安徽庐江庐南矾山治理区受损...植被生态修复技术与效果评价_周安云.pdf

第 33 卷第 1 期2023 年 3 月安徽地质Geology of AnhuiMar.2023Vol.33 No.1文章编号：1005-6157（2023）01-0引言受损山体修复作为一项综合治理的工程应用技术，已被广泛运用于生产实践中1。对受损山体植被生态进行修复，不仅关系到山体周边的空间利用，还关系到居民的生态安全和周边自然环境的再平衡。更为重要的是，它体现了一个地方的生态文明理念实践的程度。受损山体植被生态修复涉及生态学、林学、景观学、地质学、土壤学、资源与环境工程学等多个交叉学科。受损山体植被修复与景观设计结合就是通过恢复植被群落的绿化功能、造景功能，并与其他构筑物配合，以构成受损山体防护和绿化最佳解决方案，来达到快速修复山体和营造绿化景观的目的2。1治理区概况合肥兆河庐南矿山生态修复工程项目 矿山生态修复治理总面积为344.68 hm2，共涉及8处治理区域。其中，庐江县庐南矾山治理区是合肥兆河庐南矿山生态修复工程项目八大治理区之一。该项目治理区面积总计 84.74 hm2，其中受损山体治理面积为81.31 hm2。对受损山体的治理主要内容包括采坑治理、堆渣治理、塌陷区治理、滑坡治理等。项目由中国地质工程集团有限公司和广东桃林生态环境有限公司组建的联合体承建，于2021年6月开工动建。项目主要是通过地形地貌重塑、矿山地质灾害治理、矿山水土污染修复、土地资源恢复等工程对受损山体进行植被生态修复，恢复山体自然景观。治理区矾矿开采历史悠久，始于唐代，为我国两大明矾产地之一，解放前均以露天小塘口开采矿石，炼制明矾。1963年，经过改造，采用平硐开采、“平底漏斗留矿法”和“空场法”的开采方式。本项目实施前，矿区已废弃，但治理区山体受损一直保持原状，采坑、堆渣点多，塌陷、滑坡、落石等地质灾害均有不同程度的存在。2治理区山体受损类型2.1 露天采坑区内共有采坑22个，面积约为6 hm2，主要是对前期堆渣坡体进行开挖造成的。露天采场整体分布较为分散，开挖坡体一般高为550 m，坡度整体较缓，局部坡体较为陡立，坡度达70。大部分坡面覆盖松安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价修复技术与效果评价周安云1，吴盾2，张乾3,4，胡广青5，邓瑞来3,4，马庆华3,4，赵春梅61.合肥市森林病虫害防治检疫站，安徽合肥230036；2.安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥230041；3.安徽开源园林绿化工程有限公司，安徽合肥230088；4.中煤第三建设（集团）有限责任公司，安徽合肥230071；5.安徽省煤田地质局勘查研究院，安徽合肥230088；6.滁州市南谯区农业农村局，安徽滁州239050摘要：本文在收集有关资料、跟踪调查研究的基础上，对庐江县庐南矾山治理区受损现状、成因、治理途径及植被生态修复效果从不同角度进行了系统性评价与综合分析，总结了受损山体有关生态治理措施、植被修复技术优缺点，并给出了相应的改进建议，提出了受损山体的植被生态修复新的治理模式，为提升我省同类型的受损山体植被生态修复奠定了理论基础与实践经验。关键词：受损山体；植被生态修复；效果评价；庐南矾山中图分类号：TU986文献标志码：A收稿日期：2022-8-3基金项目：安徽省2022年林业科研创新研究项目“破损山体不同边坡植被生态修复技术研究”（AHLYCX-2023-8）资助作者简介：周安云（1972），男，安徽巢湖人，高级工程师，从事林木种苗管理工作。E-mail：通讯作者：吴盾（1985），男，安徽合肥人，副教授，现从事地质与环境资源交叉学科研究工作。E-mail：054-6第33卷第1期散堆渣，少数坡面局部基岩裸露，坡脚处局部可见松散块石堆积，采坑整体植被发育较差，平台处零星有草本植被发育。采坑底部为基底平台，少数平台内侧有少量积水。2.2 堆渣区内共有堆渣4处，治理面积约为29.3 hm2，主要是矿区前期开采过程中形成的大量弃渣，大部分未经处理直接根据地形堆积于坡体上，整体较松散。矿山前期开采整体较为混乱，堆渣分布及规模随地形而变化，几乎分布在整个治理区范围。改革开放后，由于采矿工艺的发展，早年间遗留的堆渣局部被挖走重新利用，造成治理区堆渣出现凹凸不平、分布散乱的局面，甚至局部形成堆渣凹陷坑。2.3 塌陷地区内共有塌陷地11处，需要治理面积约为0.4hm2。塌陷体塌陷面积不大，多数为堆渣堆层内塌陷导致，塌陷深度一般在0.52 m之间，少数呈蝶形坑。2.4 滑坡区内共有滑坡18处，需要治理面积约为0.08 hm2。滑坡形成的主要原因是采矿坡面层支撑面缺失，经雨水及地表径流的侵蚀，在重力作用下，坡顶上位坍塌形成。滑坡面积整体不大，呈多点散发态势。3治理区山体受损危害现状3.1 造成水土流失采矿导致山体受损，地表层植被破坏，雨水直接侵蚀冲刷地表，通过淋溶、下渗和地表径流，原生土层基本流失殆尽。土壤的流失和理化结构的破坏，使得土壤的水土保持力、营养结构、微生物群落受到破坏。3.2 植被退化严重经现场调查，受损山体多数边坡堆积矿渣或岩石裸露，坡面基本没有植被，仅在一些低洼积坑有土的地方有少数马尾松、杂灌生长，坡脚及采坑底部植被相对较好，但与原没有被破坏层的植被相比较，植被茂密度、林相完整度有明显差距；物种丰富程度与对照区相比较明显不足，植被覆盖率在 12%36%之间。3.3 土壤污染严重治理区矿石主要以黄铁矿、石英、明矾石为主，由于受废石产酸影响，土壤存在重金属污染和强酸性。根据左丹丹等3-4、黄金文等5的研究成果，废石中As、Hg超标率分别为67%、83%，67%采样点的内梅罗指数大于 3，为重污染，Hg 的潜在可利用态含量高达62.8%，潜在风险大。土壤酸性经监测，平均值为4.7，呈强酸性。3.4 景观破坏严重经调查，治理区山体均有不同程度的受损，主要是坡面缺失、岩石裸露，有的坡面高差达到50 m，采坑宕口暴露，进出矿区道路凹凸不平，砂石路面十分醒目（图1）。从无人机拍摄的视频看，矿区与周边区相比视差十分明显，主要是山形缺失、冲水沟暴露、矿区路面呈黄灰色，矿区植被稀疏，地形地貌景观、植被景观人为破坏痕迹明显6。图1治理前矾山矿区地表景观情况Figure 1.Surface landscape of the Fanshan mining areabefore treatment4工程治理措施按照设计要求，根据对受损山体受损类型程度的调查，采取以下主要的工程治理措施，包括采坑治理（场地“平整+削坡+坡面清理+截排水沟+集水池”）、堆渣治理（“挡土墙+削坡+土方回填+场地平整”）、滑坡治理（“挡土墙+土方回填+场地平整+截排水沟”）和塌陷区治理（“截排水沟+滑坡坡面清理+挡土墙+土方回填”）。5植被生态修复技术体系5.1 修复技术的确立5.1.1 结合场地地形现状空间配置植被恢复技术利用场地地形图中具有高程属性要素，如高程点、等高线等，在GIS软件中创建地形3D分析，生成数字高程模型（DEM）。基于数字高程模型（DEM），通过GIS坡度（Slope）工具计算并绘制得出场地坡度分级分布图。将场地DEM坡度分级图正射影像嵌入周安云，等：安徽庐江庐南矾山治理区受损山体植被生态修复技术与效果评价55安徽地质2023年GIS三维场景当中，生成场地地形三维模型、场地坡度分级立体模型。在此基础上，确立植被恢复技术在适用坡度范围的空间分布7。5.1.2 结合土地利用类型和土地用途区规划确定植被恢复目标治理区受损山体土地利用现状类型为采矿用地、有林地，土地用途规划为一般农用地、林业用地区。因该地块土壤存在重金属污染，不适宜恢复为一般农用地，治理区地块植被恢复为林业地。5.1.3 根据受损山体坡度不同，拟定不同土壤改良方法对坡度小于50的酸性污染场地，采用原位基质改良+微生物成矿防渗技术处理，主要用于堆渣地、塌陷地及部分采坑底部；对于坡度为5065酸性污染边坡，采用微生物成矿防渗+生态植生袋技术处理，主要用于堆渣地边坡、采坑边坡地；对于坡度为6085的无污染边坡，采用植被混凝土喷播技术处理，主要用于滑坡地8。5.2 治理区有关植被生态修复技术5.2.1 微生物成矿防渗技术该技术适用于有机物污染，重金属污染，高渗透且难以开挖的场地。该技术属于土壤改良范畴，在治理土壤酸化、重金属污染方面效果显著，是一项新的技术成果运用。治理的原理是在特定的环境下微生物（细菌、放线菌、藻类和真菌）新陈代谢产生脲酶，主要负责尿素的分解。尿素辅助碳酸钙矿化过程是由脲酶在尿素水解中的催化作用触发的，反应生成碳酸和氨水。产生的氢氧根离子导致pH升高，进而形成碳酸盐离子，在溶解性Ca2+的存在下，离子结合，碳酸钙析出。反应产生方解石晶体，当晶体不断累积，转而起到了胶结的作用。碳酸钙的胶结和填充作用能够提高土体的强度，降低土体的透性。土壤中含有大量的微生物，通过对其灌注营养液，激发微生物进行各种生物化学反应，生成大量细胞外分泌物达到封堵的效果。微生物能够自动找到渗漏出的位置进行有效的防渗，达到探查和封堵二合一的效果。防渗作用下，水体对矿石的淋溶、下渗减少，矿石中游离重金属析出减少，土壤受污染程度慢慢降低。施工面积为4.84 hm2。主要是通过微生物成矿技术减少土壤酸化和重金属污染，现场实施后受损山体植被恢复效果良好。5.2.2 土壤原位基质改良技术该技术适用于土壤污染情况复杂、需因地制宜的大面积场地，对周边环境影响较小，经济实用。该技术也属于土壤改良范畴。原位基质改良技术是指对治理后的种植沟、表土采用物理、化学、生物等方法进行基质土壤改良，撒施酸碱中和剂、土壤改良复合基质、微生物菌剂等土壤改良物质作改良基质，进行土壤改良，进而调整土壤pH，增加土壤有机质含量，增施磷酸盐，使之与各类重金属离子形成难溶的磷酸盐沉淀，从而降低重金属毒性，避免对植物生长造成影响，以此来改良土壤结构。土壤改良方案实施前，需要对其进行酸化预测，改善其极端酸性、重金属毒性、营养贫瘠的状况以及降低产酸微生物的比例。5.2.3 长植生袋护坡绿化技术该技术适用于高坡度易发生山体滑坡，或因降雨或浇水