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人工生态造林技术在矿山复绿工程设计和施工中的应用
摘要阐述了矿山复绿常用方法的特点及其机理;通过介绍2个成功的矿山绿化实例,出人工生态造林技术在矿山复绿工程和设计中应用的经验,以为矿山绿化提供。关健词生态造林技术;矿山复绿工程;应用
我国改革开放以来,城市和建设不断,矿山开采,特别是以建筑石料为主的露天开采矿山,在南方极其普遍,在为和城市建设提供必需材料的同时,给环境带来极大的破坏,使美丽的青山被爆破开挖得“千疮百孔”。由于爆破和底部掏挖矿石,造成矿山边坡陡峭、凹凸不平,裸露的边坡以岩石坡面为主,使植物难以生长和修复,必须通过人工措施改造和营造出植物生长的必要条件,才能恢复坡面绿化,改善其生态环境。
1边坡复绿的常用方法
1.1我国在边坡中通常采用的方法
一般在边坡中常采用的复绿方法有:铺草皮护坡绿化、植生带复绿、液压喷播植草复绿、三维网复绿、挖沟植草、土工格室植草、浆砌片石骨架植草、藤蔓爬挂绿化、喷混植生、厚层基材客土喷播等[1]。
1.2矿山边坡采用的主要复绿方法
矿山边坡通常属高陡坡边坡,目前在矿山复绿设计和施工中,以厚层基质客土喷播、植生槽种植(也称飘台种植)、鱼鳞坑种植、喷混植生为主。
1.3常见矿山复绿方法
厚层基材客土喷播复绿也叫客土喷播、TBS等,是采用混凝土喷射机将基材与植物种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到需要防护的工程坡面的绿色护坡技术。通常采用先在岩石坡面上钉网(钉镀锌铁丝网、PVC包塑铁丝网),然后再将复绿基材(包括由泥炭土、植物纤维、客土、有机肥、保水剂、粘合剂、植物种子等组成)喷射粘附到钉网的坡面上,通过植物的生长、根系的固结作用,从而达到绿化和护坡的目的[2]。
1.3.1植生槽复绿。通过在岩石坡面上钻孔,将成排钢筋与坡面呈一夹角用混凝土锚固嵌入岩体,上部浇筑成钢筋混凝土板,使之与岩石坡面呈“V”字型,然后在上面加入种植土及其他基质养分,进行种植灌木和藤蔓等植物,使坡面达到绿化。优点:对不利于植物根系嵌入山体、硬度大、坡面平滑、较陡的岩石坡面进行复绿,因槽内土深一般设计在60 cm以上,保水保肥性能较好,养护成本在类似条件的坡面中,比厚层基材喷播节省。缺点:施工难度大,施工安全风险较大,坡面风化、钢筋腐蚀等可能造成局部坍塌,可能存在一定的安全隐患,不宜用于人类活动频繁的地方,如公路、房屋等建筑周边。
1.3.2鱼鳞坑复绿。在边坡利用凹处或有小平台的地方,用块石向上浆砌围成一个坑,或下挖成坑,内填种植土,通常设计填土直径60~80 cm,深度60 cm以上,坑内种植草、灌木和藤蔓植物。优点:在有凹凸、起伏的非高陡坡(坡度50°以下),简单易行,保水抗旱性能较好,根据笔者在杭州冯家石矿、绍兴国庆石矿等多年施工经验,在坑内填土口径长度达80 cm、深度80 cm以上的坑里种植植物,如火棘、桧柏、海桐、继木等灌木,免养护免人工浇水3年,植物未见干旱死亡,生长良好。缺点:在陡坡、平滑的坡面不宜采用,绿化面受坡面状况影响,可能绿化面不均衡,绝对化效果较慢,绿化率较低。
2矿山边坡复绿的机理
矿山的治理与复绿,主要是通过地质灾害防治,通过对深层和浅层的不稳定边坡治理,即对深层不稳定边坡,通常采用挡土墙、抗滑桩、长锚杆、锚索、锚索桩等工程措施工治理;对浅层不稳定的边坡采用浆砌片石护坡、干砌片石护坡、喷射混凝土、灰浆抹面、喷锚护面等工程措施。对治理后达到安全稳定的边坡,再通过植物的生长达到安全、长期的绿色护坡效果。植物的护坡主要是依据坡面植物的地下根系及地上茎叶的作用护坡,其作用分为根系的力学效应和植物的水文效应2方面。根系的力学效应分草本类植物根系(浅层根系)和木本类植物根系(中、深层根系)2种,植物的水文效应包括降雨截留、消弱溅蚀和抑制地表径流,从而起到护坡固土、绿化坡面、增加生态功能和美化环境的作用[3]。
3人工荒山造林技术在矿山复绿中的应用及其效果
矿山人工生态复绿,是将人工造林和荒山造林的技术在矿山边坡绿化中的进一步发挥和延伸,在矿山边坡中寻找适应的的地方或通过人工措施改善其条件,能人工种植和播种耐干旱、耐瘠薄、抗性强的乡土植物苗木和种子,通过人工促进使其达到植物自然更新和绿化,使植物与周边环境相适应,形成具有自然适应和自然生存发展的植物群落。在实际施工当中,可利用风化岩、裂隙发育明显、含泥砂、土质的坡面,一般坡度少于55°的缓坡,或在硬质基岩坡面上通过鱼鳞坑、带状加固坎、带状浆砌块石挡土墙上复土,充分利用适应植物自然生长的点、片、面地方,进行人工种植和播种[4]。 3.1绍兴县安昌国际石料建筑石料矿山
矿山位于绍兴县安昌镇东南方向,该矿区自开采至治理2004年底前,已形成了西北—东南长300 m,东北—西南宽260 m的采空区,影响面积约5.47hm2,宕面坡顶最高高程+101.9 m,边坡坡度一般65~85°,采坑边坡裸露,视觉效果较差,出现滑坡、崩塌、沉降等地质灾害现象。该工程原设计以厚层基材喷播复绿为主。但因2004年底至2005年初的长时间降雨,及当地开挖者的继续下部掏挖,使山体发生了很大的变化,造成崩塌、大面积断裂。从西至东,2~5断面山体断裂沉降,4~5断面主峰沉降8~10 m,2~5断面越过山脊线有一条长250 m、最大宽度6 m的断裂带,造成1~4断面边缘的施工区山体局部倒塌、裂缝,顶部边缘10 m宽的范围不能行人,随时都有可能滑坡、崩塌,只有5~8断面相对稳定。因此,针对现场实际,认真勘察研究后,对砂岩组成、砂土层深厚的1~5断面加大削坡,削方卸载,降缓坡度成堆积坡度,进行治理,并采取人工边坡造林的新工艺和新方法进行复绿,以确保边坡的稳定和长期的复绿效果,得到设计单位、专家及当地国土局领导的一致同意,并鼓励技术创新。
治理施工中,对西面缓坡的1~2剖面进行平整;中部2~5剖面利用挖机削坡,同时结合爆破削坡开挖,对陡峭、沉降的5~6剖面削方卸载和整个削坡,东面6~9剖面清坡后按原设计施工。在削坡治理时结合园林造景的经验,对边坡的山脊结进行人工园林和自然相结合的方法进行修整,使之更加流畅自然。同时,保留部分岩面裸露成自然景观,使它们相互协调成景。复绿施工时,对坡度在50°以下的1~6坡面,进行人工覆土(增加了种植土),并加入农家肥,再选用容器苗进行上山人工造林式种植。工程于2005年9月底完工,种植苗木5万多株,有女贞、马尾松、杜英、香樟、木兰、青冈、苦槠、木荷、杨树、短柄枹栎、赤楠、盐肤木、六月雪、红花继木、火棘、竹子、乔灌草品种35个(乔木15个,灌木9个,藤本3个,草种8个),初步形成了植物品种多样化、立体化的综合生态治理与复绿效果。冬春季节点播耐干旱瘠薄的边坡荒山乡土适生植物种子(如短柄栎、赤楠、盐肤木等),使绿化植物品种形成合理的梯队。该工程养护至次年5月底,就提前进入免养护阶段,并被评为浙江省百矿治理示范工程。1年后全面绿化,2年后形成良好的生态林植被,现已形成小森林,复绿效果十分显著。
3.2绍兴马鞍镇国庆石料矿山
坡度45~55°,较风化基岩为主,采用鱼鳞坑结合坡面复土,进行人工生态造林和播种进行复绿,种植小规格女贞、湿地松、海桐、火棘、继木、小蜡等绿化苗木,撒播高羊茅、狗牙根、狗尾草、苜蓿、白三叶、马棘等草种,冬季至次年春天点播和补种部分周边野生植物,如盐肤木、胡枝子、苦槠、青冈、马尾松、木荷、枫香、窄基红褐柃、白栎、金樱子及乡土植物种子或根茎。对陡坡的地方,种植五节芒、山类芦等当地野生植物。该工程坡面1.2hm2,均采用上述方法复绿,工程2007年8月完工,养护至次年6月中旬,试免养护成功,1年后,坡面复绿面达80%以上,2年后达90%以上,投入低,养护简单,效果显著。
4人工生态造林技术在矿山复绿中应用经验
4.1掌握适用条件
风化岩、含裂隙发育明显、含泥砂、泥质的坡面,可通过覆土进行;一般坡度小于55°的缓坡,可通过钢筋混凝土加固坎或浆砌鱼鳞坑回填种植土;可通过下挖或捣挖播种、适应植物生长的地方种植或点播植物。
4.2植物选择原则
应将前期的即时效果与长期效果相结合;常见绿化苗木种子与当地周边的乡土植物相结合;种植、播种及喷播等多种工艺措施灵活运用相结合;乔、灌、草、藤相结合;土层深栽乔木浅种灌草;底种攀爬、上植下挂;落叶和常绿搭配相结合;深根系与浅根系植物相结合;局部与整体效果相结合;绿化与园林景观相结合;全面绿化与局部裸露有机运用;并要注重植物的抗性和适应性。
5展望
矿山绿化的任务是严峻的,边坡绿化的研究正处在起步阶段,缺乏成熟系统的技术,需要不断提高设计水平,并服务实际当中,努力进行技术创新,出更加、合理的技术,为人类创造更好的生活环境报务。
6
[1] 周德培,张俊云.植被护坡工程技术[M].北京:人民出版社,2003.
[2] 李玉文,赵广阳.公路边坡植被保护的探讨[J].新技术新产品,2009(9):47.
[3] 何谷,黄万坦,杨有辉.植物护坡在路基边坡工程中的应用[J].四川建筑,2009,39(2):86.
[4] 赵广琦,奉树成,邵飞,等.植物护坡及其生态效应研究[J].园林科技,2008(4):31-38.
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