露天矿山生态修复技术及效果评价研究

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作者张楚
来源西南交通大学
出版年2021
摘要
我国是矿产资源大国,也是矿业大国。从多年实践来看,矿产资源开发是自然资源开发利用中对生态系统影响和破坏最为突出的类型之一。习近平总书记指出生态环境问题归根结底是资源过度开发、粗放利用、奢侈浪费引起的。矿产资源开发必须遵循尊重自然、顺应自然、保护自然原则,尤其要处理好开发与保护的关系。探索多种治理模式和修复机制,按照保证安全、恢复生态、兼顾景观三个层次的要求,降低成本,不搞“盆景”,因此进行露天矿山生态修复相关研究已迫在眉睫。常用于矿山生态修复的方法普遍存在需要消耗大量土源的缺点,不仅会对原有土地资源造成破坏,且成本较高,很难大规模推广使用。同时,多数矿山生态修复效果评价体系不能客观、全面地反映出被评价矿山生态修复的真实情况,脱离了矿区生态修复工程的本质,未考虑到体系的合理性,且缺少对于整个生态修复过程长期、持续的跟踪与评价。为此,在基材中加入打碎的废弃页岩碎石土以减少耕植土的用量,通过正交试验、排队打分法及极差分析法确定基材各组分的最优配比。选取两个具有代表性的露天矿山工点开展现场试验,验证基材的适用性。提出了一套针对露天矿山的生态修复效果评价体系,结合实际工程对该评价体系进行应用,验证其合理性及准确性。主要工作与结论如下:(1)通过开展5因素4水平的正交试验,对各试验组基材的物理性质、化学性质和植物生长情况进行检测与观察,通过各指标的优劣来分析各因素的用量对基材各理化性质的影响。利用排队打分法和极差分析法确定了基材各组分的最优配比为页岩碎石土与耕植土的比为1:1、生态磁性肥料用量0.2kg/m~2、油枯用量0.15kg/m~2、秸秆用量0.15kg/m~2、高分子材料用量0.85kg/m~2。开展室内试验对最优配比基材的物理指标、化学指标、力学指标等进行测定,结果表明基材的各理化性质均处于较优的水平,完全可以满足露天矿山生态修复的需要,有助于建立长期稳定的植物群落。(2)选择页岩边坡和灰岩废渣弃土场两个具有代表性的工点开展生态修复现场试验,针对两个工点的特点,相对应地选择合适的施工方法。现场试验完成后,对基材进行取样,测定其物理性质、化学性质及力学性质,结果证明研发基材的各理化性质较为优秀,养分含量处于较高水平,远远大于普通的农田土壤,适合植物生长发育。通过对两个试验工点的植被生长发育情况进行长期的观察,发现先锋型草种在一周左右开始发芽,一个月左右覆盖率达到较高水平,实现快速复绿、覆盖坡面的目标。这也证明了研发的基材完全可以应用于露天矿山的生态修复,具有良好的理化性质、长期养分供应能力、抗侵蚀能力及较强的粘结性。(3)结合露天矿山的特点以及评价指标选择的原则,从土壤质量、植被质量、水土质量、景观质量等4个方面建立了一套含有18个指标的评价体系。通过分析优秀工程案例、查阅相关文献、询问专家意见等,将各个指标的评价等级划分为“优、良、一般、差、极差”5个级别,并给出了每个级别具体的范围。归纳总结了目前几种常用评价方法的优缺点,选择AHP-模糊综合评价法作为本论文的综合评价方法。(4)计算得到各指标的权重值,结果表明该评价体系对“植被质量”最为看重。通过AHP-模糊综合评价法对生态修复效果进行评价,结果为恢复效果“良好”。但土壤质量恢复良好,露天矿山的生态修复作为一个长期的过程,随着时间增长,植被群落的丰富度、稳定性会逐渐提高,生态修复效果也将会进一步提高。通过该露天矿山生态修复效果评价体系得出的结果与实际效果相比基本准确,这也证明了所构建的评价体系的合理性和科学性。

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