地理信息技术在矿山生态恢复治理中的应用

张永术

（福建省地质测绘院，福建 福州 350011）

本文研究的矿区位于XX 县城区西北东56°方向，直距约8.6km 处，有约5.5km 的村道可通行，矿区与村道之间有约1.5km 简易盘山土路。矿区为丘陵地貌，海拔最高为800m，最低为706m，相对高差达94m。地形切割中等。该地区具有光热资源较差，降水量大，凉潮多雾的特征。区域年均气温16.4℃左右，极端最低气温-10℃左右，年均相对湿度大于81%，冷凉而潮湿。年平均日照1800～1900h，≥10℃有效积温5500～5600℃，年降水量1739mm[1]。该矿山原开采饰面用花岗岩矿，现已停产多年，采石场开采留下了一个较大的采坑，矿山东南部存在因开采饰面用石材形成的扇形渣堆两处，总面积约5015 ㎡，渣堆随意堆放，多为长约1.5m，宽约0.8m，高约1m 的石块组成，渣堆厚度不一，厚度1～3m 不等。在两处渣堆的周围坡面尚有少量石块，目前已经稀疏长有灌木，在本次生态恢复工作中可将两处渣堆及周围的坡面石块清理完毕后复垦成梯田。

1 矿山地质环境保护与恢复治理的 目标和任务

为了改善矿区综合环境，在地区全面贯彻落实地质环境综合治理与恢复理念，需要在相关工作中，严格遵循“保护+治理”双向并举作业原则，达到对矿区环境优化的目标。具体工作内容可从下面三个方面着手：

（1）针对矿区内存在的随机占地、植被损毁、生态环境被破坏等问题，应及时采用“建立矿区绿化工程”的方式，人工干预地区生态环境的建设，提高矿区表层植被的覆盖率[2]。确保可以在相对较短的时间内，使矿区在种植绿化植被后，达到此区域开发前的绿化效果。

（2）治理覆土利用原有堆土，剩余堆土全部就地平整。

（3）实现对矿区危险岩体的稳定处理，解决矿区边坡结构存在的滑坡风险，人工采用支护的发生概率降到最低。

总之，矿山地质环境综合治理后能改善矿山地质环境问题，重新营造良好的自然环境，提高植被覆盖率并进行土地复垦，实现地质环境的可持续发展。

2 矿山地质环境保护与恢复治理工 作部署

以下述矿山生态恢复治理项目为例，开展矿山地质环境保护与恢复治理工作部署，图1为该矿山地质环境现状示意图。

图1 矿山地质环境现状示意图

（1）堆渣点现场主要可能发生的地质灾害：由于矿山弃渣堆积形成的不稳定边坡在长期雨水冲刷作用下，引发边坡失稳进而产生的小型滑塌灾害，因滑坡面积较小，灾害发生的可能性也相对较低。因此，此次生态恢复治理工程的另一目标为完成采场内废石堆场的清理工作[3]。根据调查，废石可用作当地河堤修建原料。在此基础上，同时完成边坡等工程的植被恢复工作。

（2）由于原矿山对于矿渣未采取合理的放置，随意堆积，自由散落，形成大面积的矿渣面，自然裸露，造成严重的水土流失。经大自然多年的修复，目前弃渣面周围多已稀疏生长灌木、杂草。在后续的工作中，应当深化绿地工程建设工作，做好种植植被的养护工作，进一步扩大植被的覆盖面积。

3 基于地理信息技术的矿山生态恢 复治理设计

3.1 地质环境保护与恢复治理总流程设计

为了实现对矿山生态环境的恢复和治理，在引入地理信息技术的基础上，开展对其设计研究。首先，针对其总体流程进行设计。矿区滑坡、崩塌区主要分布于废石堆场，针对这一灾害问题，在治理的过程中主要措施为：根据目前形成的堆场现状，进行废石搬运处理和不规则边坡土块、岩块处理，为后续的生态恢复做准备，防止雨水冲刷可能导致的土块、岩块崩塌，经治理后矿山边坡植被恢复完好，边坡总体保持安全稳定[4]。根据调查，堆场废石可作为当地修建河堤原料使用，这既解决了当地修筑河堤取石造成的生态破坏，又节省了一大笔原料开支，总体上可行性高。根据遗留采场的特点，采场外围上部均为分水岭，汇水面积较小，故不在上部设置截水沟。

其次，对含水层的破坏进行防治。在矿山活动开展的过程中，采场与周围地势平齐或略高于周围，地下水位与周边一致。因此，基于这一特点，结合破坏的实际进行治理，促进地质环境的恢复。

最后，地形地貌景观与植被破坏治理。本次主要通过土壤重构、植被重建工程、地力培肥、植物养护与管理等措施，达到治理植被破坏、改善地貌景观的目的。

3.2 基于地理信息技术的矿山生态地形测绘

在明确地质环境保护与恢复治理总流程后，引入地理信息技术，通过Cyclone 软件对矿山地质中所有点云数据进行拼接，并将其中含有的噪声去除，完成对点云的抽稀处理，从而实现对矿山生态地形的测绘[5]。

在完成对点云数据的抽象处理后，将其格式转变为能够被地理信息测图软件识别的数据格式，并在软件当中自动生成等高线。由于在实际测绘过程中噪音点的错误删除和遗漏问题是不可避免的，因此为了避免出现测绘后得到的矿山生态地形图出现不光滑或微小闭合的现象，则需要通过手动调节的方式对其进行适当调整。完成上述处理后，将从等高线以及点云数据当中获取到的矿山生态特征点、地物等进行叠加，最后完成图面整饰后，提交各种应用于后续不同恢复治理需要的大比例尺地形图，为生态恢复治理措施的具体应用提供重要依据。

3.3 确定生态恢复治理工程量

综合本项目治理需要，将其治理区域划分为五个不同工作区，并分别编号为治理区1、治理区2、治理区3、治理区4 和治理区5。如图2 所示。

图2 治理区分区示意图

基于上述地质环境保护与恢复治理总流程的内容以及矿山生态地形测绘结果，确定五个治理区的防治工程量分别为：治理区1 和治理区5 都需要通过工程措施和生物措施相结合的方式实现治理，治理区2 仅引入生物措施，治理区3 和治理区4 仅引入工程措施。具体而言：治理区1 的工程措施为：边坡下方排水沟90m[挖土方27m3(90m×0.3m2),M7.5 浆砌块石12.6m3（90m×0.14m2）]；警示牌20 面。生物措施为：种植爬山虎288 株（总长约288m，1 株/m）；种植葛藤387 株（总长约387m，1 株/m）。治理区2 的生物措施措施为：种植爬山虎195 株（总长约195m，1 株/m）。治理区3的工程措施为：废石清理搬运1490m3（总面积745m2，厚约2m）；挖掘土质施工便道150 m3（总长度48m，宽约2.5m）。治理区4 的工程措施为：废石清理搬运12810m3（总面积4270m2，厚约3m）；挖掘土质施工便道784m3（总长度251m，宽约2.5m）。治理区5的工程措施为：清理堆石783m3。生物措施为：种植爬山虎83 株（总长约83m，1 株/m）。

3.4 生态恢复治理具体措施

在明确各个治理区的治理工程量后，分别针对其实际情况对其具体措施进行设计。其中，治理区1 的治理措施为：首先，在坡脚设置排水沟，需设置排水沟总长约90m；其次，在矿区入口设置一地灾监测点（该项计入监测费用按年计算）。同时在治理区1 外围布设20 面警示牌；再次，主要植物措施均分布在坡面上，在坡角处种植爬山虎，总长约288m，株距1m。爬山虎幼苗培育选排水良好圃地备播，播后约半月可出土，当年苗高可达0.40m；最后，在坡顶种植葛藤，总长约387m，株距1m，该种葛藤性喜温暖湿润土壤，喜中性至微酸性土壤，管护方便。从生物学特性看适宜本项目区种植。如图3 所示。

图3 治理区护坡植物措施断面图

治理区2 的治理措施为：治理区2 为矿区内部的小坡面，坡面高度均不超过10m，坡度小，同时已自然稀疏生长灌木和杂草。为了增加植被覆盖度，在边坡下方种植爬山虎，增加植被覆盖度。在坡角处种植爬山虎，各边坡合计195m，爬山虎种植株距1m。爬山虎幼苗培育选排水良好圃地备播，播后约半月可出土，当年苗高可达0.40m。

治理区3 的治理措施为：在坡面上，用挖掘机以及自卸汽车清理及运输坡面上的废石，面积为745m2，平均厚度约2m，体积为1490m³。为了能清理坡面上的废石，需修筑施工便道，方便废石搬运，施工便道由挖掘机在边坡上挖出长约48m，宽约2.5m 土质便道，挖出土方可用于复垦用土，施工完成后复垦成梯田，复垦工程详见复垦报告。

治理区4 的治理措施为：治理区4 主要措施均分布在坡面上，用挖掘机以及自卸汽车清理及运输坡面上的废石，面积为4270m2，平均厚度约3m，体积约12810m³。

治理区5 的治理措施为：复垦治理区内石料多为1.5m³石材，多数分布在坡面上，少量分布于平面上，用挖掘机以及自卸汽车清理及运输堆石，体积为723m³，堆石与治理区3 和治理区4 的堆石一起送往目的地。

4 结语

本文从四个方面对基于地理信息技术的矿山生态恢复治理方法展开了设计研究，并在研究中提出了针对此矿区生态环境恢复治理的具体措施。为了进一步实现对矿区生态环境的优化，应当严格按照“谁开采，谁保护；谁破坏，谁治理”的工作原则，具体组织实施地质环境保护与恢复治理方案和复垦工程施工工作，由所属地区的政府单位与行政单位协同承担，并做好以下管理工作：及时申请地质环境保护和综合治理及复垦工程施工验收；施工工作具有专业性和技术性，应对参与人员进行岗前培训，并聘请专业技术人员指导各项工作的开展，确保治理工作取得应有的成效。