秦皇島柳江盆地灰?guī)r開采區(qū)的修復(fù)與保護(hù)方案研究
——以石門寨鎮(zhèn)亮甲山為例

李雪峰，劉 偉

（天津城建大學(xué)地質(zhì)與測繪學(xué)院，天津300384）

近代以來我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程及工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，為了滿足城鄉(xiāng)基礎(chǔ)建設(shè)的基本需求，大量采石場應(yīng)運(yùn)而生，讓我國礦業(yè)有了很大程度的發(fā)展，但隨著采石場礦產(chǎn)資源的日益消耗，大量采石場被廢棄。由于企業(yè)開采之前缺乏規(guī)劃，開采后恢復(fù)治理工作責(zé)任不明確缺乏保障，導(dǎo)致大量土地植被退化、水土流失且有高陡巖壁裸露，不僅影響美觀而且存在地質(zhì)災(zāi)害隱患。隨著我國對生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步重視和城市不斷擴(kuò)大發(fā)展區(qū)域，采石廢棄地生態(tài)修復(fù)問題凸顯，成為城市發(fā)展規(guī)劃中的難題，采石場的治理成為必然。

1 石門寨鎮(zhèn)區(qū)域背景分析

1.1 區(qū)域概況

石門寨鎮(zhèn)位于秦皇島市海港區(qū)的北部，與海港區(qū)政府相距19km。秦嶺地方鐵路貫穿其南北且與京哈、大秦等國鐵相連。石門寨鎮(zhèn)主要以水泥業(yè)和采礦業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)。石門寨鎮(zhèn)同時也位于國家級地質(zhì)遺跡自然保護(hù)區(qū)柳江盆地的中心地帶，柳江盆地地層出露全面，區(qū)域內(nèi)具有斷層、地壘地塹、巖溶、不整合接觸、侵入接觸、褶皺等地質(zhì)地貌現(xiàn)象，有極大的地質(zhì)考察教育價值。

1.2 區(qū)域優(yōu)勢資源

（1）礦產(chǎn)資源。石門寨地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，主要有煤、銅、粘土、石灰石等。該地區(qū)的工業(yè)以礦業(yè)和礦業(yè)加工業(yè)為主，包含采煤、水泥制造、采礦等企業(yè)[6]。石門寨鎮(zhèn)的支柱產(chǎn)業(yè)為水泥業(yè)，擁有十余家水泥廠，年總產(chǎn)量約90×104t。石門寨鎮(zhèn)內(nèi)有40余家采石場，石灰石的年產(chǎn)量為200多萬噸。此外，石門寨鎮(zhèn)的頁巖土資源豐富，并且擁有新型頁巖磚廠。

（2）旅游資源分布。石門寨鎮(zhèn)具有豐富的自然資源，風(fēng)景秀麗，同時該地區(qū)具有豐富的歷史文化底蘊(yùn)。石門寨鎮(zhèn)處于國家級地質(zhì)公園柳江盆地之中，保存了全面且多樣的寶貴地質(zhì)遺跡，天然形成的“北方小黃山”孤石峪、生成于五億三千萬年前的象鼻山地貌奇觀、南天門以及蓮花溶洞等自然景觀，石門寨鎮(zhèn)的人文景觀有古長城、傍水崖古戰(zhàn)場、臨榆八大名寺之一的白塔寺、北齊長城和宗峰壽塔等[4]。

（3）地質(zhì)文化教育資源。石門寨鎮(zhèn)地處國家級地質(zhì)保護(hù)區(qū)——柳江盆地，具有全面的地質(zhì)露頭，各種地質(zhì)活動及構(gòu)造運(yùn)動特征明顯，在華北地區(qū)具有代表性，具有極大的考察學(xué)習(xí)價值[1]。石門寨鎮(zhèn)的中國北方地質(zhì)實(shí)習(xí)基地每年接待大量來自各大院校的學(xué)生來此進(jìn)行地質(zhì)實(shí)習(xí)。

2 亮甲山問題現(xiàn)狀

（1）巖壁裸露、植被退化：亮甲山表面覆蓋的土壤厚度較小，植被多為草地以及低矮灌木叢，灰?guī)r開采導(dǎo)致大面積巖體裸露，破壞了原有土壤與植被。

（2）碎石堆積：亮甲山灰?guī)r開采區(qū)有大面積采石跡地用來堆放礦產(chǎn)廢棄石料，不僅占用了大量土地資源且阻礙了場地平整。

（3）地面凹陷、深坑：由于灰?guī)r分布位置不同且各巖體位置的開采程度不同，導(dǎo)致地面出現(xiàn)了不同凹陷，凹陷程度較大的地方甚至形成深坑。

（4）危巖外凸：亮甲山灰?guī)r開采區(qū)由于開采規(guī)劃不足，加上廢棄時間較長，巖體表面受到風(fēng)化，部分位置發(fā)生崩塌，巖體外凸具有一定危險(xiǎn)性。見圖1。

圖1 亮甲山開采區(qū)現(xiàn)狀

3 治理原則與模式

3.1 治理原則

（1）地質(zhì)資源保護(hù)原則。亮甲山廢棄灰?guī)r開采區(qū)處于柳江盆地國家級地質(zhì)保護(hù)區(qū)，開采區(qū)內(nèi)擁有寶貴的地質(zhì)剖面及露頭，是供地質(zhì)相關(guān)專業(yè)學(xué)生實(shí)習(xí)考察的特有資源，在治理過程中需要重點(diǎn)保護(hù)，避免施工過程中的損毀及破壞。

（2）資源再利用原則。亮甲山灰?guī)r開采區(qū)具有特殊的侵入巖脈以及傾斜地層形成的自然地形地貌，在景觀再造的過程中應(yīng)將再造景觀與地質(zhì)資源相結(jié)合再利用，展現(xiàn)出區(qū)域特有的風(fēng)貌與功能。

（3）整體與部分相結(jié)合原則。由于亮甲山廢棄灰?guī)r開采區(qū)面積較大，且不同位置的開采程度差異造成地形不同，修復(fù)方式存在區(qū)別，在不同部分的修復(fù)過程中應(yīng)考慮整體布局，將短期修復(fù)與長期修復(fù)相結(jié)合，使生態(tài)恢復(fù)更加協(xié)調(diào)。

（4）安全原則。亮甲山與中國北方地質(zhì)實(shí)習(xí)基地距離較近，而每年有大量高校學(xué)生來此進(jìn)行地質(zhì)實(shí)習(xí)。在生態(tài)修復(fù)的過程中必須保證施工安全且保證生態(tài)恢復(fù)后消除廢棄采石場內(nèi)的危巖以及不良地質(zhì)現(xiàn)象，使場地內(nèi)無安全隱患。

3.2 治理模式

根據(jù)亮甲山現(xiàn)狀與周邊資源分布情況對于其灰?guī)r開采區(qū)的治理宜采用以下模式：

（1）工程復(fù)綠模式。工程復(fù)綠模式主要進(jìn)行植被恢復(fù)，這種治理模式主要適用于對居住環(huán)境和城市面貌景觀有較大影響的礦山開采區(qū)，如城市景觀區(qū)、人口密集居住區(qū)等地的開采區(qū)，消除視覺影響。

（2）景觀再造模式。景觀再造模式適用于被納入城市發(fā)展規(guī)劃的采石廢棄地，結(jié)合區(qū)域特征融入城市景觀。該模式應(yīng)確保消除安全隱患，同時結(jié)合開采區(qū)自身景觀，打造礦山主題公園。這種模式實(shí)用性較強(qiáng)，可以帶來較好的社會效益。

（3）公共設(shè)施模式。公共設(shè)施包括科學(xué)、教育、文化、體育、衛(wèi)生等領(lǐng)域，對公眾開放。可根據(jù)區(qū)域群眾需求和廢棄地歷史文化、教育價值將其改造為文體廣場、地質(zhì)礦山公園，為公眾提供觀光游覽、休閑運(yùn)動、地質(zhì)實(shí)習(xí)教育等服務(wù)[2]。

4 生態(tài)修復(fù)措施

4.1 保留區(qū)域與修復(fù)區(qū)域確定

亮甲山與中國北方地質(zhì)實(shí)習(xí)基地相距非常之近，不少實(shí)習(xí)院校將亮甲山作為重要的教學(xué)實(shí)踐平臺。在亮甲山生態(tài)恢復(fù)的地形整治應(yīng)保存有地質(zhì)教育價值的地形地貌，如傾斜地層及侵入巖脈、馬家溝組與亮甲山組地層接觸、豹斑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r、蟲孔灰?guī)r、斷層擦痕等。場地內(nèi)存在許多滑落巖塊，且含有一些崩塌風(fēng)險(xiǎn)的巖體，需要進(jìn)行清理摘除。此外場地內(nèi)有幾處廢棄石料堆積區(qū)，以及部分開挖后經(jīng)雨水沖刷形成的凹陷區(qū)需進(jìn)行回填整平。

4.2 石壁復(fù)綠措施

亮甲山灰?guī)r開采區(qū)石壁高度相對較低，在6～8m左右，石壁坡度大于60°，非常陡峭。治理此類邊坡最大的問題在于石壁陡峭缺乏植被附著生長的位置，并且過于陡峭的石壁受到雨水沖刷是更容易發(fā)生水土流失，難以保存植被生長環(huán)境。

綜合上述問題此處石壁復(fù)綠治理采用臺階法與飄臺種植槽相結(jié)合。臺階法占用空間較少，復(fù)綠效果明顯[2]。由于亮甲山特殊傾斜地層的地貌條件，裸露的巖質(zhì)邊坡容易被整理為階梯狀，能大大降低坡度，減小危險(xiǎn)性，這種方法可有效構(gòu)造植物生長空間，同時可澆筑種植槽增加綠化面積，而且種植槽的設(shè)計(jì)靈活多變，可根據(jù)人為需求增加綠化植被的層次感和觀賞性。

4.3 邊坡加固措施

亮甲山灰?guī)r開采區(qū)不穩(wěn)定邊坡傾斜地層為馬家溝組與亮甲山組地層接觸露頭區(qū)域，有地質(zhì)教育價值，此處邊坡需加固且要增加植被覆蓋率，適合采用格構(gòu)式錨桿擋墻支護(hù)。這種加固技術(shù)通過混凝土梁形成網(wǎng)格框架防護(hù)坡面，并用錨桿增大邊坡的抗滑阻力，提高邊坡的穩(wěn)定性[3]。格構(gòu)式錨桿擋墻支護(hù)框架梁之間的區(qū)域可用噴播復(fù)綠法增加綠化率，將經(jīng)催芽后的植物種子、木纖維、保水劑、粘合劑、肥料、染色劑等加入水的混合基質(zhì)材料，通過液壓噴播機(jī)噴射到預(yù)定區(qū)域，在短時間內(nèi)增加綠化面積[5]。

5 景觀再造設(shè)計(jì)

5.1 功能分區(qū)

亮甲山灰?guī)r開采區(qū)的總體景觀再造設(shè)計(jì)構(gòu)思以礦山公園為主題，場地公園內(nèi)綜合休閑娛樂、運(yùn)動、地質(zhì)實(shí)習(xí)教育等功能，保留原有開采區(qū)的遺跡，對地質(zhì)實(shí)習(xí)資源加以保護(hù)并再利用，充分發(fā)揮該地區(qū)地質(zhì)資源優(yōu)勢，如圖2所示為景觀再造設(shè)計(jì)具體功能分區(qū)。

5.2 主要景觀設(shè)計(jì)

（1）休閑運(yùn)動區(qū)。石門寨鎮(zhèn)居民區(qū)集中分布于亮甲山周圍地勢平緩地區(qū)，同時亮甲山距離中國北方地質(zhì)實(shí)習(xí)基地非常之近，周邊有很多學(xué)生、青少年群體，但區(qū)域內(nèi)缺少休閑體育運(yùn)動設(shè)施及場所，不能很好滿足群眾的運(yùn)動需求，有必要在亮甲山灰?guī)r開采區(qū)的景觀再造設(shè)計(jì)中融入體育設(shè)施及場所，改善亮甲山的景觀，增加景觀設(shè)計(jì)的實(shí)用性。

圖2 景觀再造功能分區(qū)

（2）下沉式花園。亮甲山灰?guī)r開采區(qū)存在很大地形起伏，部分地方形成了面積大的采石坑，坑壁周圍巖石裸露，對于此處采石坑可以進(jìn)行下沉式花園設(shè)計(jì)，利用場地內(nèi)的階梯狀凹陷地形，依據(jù)地形特點(diǎn)修建圓弧形階梯狀種植綠化帶，現(xiàn)狀經(jīng)再造設(shè)計(jì)后的景觀效果如圖3所示。

圖3 下沉式花園現(xiàn)狀與景觀設(shè)計(jì)模型

（3）地質(zhì)文化廣場。亮甲山的中心位置地面平整空曠，以開采剖面中獨(dú)特傾斜地層和侵入巖脈為背景，適合作為露天地質(zhì)文化展示教育平臺。可在此處設(shè)計(jì)柳江盆地地質(zhì)特征露天標(biāo)本集中展覽廣場，便于實(shí)習(xí)教育（圖4）。

6 結(jié)語

該方案提出對亮甲山灰?guī)r開采區(qū)石壁復(fù)綠區(qū)采用飄臺種植槽法和臺階法，有效利用亮甲山石壁的成層性；對不穩(wěn)定邊坡的防護(hù)采用格構(gòu)式錨桿支護(hù)擋墻，同時達(dá)到加固與綠化的目的。景觀設(shè)計(jì)方面保留實(shí)習(xí)價值的采礦遺跡和地質(zhì)現(xiàn)象觀測區(qū)，根據(jù)場地地勢特點(diǎn)建立休閑運(yùn)動區(qū)、下沉花園、地質(zhì)文化廣場景觀模型，美化景觀增加場地功能性。

圖4 地質(zhì)文化廣場現(xiàn)狀與景觀設(shè)計(jì)模型

目前生態(tài)保護(hù)力度加大，應(yīng)進(jìn)一步完善有關(guān)礦業(yè)廢棄開采區(qū)的制度規(guī)定，開采前要進(jìn)行合理規(guī)劃且要明確企業(yè)在開采后治理過程中應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任，為生態(tài)恢復(fù)提供人力與資金保障，逐步摒棄先開采后治理的觀念。