一种干旱区煤矸石渣山生态修复方法

1.本发明属于生态恢复技术领域，具体是一种干旱区煤矸石渣山生态修复方法。


背景技术：

2.我国煤矸石渣山生态恢复起步晚，期间经历造价高、景观和生态效应差的水泥工程修复等，后针对于渣山进行绿化恢复，引进单一物种进行渣山恢复，经常出现“一年青，二年黄，三年光秃秃”的景象，需要二次或更多次修复，修复成本高。随着对生态恢复的研究，生态学家在基于近自然恢复理论的基础上，提出灌草结合构建植物群落的理念，选择典型乡土灌木和草种进行生态恢复，但在恢复实践中仍旧存在成活率低，生态持续性差等问题。同时，煤矸石渣山生态治理往往面临土壤结构差，孔隙度较大；裸露岩质边坡坡度大，土壤基质薄，而且自身的保水、保肥能力差等，因此，选择适应物种进行合理空间优化配置显得尤为重要，因地制宜选择乡土灌草，并进行物种组配模式的种植试验，筛选出适合干旱区煤矸石渣山植物重建可持续物种组配模式。
3.为了解决上述问题，专利公开号cn115989774a公开了一种干旱区煤矸石渣山生态修复方法，包括如下步骤：无人机地形地貌信息获取，无人机航摄技术可通过构建三维影像进而获取煤矸石渣山地形地貌；渣山整理，根据无人机获取的地形、地貌特征对煤矸石渣山进行整理；干旱区物种库的建成，对煤矸石渣山所在区域进行植被和当地栽培草种调查，形成乡土草种物种库；主要物种有小冠花、红豆草、扁穗冰草、披碱草、黑麦草、醉马草、芨芨草、草木樨、补血草、白沙蒿、胡枝子、沙打旺、沙冬青、霸王、白刺等；物种群落构建，物种的搭配考虑多物种的组配，因其更高的生物多样性，因而具有更高的生产力、稳定性以及抗干扰能力；建植技术与养护技术，针对该干旱区煤矸石渣山范围广面积大、气候条件差，植物难以建植等，提出相应的建植技术，主要包括土壤基质铺设、无人机播种技术、喷洒管道铺设等。
4.上述干旱区煤矸石渣山生态修复方法，通过种植多种植物提高生物多样性，从而修复矿山生态，但仅增加植物的种类不一定能够形成更稳固的生态，需要多种植物种类需要有多种功能特性并相互促进才能使生态更为稳固，同时植物在成长初期可能因恶劣环境而死亡，且仅通过人工灌溉会导致植物长时间无法脱离人工照顾，适应能力差，并使修复成本上升。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中仅通过人工灌溉会导致植物长时间无法脱离人工照顾，适应能力差，并使修复成本上升的问题，本发明的目的是提供一种干旱区煤矸石渣山生态修复方法，能够使增加植物在自然环境下获取的雨水量，并逐渐提高植物的适应能力。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种干旱区煤矸石渣山生态修复方法，包括以下步骤：
7.步骤一，使用无人机获取煤矸石渣山地貌信息，并收集整理出煤矸石渣山的坡面
分布；
8.步骤二，根据煤矸石渣山的坡面分布，在陡峭岩壁上浇筑混凝土进行加固，在斜坡上采用护坡网进行固定，护坡网的网绳交汇处设有固定环；准备蓄水钉和引流钉，蓄水钉为两端开口且中空的锥台体，蓄水钉由可降解材料制成，引流钉为圆锥形结构，引流钉上端设有用于将水向周围引流的引流板；将护坡网铺设在煤矸石渣山斜坡上，并将蓄水钉和引流钉通过固定环交错钉入斜坡中；
9.步骤三，在护坡网的网格中种植植物，植物为草本植物和灌木植物混合种植，并在蓄水钉内种植根系发达的植物物种。
10.采用上述方案后实现了以下有益效果：先通过无人机获取煤矸石渣山地貌信息，从而根据煤矸石渣山实际情况准备修复材料。根据煤矸石渣山地形，分地貌进行修复。
11.煤矸石渣山的陡峭岩壁上由于土质疏松且干旱，岩壁容易脆化，从而坍塌，且陡峭不利于植物生长，因此通过浇灌混凝土对岩壁进行加固，避免因坍塌而造成安全事故。煤矸石渣山上大多数地貌为斜坡，斜坡的坡度不及陡峭岩壁陡，但其疏松的土质，并且夹杂有大量石块，因此依然存在滑坡问题。通过铺设护坡网，护坡网能够减少斜坡滑落的概率。
12.通过蓄水钉和引流钉将护坡网固定在斜坡上，加强护坡网和斜坡的固定效果，降低护坡网滑落或被风刮走的概率。同时，在雨天时，引流钉顶部的引流板能够将雨水引流至周围的区域，加大周围区域植物获得的雨水量，蓄水钉设有开口，能够收集到雨水，并存储在蓄水钉内，种植在蓄水钉内的植物能够获得更多水分，有助于其生长，并通过植物的根系加强对斜坡及护坡网的固定效果，同时，蓄水钉为可降解材料制成，能够逐渐分解并为植物提供养分，逐渐分解能够温和的减少植物的依赖性，使植物更茁壮更健康。
13.在护坡网的网格中种植植物，植物的根系能够固定斜坡上的沙土和碎石，降低斜坡滑落的概率。同时能够建立生态系统，降低地区温度，促进降雨，从而减轻干旱程度。通过草本植物和灌木的混合种植，草本植物能够快速繁殖，且水分需求小，能够在修复前期快速取得一定修复效果，而灌木能够加固生态稳定性，使生态的自我修复能力更强，不容易被破坏，同时灌木的根系比草本植物发达，对斜坡的固定作用更好。
14.与现有技术相比，通过分地貌修复，使修复力量更集中更有效，而难以种植植物的陡峭岩壁通过混凝土加固也减少其发生坍塌的可能；通过护坡网加固斜坡，减少斜坡滑落的概率；通过蓄水钉和引流钉加强了对雨水的利用效率，并能够进行一定程度的蓄水，蓄水又促进植物根系生长，使其能够更快速的更牢固的固定斜坡；蓄水钉的逐渐分解过程能够减少植物的依赖性，同时又为植物提供营养。
15.进一步，步骤三中草本植物为胀果甘草、三叶草、白麻、花花柴和假苇拂子茅,灌木植物为胡杨、多枝柽柳、刚毛柽柳和白刺。
16.有益效果：通过选择特定植物种类种植，充分利用土壤中的水分，根据距离蓄水钉和引流钉不同，其土壤水分含量也会出现变化。根据植物的需水量，种植于不同位置，使对土壤中的水分充分利用，并且花花柴有加速土壤脱盐，改善土壤通透性，而白麻花朵颜色鲜艳，腺体发达，能够吸引昆虫前来传粉。使植物之间功能明显，能够相互促进，改良生态环境的效果更佳。
17.进一步，护坡网的网格大小为80
×
80cm。
18.有益效果：护坡网的网格也决定了蓄水钉和引流钉的间隙，通过设置80
×
80cm能
够给与植物合适的生长空间，同时提高区域内的雨水利用率和斜坡加固效率。
19.进一步，在煤矸石渣山的背阴坡处挖设蓄水池。
20.有益效果：地表含水量较多的地区通常温差较小，因为水具有良好的比热容，但干旱地区蒸发快，常规水体难以蓄水。通过将蓄水池挖设在煤矸石渣山的背阴坡处，能够有效减少蓄水池蒸发量，从而使水体能够发挥调节温度的作用。
21.进一步，步骤二中浇筑混凝土时，在陡峭岩壁底部修建引水渠，引水渠延伸至斜坡植物种植处或蓄水池处。
22.有益效果：滴落在陡峭岩壁的雨水难以有效利用，因此通过修建引水渠将雨水引至斜坡和蓄水池中，引导斜坡上的雨水能够浇灌植物，而引入蓄水池中的雨水能够补充水体。
23.进一步，在植物种植初期进行人工补水，并在夏季11:00至18:00为植物盖上遮阴网。
24.有益效果：植物在幼苗时期体质较弱，因此需要人工补水，降低其死亡概率。同时，干旱区夏季阳光灼热，需要为幼苗盖上遮阴网，降低植物被阳光晒死的概率。
25.进一步，在煤矸石渣山山顶修建避雷针。
26.有益效果：煤矸石内含有较多易燃物，且煤矸石山体引雷的概率大，容易被雷劈中从而引燃易燃物，并通过植物传递火势，使山火难以熄灭。通过在煤矸石渣山山顶修建避雷针，能够有效的降低被闪电劈中而引发山火的概率。
27.进一步，步骤二中在铺设护坡网前，在斜坡的岩石暴露面上铺设一层腐殖土。
28.有益效果：斜坡内夹杂有大量石块，而植物难以种植在石块上，搬运或破坏石块成本较大，而铺设腐殖土不但能够为植物提供种植环境和养分，其内部的细菌和真菌还能够促进生态环境中的碳循环建成。
附图说明
29.图1为本发明实施例的示意图。
具体实施方式
30.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
31.说明书附图中的附图标记包括：斜坡1、蓄水钉2、引流钉3。
32.实施例一
33.实施例基本如附图1所示：
34.一种干旱区煤矸石渣山生态修复方法，包括以下步骤：
35.步骤一，使用无人机获取煤矸石渣山地貌信息，无人机的型号为jy03-4k，并收集整理出煤矸石渣山的坡面分布；
36.步骤二，根据煤矸石渣山的坡面分布，在陡峭岩壁上浇筑混凝土进行加固，在斜坡1上采用护坡网进行固定，护坡网的网绳交汇处粘接固定有固定环；准备蓄水钉2和引流钉3，蓄水钉2为两端开口且中空的锥台体，蓄水钉2由可降解材料制成，可降解材料为可降解塑料，引流钉3为圆锥形结构，引流钉3上端一体成型的用于将水向周围引流的引流板；将护坡网铺设在煤矸石渣山斜坡1上，并将蓄水钉2和引流钉3通过固定环交错钉入斜坡1中；
37.步骤三，在护坡网的网格中种植植物，植物为草本植物和灌木植物混合种植，并在蓄水钉2内种植根系发达的植物物种，该植物物种为胡杨。
38.具体实施过程如下：先通过无人机获取煤矸石渣山地貌信息，从而根据煤矸石渣山实际情况准备修复材料。根据煤矸石渣山地形，分地貌进行修复。
39.煤矸石渣山的陡峭岩壁上由于土质疏松且干旱，岩壁容易脆化，从而坍塌，且陡峭不易不利于植物生长，因此通过浇灌混凝土对岩壁进行加固，避免因坍塌而造成安全事故。煤矸石渣山上大多数地貌为斜坡1，斜坡1的坡度不及陡峭岩壁陡，但其疏松的土质，并且夹杂有大量石块，因此依然存在滑坡问题。通过铺设护坡网，护坡网能够减少斜坡1滑落的概率。
40.通过蓄水钉2和引流钉3将护坡网固定在斜坡1上，加强护坡网和斜坡1的固定效果，降低护坡网滑落或被风刮走的概率。同时，在雨天时，引流钉3顶部的引流板能够将雨水引流至周围的区域，加大周围区域植物获得的雨水量，蓄水钉2设有开口，能够收集到雨水，并存储在蓄水钉2内，种植在蓄水钉2内的植物能够获得更多水分，有助于其生长，并通过植物的根系加强对斜坡1及护坡网的固定效果，同时，蓄水钉2为可降解材料制成，能够逐渐分解并为植物提供养分，逐渐分解能够温和的减少植物的依赖性，使植物更茁壮更健康。同时胡杨耐涝耐旱，根系能够深达50m，能够适应干旱地区气候，同时也不会因蓄水钉2内蓄太多水而腐烂，根系能够深扎地下，固定效果极强。
41.在护坡网的网格中种植植物，植物的根系能够固定斜坡1上的沙土和碎石，降低斜坡1滑落的概率。同时能够建立生态系统，降低地区温度，促进降雨，从而减轻干旱程度。通过草本植物和灌木的混合种植，草本植物能够快速繁殖，且水分需求小，能够在修复前期快速取得一定修复效果，而灌木能够加固生态稳定性，使生态的自我修复能力更强，不容易被破坏，同时灌木的根系比草本植物发达，对斜坡1的固定作用更好。
42.该发明通过分地貌修复，使修复力量更集中更有效，而难以种植植物的陡峭岩壁通过混凝土加固也减少其发生坍塌的可能；通过护坡网加固斜坡1，减少斜坡1滑落的概率；通过蓄水钉2和引流钉3加强了对雨水的利用效率，并能够进行一定程度的蓄水，蓄水又促进植物根系生长，使其能够更快速的更牢固的固定斜坡1；蓄水钉2的逐渐分解过程能够减少植物的依赖性，同时又为植物提供营养。
43.实施例二
44.与上述实施例的区别在于：步骤三中草本植物为胀果甘草、三叶草、白麻、花花柴和假苇拂子茅,灌木植物为胡杨、多枝柽柳、刚毛柽柳和白刺。
45.具体实施过程如下：通过选择特定植物种类种植，充分利用土壤中的水分，根据距离蓄水钉2和引流钉3不同，其土壤水分含量也会出现变化。根据植物的需水量，种植于不同位置，使对土壤中的水分充分利用，并且花花柴有加速土壤脱盐，改善土壤通透性，而白麻花朵颜色鲜艳，腺体发达，能够吸引昆虫前来传粉。使植物之间功能明显，能够相互促进，改良生态环境的效果更佳。
46.实施例三
47.与上述实施例的区别在于：护坡网的网格大小为80
×
80cm。
48.具体实施过程如下：护坡网的网格也决定了蓄水钉2和引流钉3的间隙，通过设置80
×
80cm能够给与植物合适的生长空间，同时提高区域内的雨水利用率和斜坡1加固效率。
49.实施例四
50.与上述实施例的区别在于：在煤矸石渣山的背阴坡处挖设蓄水池。
51.具体实施过程如下：地表含水量较多的地区通常温差较小，因为水具有良好的比热容，但干旱地区蒸发快，常规水体难以蓄水。通过将蓄水池挖设在煤矸石渣山的背阴坡处，能够有效减少蓄水池蒸发量，从而使水体能够发挥调节温度的作用。
52.实施例五
53.与上述实施例的区别在于：步骤二中浇筑混凝土时，在陡峭岩壁底部修建引水渠，引水渠延伸至斜坡1植物种植处或蓄水池处。
54.具体实施过程如下：滴落在陡峭岩壁的雨水难以有效利用，因此通过修建引水渠将雨水引至斜坡1和蓄水池中，引导斜坡1上的雨水能够浇灌植物，而引入蓄水池中的雨水能够补充水体。
55.实施例六
56.与上述实施例的区别在于：在植物种植初期进行人工补水，并在夏季11:00至18:00为植物盖上遮阴网。
57.具体实施过程如下：植物在幼苗时期体质较弱，因此需要人工补水，降低其死亡概率。同时，干旱区夏季阳光灼热，需要为幼苗盖上遮阴网，降低植物被阳光晒死的概率。
58.实施例七
59.与上述实施例的区别在于：在煤矸石渣山山顶修建避雷针。
60.具体实施过程如下：煤矸石内含有较多易燃物，且煤矸石山体引雷的概率大，容易被雷劈中从而引燃易燃物，并通过植物传递火势，使山火难以熄灭。通过在煤矸石渣山山顶修建避雷针，能够有效的降低被闪电劈中而引发山火的概率。
61.实施例八
62.与上述实施例的区别在于：步骤二中在铺设护坡网前，在斜坡1的岩石暴露面上铺设一层腐殖土。
63.具体实施过程如下：斜坡1内夹杂有大量石块，而植物难以种植在石块上，搬运或破坏石块成本较大，而铺设腐殖土不但能够为植物提供种植环境和养分，其内部的细菌和真菌还能够促进生态环境中的碳循环建成。
64.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种干旱区煤矸石渣山生态修复方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，使用无人机获取煤矸石渣山地貌信息，并收集整理出煤矸石渣山的坡面分布；步骤二，根据煤矸石渣山的坡面分布，在陡峭岩壁上浇筑混凝土进行加固，在斜坡上采用护坡网进行固定，护坡网的网绳交汇处设有固定环；准备蓄水钉和引流钉，蓄水钉为两端开口且中空的锥台体，蓄水钉由可降解材料制成，引流钉为圆锥形结构，引流钉上端设有用于将水向周围引流的引流板；将护坡网铺设在煤矸石渣山斜坡上，并将蓄水钉和引流钉通过固定环交错钉入斜坡中；步骤三，在护坡网的网格中种植植物，植物为草本植物和灌木植物混合种植，并在蓄水钉内种植根系发达的植物物种。2.根据权利要求1所述的干旱区煤矸石渣山生态修复方法，其特征在于：步骤三中草本植物为胀果甘草、三叶草、白麻、花花柴和假苇拂子茅,灌木植物为胡杨、多枝柽柳、刚毛柽柳和白刺。3.根据权利要求2所述的干旱区煤矸石渣山生态修复方法，其特征在于：护坡网的网格大小为80
×
80cm。4.根据权利要求3所述的干旱区煤矸石渣山生态修复方法，其特征在于：在煤矸石渣山的背阴坡处挖设蓄水池。5.根据权利要求4所述的干旱区煤矸石渣山生态修复方法，其特征在于：步骤二中浇筑混凝土时，在陡峭岩壁底部修建引水渠，引水渠延伸至斜坡植物种植处或蓄水池处。6.根据权利要求5所述的干旱区煤矸石渣山生态修复方法，其特征在于：在植物种植初期进行人工补水，并在夏季11:00至18:00为植物盖上遮阴网。7.根据权利要求6所述的干旱区煤矸石渣山生态修复方法，其特征在于：在煤矸石渣山山顶修建避雷针。8.根据权利要求7所述的干旱区煤矸石渣山生态修复方法，其特征在于：步骤二中在铺设护坡网前，在斜坡的岩石暴露面上铺设一层腐殖土。

技术总结
本发明公开了生态恢复技术领域的一种干旱区煤矸石渣山生态修复方法，包括以下步骤：收集整理出煤矸石渣山的坡面分布；在陡峭岩壁上浇筑混凝土进行加固，在斜坡上采用护坡网进行固定，护坡网的网绳交汇处设有固定环；准备蓄水钉和引流钉，蓄水钉为两端开口且中空的锥台体，蓄水钉由可降解材料制成，引流钉为圆锥形结构，引流钉上端设有用于将水向周围引流的引流板；将护坡网铺设在煤矸石渣山斜坡上，并将蓄水钉和引流钉通过固定环交错钉入斜坡中；在护坡网的网格中种植植物，植物为草本植物和灌木植物混合种植，并在蓄水钉内种植根系发达的植物物种。采用本发明的技术方案，能够使增加植物在自然环境下获取的雨水量，并逐渐提高植物的适应能力。植物的适应能力。植物的适应能力。


技术研发人员：匡其羽 谢斐 杨再超
受保护的技术使用者：六盘水师范学院
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/31