國外礦山修復(fù)主要技術(shù)
西方發(fā)達(dá)國家在上個(gè)世紀(jì)初就開始了采石場(chǎng)生態(tài)修復(fù)的相關(guān)工作。
英、美、澳等發(fā)達(dá)國家采礦年代久遠(yuǎn)，最初研究恢復(fù)生態(tài)學(xué)主要是集中在對(duì)采礦后遺留的廢棄地植被的恢復(fù)，美國在1971年的礦山土地復(fù)墾率為79.5%。
美國土地復(fù)墾的理念主要強(qiáng)調(diào)能夠恢復(fù)為破壞之前的狀態(tài)，要求使農(nóng)田和森林恢復(fù)原狀，要求控制水蝕和有毒物的沉積；保證地表不變和地下水位維持原有水平；保持表土仍在原位置；注重有害和酸性物的預(yù)防和治理；防止堆積物產(chǎn)生滑坡等災(zāi)害。
德國自1940年開始，在采礦過程中極其注意最大程度的減少破壞生態(tài)環(huán)境，開采后進(jìn)行的復(fù)墾不單是種樹或整地，而是從宏觀上考慮生態(tài)的變化以及居民對(duì)環(huán)境的要求。
法國由于人口稠密、工業(yè)發(fā)達(dá)，首先在不改變農(nóng)林面積的前提下，防止污染并恢復(fù)生態(tài)的平衡。法國非常重視在露天排土場(chǎng)進(jìn)行植草并促進(jìn)土壤的活化，經(jīng)過一定的復(fù)墾后變成新農(nóng)田。
澳大利亞政府重視恢復(fù)廢棄礦區(qū)，并嚴(yán)管生產(chǎn)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境、堅(jiān)持走可持續(xù)生態(tài)礦業(yè)之路。它將多專業(yè)聯(lián)合投入，并引入許多新計(jì)算機(jī)技術(shù)，現(xiàn)在已將復(fù)墾作為開采工藝的一部分。
在美國和澳大利亞等國家，目前引用的現(xiàn)代3S技術(shù)和其他新技術(shù)、新理念在生態(tài)恢復(fù)中已得到廣泛應(yīng)用。生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)也不僅僅是種樹種草，而是建立一個(gè)能夠進(jìn)行自我維護(hù)、運(yùn)行良好的完整生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)。
英國和美國最早產(chǎn)生了工程綠化技術(shù)，1940年初，一些歐美國家為防止坡地雨水侵蝕發(fā)明了植物盆、液壓噴播等技術(shù)；英國發(fā)明了植物種子噴播和噴射乳化瀝青技術(shù)，日本在1958年多次試驗(yàn)后開發(fā)出了比較實(shí)用的噴射綠化技術(shù)。
1973年，日本開發(fā)出了纖維土綠化方法，通過混合纖維、砂質(zhì)土和泥，并呈臺(tái)階型噴射。自1960年后，一些發(fā)達(dá)國家開始研制邊坡綠化技術(shù)，結(jié)合工程和植被，比如水平格、植生袋綠化和客土植草技術(shù)，最后發(fā)展為噴混植生技術(shù)。
02
國內(nèi)礦山修復(fù)主要技術(shù)
我國對(duì)礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)的研究起步較晚，開始于二十世紀(jì)八十年代，九十年代以后才初步形成一定的規(guī)模，研究領(lǐng)域主要集中在煤礦廢棄地和有色金屬尾礦庫植被覆蓋等。
目前國內(nèi)對(duì)礦區(qū)廢棄地的研究主要是與土地開發(fā)、土地整理相結(jié)合的研究，根據(jù)實(shí)際情況將廢棄礦山開發(fā)改造成工業(yè)用地、耕地、旅游景觀和旅游用地、倉儲(chǔ)用地、養(yǎng)殖用地、軍事用地或綠地。
礦山環(huán)境問題因?yàn)榈V產(chǎn)資源的不同，其廢棄礦山的治理關(guān)鍵也不相同。煤礦廢棄地的環(huán)境問題為采空區(qū)、塌陷區(qū)、煤矸石堆等，其治理關(guān)鍵是對(duì)采空區(qū)的治理和對(duì)煤矸石堆的處理;有色金屬礦山如銅礦、鉛鋅礦，其治理除了礦坑的治理，還要對(duì)廢棄渣堆進(jìn)行化學(xué)處理，防治廢渣堆等通過雨水的淋漓作用污染附近的土壤和地下水;廢棄采石場(chǎng)則主要進(jìn)行滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的防治以及植被的恢復(fù)。
廢棄采石場(chǎng)作為礦山廢棄地的一種，其恢復(fù)治理過程應(yīng)為：廢棄采石場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)查→恢復(fù)治理總體規(guī)劃→地質(zhì)災(zāi)害防治→不穩(wěn)定邊坡、廢氣坑、礦坑等的治理→植被恢復(fù)。
03
國內(nèi)外礦山修復(fù)經(jīng)典案例
目前，在國內(nèi)外針對(duì)礦山改造的成功案例很多，綜合其不同功能與特性，主要有以下7種類型：生態(tài)恢復(fù)類、博物資源利用類、旅游開發(fā)類、復(fù)墾造田類、引水造湖類、垃圾處理廠類、倉儲(chǔ)類。
由于國外城鎮(zhèn)基礎(chǔ)建設(shè)起步較早，采石場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境問題發(fā)生較早，也較為嚴(yán)重，因此對(duì)采石場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)的研究與實(shí)踐相應(yīng)也更為深入。近年來，國內(nèi)對(duì)廢棄采石場(chǎng)的恢復(fù)治理工作研究和探索的實(shí)踐不斷涌現(xiàn)。
01、日本國營(yíng)明石海峽公園
日本國營(yíng)明石海峽公園其修復(fù)主題是“使園區(qū)得到生命的回歸”。設(shè)計(jì)師通過“大地藝術(shù)”和“水景”手法，在生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)之上尋求人與人的交流以及人與自然對(duì)話的場(chǎng)所。
日本國營(yíng)明石海峽公園原來是一處大型采石采砂場(chǎng)，從20世紀(jì)50年代到90年代中期，這里為修建關(guān)西空港以及大阪與神戶城市沿海的人工島提供了1.06萬億立方米的砂石，挖掘深度達(dá)100米以上，構(gòu)成范圍達(dá)140平方公里左右的裸露山體。
20世紀(jì)80年代開始，該島所在的兵庫縣委托著名設(shè)計(jì)師安藤忠雄進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，并成立綠化專家委員會(huì)，進(jìn)行恢復(fù)植被。規(guī)劃強(qiáng)調(diào)恢復(fù)自然的狀態(tài)，形成良好的景觀和創(chuàng)造為人服務(wù)的游憩空間，其主題是“使園區(qū)得到生命的回歸”。
整體目標(biāo)首先是治愈山體幾十年來被開采留存的傷痕。綠化委員會(huì)認(rèn)為種植必須從苗木開始，而成樹在這樣惡劣的自然環(huán)境中難于成活，苗木卻能順其自然，因此從1994年開始總計(jì)24萬顆苗木的栽種工程。而科學(xué)的種植方式使這一計(jì)劃得以實(shí)現(xiàn)，具體包括在基巖上固定蜂窩狀的立體金屬板網(wǎng)，灌入新土后覆以草簾，以涵養(yǎng)水分。灌溉系統(tǒng)采用埋置聚乙烯管，密度為1米間隔。
同時(shí)，由于當(dāng)?shù)亟邓肯鄬?duì)較低，因此為了植物生長(zhǎng)的需要，采用收集地表水、中水循環(huán)再利用等技術(shù)。雨水收集管埋設(shè)于道路下方，同時(shí)，公園還要成為區(qū)域的服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，包括國際會(huì)議中心、星級(jí)旅館、大型溫室、露天劇場(chǎng)等設(shè)施創(chuàng)造面向未來的休閑場(chǎng)所。
02、法國Biville采石場(chǎng)生態(tài)修復(fù)
法國Biville采石場(chǎng)具有尺度大、高差大，生態(tài)退化嚴(yán)重的特點(diǎn)，在改造中保留場(chǎng)地的工業(yè)痕跡，將其轉(zhuǎn)化為新景觀結(jié)構(gòu)中有特色、標(biāo)志性的場(chǎng)所，體現(xiàn)出對(duì)所在地歷史文脈的尊重。
位于Clairefontaine峽谷頂部的Biville采石場(chǎng)在開采石料10年之后于1989年被關(guān)停。采石坑是一道450m長(zhǎng)、寬度均勻的直線型裂縫，呈45度的邊坡貧瘠而凹凸不平，落差20-40m。
設(shè)計(jì)師將其建成具有3.5平方公里湖泊的休閑區(qū)。他們的理念是不應(yīng)刻意掩飾石料開采過程遺留的痕跡，而是將其作為場(chǎng)地特征保留，只需確保最佳地點(diǎn)的連貫性以便于生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù)，然后再引入一些植被使廢棄采石場(chǎng)恢復(fù)到一種自然狀態(tài)。
改造措施包括設(shè)計(jì)了一系列引導(dǎo)水流的設(shè)施和設(shè)備，使其匯聚到谷底形成湖泊。湖岸經(jīng)過設(shè)計(jì)以適應(yīng)當(dāng)?shù)刈钇毡榈男蓍e活動(dòng)—釣魚。
為方便游人進(jìn)入谷底，坑壁修建了階梯狀，每一個(gè)平臺(tái)兩旁都有金屬網(wǎng)罩固定的石塊作為保坎。同時(shí)，階梯的形式允許徑流從高處的草地流入排水溝，保護(hù)地表免受水的沖擊和侵蝕。從谷底觀賞的巨大的石墻成為該地區(qū)最具象征性的景點(diǎn)。
場(chǎng)地中呈條帶狀種植了成年樹木來抵抗風(fēng)的侵蝕，每一部分都根據(jù)其自然特色及地形選擇種植形式。
03、委內(nèi)瑞拉古里采料場(chǎng)生態(tài)修復(fù)
委內(nèi)瑞拉首次使用水草種植技術(shù)，確保在無需使用黑土和植物層的情況下，以極低的成本快速、有效的形成植被，對(duì)古里水電站右岸土石壩采石場(chǎng)實(shí)施生態(tài)恢復(fù)，并在應(yīng)用水草種植技術(shù)方面走在前列。
古里工程位于委內(nèi)瑞拉東南部的卡羅尼河上，1967-1986年興建了水電站工程、土壩和堆石壩，工程需要從離大壩不遠(yuǎn)的森林中面積約700公頃的采料場(chǎng)采運(yùn)4000萬立方米的防滲材料。
采料場(chǎng)開挖包括清除已風(fēng)化的片麻巖，清除工作留下裸露的不規(guī)則的凹凸表面和易受雨水嚴(yán)重沖蝕的凹地，因而形成較差的感官區(qū)，這些地區(qū)的地形變化高達(dá)100m。對(duì)此，卡羅尼電力公司對(duì)采料場(chǎng)實(shí)施多方面的“生態(tài)環(huán)境恢復(fù)計(jì)劃”，目的是恢復(fù)古里水電站工程施工期間受影響地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。
“生態(tài)恢復(fù)計(jì)劃”分為引發(fā)階段、恢復(fù)階段、診斷檢查階段、實(shí)驗(yàn)階段、按合同種植階段、持續(xù)處理階段6個(gè)階段，概念是“以自然恢復(fù)的方式拯救自然”。
拯救措施主要包括：選擇本地主要的植物物種和一些引進(jìn)的植物物種作為植被，在溫室條件下大量種植本地茁壯的樹木，將具有抵抗力的禾本豆科類種子與證明能適應(yīng)采料場(chǎng)生態(tài)氣候條件的種子混合種植，每年雨季禁止種植，實(shí)施與3年后種植期相適應(yīng)的保護(hù)計(jì)劃，施用生物肥料和低化學(xué)肥料，在有雨水和大壩滲漏水的平坦低洼地內(nèi)設(shè)立小型氧化塘。
在城市化建設(shè)過程中，廢棄礦山(采石場(chǎng))給城市帶來較為嚴(yán)重的景觀生態(tài)問題，如水土流失、威脅城市防洪、降低生物的多樣性、對(duì)地表的破壞等，對(duì)城市生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展造成一定的影響。
根據(jù)國內(nèi)外廢棄采石場(chǎng)的改造研究與實(shí)踐分析，廢棄采石場(chǎng)的改造主要是在其自身的土地資源以及獨(dú)特的自然景觀的基礎(chǔ)上加入人文景觀元素，在修復(fù)生態(tài)的同時(shí)將其改造成濕地公園、生態(tài)公園、城市公園等具有教育意義的旅游景區(qū)。