浅谈天意顺闭坑采石场生态复绿技术①

2019-09-27曾晓鹏李义雄陈友光李会龙鄂孜威

热带农业工程 2019年2期

曾晓鹏李义雄陈友光李会龙鄂孜威梁冲

(广东如春生态集团有限公司广东广州 510530)

石料开采是一个古老的行业，对经济的发展、社会的进步起到了巨大的推动作用。1988年海南建省办经济特区至今，随着经济建设的飞速发展，各类基础建设也随之逐步完善，公路建设、建筑业等各类基础建设迎来高峰期，对石料需求旺盛，采石场开采的数量和规模得到迅速扩大。但因露天开采、采剥方式不规范等历史原因，对自然生态环境造成破坏。主要存在的问题包括：景观破坏、植被破坏、水土流失、占用土地、地质灾害、生态功能遭到破坏等。据统计，目前海南省存在上百个废弃露天采石场，累计占地和破坏土地面积达上千余亩[1]。

“山”是城市生态环境的主要屏障与资源供给，因此山的生态修复是海南岛创建工作中的重要组成部分。近年来海南省牢固树立 “绿水青山就是金山银山”的资源保护理念，扎实推进废弃采石场生态修复工作，三亚、儋州、陵水等各市县对其管辖范围内的关闭(废弃)石场陆续进行了综合治理。随着山体生态修复专项行动工作的顺利推进，儋州正在以守住绿水青山的方式，打造自己的 “金山银山”。儋州市南辰农场天意顺闭坑采石场生态复绿项目正是顺应这样的时代潮流下实施建设。该项目通过对裸露山体的生态恢复治理，不仅把水土流失控制在允许范围内，起到保持水土的作用，而且能改善城市山体生态景观，保护城市的投资环境，提高城市的综合竞争力，促进社会经济可持续发展。

1 项目概况

1.1 项目区位及相关背景

天意顺闭坑采石场位于儋州市南辰农场打白队，该片区毗邻云月湖畔，距儋阳楼及国道G225仅3 km，是在建儋白高速的必经之地，也是儋州重要的城市背景山体，区位条件突出。

天意顺闭坑采石场在完成采石功能后未能及时处理，由此引发生态破坏等许多问题。因此，天意顺闭坑采石场的现状和该片区在城市生态、功能方面承载的职能存在巨大差距。

1.2 项目建设内容及规模

天意顺为闭坑采石场，总面积约1.13 hm2，已经关闭采石活动数年，现需对其进行生态复绿。总生态修复面积约为1.1万m2(裸露边面积)。通过边坡清危、锚固、设置灌溉系统，采用客土喷播技术、“V型”槽技术、点挖筑穴技术等复绿方式(种植绿色植物)对南辰农场天意顺闭坑采石场进行绿色生态修复。

1.3 天意顺闭坑采石场自然条件及现状

天意顺闭坑采石场位于儋州市，儋州市属热带季风气候，由于受岛内中部隆起的五指山脉阻隔，处于背风面，又濒临北部湾，故有独特的小气候。全年接受太阳辐射能量每平方厘米110～130 kcal。各地年降雨量900～2 200 mm，年均1 815 mm。各地年平均风速1～4 m/s。该项目基本风压值0.70 Kn/m2，根据国家地震局2001年8月1日《中国地震动参数区划图》，儋州地区抗震设防烈度为7°，设计基本地震加速度值为0.10 g。天意顺闭坑采石场地下水主要来自大气降水补给和区外地下水侧向补给，由西往东排泄。根据区域地质资料，地下水位年变幅约为1.50 m。

多年的开采已经对山体植被和土壤结构造成毁灭性破坏，坡面凹凸不平，平整高差达到0.6～1.0 m，且有许多松动石块。主要的土壤类型有山地黄壤、红壤、赤红壤、红色石灰土、黑色石灰土、碱性紫色土、冲积砂土等。山坡表面比较平整顺直，四周长满树木，属南亚热带植被类型，林木品种繁多，常见植物有橡胶、桃金娘、野牡丹、葛藤、金钟藤、蕨类等草类，见图1～2。

2 天意顺闭坑采石场生态复绿目标的确定

图1 天意顺闭坑采石场航拍图

图2 天意顺闭坑采石场现场图

生态复绿目标的确定是废弃采石场的首要任务，取决于废弃地理化性质、自然条件和社会需求。理化性质基于基本的调查、取样和分析，以及地形、地貌和地质的稳定性；自然条件要考虑气候、景观、水资源状况、植物区系等；社会需求要考虑废弃采石场生态复绿承担主体的要求、环境保护和经济发展的需求。最终根据上述的数据确定生态复绿的目标[2]。天意顺闭坑采石场生态复绿目的是以合理低造价，多种措施结合，低成本维护，恢复和营造一个良好的生态环境并取得最佳的生态效益。最终目标是通过3～5年形成一个可自我更新、循环并演替的高效稳定自然生态景观群落，见图3～4。

3 采石场坡面清理

施工前应对交验后的坡面，人工细致整平，清理所有岩石、碎泥块、垃圾杂物等以免影响草籽的稳定生长。对不利于草种生长的坡面要回填客土，并用水湿润让坡面自然沉降至稳定。

图3 天意顺闭坑采石场植被演替与绿化目标间的关系

4 采石场土壤改良

土壤为万物生长之本，是采石场生态恢复的主要限制因子。采石场毁灭性开采，导致开采面表土损失殆尽，给生态恢复造成了极大的困难，为了确保边坡生态防护成功，必须确保边坡防护客土、种植槽内回填种植土符合长效、保水保肥等性状，满足栽植植物生长所需的水、肥、气、热和厚度需求，并添加一定量对植物生长有力的椰糠、草纤维、固氮菌、生物菌、保水剂等。天意顺闭坑采石场土壤质量理化性质：pH4.5～7.2，可溶性盐0.1%～0.2%，土壤容重0.8～1.3 g/cm3，有机质3%～10%，全氮0.15～0.30，全磷0.18%～0.38%，全钾1.2%～2.8%，通气空隙度15%～30%，代换量10～20 cmol(+)/kg。

天意顺闭坑采石场除了土壤的质量要求外，还需要确保一定的厚度，每平方米覆盖面积的种植土体积不得少于0.08 m3，最好达到0.1～0.2 m3。平台(马道)、水生植物绿化要根据选用的植物种类来决定种植土层的厚度。各类植物主要根系分布对天意顺闭坑采石场土层厚度要求：草本植物30 cm，小灌木45 cm，大灌木60 cm，浅根小乔80 cm，深根小乔100 cm，水生植物40～80 cm。

5 生态复绿技术的选择与应用

废弃采石场的植被重建一直是世界性的难题，在过去数十年里，国内外生态专家和工程技术人员为采石场复绿开展了深入的研究和实践，创造了多种切实有效的生态恢复工艺和技术，为本项目的实施提供了许多借鉴。根据天意顺闭坑采石场立地因子分析、设计理念与原则、定位等综合情况，采用植被重建技术措施如下：

5.1 边坡清危、锚固，检修踏步修建，设置排水沟和急流槽

天意顺闭坑采石场生态复绿施工前应清除坡面危岩及施工过程中出现的悬挑危石、险石，对危石细缝可进行封闭、注浆，对潜在坍塌、滑动区削坡减载，对于不稳定或存在隐患不需清除的松动坡面需进行喷锚加固。上下级平台每间隔50 m修建检修维护踏步，方便后期检修与维护管养，在坡面较大、坡度较陡区域设置排水沟和急流槽，减小雨水对防护后坡体冲刷损坏[3]，见图5。

5.2 挂镀锌铁网隔板 (土工笼)客土喷播技术

挂镀锌铁网隔板(土工笼)客土喷播技术是指单独用植物或植物和非生命的材料与土木工程措施相结合，以减轻岩石边坡、高陡土质边坡的不稳定性和侵蚀的一种系统生态护坡绿化技术，其作用是通过锚杆，复合材料网，隔板和植被根系的力学加固地上植被的水文效以达到护坡改善生态环境的目的。适用天意顺边坡中≤70°的岩石类、半风化、高陡边坡，见图6～7。

5.3 板槽技术

图5 边坡清危、锚固，检修踏步修建，设置排水沟和急流槽植被重建技术措施

图6 天意顺闭坑采石场挂镀锌铁网隔板(土工笼)客土喷播技术应用

图7 天意顺闭坑采石场挂镀锌铁网隔板(土工笼)客土喷播技术喷播3～6个月后效果

本技术通过在天意顺石壁按照预制钢筋混凝土隔板，上下隔板间距2.0～1.5 m，与坡面呈45°夹角，然后在槽内填种植土基质，槽上连接自动滴灌系统，再栽植小乔灌木和藤本类植物，起到生态恢复作用。适用于采石场开挖后陡峭的山体，一般坡度在60～90°均可采用本技术，图8～10。

5.4 点挖筑穴技术

在天意顺闭坑采石场开采面上凹面四周植筋

图10 天意顺闭坑采石场板槽技术一年后效果

浇筑或沙砖砌筑种植穴，间隔点缀，回填种植土，创造植物生存环境，栽植些粗生小灌丛、茅根草，播草籽，有些地段也选用三角梅、野葛藤或其他攀缘植物，利用植物根来固土，控制水土流失，达到生态恢复复绿的措施。

该技术特别适用于天意顺开采面不平的区域，对坡面平整度要求不高，同时可根据凹面大小调整种植穴规格，在大规格种植穴内可采取堆叠植生袋、蜂巢结构、挂镀锌铁网等形式进行辅助形成拉筋系统，稳固植被系统，降低工程圬工成本，减少灌溉系统布管，见图11。

5.5 植生袋 (生态袋)技术

天意顺闭坑采石场由 “植生袋+连接扣”通过三角稳固堆叠方式构成3D水土保持护坡植生绿化系统，生态袋内填充栽植土和草、灌木种子，天意顺闭坑采石场个别区域可堆叠多层达到土层厚度≥60cm，栽植小乔木，再加上后期植物发达根系互通形成稳定边坡植被系统，可有效防止雨水冲刷。适用于天意顺开采面为土石混杂区域，坡度≤45°区域和平台区域回填土，见图12。