矿山生态修复:策略、案例与启示

文摘   2024-12-18 07:31   北京  

摘要: 本文深入探讨了矿山生态修复的主要类型、策略以及多个典型案例所带来的启示。通过对煤矿、有色金属矿山、废弃采石场等不同类型矿山废弃地的分析,阐述了其各自的环境问题与治理关键。详细介绍了边坡治理、尾矿利用、土壤改良、植物修复等矿山生态修复策略,并结合上海辰山植物园矿坑公园、黄石国家矿山公园、加拿大布查德花园、罗马尼亚盐矿主题公园、美国密歇根州港湾高尔夫球场等案例,剖析了不同主导模式下的矿山生态修复及旅游开发成效,为矿山生态修复实践提供了全面的理论依据与实践参考,对推动相关领域研究与实践发展具有重要意义。

一、引言


随着矿产资源的大规模开采,矿山废弃地的数量不断增加,其所引发的环境问题日益严重,如土地破坏、地质灾害隐患、土壤污染、生态系统退化等。矿山生态修复成为解决这些问题、实现资源可持续利用和生态环境保护的关键举措。对矿山生态修复的深入研究有助于探索科学有效的修复模式,提升修复效果,促进区域生态平衡与经济社会的协调发展。

二、矿坑修复的主要类型

(一)煤矿废弃地
煤矿开采导致采空区、塌陷区的形成以及煤矸石堆的堆积。采空区可能引发地面塌陷等地质灾害,煤矸石堆不仅占用大量土地,还可能因自燃等问题释放有害气体和粉尘,其治理关键在于采空区的填充、加固等治理措施以及煤矸石堆的合理处置,如用于建筑材料生产或进行无害化处理。
(二)有色金属矿山
以铜矿、铅锌矿为例,除了矿坑本身的治理外,废弃渣堆中含有的重金属等有害物质在雨水淋漓作用下极易污染附近土壤和地下水。因此,需要对废弃渣堆进行化学处理,如固化稳定化处理,以降低重金属的迁移性和生物有效性。
(三)废弃采石场
主要面临滑坡、泥石流等地质灾害风险以及植被破坏严重的问题。治理重点在于通过工程措施如修建挡土墙、排水设施等防治地质灾害,同时开展植被恢复工作,重建生态系统,提高植被覆盖率,减少水土流失。


总体而言,矿业废弃地可分为废石堆积地(由剥离表土、开采岩石碎块和低品位矿石堆积而成)、采矿废弃地(矿体采完后留下的采空区和塌陷区)、尾矿废弃地(开采矿石选出精矿后产生的尾矿堆积)、其他废弃地(采矿作业面、机械设施、辅助建筑和道路交通等先占用后废弃的土地)四类。

三、矿山生态修复的策略


(一)化 “危” 为 “安”,边坡治理穿绿衣
边坡治理是矿山生态修复的重要环节。首先要通过清除危石、降坡削坡等手段稳定边坡,将未形成台阶的悬崖改造为水平台阶,降低边坡坡度至安全角度以下,消除崩塌隐患。随后进行复绿工作,可采用植被护坡技术,选择适宜的植物品种,如根系发达、耐旱耐瘠薄的草本植物和灌木,通过植物根系的固土作用进一步增强边坡稳定性,同时改善景观效果。
(二)化 “废” 为宝,尾矿焕发新生机
尾矿作为矿山废弃物中数量大且具综合利用价值的资源,若直接丢弃会带来诸多问题。综合回收与利用尾矿可实现多方面效益。在治理方面,一是对占用土地的尾矿进行二次开发,提高综合利用率,例如提取其中的有用金属或非金属元素;二是针对开发用量大、投资少、有销路的尾矿,实现规模经营和多品种开发,使其商品化;三是对尾矿坝中的废水进行处理达标后回用,实现零排放。对于有条件的矿山,还可利用井下采空区排放尾矿,减少地表尾矿库的建设与管理压力。
(三)化 “污” 为良,加快矿山生态重建
矿山开采导致土地退化,土壤改良至关重要。异地取土措施可在不破坏异地生态的前提下,选取合适土壤移至矿山受损严重区域,借助植物修复作用改善土壤质量。废弃地改造措施通过灌注泥浆包裹废渣并铺设粘土压实形成人工隔水层,减少地面水下渗和废渣中剧毒元素释放。土壤增肥改良措施则通过添加有机肥料、生物菌剂等有效物质,改善土壤物理化学性质,促进植被生长,加速矿山废弃地的生态重建进程。
(四)化 “贫” 为 “春”,植物修复展新颜
植物修复技术在矿山生态修复中具有独特优势。它能在稳定污染土壤、防止地下水二次污染的同时修复污染土壤,且不破坏土壤结构,成本相对较低。可根据矿山废弃地的土壤类型、污染程度等条件选择合适的植物种类,如超富集植物可吸收土壤中的重金属等污染物,先锋植物能在恶劣环境中率先定植,为后续植物群落演替奠定基础。

四、矿山修复的案例及启示


(一)上海辰山植物园矿坑公园彰显个性 —— 自然科普性格主导的矿山生态修复及旅游开发模式

  1. 项目概况
    位于上海植物园西北角,面积 4.3 公顷,由四级不同高度地形构成,属人工采矿遗迹并与植物园相连。

  2. 修复策略与特色
    规划重点是修复退化生态环境与挖掘景观价值。采用 “加减法”,“加法” 通过地形重塑和植被增加构建生物群落,“减法” 则尊重崖壁景观真实性,在安全前提下让崖壁自然修复。用锈钢板包裹挡土墙形成特色景观界面,设置 “镜湖”、水塔、望花台等景观元素,以现代设计手法诠释东方自然山水文化与乌托邦思想,提供 “进入” 式山水体验。

  3. 启示
    通过生态修复将废弃地转变为集自然山水体验与采石工业文化展示于一体的游览胜地,为城市矿山废弃地的生态修复与旅游开发提供了创新范例,强调在修复中尊重自然与文化特色的融合。


(二)黄石国家矿山公园还原记忆 —— 工业记忆复原主导的矿山生态修复及旅游开发模式

  1. 项目概况
    位于湖北省黄石市铁山区,核心景观 “矿冶大峡谷” 被誉为 “亚洲第一天坑”,占地 23.2 平方公里,分设多园区,是中国首座国家矿山公园。

  2. 修复策略与特色
    规划打造多类型基地,设置三大板块展示不同功能区,划分 “十大景观” 满足游客多元需求。以生态恢复景观设计恢复生态环境,以矿山工业文化内涵保护历史遗迹,景观塑造体现修复主题。

  3. 启示
    以生态恢复景观设计为手段,成功恢复矿山自然与人文生态,将公园开发与矿冶文化弘扬相结合,提升矿山品位与文化旅游趣味性,为具有深厚工业文化底蕴的矿山修复提供了借鉴。


(三)加拿大布查德花园诗意园林 —— 休闲空间营造主导的矿山生态修复及旅游开发模式

  1. 项目概况
    原是加拿大温哥华维多利亚市水泥厂石灰石矿坑,废弃后建成私家园林,占地约 55 英亩,由多个主要园区构成。

  2. 修复策略与特色
    因地制宜保持矿坑地形,由不同专业设计师打造不同主题园区,专业园艺师进行养护管理,根据季节变化呈现不同观赏内容、主题和季相特色,花园道路与景观布局精巧。

  3. 启示
    利用地势起伏构建丰富景观层次,从单调园艺向主题园区转变,展示了如何通过精细化设计与管理将废弃矿坑打造成为高品质休闲园林景观,为矿山修复中的景观营造提供了参考。


(四)罗马尼亚盐矿主题公园讲述故事 —— 主题文化演绎主导的矿山生态修复及旅游开发模式

  1. 项目概况
    位于罗马尼亚,1992 年盐矿被改建成包含博物馆、运动设施和游乐场的主题公园,有新旧入口,洞内分两层,有多个休闲娱乐场所。

  2. 修复策略与特色
    创意设计理念将旧矿业基础设施与现代游乐园设施、科幻建筑结合,项目开发模式保留原有矿坑资源进行多元开发,设置特色运动娱乐和养疗功能产品。

  3. 启示
    通过导入文化创意产业,设置多元特色产品,将盐矿转变为极具吸引力的主题公园旅游胜地,为矿山修复中文化创意产业的融入与特色产品开发提供了思路。


(五)美国密歇根州港湾高尔夫球场转化功能 —— 服务升级换代主导的矿山生态修复及旅游开发模式

  1. 项目概况
    位于美国密歇根州,占地 405 公顷,由废弃采石场转变为集多种高端度假设施于一体的度假区。

  2. 修复策略与特色
    规划设计将退化废地转变为包含高尔夫球场、游艇码头、酒店和住宅社区等的度假区,利用原有场地条件打造特色景观与设施,如在原有工厂旧址建酒店,沿人工悬崖建住宅欣赏美景等。

  3. 启示
    矿山重建目标从单纯植被恢复向新兴替代产业转变,实现了矿坑价值的大幅提升,为矿山废弃地的功能转型与高端度假产业开发提供了成功案例。

五、结论


矿山生态修复对于解决矿山废弃地带来的环境与社会经济问题具有不可替代的作用。通过对不同类型矿山废弃地的针对性治理、多种生态修复策略的实施以及各类典型案例的经验借鉴,能够为矿山生态修复实践提供全面的指导。在未来的矿山生态修复工作中,应充分考虑当地的资源条件、生态环境特点和社会经济需求,选择合适的修复类型与策略,结合创新的开发模式,实现矿山废弃地的生态、经济和社会效益的最大化,促进区域的可持续发展。同时,还需要进一步加强相关技术研发与创新,提高矿山生态修复的效率与质量,为构建美丽生态环境做出更大贡献。

原文作者:肖清华,图片来自网络。

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