洛阳栾川县矿山废弃地生态恢复对策研究

张漪，田朋朋，王鹏飞

(河南农业大学 林学院，河南郑州 450001)

洛阳栾川县矿山废弃地生态恢复对策研究

张漪，田朋朋，王鹏飞

(河南农业大学 林学院，河南郑州 450001)

栾川县矿产资源丰富，是我国重要的金属矿山开采基地。为了更好地解决栾川县矿山废弃地的生态恢复问题，通过查阅相关资料及大量的实地调研，详细分析了其目前存在的环境问题，并提出了可持续性、系统性及场所性三大生态恢复原则，进而探讨了对其有针对性的生态恢复对策及保障机制，对当地生态系统的恢复及社会经济的可持续发展具有十分重要的意义，同时也可以为我国其他矿山开采地区的治理所借鉴。

栾川县；矿山废弃地；生态恢复；对策

矿山废弃地生态恢复就是将受损害的生态系统恢复到接近于它受干扰前的自然状态，它是一个动态治理的过程，大多数情况下，人类开采活动的干扰都超过了在开采前生态系统的恢复力承受限度，如果不加以及时治理，自然环境将会愈来愈恶化，由此可以看出，对采矿废弃地进行人工恢复是十分必要的。洛阳栾川县拥有丰富的矿产资源，矿山开采在给当地带来极大经济利益的同时，也给自然生态环境带来了很大的污染和破坏，对栾川县矿山废弃地进行生态恢复迫在眉睫，这对于采矿业的可持续发展具有重要的现实意义。

1 矿山废弃地基本内涵

“废弃”一词从字面意思来看，即弃置不用、抛弃或遗弃。显然地，“废弃地”就是被人们弃置不用的土地，它包括农业、工业、城镇建设等不同使用类型的土地在发展过程中所产生的各种没有充分利用的一部分土地[1]。那么，“矿山废弃地”就是指因矿山开采、选矿、加工等活动终止后，所破坏、污染、遗留或占用的未经治理而没法进行使用的土地[2]，如露天采矿场、选矿场、排土场、尾矿库及其周边受到严重污染的土地等。

2 栾川县概况

栾川县位于河南省西部，洛阳市西南部(见图1)。北有熊耳山，南有伏牛山，地势由东北向西南逐渐升高，有低山、中山与河川三种地貌。该县处于北温带南缘，气候属暖温带大陆性季风气候，年均气温12.1 ℃，年均降水量864.6 mm，降水不均，易造成洪涝灾害。森林植被资源丰富，属暖温带落叶阔叶林，其森林覆盖率达到83.3%，森林植被有156科、667属、1661种[3]。

图1 栾川县区位图Fig.1 Location map of Luanchuan County

栾川县矿产资源丰富，现已发现40多个矿种，主要有钼、钨等，其中钼储量达到206万吨，居世界第三。据调查统计，栾川县有露天采矿场27处，在生产9处，停产18处[4]。至2015年底，钼选企业已达到67家，采矿规模12万吨。主要矿区位于东秦岭成矿带东端，有三道庄、上房沟和南泥湖三大钼矿，其他矿区有陶湾铁矿和大清沟铁多金属矿(见图2)。矿山在开采前多为林地等自然植被所覆盖的山体，矿产资源的开发加剧了人与环境的矛盾，严重地影响到生态环境，且矿山废弃地的治理尚处于初期阶段，大量废弃露天采矿场处于裸露状态，形成陡峭裸采边坡，构成安全隐患。

图2 矿区分布图Fig.2 Distribution map of the mining area

3 生态恢复的作用及原则

3.1 生态恢复的作用

栾川县金属矿山废弃地主要以占用林地为主，一些选矿厂、排土场、尾矿库等会占用大量农田，因此可以说矿山废弃地也是对土地资源的一种浪费。在矿山开采过程中，土壤表层及大量植被受到剥离和破坏，林地生态功能丧失，乡土植物群落受到损坏，生物多样性降低。矿区产生的废水，尾矿库的溢流水，以及经雨水淋溶后的废石堆形成的浊流，直接排入河道，使河道出现颜色杂乱的污染带，从而造成河流水质的严重污染。2010年，栾川县因特大暴雨导致位于石庙镇的尾矿库溃坝，引发特大洪水灾害，全县直接经济损失达19.8亿元，受灾严重。因此，采取合理的措施，恢复林地的生态功能，减少水土的流失及污染，避免地质灾害的发生，是栾川县矿山废弃地进行生态恢复的主要方面。这不仅可以为当地带来生态效益，而且还可以带来经济、社会及土地增值效益，对于社会的发展和人类文明的进步有着重要作用。

3.2 生态恢复的原则

3.2.1 可持续性

在矿山废弃地生态恢复过程中应当注重环境保护，避免对生态环境造成二次破坏。恢复植被群落与演替，改善土壤质量，使其恢复到自然生态状态，提高受损生态系统的活力及稳定性。由于不同程度的采矿活动以及所处位置的差异性，所产生的废弃地环境状态也不同。因此，应当根椐其所在区域的特点，对不同类型的矿山废弃地采取不同的生态恢复途径，充分利用本土资源，因地制宜地进行综合治理。

3.2.2 系统性

矿山废弃地生态恢复是一个系统工程，在恢复过程中应当进行全面考虑，统筹兼顾，充分结合本地区的自然地理特点、经济发展状况以及社会人文特点等要素，按照自然生态系统的规律、原则和方法，构建生态安全格局，实现资源的合理利用与保护。

3.2.3 场所性

“场所性”强调场所精神，指人所必须面对和适应的实在和预设的力量。“场所精神”是“场所”所特有的精神特质，它是由挪威城市建筑理论学家克里斯汀·诺伯格舒尔茨(Christian Norberg-Schulz)于1979年提出的。当人们长期生活在一个可达的、熟悉的地方时，会产生一种对当地自然环境以及文化环境的满足感和归属感，那么这个地方也就成为了他们生活和生命中的一部分，也是一种对场所的印迹和记忆。矿山废弃地是感知采矿历史和文化的重要场地，人们在这里可以充分意识到历史、社会及自然环境的改变。尊重场所性，也是尊重自然的体现，应当在满足生态恢复要求的基础上对场地进行有选择的保留，使这些有意义的场所体现出一种新的生命价值。

4 生态恢复对策

4.1 水系整治

矿山废弃地对于水系的破坏主要为地表水和地下水，而其自身产生的废水包括矿坑水、选矿尾水和废石淋漓水。对于受污染严重的矿山废水，要经过水系净化，如加入化学药剂，使污染物分解沉淀，待水质达到排放标准后才能进行二次利用。近年来，用于农业面源控制污染的工程技术生态拦截逐渐发展起来，通过构建系统拦截泥沙和径流，利用系统植物吸收滞留和去除N、P等污染物质，例如构建拦截坝、生态沟渠等。除此之外，对于地表水和地下水的污染可通过构筑人工湿地对污染物进行去除。人工湿地技术发展于20世纪70年代，已成为一种较为普遍的污水生态处理技术。人工湿地的作用系统为填料—水生植物—微生物，它通过一系列化学、物理和生物过程(如沉淀、过滤、吸附、生物转化及水生植物吸收微生物降解作用)达到去除N、P，净化污水的效果[5]。

4.2 边坡治理

对于矿山废弃地边坡的生态恢复应当按照地层岩性、坡度以及坡面的松散程度等的不同采取有针对性的措施，使整个生态系统达到良性循环的状态。边坡治理的首要工作是清除危石，稳定边坡，降坡削坡，彻底消除因岩石崩塌等带来的安全隐患，然后再对已经处理过的边坡进行植被恢复，常用的方法有：

(1)喷播绿化护坡。目前常用的有两种方法：第一种方法是液压喷播植草护坡，即利用水力机械向护坡上面进行大面积喷播草籽[6]；第二种方法是厚层基材植物护坡，即将拌和均匀的厚层基材与草籽的混合物使用经过改进的混凝土喷射机按照一定的厚度均匀喷射到护坡面上，这种方法可以通过复合材料网、锚杆以及植物根系的力学加固等来实现[7]。

(2)客土植生植物护坡。采用特定的混合料基材和种子配方对边坡进行防护和绿化，此法常用于整体稳定和有一定坡度的矿山边坡。[8]

(3)土工网垫植草护坡。土工网垫是由聚丙烯和聚乙烯制成的塑料网，呈三维结构，内可填充泥土和草籽，其网孔可以被植物的根系所穿过，这种方法可以使草皮、网垫以及泥土层很坚固地结合在一起，从而形成一种绿色复合防护层。[9]

(4)框格植草护坡。用毛石、卵石或预制的空心砖等材料干砌成正方形或菱形框格骨架，然后在框格中间植草。这种方法可以截留降雨，防止地表水对坡面的过量冲刷，控制水土流失。

(5)植生袋护坡。将含有肥料、种子的无纺布全面附贴在专用的PVC网袋内，然后在袋中装入适量的种植土，依据边坡形状对垒起来，最终实现边坡绿化的效果。雨水在植生带的立体网状纤维层内流动，可以减弱其形成的径流对地表土壤的冲刷。

(6)香根草技术植被护坡。香根草属于禾本科香根草属，是众所周知的水土保持和斜坡固定植物，其根系十分发达，生长迅速，向地下纵深发展，具有很强的生态适应性，如抗旱、抗寒、耐酸碱等。

(7)人工植生盆护坡。在坡面的凹凸地形上用砖或碎石砌筑植物盆，然后内填营养土并种植藤本、灌木或小乔木，此种方法一般不用于坡度大或坡面平整的边坡[10]。

(8)平台法护坡。在边坡上设置平台，然后在其上回填土，并种植攀援藤本植物、灌木或乔木。此种方法也可以在开采过程中进行，采取适当的工程措施使开采后的边坡呈梯形台阶状，台阶宽度一般不应低于5 m，高度不应大于10 m，其土层厚度宜大于1 m。

4.3 渣石处理

在矿山开采过程中产生的废弃矿渣，以及对边坡整治后产生的废渣石的处理，可根据废弃渣石的类型及块(粒)度大小，将废弃块石铺设在矿区范围内较低洼的地方，粒度较大的或大块的铺设在最下面，碾压密实，并逐层向上回填，最后在碎砾石上再进行覆土绿化，选择种植一些耐旱耐贫瘠易成活的植物。钼矿石中主要有价金属有钨和锌，采完钼矿以后，钨和锌就以尾矿的形式被废弃掉，这样一来就会造成矿产资源的很大浪费。因此，采用合理的技术措施对尾矿资源进行二次开发回收利用，不仅增加了尾矿的综合利用率，而且还可以使其变废为宝，进而形成一条可持续发展的道路。

4.4 土壤修复

矿山废弃地的土壤条件表现为无生产能力、不能利用甚至失去全部土壤，而土壤基质的改良是生态修复的关键。栾川县矿山废弃地土壤主要为棕壤，石砾较多，若要达到长期效果则需要对其进行植被覆盖，而植被的覆盖首要考虑因素是土壤的肥力，可以通过使用松土精来解决土壤的板结问题。其具体操作方法为将松土精掺30～40 kg的土撒施在植物蔬菜等的根部附近，然后浇水即可[11]。对于一些露天开采区，其废弃地根本没有土壤覆盖，对此需进行覆土处理，最常用且有效的方式就是回填表土。在地表土壤未被破坏之前，先将表层及亚层土壤取走保存，取土的过程中尽量保留土壤结构和防止土壤养分流失，待工程结束后，再运回原处利用。覆盖表土厚度一般在5～10 cm即可，若要种植果树及农作物则厚度不小于50 cm[12]。对于原地表土无法保留的地区，则可采用客土法，即将异地挖取的熟土覆盖在其表层，并通过施用氮素、引进微生物和植物种子等方式对土壤的理化性质进行改良，从而为矿山废弃地的植被恢复创造基础条件。

4.5 植被恢复

矿山废弃地土壤立地条件差，岩石裸露且无生物的作用，土壤有机质含量低，进行植被恢复时要综合考虑各因素。在进行植被恢复时，要遵循先草后木的原则，乔灌草合理搭配，立地条件良好的区域可进行大面积的植树造林，而土壤贫瘠的区域优先考虑水土保持，在沿等高线且与坡面水流正交的地方进行植被营造。造林要点为春季造林，穴状整地，穴深0.3 m，穴径0.4 m，株行距1 m×2 m，品字形排列，两个树种行间混交，比例为1∶1[13]。位于一般区域的采矿场底部和排渣场顶部的植被可采用营造栎类纯林的方式。造林要点为采用扣杯直播技术，春季播种，选择鱼鳞坑方式整地，坑长0.8～1 m，深0.3 m，宽0.5～0.8 m。对于排渣场边坡的植被恢复可采用油松和紫穗槐混交的模式，6月中上旬开始造林，采用人工撒播的方式。采场的边坡区域可种植爬山虎等藤蔓植物。春季栽植，穴状整地，株距0.6 m，规格为0.3 m见方。但由于藤蔓植物难以爬到边坡的相应高度，该技术还需深入研究。

4.6 人文景观重建

美国人本主义城市规划理论家凯文·林奇(Kevin Lynch)曾经说过，“我们生活在有时间印记的场所中”，场所是存在空间的具体化，也是人与环境共同作用的结果，其空间与特征所产生的氛围，即是场所精神。矿山废弃地作为一种工业文明的遗迹，它深刻地记载了矿山开采发展的历史，在这里，人们可以看到人为活动所带来的场地历史变迁。在对栾山县矿山废弃地进行生态恢复时，应当适时地延续和保存人们对场所的精神记忆，融入历史文化、人文地理、乡土植被、风俗习惯等地域性要素，形成当地特有的人文景观，体现出采矿历史文化的独特韵味。

5 保障机制

矿山废弃地生态恢复受到多方面因素的影响，是一个复杂的系统工程，它不仅包括社会、经济、生态的因素，而且还包括用地性质、规模、类型等因素。为了保证栾川县矿山废弃地生态恢复工程的顺利进行，在此提出一些有针对性的保障措施。

5.1 完善法律法规体系

目前，栾川县在对矿山废弃地生态恢复整治方面尚没有完善的法律法规体系，因此，采矿废弃地的生态恢复应尽快纳入法制化管理，明确采矿企业在合理开发矿产资源的同时，也应担负起保护生态环境的重任。制定公平合理的行政管理责任认定办法以及矿山废弃地生态恢复管理的法规体系，做到有法可依，违法必究。

5.2 建立高效的管理机制

矿山废弃地的生态恢复是一个动态过程，在这一过程中，应当建立政府监督、公众监督、媒体监督、专家监督等共同监督的社会机制。在矿山开采前，应依据有关法律、资源情况，开采后可能造成的生态破坏类型和程度，采矿企业的技术能力及生态恢复的经济能力等进行相应的风险评价，以达到提前预测的目的；在进行矿山废弃地生态恢复前，建立风险评价模式及治理工作所必须达到的标准，并把其纳入各级部门政绩考核考评指标体系。

5.3 建立采矿全过程生态恢复机制

金属矿山从开采生产到闭矿各个阶段都会对生态环境产生或多或少的影响，但是就目前的情况来看，大多数企业都是在闭矿后才开始对废弃地进行生态整治与复绿，即“先破坏、后修复”的传统模式。由于企业在矿山开采过程中用时较长，一些临时闲置或者已经没有利用价值的土地应当给予及时的生态恢复，这些地方均可以分阶段分步骤地进行生态治理和复绿，实现边生产边治理，这样可以极大地降低修复难度与费用，缩短恢复时间。对于采矿初期挖掘的山体表层土壤应当进行较好的隔离保存，并用于矿山废弃地的生态恢复治理。

5.4 多渠道资金投入

矿山废弃地生态恢复工程的实施需要花费大量资金，对于生态可持续的发展全靠单方面的力量是无法实现的。因此，除了政府部门的筹资以外，还应当充分调动各方面的积极性，拓宽资金渠道，鼓励企业、事业、公民及其他社会团体通过资助、捐赠等多种方式来筹措建设资金，争取建设资金来源多样化。

6 结语

洛阳栾川县矿产资源的开采对我国经济的发展和建设做出了巨大的贡献，同时在矿山开采过程中，由于粗放的经营模式以及传统的开采方法，也给当地带来了十分严峻的生态环境问题。在矿山废弃地生态恢复实践中，坚持以可持续发展观为指导思想，有针对性地采取合理的生态恢复对策，综合利用各种科学技术手段，使恢复后的生态系统功能完善，达到自维持状态。此外，还应建立切合实际的保障机制，最大程度地制约矿区生态环境的污染，从根本上治理好生态环境的恶化。在社会经济快速发展的今天，对土地资源及生态环境提出了更高的要求。因此，如何更好地使矿山废弃地得到恢复治理，对我国生态经济的可持续发展有着重要的意义。

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A Countermeasure Study on Ecological Restoration of Mining Wasteland in Luanchuan County of Luoyang

ZHANG Yi, TIAN Peng-peng, WANG Peng-fei

(College of Forestry, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450001, China)

Luanchuan County is rich in mineral resources, so it’s an important base of metal mine in China. In order to solve the issue of ecological restoration of mining wasteland in Luanchuan County, through relevant information and a large number of field researches, the existing environmental problems were analyzed in detail. This paper put forward three principles of ecological restoration: sustainability, systematicness, and site property. Furthermore, countermeasures of ecological restoration and protection mechanism were discussed. It’s of great significance to the restoration of local ecosystem, and sustainable development of both society and economy. At the same time, it can also be used as reference for other mining areas in China.

Luanchuan County; mining wasteland; ecological restoration; countermeasure

2017-01-20

张漪(1993—)，女，硕士,主要研究方向为风景园林规划与设计，E-mail：zytakasugi@qq.com

10.14068/j.ceia.2017.03.022

X21

A

2095-6444(2017)03-0089-05