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人工生態造林技術在礦山復綠工程設計和施工中的應用
摘要闡述了礦山復綠常用方法的特點及其機理;通過介紹2個成功的礦山綠化實例,出人工生態造林技術在礦山復綠工程和設計中應用的經驗,以為礦山綠化提供。關健詞生態造林技術;礦山復綠工程;應用
我國改革開放以來,城市和建設不斷,礦山開采,特別是以建筑石料為主的露天開采礦山,在南方極其普遍,在為和城市建設提供必需材料的同時,給環境帶來極大的破壞,使美麗的青山被爆破開挖得“千瘡百孔”。由于爆破和底部掏挖礦石,造成礦山邊坡陡峭、凹凸不平,裸露的邊坡以巖石坡面為主,使植物難以生長和修復,必須通過人工措施改造和營造出植物生長的必要條件,才能恢復坡面綠化,改善其生態環境。
1邊坡復綠的常用方法
1.1我國在邊坡中通常采用的方法
一般在邊坡中常采用的復綠方法有:鋪草皮護坡綠化、植生帶復綠、液壓噴播植草復綠、三維網復綠、挖溝植草、土工格室植草、漿砌片石骨架植草、藤蔓爬掛綠化、噴混植生、厚層基材客土噴播等[1]。
1.2礦山邊坡采用的主要復綠方法
礦山邊坡通常屬高陡坡邊坡,目前在礦山復綠設計和施工中,以厚層基質客土噴播、植生槽種植(也稱飄臺種植)、魚鱗坑種植、噴混植生為主。
1.3常見礦山復綠方法
厚層基材客土噴播復綠也叫客土噴播、TBS等,是采用混凝土噴射機將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。通常采用先在巖石坡面上釘網(釘鍍鋅鐵絲網、PVC包塑鐵絲網),然后再將復綠基材(包括由泥炭土、植物纖維、客土、有機肥、保水劑、粘合劑、植物種子等組成)噴射粘附到釘網的坡面上,通過植物的生長、根系的固結作用,從而達到綠化和護坡的目的[2]。
1.3.1植生槽復綠。通過在巖石坡面上鉆孔,將成排鋼筋與坡面呈一夾角用混凝土錨固嵌入巖體,上部澆筑成鋼筋混凝土板,使之與巖石坡面呈“V”字型,然后在上面加入種植土及其他基質養分,進行種植灌木和藤蔓等植物,使坡面達到綠化。優點:對不利于植物根系嵌入山體、硬度大、坡面平滑、較陡的巖石坡面進行復綠,因槽內土深一般設計在60 cm以上,保水保肥性能較好,養護成本在類似條件的坡面中,比厚層基材噴播節省。缺點:施工難度大,施工安全風險較大,坡面風化、鋼筋腐蝕等可能造成局部坍塌,可能存在一定的安全隱患,不宜用于人類活動頻繁的地方,如公路、房屋等建筑周邊。
1.3.2魚鱗坑復綠。在邊坡利用凹處或有小平臺的地方,用塊石向上漿砌圍成一個坑,或下挖成坑,內填種植土,通常設計填土直徑60~80 cm,深度60 cm以上,坑內種植草、灌木和藤蔓植物。優點:在有凹凸、起伏的非高陡坡(坡度50°以下),簡單易行,保水抗旱性能較好,根據筆者在杭州馮家石礦、紹興國慶石礦等多年施工經驗,在坑內填土口徑長度達80 cm、深度80 cm以上的坑里種植植物,如火棘、檜柏、海桐、繼木等灌木,免養護免人工澆水3年,植物未見干旱死亡,生長良好。缺點:在陡坡、平滑的坡面不宜采用,綠化面受坡面狀況影響,可能綠化面不均衡,絕對化效果較慢,綠化率較低。
2礦山邊坡復綠的機理
礦山的治理與復綠,主要是通過地質災害防治,通過對深層和淺層的不穩定邊坡治理,即對深層不穩定邊坡,通常采用擋土墻、抗滑樁、長錨桿、錨索、錨索樁等工程措施工治理;對淺層不穩定的邊坡采用漿砌片石護坡、干砌片石護坡、噴射混凝土、灰漿抹面、噴錨護面等工程措施。對治理后達到安全穩定的邊坡,再通過植物的生長達到安全、長期的綠色護坡效果。植物的護坡主要是依據坡面植物的地下根系及地上莖葉的作用護坡,其作用分為根系的力學效應和植物的水文效應2方面。根系的力學效應分草本類植物根系(淺層根系)和木本類植物根系(中、深層根系)2種,植物的水文效應包括降雨截留、消弱濺蝕和抑制地表徑流,從而起到護坡固土、綠化坡面、增加生態功能和美化環境的作用[3]。
3人工荒山造林技術在礦山復綠中的應用及其效果
礦山人工生態復綠,是將人工造林和荒山造林的技術在礦山邊坡綠化中的進一步發揮和延伸,在礦山邊坡中尋找適應的的地方或通過人工措施改善其條件,能人工種植和播種耐干旱、耐瘠薄、抗性強的鄉土植物苗木和種子,通過人工促進使其達到植物自然更新和綠化,使植物與周邊環境相適應,形成具有自然適應和自然生存發展的植物群落。在實際施工當中,可利用風化巖、裂隙發育明顯、含泥砂、土質的坡面,一般坡度少于55°的緩坡,或在硬質基巖坡面上通過魚鱗坑、帶狀加固坎、帶狀漿砌塊石擋土墻上復土,充分利用適應植物自然生長的點、片、面地方,進行人工種植和播種[4]。 3.1紹興縣安昌國際石料建筑石料礦山
礦山位于紹興縣安昌鎮東南方向,該礦區自開采至治理2004年底前,已形成了西北—東南長300 m,東北—西南寬260 m的采空區,影響面積約5.47hm2,宕面坡頂最高高程+101.9 m,邊坡坡度一般65~85°,采坑邊坡裸露,視覺效果較差,出現滑坡、崩塌、沉降等地質災害現象。該工程原設計以厚層基材噴播復綠為主。但因2004年底至2005年初的長時間降雨,及當地開挖者的繼續下部掏挖,使山體發生了很大的變化,造成崩塌、大面積斷裂。從西至東,2~5斷面山體斷裂沉降,4~5斷面主峰沉降8~10 m,2~5斷面越過山脊線有一條長250 m、最大寬度6 m的斷裂帶,造成1~4斷面邊緣的施工區山體局部倒塌、裂縫,頂部邊緣10 m寬的范圍不能行人,隨時都有可能滑坡、崩塌,只有5~8斷面相對穩定。因此,針對現場實際,認真勘察研究后,對砂巖組成、砂土層深厚的1~5斷面加大削坡,削方卸載,降緩坡度成堆積坡度,進行治理,并采取人工邊坡造林的新工藝和新方法進行復綠,以確保邊坡的穩定和長期的復綠效果,得到設計單位、專家及當地國土局領導的一致同意,并鼓勵技術創新。
治理施工中,對西面緩坡的1~2剖面進行平整;中部2~5剖面利用挖機削坡,同時結合爆破削坡開挖,對陡峭、沉降的5~6剖面削方卸載和整個削坡,東面6~9剖面清坡后按原設計施工。在削坡治理時結合園林造景的經驗,對邊坡的山脊結進行人工園林和自然相結合的方法進行修整,使之更加流暢自然。同時,保留部分巖面裸露成自然景觀,使它們相互協調成景。復綠施工時,對坡度在50°以下的1~6坡面,進行人工覆土(增加了種植土),并加入農家肥,再選用容器苗進行上山人工造林式種植。工程于2005年9月底完工,種植苗木5萬多株,有女貞、馬尾松、杜英、香樟、木蘭、青岡、苦櫧、木荷、楊樹、短柄枹櫟、赤楠、鹽膚木、六月雪、紅花繼木、火棘、竹子、喬灌草品種35個(喬木15個,灌木9個,藤本3個,草種8個),初步形成了植物品種多樣化、立體化的綜合生態治理與復綠效果。冬春季節點播耐干旱瘠薄的邊坡荒山鄉土適生植物種子(如短柄櫟、赤楠、鹽膚木等),使綠化植物品種形成合理的梯隊。該工程養護至次年5月底,就提前進入免養護階段,并被評為浙江省百礦治理示范工程。1年后全面綠化,2年后形成良好的生態林植被,現已形成小森林,復綠效果十分顯著。
3.2紹興馬鞍鎮國慶石料礦山
坡度45~55°,較風化基巖為主,采用魚鱗坑結合坡面復土,進行人工生態造林和播種進行復綠,種植小規格女貞、濕地松、海桐、火棘、繼木、小蠟等綠化苗木,撒播高羊茅、狗牙根、狗尾草、苜蓿、白三葉、馬棘等草種,冬季至次年春天點播和補種部分周邊野生植物,如鹽膚木、胡枝子、苦櫧、青岡、馬尾松、木荷、楓香、窄基紅褐柃、白櫟、金櫻子及鄉土植物種子或根莖。對陡坡的地方,種植五節芒、山類蘆等當地野生植物。該工程坡面1.2hm2,均采用上述方法復綠,工程2007年8月完工,養護至次年6月中旬,試免養護成功,1年后,坡面復綠面達80%以上,2年后達90%以上,投入低,養護簡單,效果顯著。
4人工生態造林技術在礦山復綠中應用經驗
4.1掌握適用條件
風化巖、含裂隙發育明顯、含泥砂、泥質的坡面,可通過覆土進行;一般坡度小于55°的緩坡,可通過鋼筋混凝土加固坎或漿砌魚鱗坑回填種植土;可通過下挖或搗挖播種、適應植物生長的地方種植或點播植物。
4.2植物選擇原則
應將前期的即時效果與長期效果相結合;常見綠化苗木種子與當地周邊的鄉土植物相結合;種植、播種及噴播等多種工藝措施靈活運用相結合;喬、灌、草、藤相結合;土層深栽喬木淺種灌草;底種攀爬、上植下掛;落葉和常綠搭配相結合;深根系與淺根系植物相結合;局部與整體效果相結合;綠化與園林景觀相結合;全面綠化與局部裸露有機運用;并要注重植物的抗性和適應性。
5展望
礦山綠化的任務是嚴峻的,邊坡綠化的研究正處在起步階段,缺乏成熟系統的技術,需要不斷提高設計水平,并服務實際當中,努力進行技術創新,出更加、合理的技術,為人類創造更好的生活環境報務。
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[1] 周德培,張俊云.植被護坡工程技術[M].北京:人民出版社,2003.
[2] 李玉文,趙廣陽.公路邊坡植被保護的探討[J].新技術新產品,2009(9):47.
[3] 何谷,黃萬坦,楊有輝.植物護坡在路基邊坡工程中的應用[J].四川建筑,2009,39(2):86.
[4] 趙廣琦,奉樹成,邵飛,等.植物護坡及其生態效應研究[J].園林科技,2008(4):31-38.
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