國(guó)外矿山(shān)修复主要技术
西方发达國(guó)家在上个世纪初就开始了采石场生态修复的相关工作。
英、美、澳等发达國(guó)家采矿年代久遠(yuǎn),最初研究恢复生态學(xué)主要是集中在对采矿后遗留的废弃地植被的恢复,美國(guó)在1971年的矿山(shān)土地复垦率為(wèi)79.5%。
美國(guó)土地复垦的理(lǐ)念主要强调能(néng)够恢复為(wèi)破坏之前的状态,要求使农田和森林恢复原状,要求控制水蚀和有(yǒu)毒物(wù)的沉积;保证地表不变和地下水位维持原有(yǒu)水平;保持表土仍在原位置;注重有(yǒu)害和酸性物(wù)的预防和治理(lǐ);防止堆积物(wù)产生滑坡等灾害。
德國(guó)自1940年开始,在采矿过程中极其注意最大程度的减少破坏生态环境,开采后进行的复垦不单是种树或整地,而是从宏观上考虑生态的变化以及居民(mín)对环境的要求。
法國(guó)由于人口稠密、工业发达,首先在不改变农林面积的前提下,防止污染并恢复生态的平衡。法國(guó)非常重视在露天排土场进行植草(cǎo)并促进土壤的活化,经过一定的复垦后变成新(xīn)农田。
澳大利亚政府重视恢复废弃矿區(qū),并严管生产矿區(qū)的生态环境、坚持走可(kě)持续生态矿业之路。它将多(duō)专业联合投入,并引入许多(duō)新(xīn)计算机技术,现在已将复垦作為(wèi)开采工艺的一部分(fēn)。
在美國(guó)和澳大利亚等國(guó)家,目前引用(yòng)的现代3S技术和其他(tā)新(xīn)技术、新(xīn)理(lǐ)念在生态恢复中已得到广泛应用(yòng)。生态恢复的目标也不仅仅是种树种草(cǎo),而是建立一个能(néng)够进行自我维护、运行良好的完整生态服務(wù)系统。
英國(guó)和美國(guó)最早产生了工程绿化技术,1940年初,一些欧美國(guó)家為(wèi)防止坡地雨水侵蚀发明了植物(wù)盆、液压喷播等技术;英國(guó)发明了植物(wù)种子喷播和喷射乳化沥青技术,日本在1958年多(duō)次试验后开发出了比较实用(yòng)的喷射绿化技术。
1973年,日本开发出了纤维土绿化方法,通过混合纤维、砂质土和泥,并呈台阶型喷射。自1960年后,一些发达國(guó)家开始研制边坡绿化技术,结合工程和植被,比如水平格、植生袋绿化和客土植草(cǎo)技术,最后发展為(wèi)喷混植生技术。
02
國(guó)内矿山(shān)修复主要技术
我國(guó)对矿山(shān)废弃地生态修复的研究起步较晚,开始于二十世纪八十年代,九十年代以后才初步形成一定的规模,研究领域主要集中在煤矿废弃地和有(yǒu)色金属尾矿库植被覆盖等。
目前國(guó)内对矿區(qū)废弃地的研究主要是与土地开发、土地整理(lǐ)相结合的研究,根据实际情况将废弃矿山(shān)开发改造成工业用(yòng)地、耕地、旅游景观和旅游用(yòng)地、仓储用(yòng)地、养殖用(yòng)地、军事用(yòng)地或绿地。
矿山(shān)环境问题因為(wèi)矿产资源的不同,其废弃矿山(shān)的治理(lǐ)关键也不相同。煤矿废弃地的环境问题為(wèi)采空區(qū)、塌陷區(qū)、煤矸石堆等,其治理(lǐ)关键是对采空區(qū)的治理(lǐ)和对煤矸石堆的处理(lǐ);有(yǒu)色金属矿山(shān)如铜矿、铅锌矿,其治理(lǐ)除了矿坑的治理(lǐ),还要对废弃渣堆进行化學(xué)处理(lǐ),防治废渣堆等通过雨水的淋漓作用(yòng)污染附近的土壤和地下水;废弃采石场则主要进行滑坡、泥石流等地质灾害的防治以及植被的恢复。
废弃采石场作為(wèi)矿山(shān)废弃地的一种,其恢复治理(lǐ)过程应為(wèi):废弃采石场现状调查→恢复治理(lǐ)总體(tǐ)规划→地质灾害防治→不稳定边坡、废气坑、矿坑等的治理(lǐ)→植被恢复。
03
國(guó)内外矿山(shān)修复经典案例
目前,在國(guó)内外针对矿山(shān)改造的成功案例很(hěn)多(duō),综合其不同功能(néng)与特性,主要有(yǒu)以下7种类型:生态恢复类、博物(wù)资源利用(yòng)类、旅游开发类、复垦造田类、引水造湖(hú)类、垃圾处理(lǐ)厂类、仓储类。
由于國(guó)外城镇基础建设起步较早,采石场的生态环境问题发生较早,也较為(wèi)严重,因此对采石场生态恢复的研究与实践相应也更為(wèi)深入。近年来,國(guó)内对废弃采石场的恢复治理(lǐ)工作研究和探索的实践不断涌现。
01、日本國(guó)营明石海峡公园
日本國(guó)营明石海峡公园其修复主题是“使园區(qū)得到生命的回归”。设计师通过“大地艺术”和“水景”手法,在生态恢复的基础之上寻求人与人的交流以及人与自然对话的场所。
日本國(guó)营明石海峡公园原来是一处大型采石采砂场,从20世纪50年代到90年代中期,这里為(wèi)修建关西空港以及大阪与神户城市沿海的人工岛提供了1.06万亿立方米的砂石,挖掘深度达100米以上,构成范围达140平方公里左右的裸露山(shān)體(tǐ)。
20世纪80年代开始,该岛所在的兵库县委托著名设计师安藤忠雄进行规划设计,并成立绿化专家委员会,进行恢复植被。规划强调恢复自然的状态,形成良好的景观和创造為(wèi)人服務(wù)的游憩空间,其主题是“使园區(qū)得到生命的回归”。
整體(tǐ)目标首先是治愈山(shān)體(tǐ)几十年来被开采留存的伤痕。绿化委员会认為(wèi)种植必须从苗木(mù)开始,而成树在这样恶劣的自然环境中难于成活,苗木(mù)却能(néng)顺其自然,因此从1994年开始总计24万颗苗木(mù)的栽种工程。而科(kē)學(xué)的种植方式使这一计划得以实现,具體(tǐ)包括在基岩上固定蜂窝状的立體(tǐ)金属板网,灌入新(xīn)土后覆以草(cǎo)帘,以涵养水分(fēn)。灌溉系统采用(yòng)埋置聚乙烯管,密度為(wèi)1米间隔。
同时,由于当地降水量相对较低,因此為(wèi)了植物(wù)生長(cháng)的需要,采用(yòng)收集地表水、中水循环再利用(yòng)等技术。雨水收集管埋设于道路下方,同时,公园还要成為(wèi)區(qū)域的服務(wù)基础设施,包括國(guó)际会议中心、星级旅馆、大型温室、露天剧场等设施创造面向未来的休闲场所。
02、法國(guó)Biville采石场生态修复
法國(guó)Biville采石场具有(yǒu)尺度大、高差大,生态退化严重的特点,在改造中保留场地的工业痕迹,将其转化為(wèi)新(xīn)景观结构中有(yǒu)特色、标志(zhì)性的场所,體(tǐ)现出对所在地历史文(wén)脉的尊重。
位于Clairefontaine峡谷顶部的Biville采石场在开采石料10年之后于1989年被关停。采石坑是一道450m長(cháng)、宽度均匀的直線(xiàn)型裂缝,呈45度的边坡贫瘠而凹凸不平,落差20-40m。
设计师将其建成具有(yǒu)3.5平方公里湖(hú)泊的休闲區(qū)。他(tā)们的理(lǐ)念是不应刻意掩饰石料开采过程遗留的痕迹,而是将其作為(wèi)场地特征保留,只需确保最佳地点的连贯性以便于生态系统的自然恢复,然后再引入一些植被使废弃采石场恢复到一种自然状态。
改造措施包括设计了一系列引导水流的设施和设备,使其汇聚到谷底形成湖(hú)泊。湖(hú)岸经过设计以适应当地最普遍的休闲活动—钓鱼。
為(wèi)方便游人进入谷底,坑壁修建了阶梯状,每一个平台两旁都有(yǒu)金属网罩固定的石块作為(wèi)保坎。同时,阶梯的形式允许径流从高处的草(cǎo)地流入排水沟,保护地表免受水的冲击和侵蚀。从谷底观赏的巨大的石墙成為(wèi)该地區(qū)最具象征性的景点。
场地中呈条带状种植了成年树木(mù)来抵抗风的侵蚀,每一部分(fēn)都根据其自然特色及地形选择种植形式。
03、委内瑞拉古里采料场生态修复
委内瑞拉首次使用(yòng)水草(cǎo)种植技术,确保在无需使用(yòng)黑土和植物(wù)层的情况下,以极低的成本快速、有(yǒu)效的形成植被,对古里水電(diàn)站右岸土石坝采石场实施生态恢复,并在应用(yòng)水草(cǎo)种植技术方面走在前列。
古里工程位于委内瑞拉东南部的卡罗尼河上,1967-1986年兴建了水電(diàn)站工程、土坝和堆石坝,工程需要从离大坝不遠(yuǎn)的森林中面积约700公顷的采料场采运4000万立方米的防渗材料。
采料场开挖包括清除已风化的片麻岩,清除工作留下裸露的不规则的凹凸表面和易受雨水严重冲蚀的凹地,因而形成较差的感官區(qū),这些地區(qū)的地形变化高达100m。对此,卡罗尼電(diàn)力公司对采料场实施多(duō)方面的“生态环境恢复计划”,目的是恢复古里水電(diàn)站工程施工期间受影响地區(qū)的生态环境。
“生态恢复计划”分(fēn)為(wèi)引发阶段、恢复阶段、诊断检查阶段、实验阶段、按合同种植阶段、持续处理(lǐ)阶段6个阶段,概念是“以自然恢复的方式拯救自然”。
拯救措施主要包括:选择本地主要的植物(wù)物(wù)种和一些引进的植物(wù)物(wù)种作為(wèi)植被,在温室条件下大量种植本地茁壮的树木(mù),将具有(yǒu)抵抗力的禾本豆科(kē)类种子与证明能(néng)适应采料场生态气候条件的种子混合种植,每年雨季禁止种植,实施与3年后种植期相适应的保护计划,施用(yòng)生物(wù)肥料和低化學(xué)肥料,在有(yǒu)雨水和大坝渗漏水的平坦低洼地内设立小(xiǎo)型氧化塘。
在城市化建设过程中,废弃矿山(shān)(采石场)给城市带来较為(wèi)严重的景观生态问题,如水土流失、威胁城市防洪、降低生物(wù)的多(duō)样性、对地表的破坏等,对城市生态、社会、经济的可(kě)持续发展造成一定的影响。
根据國(guó)内外废弃采石场的改造研究与实践分(fēn)析,废弃采石场的改造主要是在其自身的土地资源以及独特的自然景观的基础上加入人文(wén)景观元素,在修复生态的同时将其改造成湿地公园、生态公园、城市公园等具有(yǒu)教育意义的旅游景區(qū)。