淺談噴灌技術在廢棄礦山邊坡生態修復實施中的應用

史萬榮，李 超（上海市地礦建設有限責任公司，上海 200436）

近年來，隨著國家大力提倡生態修復理念，廢棄礦山邊坡生態修復工作變得尤為重要。由于廢棄礦山邊坡地形特殊性，隨之在廢棄礦山邊坡生態修復中，養護技術面臨越來越多的問題。在園林及道路綠化行業，人們常說“三分種、七分養”，可見養護技術對植物生長的影響程度。目前，國內外噴灌技術已經發展得非常成熟，在園林、道路綠化，以及農業生產中得到了大量的應用，但在廢棄礦山邊坡生態修復工程中應用較少。隨著廢棄礦山邊坡生態修復工程難度越來越大，考慮到復綠邊坡地形特殊性，為了達到修復效果，如何采用科學合理的養護方法，結合城市園林綠化噴灌技術，并在此基礎上進行改進和優化，同時通過總結工程實踐經驗，逐步設計和選擇噴灌系統，如此可作為廢棄礦山邊坡生態修復工程養護的主要手段。這樣，可以更好地滿足廢棄礦山邊坡復綠工程的需要，從而解決廢棄礦山邊坡生態修復工程養護中的難題。

1 噴灌技術簡介

噴灌技術是把由自然落差形成的有壓水，或利用水泵加壓后形成的有壓水，通過管道送到罐區，再經噴頭噴射到空中形成細小的水滴，均勻地散落在罐區，從而達到灌溉的一種技術手段[1]。

噴灌系統可根據其設備的組成分為管道式噴灌系統及機組式噴灌系統兩大類。其中管道式噴灌系統可分為固定管道式、移動管道式和半固定半移動管道式；機組式噴灌系統可分為輕小型和大中型機組式噴灌系統[2]。不同的噴灌形式可根據不同的地域選擇相應的噴灌形式，做到因地制宜。

2 噴灌技術在工程實施中的設計及運用

2.1 項目簡介

工程治理區位于湖北省黃石市陽新縣富池鎮，長江邊上。復綠邊坡為廢棄石灰巖礦采石場的主采面，邊坡坡向10°，坡度 40°～70°，坡頂高程 +225 m～+285 m，坡腳高程 +50 m～+52 m, 相對高差 175 m～233 m，平均高差204 m；坡體出露基巖為二疊系下統棲霞組含炭質含燧石結核灰巖、石炭系中統船山組球粒灰巖及黃龍組灰巖；坡體表面節理裂隙較發育，局部巖體破碎[3]。

2.2 施工工藝設計

2.2.1 設計參數

（1）養護管道主水管采用φ63 mm 鍍鋅管，分水管采用φ50 mm PVC 管，支水管采用φ32 mm PVC 管。

（2）噴頭采用全圓搖臂噴頭，噴水半徑 15 m，噴頭間距見圖 1，噴頭安裝在支水管 60 cm 高度處。

（3）主水管均用閘閥控制。

（4）本項目養護期 3 a。

（5）養護系統布置如圖 1 所示：

圖1 噴灌系統布設示意圖

2.2.2 工藝流程

清理現場及測量放線→開挖溝槽→鋪設管道→噴灌系統安裝→沖洗管道→管道試壓→回填夯實→蓄水池砌筑及試噴

2.3 主要施工方法

2.3.1 測量放線

按圖示位置和方向打樁放線。對于水泵、管道系統等測量放線應確定軸線位置，開挖的深度、寬度等。

2.3.2 開挖溝槽

開挖溝槽采用機械開挖、人工配合的方式。槽壁按1:0.33 放坡，開挖出的土方堆放在溝槽一側，并且距離溝槽邊緣不得低于 0.5 m，堆土高度不得大于 1.5 m。開挖溝槽時還應注意，在便于管道敷設的前提下，溝槽盡量開挖得窄一些，可以在接頭處大一些，從而使管道承受的壓力較小，挖土方量也大大減少；溝槽底部開挖盡量平整，開挖后要盡快澆筑基礎，避免溝槽開挖后長時間暴曬。

2.3.3 鋪設管道

管道敷設采用人工下管，敷設前溝槽內雜物清理干凈，如有積水應及時排出。每根管道鋪設在溝槽中心線上，然后回填砂土后夯實。管道材料不能有裂縫、凹陷、彎曲、膠圈缺陷等，有質量問題的管材杜絕使用。主管與支管均采用承插接口、膠圈密封的接管方式，在轉彎的地方主管和支管均采用 45° 和 90° 彎頭。

2.3.4 噴灌系統安裝

（1）管道敷設前檢查是否有質量證明書和合格證，其數據是否符合國家有關標準，不合格材料不得使用。管材搬運、安裝過程中均應輕拿輕放，還應防止油污、撞擊等。

（2）管道施工人員應了解管材的基本性能，掌握操作要領，不能盲目施工。PVC 塑料管材之間的連接采用專用熔接器熔接；管材與金屬配件的連接采用螺紋連接。

（3）水泵安裝時要保證水泵軸線和動力機軸線處于統一軸線上，施工完成后用測隙規檢查同心度，吸水管應短且直，各接頭處要保證密封不漏氣。

（4）噴灌養護系統中的閥門應符合設計要求。閥門在安裝前，應做耐壓強度試驗，以驗證是否符合使用要求。

（5）管道支架應安裝在正確的位置，應與管道接觸緊密，支架固定應牢靠。

2.3.5 沖洗管道

整個系統安裝完成后進行沖洗，沖洗工作分段進行。沖洗時用高速水流沖洗管道，使管道內雜質排出，避免后期堵塞，沖洗直至沖出的水中無雜質。

2.3.6 管道試壓

試壓實驗前，對試壓管道采取有效固定和安全保護措施。將試壓管道末端封堵后，管道中緩慢注水，同時排除管道內氣體，充滿水后對管道內水密性進行檢查，檢查是否有漏水情況，如有漏水應及時補休。管道試壓應逐段進行，試壓的壓力應要比正常工作條件下大一倍，并保持這種壓力不小于 10 min。

2.3.7 回填夯實

監理驗收合格后即可回填，回填采用人工回填。如果管道埋設較深，應分層回填夯實，一般采用砂土或篩過的原土回填。回填土中不應含有礫石、磚瓦等大塊雜物。

2.3.8 蓄水池砌筑及試噴

為滿足管道壓力要求及節省水資源，在坡面合理位置砌筑蓄水池。回填工作完成后裝上噴頭，然后進行試噴。在試噴過程中，檢查各噴點處在正常工作條件下是否達到噴頭的覆蓋范圍，是否符合設計要求；檢查噴灌系統運轉過程中是否有異常情況。

2.4 生態修復效果

植被種植后經過精心養護，復綠效果顯著。復綠前坡面植被覆蓋率低于 10 %，噴播綠化后，經過 3～6 個月的噴灌養護，植被覆蓋率達到 80% 以上。

3 噴灌技術在廢棄礦山邊坡生態修復實施中的優缺點

3.1 優 點

（1）噴灌技術在廢棄礦山邊坡綠化工程中能夠有效避免因客土噴播等技術形成的營養基材層和種子層的沖刷破壞，減少種苗的損傷，提高成活率。

（2）實現水肥藥一體化。噴灌過程中可與除草劑、滅蟲劑及肥料等綜合使用，提高效率[4]。

（3）可布設在任何角度任何位置的高陡邊坡。特別對一些地形復雜，人、車輛無法進入的區域進行澆水時，可以用噴灌技術。

（4）噴灌技術的澆水量比較均勻，可以減少水土流失及坡面徑流；可以使坡體表層結構不易板結，保持土壤一定時間的濕潤度和土壤團粒結構；可以有效控制土壤中水、土、氣、熱、養分和微生物狀況，從而給植物生長創造出所需的生長環境[1]。

（5）節約資源。在水資源、勞動力、機械設備等方面與傳統人工澆水相比節約很多資源[5]。

3.2 缺 點

（1）噴灌系統前期投資比較高。前期安裝需要許多機械設備和管道材料以及人力。

（2）噴灌技術受外界環境干擾比較大，特別是受風速的影響較大。當風速達到四級及以上時，噴灌效果受影響。

（3）由于邊坡地形、復綠技術等方面的特殊性，決定了在邊坡上布設噴灌系統要比在平面上布設復雜得多，增加了一定困難。

4 結 語

通過工程實踐證明，雖然目前噴灌技術運用在廢棄礦山邊坡生態修復養護中還存在著問題，但與傳統人工澆水養護相比較，優勢也是相當明顯。因此，噴灌技術運用在廢棄礦山邊坡生態修復中是有必要的，特別是針對我國水資源匱乏地區，節約水資源的同時，對邊坡生態恢復發揮較好作用，具有廣泛的應用前景。