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蘇州旺山廢棄石材礦山治理過程
旺山,蘇州最美山村。很難想象,這里曾是個巨大的采石場。在江蘇省與蘇州市進行的廢棄礦山生態(tài)環(huán)境治理規(guī)劃的指導下,蘇州吳中區(qū)旺山采石場于2002年關閉,同年5月21日開始對旺山進行生態(tài)環(huán)境治理,成為江蘇省首批進行生態(tài)環(huán)境恢復的礦山,此項工程的施工期到2003年1月20日截止,共治理山體面積8萬平方米,通過2年的養(yǎng)護觀察,已經(jīng)基本達到了生態(tài)恢復的要求。在旺山生態(tài)環(huán)境治理過程中,綜合采用了以厚層基材為主,包括植生袋,客土噴播等多種國內(nèi)外的先進工藝。www.all-sofa.com
本文就旺山生態(tài)恢復過程中使用的主要工藝進行介紹,并對旺山廢棄礦山的持續(xù)觀察效果進行重點闡述。
1 旺山地區(qū)基本概況
旺山地區(qū)屬亞熱帶季風海洋性氣候,四季分明,全年平均溫度15.7℃,年平均降水量1088.5mm (最多1782.9mm,最少600mm):常年6月16日入梅,7月9日出梅,梅雨量194mm;無霜期240天;年日照時數(shù)1940.3小時,年日照百分率為45%。
2 材料與 方法
2.1噴播植物種子
根據(jù)旺山廢棄礦山所處地區(qū)的氣候、地質(zhì)與水文條件,在前期采用了高羊茅 (Festuca arundinacea)、彎葉畫眉草(Eragrostis curvula)、狗牙根(Cynodon dactylon)、百喜草(Paspalum notatum)、白三葉(Trifolium repens)等禾本科和豆科草本植物,后期更多的采用了胡枝子(Lespedeza bicolor)、紫穗槐(Amorpha fruiticosa)、馬棘(Indigofera pseudotinctoria)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、紫花苜蓿(Medicago sativa)等草灌木品種,并對前期單一的草本坡面進行了灌木種子補播。
表1 種子用量表
Table1 dosage of seeds
編號
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種子
|
用量(g/m2)
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前期
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后期
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||
1
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高羊茅 (Festuca arundinacea)
|
15
|
3
|
2
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彎葉畫眉草(Eragrostis curvula)
|
3
|
1
|
3
|
狗牙根(Cynodon dactylon)
|
1
|
0.5
|
4
|
百喜草(Paspalum notatum)
|
2
|
1
|
5
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白三葉(Trifolium repens)
|
4
|
1
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6
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胡枝子(Lespedeza bicolor)
|
--
|
5
|
7
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紫穗槐(Amorpha fruiticosa)
|
--
|
5
|
8
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紫花苜蓿(Medicago sativa)
|
--
|
2
|
9
|
馬棘(Indigofera pseudotinctoria)
|
--
|
5
|
10
|
沙打旺(Astragalus adsurgens)
|
--
|
5
|
合計
|
25
|
28.5
|
3 工藝方法
3.1 客土噴播工藝
客土噴播是以團粒劑使客土形成團粒化結(jié)構(gòu),加筋纖維在其中起到類似植物根莖的 網(wǎng)絡 加筋作用,從而造就有一定厚度的具有耐雨水、風侵蝕,牢固透氣,與自然表土相類似或更優(yōu)的多孔穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)。
3.1.1特點
1、錨桿、鐵絲網(wǎng)(土工網(wǎng)),混合在客土基質(zhì)中的粘合劑、團粒劑、加筋纖維,有邊坡防護和支撐客土基質(zhì)的雙重功能。
2、用空壓機、客土噴播機等設備對客土基質(zhì)進行高壓噴播 (0.5MPa),保證了基質(zhì)在邊坡的穩(wěn)定性,且機械化作業(yè)速度快、效率高。
3、植物根系生長,尤其是灌木根系的生長,給坡面的長期穩(wěn)定起到了重要的作用,同時改善和美化生態(tài)環(huán)境。
3.1.2技術(shù)要點
1、噴播基材是保證噴播成功的重要因素。泥炭土是噴播的好材料,可和木纖維 (或紙漿)按一定的配比混合使用,比單用純木纖維具有更優(yōu)良的附著和保水性能,可在土壤層較薄且非常瘠瘦,甚至風化巖的坡面上進行噴播,一般噴播厚度在10~20cm。
2、保水劑及粘合劑用量。保水劑可根據(jù)各地氣候條件及石場特點的不同而做相應的調(diào)整;粘合劑可根據(jù)石壁的坡度而定,與坡度大小成正比。
3、掛網(wǎng)。先把錨釘按一定的間距固定在石壁上,然后掛網(wǎng)。
4、草種選擇。所噴播的草種應是根系發(fā)達、生長成坪快、抗旱、耐貧瘠的多年生品種;如果當?shù)氐亩竞涞脑挘€應考慮品種的抗凍性。
5、混播。利用草種的互補性,如深根性和淺根性、豆科和禾本科、外地與本地、發(fā)育早與發(fā)育晚等特性進行混合噴播。
3.1.3施工流程施工準備à作業(yè)面清理à截、排水溝施工à鋪網(wǎng)、釘網(wǎng)à客土噴播à噴播植物種子à覆蓋à養(yǎng)護管理
3.1.3.1施工準備
設安全防護區(qū):施工現(xiàn)場附近,禁止行人、車輛通過,界定安全防護區(qū),在施工場地兩頭設施工標志。根據(jù)施工安全操作規(guī)范要求,選擇安全防護措施,搭設鋼管腳手架,下鋪毛竹腳手片,上掛防護網(wǎng),或從山頂下懸繩索,系安全帶施工。腳手架搭設按腳手架搭設施工規(guī)范進行施工,現(xiàn)場施工人員配戴安全帽及必要的勞保用具。
3.1.3.2作業(yè)面清理
清除作業(yè)面雜物及松動巖塊,對坡面轉(zhuǎn)角處及坡頂?shù)睦饨沁M行修整,使之呈弧形,盡可能將作業(yè)面平整,以利于客土噴播施工,同時增加作業(yè)面綠化效果。保證施工前作業(yè)面的凹凸度平均為±10cm,最大不超過±15cm;對低洼處適當覆土夯實回填或以植生袋裝土回填,以填至使反坡段消失為準,有條件的可在作業(yè)面上每隔一定高度開一橫向槽,以增加作業(yè)面的粗糙度,使客土對作業(yè)面的附著力加大。若巖石邊坡本身不穩(wěn)定,應該采用預應力錨桿錨索進行加固處理。
3.1.3.3截、排水溝施工
作業(yè)面排水系統(tǒng)得設置是否恰當和合理直接關系到作業(yè)面植被的生長環(huán)境,對于長、大邊坡,坡頂、坡腳以及平臺均需要設置排水溝。并根據(jù)作業(yè)面水流量的大小考慮是否設置坡面排水溝。
3.1.3.4鋪網(wǎng)、釘網(wǎng)
采用高鍍鋅棱形鐵絲網(wǎng)或高強塑料加強土工網(wǎng),網(wǎng)孔規(guī)格為5cm×5cm。巖石處用風鉆或電鉆按1×1m間距梅花形布置錨桿和錨釘。錨桿長90~100cm。錨釘長約15~40cm。掛網(wǎng)施工時采用自上而下放卷,相鄰兩卷鐵絲網(wǎng)(土工網(wǎng))分別用綁扎鐵絲連接固定,兩網(wǎng)交接處至少要求有10cm的重疊,錨釘每平方米不少于5只。網(wǎng)與作業(yè)面保持一定間隙,并均勻一致,。較陡巖面處,可用草繩按一定間隔纏繞在網(wǎng)上,以增加附著力,使客土厚度得到保證。掛網(wǎng)可以使客土基質(zhì)在巖石表面形成一個持久的整體板塊。
3.1.3.5客土噴播
客土噴播前澆水濕潤坡面,將泥炭、腐殖土、草纖維、緩釋營養(yǎng)肥料等混合材料經(jīng)過專用機械的攪拌后噴播在鐵絲網(wǎng)上,厚度為2~8cm。由于基質(zhì)水分喪失會造成基質(zhì)厚度不夠,一般要求噴射厚度為設計厚度的125%。
3.1.3.6噴播植物種子
根據(jù)施工作業(yè)面土壤或巖面性質(zhì)、當?shù)貧夂驐l件、施工季節(jié),并結(jié)合各種植物生長特性選擇植物的種子,并增加當?shù)仡愃频孛沧鳂I(yè)面上的鄉(xiāng)土樹種種子,使次生植被在今后的數(shù)年內(nèi)逐漸與自然生態(tài)植被融合,不顯人工雕琢的痕跡。喬、灌木種子用60~80℃熱水(含浸種劑)浸種1天,草本植物種子在噴播前浸種1-2小時使種子吸水濕潤即可。將處理好的種子與纖維、粘合劑、保水劑、復合肥、緩釋肥、微生物菌肥等經(jīng)過噴播機攪拌混勻成噴播泥漿,在噴播泵的作用下,均勻噴灑在工作作業(yè)面上。
3.1.3.7覆蓋
為保證多雨季節(jié),植物種子生根前免受雨水沖刷;寒冷季節(jié),植物種子和幼苗免受凍傷害;以及正常施工季節(jié)的保溫保濕。要求采用無紡布(或稻草簾)覆蓋、并力求仔細,這樣可防早期無紡布被風吹跑,其目的一是預防成型后的作業(yè)面被雨沖刷;二是可保溫保濕,促進植物的生長。
3.1.3.8養(yǎng)護管理
植物種子從出芽至幼苗期間,必須澆水養(yǎng)護,保持土壤濕潤。從開始堅持每天早晨澆一次水(炎熱夏季早晚各澆水一次),澆水時應將水滴霧化(有條件的地方可以安裝霧化噴頭),隨后隨植物的生長可逐漸減少澆水次數(shù),并根據(jù)降水情況調(diào)整。在草坪草逐漸生長過程中,對其適時施肥和防治病蟲害,施肥堅持“多次少量”的原則。噴播完成后一個月,應全面檢查植草生長情況,對生長明顯不均勻的位置予以補播。
1.4適用范圍
客土噴播工藝主要 應用 在旺山廢棄礦山坡度小于60°,巖石風化或有較薄土層的邊坡上。在更為陡峭或貧瘠的邊坡上需要采用厚層基材工藝。
2 厚層基材工藝
厚層基材噴射植被是采用混凝土噴射機把基材與植物種子的混合物按照設計厚度均勻噴射到需要防護的工程坡面的綠色護坡技術(shù)。厚層基材噴射植被護坡技術(shù)主要針對巖石邊坡的植被防護而開發(fā)。巖石邊坡不同于土質(zhì)邊坡, 目前 常用的植被護坡(如撒播、液壓噴播、植生帶、框格植被、三維土工網(wǎng)植草等)無法應用于巖石邊坡,因為巖石邊坡無法供給植物生長所需的土壤、水分和養(yǎng)分。
2.1基本原理
將泥炭土、腐植土、陶土、保水劑、黏結(jié)劑和長效復合肥、木纖維等混合,制成巖質(zhì)陡坡植被生長所需要的大量和持續(xù)性較強且具有較持久肥力的活性土(人工土),在巖坡上設置塑料PVC樹脂鍍鋅網(wǎng)或鋼筋網(wǎng),將配制好的活性土與草種、鄉(xiāng)土草木種子及防止水土流失的土壤安定劑、黏合劑、保水劑等摻和后,經(jīng)攪拌機拌勻,在干料狀態(tài)用空壓機和混凝土噴射泵輸送,在噴射口前與水混合噴射到作業(yè)面,形成噴射厚度較大,粘稠度較高,能促進植物長期生長所需的基材。
3.2.2施工流程施工準備à作業(yè)面清理à截、排水溝施工à鋪網(wǎng)、釘網(wǎng)à噴射混合土à噴播植物種子和營養(yǎng)液à覆蓋à養(yǎng)護管理厚層基材工藝主要體現(xiàn)在噴播基質(zhì)的厚度與強度與客土噴播不同,其他主要步驟類似。
3.2.2.1鋪網(wǎng)、釘網(wǎng)
①鉆孔:石質(zhì)邊坡硬度大,必須用風機鉆孔,孔向與坡面基本垂直。
②鋼釘:用直徑6 mm、長度為30㎝的L型鐵釘(或鋼釘)固定鍍鋅網(wǎng),每平方米為4-5根左右。
③對于個別不平順的坡面,為保證鐵網(wǎng)貼附坡面,可增設錨釘。
④網(wǎng)面不須緊貼坡面,可留8cm左右空隙。
3.2.2.2噴射混合土
將曬干的泥炭土、腐殖土(過篩)和木(紙)纖維、粘結(jié)劑、保水劑,用攪拌機攪和均勻,然后用噴射泵和空壓機將混合干料送到噴射管,在噴射管口與適量的水混合后噴射在坡面上,厚度為10cm。
3.2.2.3噴播植物種子和營養(yǎng)液
對于選好的種子應進行催芽處理,而后用木纖維、粘合劑、保水劑、復合肥、緩釋肥等,經(jīng)過噴播機攪拌成噴播漿,在噴播泵的作用下,均勻地噴灑在巖面上。
3.2.3適用范圍適用于坡度高陡的巖石斜面 (坡度大于75°、未風化巖面等高難度巖);景觀要求高的綠化坡面,是旺山廢棄礦山生態(tài)恢復的主要工藝。
3.3 植生袋工藝
3.3.1基本原理
植生袋是將選好的草、花、灌木種子、保水劑、微生物肥料等材料,通過機器設備均勻的復合在兩層可降解的無紡布中間,并覆上一層抗老化綠網(wǎng),然后將復合好的材料按一定的規(guī)格縫制成的袋狀,是一種新型邊坡綠化材料。
3.3.2施工流程施工準備à作業(yè)面清理à截、排水溝施工à填裝基質(zhì)à鋪設植生袋à養(yǎng)護管理省略步驟參見客土噴播工藝。
3.3.2.1填裝基質(zhì)將植生袋平鋪,把混合好的基質(zhì)填裝到每個袋口中,飽滿度達到80%時扎緊袋口。
3.3.2.2鋪設植生袋
將裝好基質(zhì)的綠生(植生)袋,平整的鋪在作業(yè)面上,并以緊固件加固。緊固件擬采用鐵釘或Ø6mm的鋼錨釘,一般采用200mm-400mm等不同長度。巖石處用電鉆鉆孔后用錨釘緊固。緊固件每平方米不少于5只。鋪設前將作業(yè)面澆足澆透水,每鋪設一塊,固定后再澆水保持袋中基質(zhì)濕潤。
3.3.3適用范圍主要用于反坡、地形不規(guī)則的裸露巖石邊坡的綠化。
圖1 旺山廢棄礦山治理前原貌
Fig1. Original looks of Wangshan abandoned mine
圖2 坡面噴播后效果
Fig2. Scene of Wangshan abandoned mine after spraying
圖3施工完成2個月后效果
Fig3. 2 months of maintenance
圖4 施工完成6個月后效果
Fig4. Six months of maintenance
圖5 施工完成2年6個月后效果
Fig5. Two years of artificial maintenance and half a year of natural maintenance
4 養(yǎng)護管理
在施工完成后,隨即進行養(yǎng)護管理,并根據(jù)蘇州吳中區(qū)地區(qū)的氣候特點制定了養(yǎng)護方案,在植物種子處于萌發(fā)與植物幼苗階段,特別注重保持濕度和平衡養(yǎng)分。在植被成坪后加強對植物抗逆性的鍛煉,逐漸減少澆水、施肥次數(shù),促進深根性的灌木生長。由于噴播的植物種子以豆科和禾本科植物種子為主,因此特別注意對銹病、斜紋夜蛾的防治。
5 結(jié)果
旺山廢棄礦山生態(tài)恢復工程經(jīng)過兩年的精心養(yǎng)護,植被生長良好,沒有引發(fā)地質(zhì)災害,工程質(zhì)量與養(yǎng)護管理效果都令人滿意。撤除人工灌溉、施肥等管養(yǎng)措施半年后,植被表現(xiàn)良好,整個坡面基本上已經(jīng)形成1~2米的灌木為主的草灌植物群落,植物基本上能 自然 生長。安然度過了3個雨季,植被與土壤基質(zhì)沒有被沖刷的現(xiàn)象,周圍山林的鄉(xiāng)土草木本也逐漸侵入到邊坡上來,達到了人工快速過渡的效果。而且恢復的植被基本上與周圍的環(huán)境融為一體,趨于自然。
6 討論
蘇州旺山廢棄礦山生態(tài)環(huán)境治理工程在綜合采用客土噴播、植生袋和厚層基材工藝結(jié)合 科學 的施工、養(yǎng)護、管理手段,實現(xiàn)了石質(zhì)邊坡植被的重建與邊坡的穩(wěn)定。說明了利用植物進行廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境恢復是可行的。可以在2~3年內(nèi)形成植被的有效覆蓋、防止地質(zhì)災害、水土流失、綠化美化了環(huán)境,具有良好的生態(tài)效益和 社會 效益。
同時我們也注意到,同樣的工藝在不同地區(qū)、季節(jié),或不同的施工隊伍進行施工,效果就大相徑庭。說明在對廢棄礦山生態(tài)環(huán)境恢復工作中還缺乏統(tǒng)一、科學的技術(shù)標準,單靠經(jīng)驗進行施工往往阻礙了我國的生態(tài)環(huán)境恢復技術(shù)的 發(fā)展 。
因此,我們在對更多廢棄礦山進行生態(tài)環(huán)境治理的同時,還需要對植物種子配方、基質(zhì)配方等進行 研究 ,提高技術(shù)、管理內(nèi)涵,促進生態(tài)環(huán)境恢復產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的發(fā)展。
參考 文獻
1. 王玲, 陳永安, 康用權(quán), 黃滔, 李軒. 客土噴播在潭邵高速公路石質(zhì)邊坡防護中的 應用 [J]. 草業(yè)科學, 2005, 22 (7): 107~110.
2. 謝鋼, 李克儉, 客土噴播技術(shù)在高速公路邊坡防護中的運用[J]. 公路與汽運, 2005 (3): 80~82.
3. 章夢濤, 邱金淡, 顏冬. 客土噴播在邊坡生態(tài)修復與防護中的應用[J]. 中國 水土保持科學, 2004, 2 (3): 10~12.
4. 陳曉斌. 客土噴播法在石質(zhì)邊坡綠化中的應用[J]. 公路, 2004 (8): 307~309.
5. 朱峪增. 客土噴播施工工藝技術(shù)要點[J]. 草業(yè)科學, 2003, 20 (11): 76~78.
6. 王琦, 梁占訓. 太原繞城高速公路陡坡客土噴播技術(shù)初探[J]. 甘肅林業(yè) 科技 , 2004, 29 (2): 60~62, 65.
7. 杜娟. 客土噴播施工法在日本的應用與發(fā)展[J]. 公路, 2000 (7): 72~73.
8. 馬萬權(quán), 沈康健, 鄧輔唐. 客土噴播技術(shù)對石質(zhì)邊坡防護的運用[J]. 云南 交通 科技, 2003, 19 (3): 7~11.
9. 蔣鵬飛, 舒安平, 等. 客土噴播在臨長高速公路石質(zhì)邊坡防護中的應用[J]. 湖南交通科技, 2002, 28 (4): 68~69.
10. 鄧輔唐, 鄧輔商. 植生袋在高速公路石質(zhì)邊坡生態(tài)防護中的應用[J]. 中國水土保持, 2005 (1): 42~43.
11. 陳戈. 厚層基材噴播植草護坡在西南鐵路的應用[J]. 路基工程, 2005 (3): 97~101.
12. 張敏. TBS厚層基材綠色植被在邊坡防護中的應用[J]. 山西建筑, 2005, 31 (6): 213~214.
13. 張俊云, 周德培. 厚層基材噴射植被護坡基材混合物的收縮恢復性研究[J]. 巖石力學與工程學報, 2004, 23 (7): 1203~1208.