矿山废弃地生态修复模式与技术研究

吴靖雪　张希　李鑫

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摘要：国民经济的发展离不开矿产资源的开发，但是矿产资源的开发又会对矿区原有的生态环境造成不同程度的破坏。因此，开展矿山废弃地生态修复的研究至关重要。从矿山废弃地生态修复模式，景观重塑的相关技术及方法等方面进行了分析，结合相关案例，为矿山废弃地生态修复技术的进一步开发和利用提供了基础。

關键词：矿山废弃地；生态修复；技术和方法

中图分类号：F27

文献标识码：A

文章编号：16723198（2015）07008302

1引言

近年来，随着社会经济的高速增长和科学技术的快速发展，我国加大了对煤炭资源的开采速度，每年以数十万公顷的速度在毁坏，矿区的生态环境破坏和污染问题已十分严重。我国矿山废弃地的生态修复工作始于20世纪50年代末，但是直到80年代，这项工作基本上还是处于零星、分散、小规模和低水平的状况，从整体上看，我国矿山环境治理和生态修复的欠账较多，任务艰巨。1988年，我国颁布了《土地复垦规定》，使我国的矿山生态恢复工作步入了法制化轨道。进入21世纪，随着资源和环境保护意识的提高一级技术应用的日趋成熟，这项工作正在全国全面开展，并成为我国生态环境建设的重要组成部分。目前，综合性重建目标和向替代产业转变已成为矿山废弃地综合治理的新理念和趋势。

2矿山废弃地生态修复模式

2.1生态复绿模式

2.1.1单一复绿模式

单一复绿模式主要适用于重要交通干线两侧可视范围内的、场地面积较小的且边坡稳定的矿山废弃地。针对此类矿山废弃地，可以通过建立生态环境保护区，运用生态复绿和修复山体疮疤等方法，利用现行比较成熟植被恢复手段，对破损的山体进行修复，愈合采矿遗留的伤疤，使矿区的生态环境逐步恢复。

2.1.2农林渔牧复垦

农林渔业复垦指依据宜农则农、宜林则林、宜渔则渔、宜牧则牧的原则，在一些生态破坏较轻微，环境污染较小的区域进行复垦，改造之后可进行农业、林业、渔业、牧业等综合利用。河南的永城煤矿废弃地，就是将深层塌陷区域进行复垦用于水产养殖，将浅层塌陷区域进行复垦用于种植，使有限的土地资源得以可持续利用。

2.2景观再造的模式

景观再造模式主要适用于临近城区或者风景区，人流量较大，有造景需求的矿山废弃地。这种模式就是在原有景观的基础上，挖掘新的旅游资源，进行合理的景观规划设计，使自然资源与历史文化资源优势转变为经济优势，在创造生态效益的同时收获经济效益。根据矿山废弃地改造后场地主体功能的不同可以大致分为城市开放空间、矿业遗迹旅游地、博物馆等类型。

2.2.1城市开放空间

城市开放空间主要指供市民休闲的城市户外公共空闲，包括各类主题公园、矿山公园、自然山水园林、绿地等。如上海辰山植物园的矿坑花园，矿坑原址属百年人工采矿遗迹，作者根据矿坑围护避险、生态修复要求，结合中国古代“桃花源”隐逸思想，利用现有的山水条件，设计瀑布、天堑、栈道、水帘洞等与自然地形密切结合的内容，深化人对自然的体悟。利用现状山体的皴纹，深度刻化，使其具有中国山水画的形态和意境。矿坑花园突出修复式花园主题，是亚洲最大的矿坑花园。

2.2.2矿业遗址旅游地

矿业废弃地经过艺术手法的处理并赋予全新的功能定位后，能形成全新的后工业景观旅游地，加上对矿坑等遗址景观环境的再造，使其与周边的自然风光衔接起来组成全新的矿产旅游景区，从而打造出极富吸引力的主题旅游资源，从而进一步带动资源枯竭型城市的经济发展。这种以旧矿区为打造核心的旅游项目在国内外都有很多成功的先例，例如德国鲁尔区的改造、南京的方山地质公园项目等。

2.2.3博物馆

博物馆适用于污染较小且具有较多废弃矿业遗存元素的矿山废弃地进行改造。博物馆分室内与露天博物馆两种，这两种类型也只是建筑空间形式上的不同，都体现了矿业遗产的两大价值：历史纪念和学习教育价值。

2.3综合利用的模式

此种模式适用于那些位于重要城镇周边，且对周边生态环境有重大影响的，矿区面积较大、具有开发利用价值的矿山。此类矿山废弃地，可以利用矿山废弃地周边地区的生态优势和用地优势，通过延伸城市功能，进行综合整治，打造新兴的城市功能板块，带动周边地区发展。如苏州旺山利用开山采石留下的10个废弃矿坑，通过一系列生态修复和景观重塑设计，将废弃矿坑区成功打造成了生态绿洲，被誉为“苏州最美山村”。

3矿山废弃地景观重塑与生态修复的方法及技术

3.1地形重塑

矿山废弃地本身独特的自然景观，代表了矿区建设历史的一种独特的地域文化景观。在景观重塑设计时可以考虑保留其独特的地表痕迹，并对其进行景观修复与艺术加工，再将其与周围的自然风光进行有机的结合，创造出极富视觉化效果的艺术形式。

3.1.1地形的处理

对于垂直界面的处理，即山体开凿面。配合地形设计分隔空间，运用灵巧变化的手法，多层次的重塑地形，构成复合型的空间。对于斜界面的处理：层层叠落的梯田景观。对于水平界面的处理：采用地面铺装法。软性地坪或硬性地坪式设计。

3.1.2相关技术

土壤改良。在矿山废弃地生态修复中，土壤基质改良是首先需要解决的问题，也是核心问题。矿山废弃地的土壤改良要实现三项基本目标，改善土壤基质的物理结构：施用石灰等物质调节土壤PH值；改善基质的养分状况：添加N、P、K等营养物质提高土壤肥力；去除基质中的有害有毒物质：施加含Ca化合物缓解重金属毒性。

边坡处理。裸露的边坡岩体容易变形造成崩落、滑坡甚至崩塌，同时也会造成土壤和水源污染。边坡的破坏靠自然的力量很难恢复，矿山边坡治理是矿山生态恢复的基础性工作，边坡复绿是采用具有生命力植物的种子、苗木等种植在矿山边坡面上，不但可以绿化环境，亮丽人们的视觉，而且对于涵养水源，保持水土也是一种有效的措施。

3.2水体重塑

3.2.1方法

矿山废弃地中的水体包括工业遗留下来的废水和长期积蓄下的雨水。在山体附近有冲沟的位置，通过设置拦蓄水坝，利用雨季降水形成小的水面，提高山体的水利状况；在自然形成的冲沟较少的位置，可以利用道路边沟拦蓄雨水，在边沟的最凹点，开凿渗水井，可以改善山体的浅层地下水状况，在水体重塑过程中，应尽量减少水资源的消耗。

3.2.2污水处理与再利用技术

雨水的收集和循环利用。矿业废弃地如果位于降水量较大区域的，则可以采用改造成次生湿地来进行区域的生态恢复，因为其矿坑中都会留存有大量积水，便于打造成此生湿地。另外，还能在一定程度上减轻和淡化土壤污染。因为矿业废弃地生态恢复的初期，土壤中各种污染物的含量较高，如果能够引导地表水源对其进行冲刷，能起到减少土壤污染物的效果。

3.3植被重塑

3.3.1植物种类选择

植物修复是通过植物对矿区土壤中的有害物质进行凈化处理，改变土壤的理化性质，增加土壤肥力。对于不同的矿区，应根据土壤的污染程度、重金属种类，选择不同的植物。植物选择标准如下：生长快、适应性强、抗逆性好、成活率高的植物；具有改良土壤能力的固氮植物；当地优良的乡土植物和先锋植物；选择植物种类时考虑植物的综合效益，主要包括抗旱、抗污染、耐瘠薄、抗病虫害等植物；在满足生态功能的前提下，考虑植物的色、香、形等，满足造景需要。在矿山废弃地的改造中，为了改善生态环境，恢复植被，应该首先种植耐性强的先锋草类，如假俭草、苇状羊茅、芒草弯叶画眉草、狗牙根等。

总之，植物在矿区生态修复中的作用是多方面的，不仅可防治水土流失、修复受污染的土壤、改善立地条件；而且可有效阻滞矿尘飞扬，修复矿区的生态功能，有利于其他植被的自然定居。

3.3.2植被恢复技术

植被的恢复在矿山废弃地的生态恢复中占据着重要地位，因为自然生态系统的恢复往往是以植被的恢复为首要前提的。植被恢复技术主要是指创造和调节植物生长所必须的土壤、营养、水分和温度等条件，采用生物覆膜技术给植被进行定期灌溉，可以维持植物的生长环境。植被的修复有两种方式：直接植被和覆土植被。直接植被法是指直接在废弃地上种植植物的方法，这种方法成效慢，对矿山地表的破坏不利于植物的生长。覆土植被成效相对较快，但覆土的成本高于直接植被。因此，矿山废弃地的植被修复采用折中方式，在破坏较严重的区域采用覆土植被，其他区域则采用植被法。另外，在植物种植完后，需要定期对矿山废弃地的植被进行养护与管理，保证景观的可持续性。

4总结

矿山开采带来的环境问题是生态修复研究中的一项难题，也是制约社会、经济可持续发展的一个障碍因素。对于矿山废弃地的生态修复应该从源头开始，在制定矿产开采计划的同时就应该对矿山环境可能遭受到的破坏程度进行评估，并制定相应的修复方案。国外矿山废弃地的研究和实践起步较早，建成的经典案例也较多，对我国的废弃地生态修复与重塑具有一定的借鉴意义。但设计师在重塑当地人文景观的过程中仍需从我国国情入手，构建出符合我国实际情况的景观重塑原则，这样的矿山废弃地景观重塑项目才具有意义。

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