案例背景



兆河庐南矿山

兆河流域庐南矾矿位于大别山丘陵山地水源涵养与生物多样性维护带,地处巢湖流域上游,属国家重点生态功能区—长江生态保护区大别山水土保持生态功能区。水土保持、水源涵养、生物多样性维持功能意义重大,减轻生产生活活动对河流和湖泊生态系统的损害势在必行。

庐南矾矿生态修复工程主要处在兆河流域失漕河、黄屯河等小流域上游区域,属于巢湖一级支流兆河源头区域,包括矾山、福泉山、牛头山、大岭、照壁山等10处治理区,总面积约455公顷。治理区矿山类型复杂,涉及硫铁矿、矾矿、石料矿等多种矿山,开采方式包括露天开采及地下开采,矿山前期开采造成治理区地质灾害隐患、地形地貌生态景观破坏、土地及植被资源损失及水土污染等生态环境问题,对矿区及周边产生极大影响 [1]

图1 修复后的兆河庐南矿山

(https://baijiahao.baidu.com/s?id=1862142103386660247&wfr=spider&for=pc)



面临挑战

01

矿产开发的影响

矿产资源的开发,在支撑经济社会发展的同时,也对兆河庐南矿山的水资源与水环境形成了诸多影响。其中,地下开采工程建设与运行过程中,不可避免地要产生大量矿坑涌水,矿坑涌水的直接充水水源是赋存于矿体围岩中的基岩裂隙水,主要补给水源是降水通过上覆“新生界松散层+基岩风化壳”的下渗;大范围、多项目、长时间的地下矿山开采活动,将“新生界松散层+基岩风化壳”中的地下径流方式,由水平径流为主逐渐改造为垂直下渗为主,这将导致冲沟、溪谷所获得的地表径流的减少。另外,“新生界松散层+基岩风化壳”中潜水位下降甚至疏干,包气带变厚,导致土壤保墒能力的下降[2]

02

治理区山体受损

①露天采坑:区内共有22个采坑,面积约6hm2,主要是前期堆渣坡体的开挖造成的。露天采场整体分布较为分散,开挖坡体一般高约5~50 m,坡度整体较缓,局部坡体较为陡立,坡度达70°。大部分坡面覆盖松散堆渣,少数坡面局部基岩裸露,坡脚处局部可见松散块石堆积,采坑整体植被发育较差,平台处零星有草本植被发育。采坑底部为基底平台,少数平台内侧积存有少量积水。

②堆渣:区内共有堆渣4处,治理面积约2.93hm2,主要是矿区前期开采过程中由于采矿工艺的因素,形成大量弃渣,大部分未经处理直接根据地形堆积于坡体上,整体较松散。由于矿山前期开采整体较为混乱,堆渣分布及规模随地形而变化,几乎分布在整个治理区范围。改革开放后,由于采矿工艺的发展,早年间遗留的堆渣局部被挖走重新利用,造成治理区堆渣现凹凸不平、分布散乱的局面,甚至局部形成堆渣凹陷坑。

③塌陷地:区内共有11处,需要治理面积约0.4hm2。塌陷体塌陷面积不大,多数为堆渣堆层内塌陷导致,塌陷深度一般在0.5~2 m,少数成蝶形坑。

④滑坡:区内共有18处,需要治理面积约0.08 hm2。滑坡形成的主要原因是采矿坡面层支撑面缺失,经雨水及地表径流的侵蚀,在重力作用下,坡顶上位坍塌形成,滑坡面积整体不大,呈多点散发态势。

03

受损危害现状

①水土流失:采矿导致的山体受损,地表层植被破坏,雨水直接侵蚀冲刷地表,通过淋溶、下渗和地表径流,原生土层基本流失殆尽。由于土壤的流失和理化结构的破坏,使得土壤的水土保持力、营养结构、微生物群落受到破坏。

②植被退化:经现场调查,受损山体多数边坡堆积矿渣或岩石裸露,坡面基本没有植被,仅在一些低洼积坑有土的地方有少数马尾松、杂灌生长,坡脚及采坑底部植被相对较好,但与原没有被破坏层的植被相比较,植被茂密度、林相完整度有明显差距,物种丰富程度与对照区相比较明显不足,植被覆盖率在12%~36%。

③土壤污染:治理区矿石主要以黄铁矿、石英、明矾石矿石为主,由于受废石产酸影响,土壤存在重金属污染和强酸性。根据左丹丹等、黄金文等的研究成果,废石中As、Hg超标率分别为67%、83%,67%采样点的内梅罗指数大于3,为重污染,Hg的潜在可利用态含量高达62.8%,潜在风险大。土壤酸性经监测,平均值在4.7,呈强酸性。

④景观破坏:经调查,治理区山体均有不同程度的受损,主要是坡面缺失、岩石裸露,有的坡面高差达到50 m,采坑宕口暴露,进出矿区道路凹凸不平,砂石路面十分显目(见图2)。从无人机拍摄的视频看,矿区与周边区相比视差十分明显,主要是山形缺失、冲水沟暴露、矿区路面呈黄灰色,矿区植被稀疏,地形地貌景观、植被景观人为破坏痕迹明显。

图2 治理前矾山矿区地表景观情况

(图片来源:安徽省林业局)


修复策略与核心技术


01

地质灾害问题

①隐患消险处置:对地质灾害隐患,实施封堵、回填、挡土墙等措施消灾减灾[3]

②分区分类治理:采坑治理:平整+削坡+坡面清理+截排水沟+集水池;堆渣治理:挡土墙+削坡+土方回填+场地平整;滑坡治理:挡土墙+土方回填+场地平整+截排水沟;塌陷区治理:截排水沟+滑坡坡面清理+挡土墙+土方回填[4]

③坡体稳固加固:通过坡面清理及削坡造台,对坡体稳定性进行加固,防止坡体持续掉块造成的水土流失。

④地下矿洞管控:对矿洞、老隆口、宕口进行封堵与管控[3]

图3 修复前的生态景观

(图源:安徽省林业局)


02

地形地貌生态景观破坏问题

①核心技术生态修复:以“原位基质改良+直接植被技术”为核心,对历史遗留矿山进行生态恢复综合治理,实现地形地貌重塑[3]

②空间技术精准分析:利用GIS生成数字高程模型(DEM)与坡度分级分布图,确立植被恢复技术在适用坡度范围的空间分布[4]

③灾害地域地形复原:进行采坑治理、堆渣治理、滑坡治理和塌陷区治理,恢复自然地形[4]

图4修复前的生态景观

(图源:安徽省林业局)


03

土地及植被资源损失问题

①多元基质改良处理: 对整理后的种植沟、表土采用物理、化学、生物等方法进行基质土壤改良,撒施酸碱中和剂、土壤改良复合基质、微生物菌剂等土壤改良物质作改良基质,进行土壤改良。

②分坡度适配修复:坡度小于50°:原位基质改良+微生物成矿防渗;坡度50°~65°:微生物成矿防渗+生态植生袋;坡度60°~85°无污染边坡:植被混凝土喷播。

③生态长袋护坡绿化:将改良后的种植土、保水剂、微生物菌剂、植物种子混合装入生态长袋,分层铺设固定于坡面[4]

④种植基材喷播:以坡面挂网为基础,将搅拌均匀的基质加水后自上而下均匀喷射到坡面,喷播厚度达到15cm。

⑤ 乔灌草合理配置:选用乔木:女贞、泡桐、盐肤木、刺槐等;灌木:野蔷薇、杜鹃、紫穗槐、胡枝子等;草本按禾本科∶豆科∶其他科=2∶1∶0.1配置。

⑥植被覆盖管理:土壤保持植被覆盖率达到95%以上,保持植物物种18种[4]。

图5 修复前的生态景观

(图源:安徽省林业局)


04

水土污染与酸性废水问题

①地表径流截流防控:根据治理区水土污染成因及影响过程,通过截排水工程对地表水进行截流,防止地表径流与氧化矿体接触形成酸性废水。

②微生物成矿防渗技术:灌注营养液激发微生物,生成碳酸钙晶体胶结填充孔隙,降低土体渗透性,减少重金属析出。

③污染土壤复原修复:对前期已污染土壤,首先进行原位基质改良,并通过植被措施对土壤污染进行持续治理,提高土壤质量。

④污染源头阻截:修建截排水沟导流洁净雨水,采用垂直阻隔+集水导排+微生物成矿防渗,从源头隔离矿石与雨水接触[3][4]



修复成效

01

经济效益

矿山文旅实现爆发式增长,游客接待量大幅增加,2025“五一”假期游客量达5万人次,治理区周边累计吸引投资45亿元,预计2026年游客接待量将突破30万人次,为地方经济注入持续绿色动能。

2022年5月庐江县政府收回庐江矾矿存量建设用地 657.3亩,规划商业服务业用地490.55亩。安徽矾山文旅投资运营有限公司依托工业遗产的丰厚资源,加大对工业遗存遗迹、标识标记、风情风貌的保护利用,以历史文脉留存和区域面貌提升为核心动力,实现生态保护,矾矿活化,古镇蝶变,乡村振兴,文化地标,从景区到景域,实现“旅游+”多业融合发展。2023年区域生态系统生产总值(GEP)达4.7亿元,较2020年增长511.7%[3]


02

社会效益

全面消除13处地质灾害隐患,矾山镇常住人口从2021年3.4万增至2024年4.0万。文旅产业带动就业扩容,直接创造就业岗位超500个,总体带动就业1500余人。对矾山治理区内保留的明矾结晶池、八大窑、明矾大食堂、矿长楼、财务楼等国家工业遗产核心物项等工业遗迹进行修缮保护。治理区因地制宜地采用多种植物相搭配,构建了生态多样性的层间植物景观群落,与原山貌既融为一体又彰显特色,吸引了周边群众前来游玩,成为周边群众休闲游玩的打卡地[3]

图6 矿山治理后全景

(图片来源:安徽省自然厅)


03

生态效益

修复区水土流失治理度达98%,表土保护率97%,林草植被恢复率98%,构建起稳定的乔灌草多层植被系统,总覆盖度超95%,每100㎡植被群落中植物种类平均达7种以上。土壤环境大幅改善,地表淋溶水pH值由治理前的3提升至6-9的适宜范围,平均土壤pH值达6.3,有效遏制土壤酸化和重金属流失。2021年以来兆河流域国考断面水质持续稳定在Ⅲ类以上,为巢湖水质改善筑牢屏障,间接减少了入江污染负荷,为长江水生态安全提供有力保障[6]

完成植被恢复面积74.94公顷,扰动土地治理率、水土流失总治理度均达98%以上,拦渣率100%。区域植被覆盖率从修复前不足30%提升至95%,动植物品种增至30余种 [3]

经现场调查,植被修复树种选择合理,乔木类小苗以栽植为主,主要有盐肤木、泡桐、女贞、构树、刺槐、麻栎,灌木类有紫薇、杜鹃、紫穗槐、红叶石楠、山胡椒等,草本类有狗牙根、宽叶雀稗等,豆科植物有紫花苜蓿、山毛豆等。从定量方面分析看,在合格样地中,林木类成活率平均达到95%,低缓坡区域覆盖率达到100%,高陡坡地段植被覆盖率达到95%,基本做到不露土。原生性植被已有少量出现,植被生长良好,植被配置较合理,高中低层次感强,以密植方式促进林木郁闭[7]

通过矿山生态修复工程,整个生态修复区矿山酸性废水污染、土壤污染、水土流失、地质灾害等生态环境问题得到有效控制。主体工程施工完成进入抚育期1年后,治理区地表即可初步建立稳定的植被系统,治理区乔、灌、草植被总覆盖度达98%以上;形成多层植被群落系统,植物生物多样性逐步恢复;地形地貌重塑、微地形改造工程基本完成,地形地貌大大改观[3]

图7治理前后对比图 (左图为治理前,右图为治理后)

(图片来源:安徽省林业局)


参考文献

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/ibrX3ZzGDigUYy_ixD8qaA

[2]朱常春. 庐南矿区地下开采工程对地表径流影响的研究[D]. 安徽:合肥工业大学,2015. DOI:10.7666/d.Y2913787

[3]https://zrzyt.ah.gov.cn/index.html

[4]https://lyj.ah.gov.cn/index.html

[5]https://www.ahljnews.com/index.html

[6]http://www.chinageo.com.cn/zdjt/index.html

[7]https://lyj.ah.gov.cn/


感谢以下同学提供资料:(随机排序,无先后之分)

万沁沁、倪嘉钰、李优、施睿萱、谢竺洋、吕珂欣


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文字//施睿萱

排版//施睿萱 谢竺洋

审核//余小芳