石灰?guī)r礦山生態(tài)恢復(fù)重建關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題探究

楊虎

（湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究總院,湖南 長(zhǎng)沙 410007）

近年來(lái)，新基建正成為國(guó)家政策和地方高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手，是拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新亮點(diǎn)。隨著各地加大對(duì)城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施的投入，建材需求量與日俱增。很多施工單位為了降低建設(shè)成本，大多就地取材，進(jìn)而對(duì)城鎮(zhèn)周邊生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。例如，很多采石場(chǎng)在開(kāi)采之初未得到合理規(guī)劃，其布局與走向不甚合理，其后續(xù)運(yùn)維管理也未被重視，一旦采石場(chǎng)關(guān)停，其生態(tài)修復(fù)的工程量將非常巨大，造成國(guó)家資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)邁上新臺(tái)階，遏制采石場(chǎng)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的不利影響，加強(qiáng)運(yùn)維管理及生物生境恢復(fù)和景觀重塑已迫在眉睫。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外基礎(chǔ)建設(shè)早于我國(guó)，對(duì)采石造成的生態(tài)問(wèn)題發(fā)現(xiàn)和介入得較早，相關(guān)研究與實(shí)踐更為深入。委內(nèi)瑞拉古里水電站右岸土石壩采石場(chǎng)、瑞士Musital采石場(chǎng)和法國(guó)Biville采石場(chǎng)等生態(tài)修復(fù)工程，均是該領(lǐng)域的成功案例。

國(guó)內(nèi)近些年因采石場(chǎng)激增帶來(lái)諸多生態(tài)問(wèn)題，關(guān)于礦山生態(tài)恢復(fù)和景觀重建理論的研究也逐漸增多，目前較為優(yōu)秀的實(shí)踐項(xiàng)目主要有上海辰山植物園礦坑花園、廣州市南沙開(kāi)發(fā)區(qū)采石場(chǎng)復(fù)綠工程等。

2 石灰?guī)r礦山生態(tài)恢復(fù)重建技術(shù)初探

2.1 項(xiàng)目背景

2015年6月，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部下發(fā)文件，原則同意將三亞列為城市修補(bǔ)生態(tài)修復(fù)（雙修）、海綿城市和綜合管廊建設(shè)城市（雙城）綜合試點(diǎn)。隨后，三亞積極推進(jìn)“雙修”“雙城”工作。

生態(tài)修復(fù)包括海岸線、河岸線和山體的修復(fù)，城市修補(bǔ)以城市形態(tài)、城市色彩、廣告牌匾、綠化景觀、夜景亮化、違章建筑拆除“六大戰(zhàn)役”為抓手。三亞市“雙修”總體方案中提出，爭(zhēng)取2年內(nèi)完成規(guī)范廣告牌匾、城市綠化改造、拆除違建、統(tǒng)一城市色調(diào)、改進(jìn)城市亮化等5項(xiàng)任務(wù)；5年內(nèi)完成海岸線、河岸線和山體修復(fù)工作；10年內(nèi)完成城市天際線和街道立面改造并建立起完備的相關(guān)設(shè)計(jì)導(dǎo)則。

2.2 場(chǎng)地現(xiàn)狀分析

三亞市抱坡嶺石灰?guī)r礦山位于海南省三亞市北12.5 km的抱坡嶺一帶，裸露山巖地形起伏較大，裸露最高點(diǎn)187.64 m，最低點(diǎn)為22.54 m。該區(qū)域?qū)贌釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候區(qū)，每年降水集中在5月—10月，年平均降水量 1 476.8 mm，年平蒸發(fā)量2 273 mm，年均相對(duì)濕度79%，年均日照時(shí)間2 532 h，年均氣溫23.2℃。附近無(wú)河流，地下水類型為潛水，水位隨季節(jié)變化較大，裸露區(qū)最低點(diǎn)未見(jiàn)地下水出露（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖2 抱坡嶺石灰?guī)r礦山修復(fù)前（2）

項(xiàng)目山體坡度陡峭，巖石裸露面積大，高低懸殊，由石灰?guī)r和沙巖組成，局部地段存在巖壁倒掛現(xiàn)象，無(wú)土層，邊坡頂部土層多為自然土壤，以赤紅壤為主。

該礦山主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)。

礦山開(kāi)采歷史長(zhǎng)：礦山服務(wù)年限長(zhǎng)，從20世紀(jì)30年代已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)采，至今，礦山開(kāi)采歷史已達(dá)90年，場(chǎng)地呈現(xiàn)出巖石垂直裸露、坑洼不平、礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境日益惡化等問(wèn)題。

災(zāi)害隱患嚴(yán)重：由于礦區(qū)采用半坡露天式開(kāi)采，目前已形成一個(gè)南北長(zhǎng)650 m，東西長(zhǎng)250 m，高達(dá)137 m的垂直陡坡，對(duì)附近往來(lái)人員造成嚴(yán)重安全隱患。

生態(tài)環(huán)境惡化：礦山開(kāi)采過(guò)程中對(duì)其治理一直未曾間斷，多限于廢棄土石表面處理和植被再造，目前礦區(qū)有6個(gè)廢土石堆積地段，隨著礦山廢料作為道路基材等用途的擴(kuò)展，部分區(qū)域廢渣土石被運(yùn)走，施工過(guò)程中對(duì)周邊環(huán)境造成了二次破壞，水土流失不斷加劇。

城市景觀遭到破壞：礦山現(xiàn)有開(kāi)采面呈南北向展開(kāi)，工作面最大高差超過(guò)100 m，總體坡度75°～80°。在三亞市迎賓大道及高速公路即可看到山體綠色地衣遭受嚴(yán)重破壞景象，對(duì)城市景觀影響較大，對(duì)海南國(guó)際旅游島的建設(shè)與發(fā)展有一定的負(fù)面影響。

項(xiàng)目周邊基礎(chǔ)配套尚不完善，臨近采石場(chǎng)高速路口已開(kāi)通，但連通該區(qū)域的城市道路狹窄，導(dǎo)致附近經(jīng)常出現(xiàn)交通堵塞的情況。三亞城市學(xué)院毗鄰項(xiàng)目地，對(duì)于供水要求大，管網(wǎng)建設(shè)不足，以至于僅靠城市供水壓力不足對(duì)山體頂部綠化進(jìn)行常規(guī)澆灌。

2.3 設(shè)計(jì)原則

礦山復(fù)綠工程宜從生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和景觀重塑方面著手。根據(jù)三亞市發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合相關(guān)理論及技術(shù)手段，綜合考慮礦山修復(fù)方案，以求獲得更大的生態(tài)效益、社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，修復(fù)工程遵循以下幾個(gè)原則。

2.3.1 因地制宜原則

根據(jù)山體破損情況與地質(zhì)結(jié)構(gòu)，主要從復(fù)綠措施和植物選種兩方面進(jìn)行分類與設(shè)計(jì)。植物品種以海南鄉(xiāng)土樹(shù)種為主，配合景觀樹(shù)種與招鳥(niǎo)植物，促進(jìn)礦區(qū)生物群落自然演替。

2.3.2 多樣化原則

根據(jù)山體走勢(shì)與周邊環(huán)境，綜合運(yùn)用V形槽種植、退臺(tái)法覆綠與山體掛網(wǎng)噴播處理等方法，實(shí)現(xiàn)最佳的修復(fù)效果，避免出現(xiàn)梯田式山體景觀。

2.3.3 生態(tài)性原則

尊重植物自然生長(zhǎng)規(guī)律，以喬、灌、草結(jié)合，構(gòu)成植被立體層次，常綠、落葉樹(shù)種搭配，豐富山體林分構(gòu)成，色葉植物運(yùn)用，凸顯山林季相景觀。

2.3.4 節(jié)約性原則

植物選品以當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹(shù)種為主，坡面配合滴灌技術(shù)，降低管護(hù)成本。場(chǎng)地避免大規(guī)模改造，盡量做到土石方場(chǎng)內(nèi)平衡或二次利用。

2.3.5 安全性原則

項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)先消除地災(zāi)隱患，然后再進(jìn)行環(huán)境整治，以確保坡面的穩(wěn)定，不要對(duì)山體進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)挖作業(yè)。

2.3.6 協(xié)調(diào)性原則

協(xié)調(diào)周圍環(huán)境，匹配旅游城市風(fēng)貌，為鄉(xiāng)土植物的生長(zhǎng)創(chuàng)造有利環(huán)境，塑造優(yōu)美的景觀展示面。通過(guò)先鋒樹(shù)種快速?gòu)?fù)綠，自然演替長(zhǎng)期培養(yǎng)，最終形成理想的近自然植物景觀。

2.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)

最大限度地解決因開(kāi)采活動(dòng)造成的環(huán)境問(wèn)題，消除地災(zāi)隱患，恢復(fù)場(chǎng)地中的生物生境，改善礦區(qū)周邊的生產(chǎn)生活環(huán)境。同時(shí)，科學(xué)設(shè)計(jì)山體修復(fù)面，打造亮點(diǎn)，改善礦山生態(tài)自然環(huán)境，爭(zhēng)創(chuàng)“可觀賞礦山”，實(shí)現(xiàn)礦山資源開(kāi)發(fā)新利用和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

2.5 項(xiàng)目定位

三亞抱坡嶺石灰?guī)r礦山修復(fù)工程致力于在修復(fù)當(dāng)?shù)厣襟w生態(tài)系統(tǒng)的同時(shí)，構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定、安全、美觀的現(xiàn)代山體復(fù)綠工程。

3 三亞市抱坡嶺廢棄石灰?guī)r礦山治理恢復(fù)措施

3.1 種植設(shè)計(jì)理念

植物配置遵循區(qū)域總體規(guī)劃，尊重原有地形地貌，營(yíng)造綠色生態(tài)、優(yōu)美和諧的自然景觀。樹(shù)種規(guī)劃以鄉(xiāng)土植物為主，引進(jìn)部分能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件的新植物品種，構(gòu)建以喬-灌-草、喬-草、喬-灌等近自然混交植物群落，形成富于季相變化的景觀類型。其設(shè)計(jì)原則主要有以下四點(diǎn)。

（1）生態(tài)性原則：通過(guò)不同類型的生態(tài)群落組合，營(yíng)造近自然的山體生態(tài)環(huán)境，經(jīng)過(guò)自然演替過(guò)程，逐漸形成穩(wěn)定的山體生物生境。

（2）景觀性原則：“以綠成景，以景言情”。植物群落搭配多樣化、景觀化，根據(jù)場(chǎng)地特征，營(yíng)造相應(yīng)的植物景觀效果。

（3）適地適樹(shù)原則：植物選品以適宜生長(zhǎng)于礦山周邊的品種為主，適當(dāng)引進(jìn)外來(lái)新優(yōu)品種，營(yíng)造多樣景觀。

（4）季相性原則：植物配置考慮三季有花，四季有景，為三亞風(fēng)景添彩。

3.2 工程措施

復(fù)綠工程共分20級(jí)臺(tái)階對(duì)山體地形進(jìn)行退臺(tái)處理，臺(tái)階處修建種植槽，配以抗風(fēng)、耐瘠薄的喬灌木及草本植物，各級(jí)臺(tái)階之間的坡面以掛網(wǎng)噴播進(jìn)行修復(fù)，局部結(jié)合V形槽法，提升種植密度。

植物設(shè)計(jì)以“近自然”營(yíng)造理念為基礎(chǔ)，通過(guò)調(diào)研場(chǎng)地周邊植被現(xiàn)狀，選取生長(zhǎng)情況較好，且已投入商業(yè)運(yùn)行的品種，配置具有一定觀賞性的植物景觀，使“復(fù)綠”源于自然，而高于自然（見(jiàn)圖3、圖4、圖5）。

圖3 抱坡嶺山體復(fù)綠工程總平面圖

圖4 臺(tái)階種植槽與V形槽設(shè)計(jì)詳圖

圖5 掛網(wǎng)噴播與山底碎落臺(tái)設(shè)計(jì)詳圖

3.2.1 退臺(tái)法

退臺(tái)法是最為常見(jiàn)且成熟的山體修復(fù)工程措施。該方法將待修復(fù)山體整理成階梯狀平臺(tái)，砌筑擋土墻后回填種植土，通過(guò)種植各類耐候性強(qiáng)的植物形成新的山體植物群落。該措施能較好地保持復(fù)綠區(qū)域的土壤、水分及肥力，結(jié)構(gòu)安全且穩(wěn)定。退臺(tái)法植物選擇面較廣，喬、灌、草及藤本均可適用于該類型場(chǎng)地，選品主要有粉花夾竹桃、馬占相思、大葉相思、臺(tái)灣相思、紅花羊蹄甲、勒杜鵑、小葉榕、龍船花、勒杜鵑、香根草、爬山虎、薜荔、絡(luò)石、桃金娘、大葉紫薇、紅龍草、大紅花、黃素罄、翅莢決明、馬纓丹、銀合歡、小葉女貞、蟛蜞菊、厚藤、炮仗花、金銀花、五爪金龍、葛藤等。

3.2.2 燕巢法

燕巢法一般作用于巖壁上遺留的一些的小平臺(tái)或石坑，僅需簡(jiǎn)單處理，即可形成酷似燕窩的天然種植池。該方法可節(jié)省大量建設(shè)成本，且效果自然。

3.2.3 V形槽法（板槽法）

V形槽法（板槽法）常用于坡度較陡的巖壁上，利用預(yù)制或現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，制作成“V”字形的巖壁種植槽，該類型種植槽一般種植攀爬和懸垂的藤本植物及部分耐瘠薄灌木，上下間距一般為3 m。

V形槽法（板槽法）與燕巢法通常在同一破損面實(shí)施，可達(dá)到修復(fù)效果互補(bǔ)的作用。

3.2.4 山體掛網(wǎng)噴播法

山體掛網(wǎng)噴播法主要作用于大面積坡面復(fù)綠，優(yōu)點(diǎn)是綠化效果快、操作簡(jiǎn)單、成本低。操作時(shí)，首先根據(jù)山體坡度及土壤情況確定是否需要先行植入金屬三維網(wǎng)；其次通過(guò)大型噴播機(jī)將生物基質(zhì)與草籽均勻噴播到山體表面，完成后覆蓋無(wú)紡布保濕防曬；最后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)后，即可形成漫山遍野的草花地被景觀。

3.2.5 覆土法

覆土法常運(yùn)用于山腳及較低坡度區(qū)域，主要因場(chǎng)地?zé)o土壤或土壤質(zhì)量較差，通過(guò)回填合規(guī)種植土，使場(chǎng)地具備植物生長(zhǎng)條件。本項(xiàng)目主要應(yīng)用在山地碎落臺(tái)區(qū)域，通過(guò)種植進(jìn)深約10 m的喬木林，形成山底保護(hù)屏障，防止山頂落石下墜傷人。

3.2.6 點(diǎn)穴挖溝法

在場(chǎng)地適宜區(qū)域開(kāi)挖種植穴或種植溝，將固體肥料、種植土及保水材料混合后回填于種植穴中。本項(xiàng)目選取了小葉榕、琴葉榕、小葉欖仁、木棉、三角梅、非洲茉莉、使君子、旅人蕉、大葉油草、狐尾椰子、火焰木、香根草、蟛蜞菊、馬纓丹等植物。

3.3 復(fù)綠效果

三亞抱坡嶺石灰?guī)r礦山地形地貌復(fù)雜，施工期間，綜合考慮場(chǎng)地現(xiàn)狀條件，因地制宜，采用近自然營(yíng)造理念，通過(guò)先鋒樹(shù)種引入，植物群落營(yíng)造及森林自然演替等一系列方法，科學(xué)構(gòu)建山體復(fù)綠體系。優(yōu)先選用本地鄉(xiāng)土植物，特別是場(chǎng)地周邊原生物種，以及一些適應(yīng)本地氣候和土壤環(huán)境的優(yōu)良外來(lái)植物構(gòu)建生態(tài)群落。盡量選擇抗風(fēng)、耐瘠薄的植物種類，增強(qiáng)場(chǎng)地新構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，進(jìn)而使采石場(chǎng)復(fù)綠工作實(shí)現(xiàn)良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

該工程共采用了退臺(tái)法、V形槽法、山體掛網(wǎng)噴播法等多種措施。在臺(tái)階和板槽上種植了小葉榕、柳葉榕、馬占相思、臺(tái)灣相思、小葉欖仁、木棉、三角梅、非洲茉莉、使君子等植物。在項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中，遴選出一批適宜在該場(chǎng)地中種植的品種，為同類型礦山修復(fù)參考依據(jù)。在具體操作中，苗木規(guī)格不宜過(guò)大，其原因是小規(guī)格苗木恢復(fù)較快，成活率高；大規(guī)格苗木從苗源地到礦區(qū)再到種植區(qū)、運(yùn)距遠(yuǎn)、時(shí)間長(zhǎng)，尤其到場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸，基本以人工搬運(yùn)為主，損耗率較高。

另外，應(yīng)盡量選取生命力強(qiáng)、耐瘠薄的植物品種，在礦山的生態(tài)修復(fù)中，由于土壤貧瘠、環(huán)境惡劣，普通植物品種停止養(yǎng)護(hù)后，只能生存1～2年，適應(yīng)能力強(qiáng)且生命力強(qiáng)的植物在停止養(yǎng)護(hù)后2～3年仍能自然生長(zhǎng)的，才算真正存活。因此，在礦山生態(tài)修復(fù)中選用植物時(shí)，要選擇經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期種植、使用且具有很強(qiáng)的適應(yīng)性的植物，以保障復(fù)綠效果。（見(jiàn)圖6～圖11）。

圖6 抱坡嶺山體修復(fù)效果遠(yuǎn)景

圖7 抱坡嶺山體修復(fù)效果近景

圖8 施工結(jié)束后，由施工便道改造成的上山游覽坡道

圖9 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，巖壁上的復(fù)綠植物已經(jīng)逐漸構(gòu)建起較為穩(wěn)定的植物群落

圖10 登山步道旁的各色喬灌木（1）

圖11 登山步道旁的各色喬灌木（2）

4 結(jié)語(yǔ)

礦山生態(tài)修復(fù)屬于工程綠化的范疇，它不同于一般的景觀概念，其涉及巖土力學(xué)、地質(zhì)勘探、測(cè)土配方、風(fēng)景園林等諸多專業(yè)。礦山復(fù)綠是人工干預(yù)和自然演替共同作用的結(jié)果，具體體現(xiàn)在如下幾方面。

4.1 生態(tài)價(jià)值

礦區(qū)綠化后的生態(tài)價(jià)值主要體現(xiàn)在釋放氧氣、吸收二氧化碳、保固水土、維持生物多樣性等方面。裸露的山體經(jīng)過(guò)植物復(fù)綠后，具有很強(qiáng)的固土作用，能夠削弱雨水對(duì)坡面的沖刷，最大限度地避免水土流失。

目前，保護(hù)生物多樣性是人類與環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)重要議題，廢棄礦山綠化對(duì)于恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和保護(hù)生物多樣性具有重要意義。

4.2 社會(huì)價(jià)值

（1）隨著復(fù)綠植物的引入和持續(xù)生長(zhǎng)，林地的生物多樣性將逐漸得到保障。礦山復(fù)綠選取的植物品種可通過(guò)自身特性吸收、分解、轉(zhuǎn)化環(huán)境中的有害物質(zhì)，并具有滯塵、殺菌等功能。礦區(qū)實(shí)現(xiàn)復(fù)綠后，能有效改善周邊生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而形成和諧發(fā)展的良好人居環(huán)境。

（2）裸露的山體嚴(yán)重影響著城市景觀，甚至影響城市的發(fā)展。抱坡嶺作為三亞市重要的景觀背景，經(jīng)過(guò)生態(tài)修復(fù)，山體面貌得到顯著改善。

抱坡嶺廢棄石灰?guī)r礦山治理恢復(fù)工程是三亞市創(chuàng)建園林城市和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，是構(gòu)建人與自然和諧統(tǒng)一、發(fā)展生態(tài)旅游的必然要求，也是優(yōu)化投資環(huán)境的迫切需要。實(shí)施抱坡嶺廢棄石灰?guī)r礦山植被恢復(fù)工程，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。