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人工生態(tài)造林技術(shù)在礦山復(fù)綠工程設(shè)計和施工中的應(yīng)用
摘要闡述了礦山復(fù)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(tài)造林技術(shù)在礦山復(fù)綠工程和設(shè)計中應(yīng)用的經(jīng)驗,以為礦山綠化提供。關(guān)健詞生態(tài)造林技術(shù);礦山復(fù)綠工程;應(yīng)用
我國改革開放以來,城市和建設(shè)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(shè)提供必需材料的同時,給環(huán)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(fù),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(fù)坡面綠化,改善其生態(tài)環(huán)境。
1邊坡復(fù)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(fù)綠方法有:鋪草皮護坡綠化、植生帶復(fù)綠、液壓噴播植草復(fù)綠、三維網(wǎng)復(fù)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(fù)綠方法
礦山邊坡通常屬高陡坡邊坡,目前在礦山復(fù)綠設(shè)計和施工中,以厚層基質(zhì)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(fù)綠方法
厚層基材客土噴播復(fù)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(shè)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)。通常采用先在巖石坡面上釘網(wǎng)(釘鍍鋅鐵絲網(wǎng)、PVC包塑鐵絲網(wǎng)),然后再將復(fù)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(wǎng)的坡面上,通過植物的生長、根系的固結(jié)作用,從而達(dá)到綠化和護坡的目的[2]。
1.3.1植生槽復(fù)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(zhì)養(yǎng)分,進(jìn)行種植灌木和藤蔓等植物,使坡面達(dá)到綠化。優(yōu)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(jìn)行復(fù)綠,因槽內(nèi)土深一般設(shè)計在60 cm以上,保水保肥性能較好,養(yǎng)護成本在類似條件的坡面中,比厚層基材噴播節(jié)省。缺點:施工難度大,施工安全風(fēng)險較大,坡面風(fēng)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(fù)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(nèi)填種植土,通常設(shè)計填土直徑60~80 cm,深度60 cm以上,坑內(nèi)種植草、灌木和藤蔓植物。優(yōu)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(jù)筆者在杭州馮家石礦、紹興國慶石礦等多年施工經(jīng)驗,在坑內(nèi)填土口徑長度達(dá)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(yǎng)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(fù)綠的機理
礦山的治理與復(fù)綠,主要是通過地質(zhì)災(zāi)害防治,通過對深層和淺層的不穩(wěn)定邊坡治理,即對深層不穩(wěn)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(wěn)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(dá)到安全穩(wěn)定的邊坡,再通過植物的生長達(dá)到安全、長期的綠色護坡效果。植物的護坡主要是依據(jù)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(xué)效應(yīng)和植物的水文效應(yīng)2方面。根系的力學(xué)效應(yīng)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(yīng)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(tài)功能和美化環(huán)境的作用[3]。
3人工荒山造林技術(shù)在礦山復(fù)綠中的應(yīng)用及其效果
礦山人工生態(tài)復(fù)綠,是將人工造林和荒山造林的技術(shù)在礦山邊坡綠化中的進(jìn)一步發(fā)揮和延伸,在礦山邊坡中尋找適應(yīng)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(xiāng)土植物苗木和種子,通過人工促進(jìn)使其達(dá)到植物自然更新和綠化,使植物與周邊環(huán)境相適應(yīng),形成具有自然適應(yīng)和自然生存發(fā)展的植物群落。在實際施工當(dāng)中,可利用風(fēng)化巖、裂隙發(fā)育明顯、含泥砂、土質(zhì)的坡面,一般坡度少于55°的緩坡,或在硬質(zhì)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(fù)土,充分利用適應(yīng)植物自然生長的點、片、面地方,進(jìn)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(zhèn)東南方向,該礦區(qū)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(qū),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(xiàn)滑坡、崩塌、沉降等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。該工程原設(shè)計以厚層基材噴播復(fù)綠為主。但因2004年底至2005年初的長時間降雨,及當(dāng)?shù)亻_挖者的繼續(xù)下部掏挖,使山體發(fā)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(qū)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(wěn)定。因此,針對現(xiàn)場實際,認(rèn)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(jìn)行治理,并采取人工邊坡造林的新工藝和新方法進(jìn)行復(fù)綠,以確保邊坡的穩(wěn)定和長期的復(fù)綠效果,得到設(shè)計單位、專家及當(dāng)?shù)貒辆诸I(lǐng)導(dǎo)的一致同意,并鼓勵技術(shù)創(chuàng)新。
治理施工中,對西面緩坡的1~2剖面進(jìn)行平整;中部2~5剖面利用挖機削坡,同時結(jié)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(shè)計施工。在削坡治理時結(jié)合園林造景的經(jīng)驗,對邊坡的山脊結(jié)進(jìn)行人工園林和自然相結(jié)合的方法進(jìn)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(xié)調(diào)成景。復(fù)綠施工時,對坡度在50°以下的1~6坡面,進(jìn)行人工覆土(增加了種植土),并加入農(nóng)家肥,再選用容器苗進(jìn)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(tài)治理與復(fù)綠效果。冬春季節(jié)點播耐干旱瘠薄的邊坡荒山鄉(xiāng)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(yǎng)護至次年5月底,就提前進(jìn)入免養(yǎng)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(tài)林植被,現(xiàn)已形成小森林,復(fù)綠效果十分顯著。
3.2紹興馬鞍鎮(zhèn)國慶石料礦山
坡度45~55°,較風(fēng)化基巖為主,采用魚鱗坑結(jié)合坡面復(fù)土,進(jìn)行人工生態(tài)造林和播種進(jìn)行復(fù)綠,種植小規(guī)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(xiāng)土植物種子或根莖。對陡坡的地方,種植五節(jié)芒、山類蘆等當(dāng)?shù)匾吧参�。該工程坡�?.2hm2,均采用上述方法復(fù)綠,工程2007年8月完工,養(yǎng)護至次年6月中旬,試免養(yǎng)護成功,1年后,坡面復(fù)綠面達(dá)80%以上,2年后達(dá)90%以上,投入低,養(yǎng)護簡單,效果顯著。
4人工生態(tài)造林技術(shù)在礦山復(fù)綠中應(yīng)用經(jīng)驗
4.1掌握適用條件
風(fēng)化巖、含裂隙發(fā)育明顯、含泥砂、泥質(zhì)的坡面,可通過覆土進(jìn)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(yīng)植物生長的地方種植或點播植物。
4.2植物選擇原則
應(yīng)將前期的即時效果與長期效果相結(jié)合;常見綠化苗木種子與當(dāng)?shù)刂苓叺泥l(xiāng)土植物相結(jié)合;種植、播種及噴播等多種工藝措施靈活運用相結(jié)合;喬、灌、草、藤相結(jié)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(jié)合;深根系與淺根系植物相結(jié)合;局部與整體效果相結(jié)合;綠化與園林景觀相結(jié)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(yīng)性。
5展望
礦山綠化的任務(wù)是嚴(yán)峻的,邊坡綠化的研究正處在起步階段,缺乏成熟系統(tǒng)的技術(shù),需要不斷提高設(shè)計水平,并服務(wù)實際當(dāng)中,努力進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,出更加、合理的技術(shù),為人類創(chuàng)造更好的生活環(huán)境報務(wù)。
6
[1] 周德培,張俊云.植被護坡工程技術(shù)[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(shù)新產(chǎn)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(yīng)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(tài)效應(yīng)研究[J].園林科技,2008(4):31-38.
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