀高陡邊坡，采用分臺階削坡、完善排水系統(tǒng)和生態(tài)復綠的治理措施。

為了采取有效的治理方式且最大限度地節(jié)省資金，該廢棄礦山綜合治理依據(jù)“區(qū)內相似，區(qū)際相異”的原則進行分區(qū)，共分為5個削坡區(qū)、5個整理區(qū)、2個補植區(qū)、3個保留區(qū)（見圖2）。

1）削坡工程。基于現(xiàn)狀紅線，并綜合考慮原采坑遺留在現(xiàn)狀坡面的廢渣石和廢渣土，削坡的原則為“消除安全隱患、保證施工安全、便于綠化”。本項目削坡坡率取1∶0.75～1∶1.0，局部坡率為1∶1.5，設置4～5m寬平臺。

2）排水工程。邊坡排水系統(tǒng)由坡面急流槽和平臺擋水埂組成，降雨時坡面雨水匯流至平臺排水溝，由平臺排水溝將雨水匯流至坡面急流槽，再通過急流槽將水流引至場地排水系統(tǒng)。

3）灌溉工程。治理區(qū)處于地勢高處，無地表水，缺少綠化用水，灌溉采用人工控制噴灌系統(tǒng)。噴灌系統(tǒng)采用360°可調噴頭，雨簾噴嘴，射程8～10m可調；噴頭布置間距為13.8m，利用閥門控制不同區(qū)域的輪灌以及時長。

2邊坡類型調查

邊坡的巖土類型、坡度和朝向除影響邊坡的穩(wěn)定性外，還極大地影響植物的生長[4]，因此有必要對該礦山邊坡進行調查。調查的主要內容：①邊坡的巖土類型。根據(jù)地勘報告及邊坡揭露情況，該礦山邊坡主要分為兩類：一類以土為主，主要分布在北側；另一類以破碎的巖石為主，主要分布在南側。②邊坡的朝向。光照時間和光照量是植物生長的重要影響因素，因此還需對邊坡的朝向進一步調查。通常我國將朝南的邊坡稱為標準的陽坡（若以正北方向為0°，則157.5°～247.5°均為陽坡），而將朝北的邊坡稱為標準的陰坡（0°～67.5°、292.5°～360°均稱為陰坡），除此之外稱為陰陽坡。③邊坡的坡度。邊坡的坡度影響植物對水分等營養(yǎng)物質的吸收，因此還需對邊坡的坡度進行調查。坡度的劃分以45°為界，坡度＞45°為陡坡，坡度≤45°為緩坡。

邊坡類型調查結果見表1。根據(jù)表1可知，本項目邊坡多數(shù)為巖石邊坡，且坡度多數(shù)大于45°，朝向多位于陰坡、陰陽坡，總體上來說對植物生長不利。

3試驗段綠化

3.1綠化技術

借鑒福建省內高速公路巖質邊坡的綠化經驗，選取厚層基材噴播技術，主要通過在坡面噴射一層能夠保水、保肥、透氣的基材，作為植物生長的土壤，為植物提供生長所需的營養(yǎng)物質。

主要材料：種子、復合肥、保水劑、黏合劑、木纖維、種植土、泥炭、椰粉、木粉。

3.2植物選擇

由于坡面綠化的特殊性，因此對于巖石邊坡應選擇具抗旱和持久性的植物，在邊坡工程中宜選用喬木、灌木、草本和藤本相結合的綠化方式[5]。根據(jù)福建省內物種選擇分區(qū)，項目所在區(qū)為閩南地區(qū)，常用植物如下：喬木為銀合歡、刺槐、臺灣相思、多花木藍；灌木為木豆、山毛豆、豬屎豆、車桑子；草及草花為高羊茅、大波斯菊、百喜草、狗牙根、百日草、金雞菊。

3.3種子種類及用量選擇

為了驗證本項目的植物品種和綠化技術的適用性，在項目開始前，選取最先施工的削坡5區(qū)作為試驗段。該試驗段設計了兩種植物配比方案，方案一以草本植物為主，方案二以喬灌木為主。兩種方案喬灌木品種和數(shù)量相同，施工工藝和施工時間相同，詳細配比見表2。

3.4施工工序

固草器采用14號鍍鋅焊接或機編鐵絲網(wǎng)（50mm×50mm），網(wǎng)周采用掛網(wǎng)錨桿固定，間距1.5m，鄰網(wǎng)搭接寬＞10cm。

施工工序：整平坡面，清除危石浮土→打入掛網(wǎng)錨桿→掛上鍍鋅鐵絲網(wǎng)→濕潤坡面→噴射第一層基材混合物（即不含種子底層基材）→噴射第二層基材混合物（即含種子面層基材2cm）→蓋膜養(yǎng)護（用30g/m2的無紡土工布覆蓋好，然后用8#鐵絲做成的U形釘進行固定，固定間距100cm）→揭膜→養(yǎng)護[6]。

3.5施工過程

1）噴射基材。采用客土噴播機將拌制好的培養(yǎng)基噴射至坡面上，噴播厚度為3～5cm。

2）噴播種子。將配制好的種子與黏合劑、肥料、保水劑、木纖維和水按比例配置成混合料，通過噴播機械噴至已施工完成的坡面上。

3）覆蓋無紡土工布。噴播后應立即采用無紡土工布從上至下平整覆蓋，坡頂應固定不小于30cm寬，土工布幅間搭接10cm，采用直徑8mm的U形釘進行固定。在草長到5～6cm或2～3片葉之前，嚴禁揭開無紡土工布。

4）養(yǎng)護。①該工程坡面綠化養(yǎng)護采用噴灌系統(tǒng)，360°旋轉噴頭。②種子發(fā)芽期為15d，養(yǎng)護時間一般為45d，初期灌溉后坡面濕潤深度不小于2cm，之后應根據(jù)植物根系的發(fā)育程度，逐漸將濕潤深度增加至不小于5cm，但是應避免在基材中形成“壤中流”；前期養(yǎng)護為每天不少于2次，早晚各1次，上午養(yǎng)護時間不晚于10時，下午養(yǎng)護時間為16時以后，養(yǎng)護時間應避開強陽光期，否則易造成病蟲害和植物的生理性缺水。③邊坡噴播施工后前2個月屬強養(yǎng)護期，每天平均噴水3.0L/m2，第3、4個月屬加強管養(yǎng)期，每天平均噴水1.5～2.0L/m2。

3.6試驗結果

兩種試驗方案除種子配比不同外，其余材料配比相同，均選擇厚層基材噴播方案，并且施工時間基本相同，試驗效果見圖3。

從試驗段綠化效果對比來看，方案一前期效果優(yōu)于方案二，且以草本植物為主，但是4個月后，方案二效果優(yōu)于方案一，且以喬灌木為主。由此可見，在相同生長環(huán)境下，草本植物生長速度明顯快于喬灌木，但是其持久性明顯低于喬灌木。草本植物的生長周期短，在完成生命周期后很難再生，試驗段草本植物枯死后，僅有少量草本植物再生，特別是大波斯菊，僅有一季的生長期。

從試驗種子配比看，兩種方案的喬灌木種子配比一致，區(qū)別僅在草本植物品種及種子用量，但是后期草本植物大面積枯死后，方案一坡面僅可見零星分布的喬灌木，造成這一現(xiàn)象的主要原因是草本植物生長速度快且密度大，而喬灌木生長速度慢，在幼苗期生長受到草本植物的抑制導致大量死亡。

從方案二第3年的坡面植物生長情況看，草本植物數(shù)量明顯少于前一年，但是喬灌木數(shù)量與前一年接近且長勢良好，由此可見，邊坡長期綠化應以喬灌木為主。

從植物的品種看，所選用的喬木、灌木和草本植物均生長良好，試驗所選用的幾種植物適合本地區(qū)邊坡。試驗段的邊坡類型為土-緩坡-陰陽坡，該試驗段的成果證明，方案二可以用于與削坡5區(qū)邊坡類型較為一致的削坡1區(qū)。

4工程驗證

試驗段的邊坡類型為土-緩坡-陰陽坡，相對好于其他區(qū)。因此，為了將方案二用于其他區(qū)，還需進一步驗證方案二的可行性。另選擇橫跨削坡2區(qū)、3區(qū)的區(qū)段作為方案驗證段，如圖4所示，選擇8～11階作為驗證段。從圖5可看出，方案二用于不同區(qū)均長勢良好。由此可見，試驗方案二能夠滿足整個項目邊坡的綠化。

5結論

本項目采用了厚層基材噴播技術對廢棄礦山高陡巖質邊坡進行生態(tài)修復，并篩選出福建省常用的綠化植物品種，在現(xiàn)場進行植物選擇試驗和工程驗證。本項目已經竣工驗收，距試驗段和工程驗證段綠化施工已經超過3a，治理效果良好。本研究主要結論如下：

1）厚層基材噴播技術可用于廢棄礦山的高陡巖質邊坡綠化，能夠為植物提供充分的生長條件，長期效果良好，可為類似工程提供參考。

2）綠化效果與地質條件和氣候有關，施工前應充分調查綠化邊坡所處地區(qū)的氣候條件和邊坡類型，選用具有代表性的區(qū)段作為試驗段，驗證設計的植物是否適合在當?shù)厣L，并且根據(jù)試驗段結果調整植物種子配比。

3）植物配比需選擇喬灌草相結合且宜以喬灌木為主，草本植物數(shù)量以不超過喬灌木種子數(shù)量為宜。從綠化效果看，前期以草本植物為主，后期以喬灌木為主，草本植物生長速度快，但草本植物密度較大會抑制喬灌木幼苗的生長，影響后期的綠化效果。

4）本項目的邊坡類型為陰坡或陰陽坡，邊坡高陡且基本為巖質，通過工程實踐證明，即使生長環(huán)境苛刻，厚層基材噴播技術仍然能夠保證植物的生長，選取的植物長勢良好且持久性好。

[參考文獻]

[1]鄒新軍，趙明華.巖質邊坡生態(tài)防護現(xiàn)場試驗研究[J].土木工程學報，2011，44（增刊2）：202-206.

[2]常根柱，杜天慶，王朝凌.野生狗牙根栽培利用試驗研究[J].公路，1999（4）：8-10.

[3]李西，羅承德，廖心北.周公山巖石邊坡綠化植物生長觀察及病蟲害防治[J].草原與草坪，2003（3）：60-62.

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[5]謝光寧，林芳燕，張奕龍，等.高速公路邊坡植物配比方案優(yōu)化設計[C]//中國公路學會養(yǎng)護與管理分會，中交基礎設施養(yǎng)護集團有限公司.中國公路學會養(yǎng)護與管理分會第八屆學術年會論文集.廈門：中國公路學會養(yǎng)護與管理分會，2018：272-278.

[6]張俊云，李紹才，周德培，等.巖石邊坡植被護坡技術（3）：厚層基材噴射植被護坡設計及施工[J].路基工程，2000（6）：1-3.

收稿日期：2023-04-17

第一作者：賴蔭楠（1992—），男，福建三明人，工程師，碩士，主要從事地質災害防治和廢棄礦山治理工作。

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（責任編輯徐素霞）