基于山水林田湖草沙一体化保护理念的废弃矿山生态修复

摘要：铁山嶂铁矿开采历史悠久，为兴宁市的经济发展做出突出贡献，但也对生态环境造成负面影响。阐述铁山嶂铁矿的生态环境现状，主要包括地质灾害频发、水土流失严重、水土酸化及重金属污染、生态功能退化等。同时，基于山水林田湖草沙一体化保护理念，提出以官田河小流域为修复单元，全面实施地质灾害治理工程、水土流失治理工程、水土污染修复工程以及流域水生态环境保护与修复工程，以达到“山上山下，流域上下，水土协同”的系统治理效果。

关键词：山水林田湖草沙一体化保护理念；废弃矿山；生态修复；铁山嶂铁矿

中图分类号：X171.4 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）07-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.061

Ecological Restoration of Abandoned Mines Based on the Concept of Holistic Protection of Mountains-Rivers-Forests-Farmlands-Lakes-Grasslands

—Taking Tieshanzhang Iron Mine as an Example

HUANG Baorong1，2， LUO Ying1，2， XIONG Liangliang1，2

（1. Hydrogeological Brigade of Jiangxi Geological Bureau; 2. Jiangxi Institute Co.， Ltd. of Survey and Design， Nanchang 330000， China）

Abstract： Tieshanzhang iron mine has a long history of mining and has made outstanding contribution to the economic development of Xingning city， but it has also had a negative impact on the ecological environment. Elaborate on the current ecological environment of Tieshanzhang iron mine， including frequent geological disasters， serious soil and water loss， soil acidification， heavy metal pollution， ecological function degradation and so on. At the same time， base on the concept of holistic protection of mountains-rivers-forests-farmlands-lakes-grasslands-deserts， it is proposed to take Guantian River small watershed as the restoration unit， comprehensively implement the geological disaster control project， soil and water loss control project， soil and water pollution restoration project， and water ecological environment protection and restoration project in the basin， so as to achieve the systematic control effect of “on and off the mountain， upstream and downstream of the watershed， collaborative governance of soil and water pollution”.

Keywords： concept of holistic protection of mountains-rivers-forests-farmlands-lakes-grasslands-deserts; abandoned mines; ecological restoration; Tieshanzhang iron mine

2013年，习近平总书记在关于《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》的说明中首次提出了“山水林田湖是一个生命共同体”的理念。随着实践理论的不断升华，自然生态要素又陆续增加了“草”“沙”“冰”等，系统地诠释了生态环境系统是个有机整体[1-3]。山水林田湖草沙一体化保护理论核心要义是从系统工程和全局角度寻求新的治理之道，必须统筹兼顾、整体施策[4]。

铁山嶂铁矿开采时间为1958—2010年，为广东省兴宁市的经济发展做出突出贡献，但也严重地影响生态环境，直接威胁下游村民的身体健康和生命财产安全。主要梳理铁山嶂铁矿存在的生态环境问题，并基于山水林田湖草沙一体化保护理念针对性地提出生态修复对策，以期为根本解决铁山嶂铁矿生态环境问题提供参考。

1 铁山嶂铁矿基本概况

1.1 地理位置

铁山嶂铁矿位于广东省梅州市兴宁市合水镇，与兴宁市直线距离约为25 km。

1.2 气象条件

矿区属亚热带季风气候区，受东南季风影响明显，多年平均气温为21.2 ℃。降雨量在空间上呈北大南小格局分布，在时间上分布不均，每年3—9月降雨较集中，多年平均降雨量为1 521.2 mm。多年平均蒸发量为1 266.2 mm，多年平均风速为1.4 m/s，最大风速为10.0 m/s。

1.3 地形地貌

矿区属低山丘陵地貌，海拔在350～820 m，相对高差大，以铁山公王顶为最高（高度为827 m）。地貌形态受剥蚀切割作用明显，山坡陡峻，沟谷多呈V字形。受人工活动影响，部分区域地形被重塑，废渣堆积体遍布。

1.4 地层岩性

矿区内出露的地层主要有震旦系（Z）、泥盆系上统双头群（D3sh）、中统老虎坳组（D2l）。第四系主要分布于沟谷及两侧，主要为坡积层、洪积层及人工填土，岩石结构较为松散，稳定性差。

1.5 土壤与植被

矿区土壤类型主要有山地黄壤、红壤、赤红壤以及草甸土等。矿区周边山体植被覆盖率高，一般在90%以上，区域内植被为林地和灌草，种类主要有松树、杉树、芒箕及芒草等。矿区内部因受矿山开采影响，植被覆盖率极低。

2 铁山嶂铁矿生态环境问题诊断

铁山嶂铁矿累计采耗矿石量为1 424.09万t，已形成约1.148 7 km2的开采面，开采标高为550～800 m。

铁山嶂矿区以露天开采为主。开采过程中，由于生态环境保护措施不力，目前矿区内废弃矿石和矿渣露天随意堆放，地表植被尽毁，滑坡、泥石流等地质灾害频发，水土流失严重，沟谷河道淤积，邻近水体遭受严重污染，土壤酸化且重金属严重超标。

2.1 地质灾害频发

据现场调查，矿区内危岩林立，孤石众多，矿区地质灾害现状如图1所示。孤石块径多为1～3 m，规模以40～300 m3居多，孤立于山顶。多数危岩已形成贯通的岩体裂缝，裂缝宽度多为3～6 cm，裂缝填充物多为泥质。若遇到极端天气，危岩体、孤石极易失稳。同时，由于矿山的开采，大量矿渣主要堆积于开采区南部，成片分布。堆填体结构松散，其成分以碎石、块石、少量泥土为主，比例约为7∶2∶1。堆填面积约为3 0.56 hm2，排土场坡底标高在450～620 m，堆土场坡顶标高在636～723 m，堆积高度在100～150 m，平均堆填厚度约为30 m，弃土废石方量约为920万m3，为泥石流的形成提供物源条件。2013年8月，台风“尤特”在广东省登陆，矿区内就曾爆发大型泥石流灾害。赵丽娅等[5]和樊姝芳等[6]研究得出，铁山嶂泥石流正处于青年发展阶段，属暴雨、高频、稀性、矿山泥石流。

2.2 山体与植被破坏严重

多年的开采活动严重破坏矿区山岭地形地貌景观，开挖形成的弃土随意就近堆填，压占了大量土地资源。同时，地表长时间裸露，造成土壤肥力丧失，植被难以生存。现场土壤检测结果显示，有机质含量在0.47～9.96 mg/kg，氮含量在13.8～514.0 mg/kg，磷含量在446～1 122 mg/kg，钾含量在9.3～37.1 mg/kg。

另外，植被破坏后形成的残遗斑块难以发挥森林功能，生物迁徙受到阻隔，生态功能退化。堆土形成的裸露边坡和破损的山体总面积约为120 hm2。

2.3 水土流失严重且沟谷河道淤积

多年开采产生的弃土、弃渣、弃石随意堆放，坡体结构松散稳定性极差，遇到降雨天气，废渣中的大小颗粒随着雨水冲入沟谷，淤塞沟谷，泥水横流。一旦遇到暴雨等极端天气，废渣堆填体极易发生滑坡、泥石流等灾害，加剧水土流失。现场调查发现，泥石流灾害已造成矿区下游官田河长度约为10 km的河道淤积。

2.4 水体、土壤酸化及重金属超标

铁山嶂铁矿除富含Fe元素外，Sn、Pb、Zn、As等元素也呈高背景值分布[7]。长期裸露的开采边坡，以及矿山开采产生的弃土、弃渣、弃石等在河水的浸泡与雨水的冲刷下，浸出大量有害有毒物质。同时，大量废渣和废弃岩土等固体废弃物的渗滤液与选矿废水未经任何处理，直接随意排放，矿区及下游的土壤、地表水体受到严重污染。

现场调查和检测结果表明：矿区土壤和底泥呈严重酸性，pH值在2.5～4.2；土壤中As、Pb、Cd、Cu等元素偏高，As元素最大含量为536 mg/kg，Pb元素最大含量为426 mg/kg；矿区内矿坑积水及官田河河水呈强酸性，pH值在2.4～4.9；水体中As、Cd、Cu、Pb、Ni等元素含量超标，As最大含量为0.13 mg/L，Cd最大含量为0.758 mg/L，Cu最大含量为23.0 mg/L，Pb最大含量为0.275 mg/L，Ni最大含量为3.52 mg/L。

3 铁山嶂铁矿生态修复对策

近年来，兴宁市政府及各相关部门高度重视铁山嶂生态环境问题，并采取了一定的工程措施，尽力减少矿区地质灾害的发生。但是，前期实施的项目缺乏整体规划和综合治理措施，未能根本性地控制矿区源头的地质灾害风险和重金属超标问题，无法扭转矿区整体生态系统功能严重失调的趋势。为彻底消除矿区地质灾害风险，有效解决水土重金属污染问题，保护和逐步恢复铁山嶂矿区脆弱的生态环境，针对铁山嶂矿区的生态环境现状，基于山水林田湖草沙一体化保护和修复理念，提出以下生态修复对策。

3.1 基本原则

深入贯彻山水林田湖草沙一体化保护理念，坚持综合治理、系统治理、源头治理的原则，统筹开展生态修复。

3.2 治理思路

以官田河小流域为完整修复单元，根据矿区各区域存在的主要生态环境问题，分区分项开展治理工作，以期达到“流域上下，山上山下，水土协同”的系统治理效果。

3.3 生态修复总体设计

铁山嶂矿区可划分为矿山开采迹地、水土流失扩散区及矿区下游河道，面积合计约210.80 hm2，需治理面积合计约169.49 hm2。根据矿区生态环境问题和场地基本特征，将铁山嶂矿山生态修复工程可分解为矿山地质灾害治理、水土流失治理、水土污染修复以及流域水生态环境修复4个子工程，各子工程又包含若干分项工程，具体如图2所示。

3.3.1 地质灾害治理工程

地质灾害治理工程包括滑坡治理、崩塌治理、泥石流治理3个方面。滑坡治理可采用坡面清理、削坡减载、挡墙支护、截排水工程以及坡面复绿等技术措施；崩塌治理可采用危岩体清理、锚杆支护、坡面防护以及坡面复绿等技术措施；泥石流治理可采用修建蓄水、引水工程，分级建设拦挡坝，修建排洪道，修建停淤工程等技术措施。

3.3.2 水土流失治理工程

水土流失治理工程包括坡改梯工程、坡面排蓄工程、拦挡工程、林草工程等分项工程。坡改梯工程可采用逐台下翻法和中间堆土法两种施工工艺，具体包括测量放线、清除地表障碍物、表土处理、平整底土、埂坎修筑、表土回填等技术措施；坡面排蓄工程可采用坡顶蓄水、坡面截流、坡面排水以及坡底排水等技术措施；拦挡工程可采用挡土墙工程、拦渣坝工程、截排水工程等技术措施；林草工程可采用坡面复绿、坡底造林、灌溉与喷淋工程等技术措施。

3.3.3 水土污染修复工程

水土污染修复工程包括矿坑废水治理、矿坑及河道底泥污染治理、土壤肥力改良、土壤污染修复等分项工程，全面改良矿山水土环境，改善植被恢复条件。矿坑废水治理建议采用中和沉淀、硫化沉淀、活性炭吸附、高浓度泥浆以及微生物处理等技术措施；矿坑及河道底泥污染治理建议采用清淤挖除、化学处理、微生物修复、资源化利用等技术措施；土壤肥力改良建议采用酸性调节、施肥调控等技术措施；土壤污染修复建议采用植物修复、微生物修复、阻隔填埋修复以及钝化修复等技术措施[8-9]。

3.3.4 流域水生态环境修复工程

流域水生态环境修复工程包括流域疏浚、河道护岸、人工湿地建设以及污水处理站建设等分项工程。流域疏浚可采用机械疏浚、水力疏浚等物理技术

措施；河道护岸可采用抛石护岸、砌石护岸、坝式护岸、墙式护岸及生态护岸等技术措施；人工湿地建设和污水处理站建设主要为处理水体酸化和重金属超标而采取的技术措施。

4 结论

系统阐述铁山嶂铁矿存在的生态环境问题，主要包括地质灾害频发、水土流失严重、水土酸化和重金属污染以及生态功能退化等。基于山水林田湖草沙一体化保护理念，提出以官田河小流域为修复单元，全面实施地质灾害治理工程、水土流失治理工程、水土污染修复工程以及流域水生态环境保护与修复工程，并针对性提供相关生态修复技术措施。

参考文献

1 王 鹏，何友均，王登举，等.山水林田湖草沙一体化保护和系统治理成效及其问题应对[J].林业科技通讯，2022（10）：40-44.

2 王铁柱.习近平生态文明思想的理论创新[J].理论导刊，2021（12）：11-16.

3 燕连福，赵建斌，毛丽霞.习近平生态文明思想的核心内涵、建设方向和实现路径[J].西北农林科技大学学报（社会科学版），2021（1）：

1-9.

4 冯地宽.贵州省武陵山区山水林田湖草沙生态修复理论浅析：以芙蓉江流域为例[J].地下水，2022（6）：232-234.

5 赵丽娅，韩丽君，樊姝芳，等.台风暴雨型矿山泥石流的形成条件及起动模式[J].地质论评，2018（4）：947-955.

6 樊姝芳，冯耀栋.铁山嶂矿山泥石流的基本特征与起动过程研究[J].河南城建学院学报，2017

（5）：33-38.

7 姚德贤，杨荣勇，孙晓明.铁山嶂铁矿床地质特征和有害元素分布规律[J].中山大学学报（自然科学版），1996（1）：125-131.

8 周连碧，王 琼，杨越晴.典型金属矿区污染土壤生态修复研究与实践进展[J].有色金属（冶炼部分），2021（3）：10-18.

9 杨 辉.大型矿山废弃地生态环境修复及预防措施[J].中国金属通报，2019（2）：210-211.