矿山生态环境快速修复与景观再造方法与流程

1.本发明涉及矿山生态环境的治理技术，特别涉及一种矿山生态环境快速修复与景观再造方法


背景技术：

2.长时间的开采，导致矿山资源枯竭，遗留下的矿山废弃地不仅造成与周围景观的极度不协调，而且对矿山的生态环境也造成一定程度的破坏。
3.从现有研究和实践来看，如何科学、有效、快速的实现矿山生态环境修复与景观再造，仍然是一大亟待解决的难题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种矿山生态环境快速修复与景观再造方法，旨在科学、有效、快速的实现矿山生态环境修复与景观再造。
5.本发明实施例提供了一种矿山生态环境快速修复与景观再造方法，对矿山开采后形成的边坡进行植被覆盖，以使边坡的坡面稳固；在边坡的坡面稳固后，对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥，以恢复矿山植被；根据矿山开采后的地形、水体和污染情况，对矿山景观进行再造。
6.优选地，所述对矿山开采后形成的边坡进行植被覆盖，以使边坡的坡面稳固包括：根据所述边坡的特征，确定所述边坡的类型，根据所述边坡的类型，对所述边坡进行植被覆盖。
7.优选地，所述根据所述边坡的类型，对所述边坡进行植被覆盖包括：若所述边坡的类型是崖壁，则在所述边坡的坡脚种植乔木和攀爬植物，并在所述边坡的坡顶种植灌木和垂吊植物；若所述边坡的类型是强硬度陡坡，则以附近未受人为干扰的自然坡度为参考，利用矿山开采后的固体废弃物对所述边坡进行填充以形成一个新边坡，并在所述新边坡的坡面上种植灌木丛和草本植物；若所述边坡的类型为碎石土质陡坡，则以附近未受人为干扰的自然坡度为参考，根据等高线原理进行梯度削坡，形成梯形坡地，并在所述梯形坡地上设置排水沟及截水沟，或者利用生态袋对所述边坡进行填充以形成一个可绿化的新边坡，并在所述新边坡的坡脚设置挡土墙；若所述边坡的类型为碎石土质缓坡，则在对所述坡面进行土地平整后，在平整后的坡面平铺草皮，并种植乔木。
8.优选地，在所述崖壁上挖掘若干孔穴，并在每个孔穴中充填土壤，以种植攀爬植物、垂吊植物、灌木、草本中的至少一个。
9.优选地，在对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥之前，还包括：确定矿山是否存在植被；相应地，所述对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥具体为：若所述矿山不存在植被，则对所述矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥。
10.优选地，所述对所述矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥包括：对
矿山开采后被破坏的地表土壤进行覆土；在覆土后，采用施肥法、微生物改良法，增加土壤的有机质和养分含量，并采用植物改良法，选择合适的植物，进行土壤物理性状改良和土壤污染修复。
11.优选地，所述恢复矿山植被包括：在矿山培育植被后，从已培育的植被中确定优势草本植被，并在所述矿山中种植所述优势草本植被的草种；在所述优势草本植被的覆盖率满足要求后，从已培育的植被中确定优势灌木，并在所述矿山中种植所述优势灌木的树种，或者，在所述矿山中种植从所述矿山附近引入的乡土的灌木树种；在所述灌木树种长大成林后，从已培育的植被中确定优势乔木，并在所述矿山中种植所述优势乔木的树种，或者，在所述矿山中种植从所述矿山附近引入的乡土的乔木树种，直至形成多层次植物群落，进而形成多结构的生态系统。
12.优选地，所述根据矿山开采后的地形、水体和污染情况，对矿山景观进行再造包括：对矿山开采后形成的包括具有凹陷型特征的凹地形和具有凸起型特征的凸地形的已有地形进行地形重塑；对矿山开采后的污染水体和未污染水体进行包括营造坑塘景观的水体改造。
13.优选地，所述对矿山开采后形成的包括具有凹陷型特征的凹地形和具有凸起型特征的凸地形的已有地形进行地形重塑包括：对于能够直接进行景观再造的凹地形或凸地形，将所述能够直接进行景观再造的凹地形或凸地形改造为期望的地貌景观；对于不能够直接进行景观再造的凹地形和凸地形，利用所述凸地形的堆积物填充所述凹地形，以使所述凸地形降坡以及所述凹地形被填充。
14.优选地，所述将所述能够直接进行景观再造的凹地形或凸地形改造为期望的地貌景观包括：若所述凹地形不存在重金属污染且天然积水，则将水引入所述凹地形，以形成坑塘景观。
15.本发明综合集成了边坡治理、土壤改良、植被恢复、景观再造等方面的措施，细化了矿山景观生态环境快速修复与再造技术体系，有利于科学、有效、快速的实现矿山生态环境修复与景观再造。
附图说明
16.图1是本发明实施例1提供的矿山生态环境快速修复与景观再造方法的流程图；
17.图2是本发明实施例2提供的矿山生态环境修复与景观再造的技术途径示意图；
18.图3a、图3b、图3c、图3d分别是边坡稳固技术中植被遮挡护坡、填充造坡固坡、生态袋和挡土墙护坡、草皮护坡的示意图；
19.图4是矿山植被恢复的技术途径示意图。
具体实施方式
20.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.本发明针对矿山生态环境快速修复与景观再造的不同情景，提出差异化的修复治理措施，即矿山生态环境本底和未来发展定位决定恢复方向、治理措施等的选择，因地制宜，以期快速修复矿山生态环境。
22.实施例一
23.图1是本发明实施例1提供的矿山生态环境快速修复与景观再造方法的流程图，如图1所示，所述方法可以包括：
24.步骤s101：对矿山开采后形成的边坡进行植被覆盖，以使边坡的坡面稳固；
25.步骤s102：在边坡的坡面稳固后，对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥，以恢复矿山植被；
26.步骤s103：根据矿山开采后的地形、水体和污染情况，对矿山景观进行再造。
27.可选地，根据所述边坡的特征，确定所述边坡的类型，根据所述边坡的类型，对所述边坡进行植被覆盖。所述边坡的特征可以包括高度、坡度、硬度、厚度等等，相应的，所述根据所述边坡特征，确定所述边坡的类型可以包括但不限于以下之一：当所述边坡的高度大于预设高度，所述边坡的坡度大于预设坡度，所述边坡的硬度大于预设硬度时，将所述边坡的类型确定为崖壁(崖坡)；当所述边坡的高度小于预设高度，所述边坡的坡度大于预设坡度，所述边坡的硬度大于预设硬度时，将所述边坡的类型确定为强硬质陡坡；当所述边坡的坡度大于预设坡度，所述边坡的土质为碎石土质时，将所述边坡的类型确定为碎石土质陡坡；当所述边坡的坡度小于预设坡度，所述边坡的土质为碎石土质且碎石土质的厚度大于预设厚度时，将所述边坡的类型确定为碎石土质缓坡。基于上述边坡的不同类型，可以对所述边坡进行护坡固坡处理，例如，若所述边坡的类型是崖壁，则在所述边坡的坡脚种植乔木和攀爬植物，并在所述边坡的坡顶种植灌木和垂吊植物，另外，可以在崖壁上挖掘若干孔穴，并在每个孔穴中充填土壤，以种植攀爬植物、垂吊植物、灌木、草本中的至少一个；若所述边坡的类型是强硬度陡坡，则以附近未受人为干扰的自然坡度为参考，利用矿山开采后的固体废弃物对所述边坡进行填充以形成一个新边坡，并在所述新边坡的坡面上种植灌木丛和草本植物；若所述边坡的类型为碎石土质陡坡，则以附近未受人为干扰的自然坡度为参考，根据等高线原理进行梯度削坡，形成梯形坡地，并在所述梯形坡地上设置排水沟及截水沟，或者利用生态袋对所述边坡进行填充以形成一个可绿化的新边坡，在所述新边坡的坡脚设置挡土墙，并在所述新边坡的坡面上种植草丛；若所述边坡的类型为碎石土质缓坡，则在所述坡面平铺草皮，并种植乔木。
28.可选地，在对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥之前，还可以包括：确定矿山是否存在植被。相应地，所述对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥可以具体为：若所述矿山不存在植被，则对所述矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥。
29.所述对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥可以包括：对矿山开采后被破坏的地表土壤进行覆土，在覆土后，采用施肥法、微生物改良法，增加土壤的有机质和养分含量，考虑到彻底改良土壤性状，还可以采用植物改良法，即选择合适的植物，进行土壤物理性状改良和土壤污染修复，例如选择绿肥植物，对覆盖土进行培肥熟化和稳定，选择根系可吸收土壤中重金属污染物的植物进行土壤污染修复，等等。
30.在恢复矿山植被时，先确定优势植被，并在矿山中栽植所述优势植被，在所述优势植被的覆盖率满足要求后，在所述矿山中种植灌木树种，例如附近乡土灌木树种或优势灌木树种，并在所述灌木树种长大成林后，在所述矿山中种植乔木树种，例如附近乡土乔木树种或优势乔木树种，直至形成多层次植物群落。具体地说，在矿山培育植被后，从已培育的植被中确定优势草本植被，并在所述矿山中种植所述优势草本植被的草种；在所述优势草
本植被的覆盖率满足要求后，从已培育的植被中确定优势灌木，并在所述矿山中种植所述优势灌木的树种，或者，在所述矿山中种植从所述矿山附近引入的乡土的灌木树种；在所述灌木树种长大成林后，从已培育的植被中确定优势乔木，并在所述矿山中种植所述优势乔木的树种，或者，在所述矿山中种植从所述矿山附近引入的乡土的乔木树种，直至形成多层次植物群落，进而形成多结构的生态系统。本发明通过人为创造有利于植被自然演替的条件，可以加速矿山植被恢复。
31.可选地，对矿山景观进行再造可以包括：对矿山开采后形成的包括具有凹陷型特征的凹地形和具有凸起型特征的凸地形的已有地形进行地形重塑；对矿山开采后的污染水体和未污染水体进行包括营造坑塘景观的水体改造。
32.所述对矿山开采后形成的包括具有凹陷型特征的凹地形和具有凸起型特征的凸地形的已有地形进行地形重塑可以包括：对于能够直接进行景观再造的凹地形或凸地形，将所述能够直接进行景观再造的凹地形或凸地形改造为期望的地貌景观，例如若所述凹地形不存在重金属污染且天然积水，则将水引入所述凹地形，以形成坑塘景观；对于不能够直接进行景观再造的凹地形和凸地形，利用所述凸地形的堆积物填充所述凹地形，以使所述凸地形降坡以及所述凹地形被填充，其中，所述堆积物包括废石、矿渣等固体废弃物，等等。
33.本发明综合集成了边坡治理、废弃物利用、土壤改良、植被恢复、景观再造等方面的措施，有利于科学、有效、快速的实现矿山生态环境修复与景观再造。
34.实施例二
35.目前国内外学者侧重于矿区土地利用和景观格局变化、水土流失防治、土壤剖面重构与修复、矿区植被恢复与生态重建等方面的研究，对矿区生态环境修复技术研究，多侧重于土壤重构和植被恢复，在矿区废弃物循环利用、边坡治理和景观再造方面的研究相对较少。矿山废弃地生态环境修复与景观再造应当持有景观生态学视角，以植被复原与生物多样性保护为目标，选用适宜的方案改良土壤，利用生物工程恢复生态格局，控制重金属的迁徙，利用矿渣、碎石泥土等废弃物回填或促进植物生长，在生态环境修复与景观再造中更强调景观美化、可持续发展、人与自然的和谐等问题。因此，集成矿区生态环境修复与景观再造技术，对于矿山景观生态恢复及矿山可持续发展具有重要意义。本实施例基于生态恢复学、景观生态学理论，在分析矿山景观生态环境破坏特征及生态环境修复限制因素的基础上，提供一种生态环境修复及景观再造的原理及方法，以期为矿山生态环境修复与景观再造工作提供科学思路和方法。
36.图2是本发明实施例2提供的矿山生态环境修复与景观再造技术的组织框图，如图2所示。
37.第一步、分析矿山生态环境破坏特征与限制性因素评价。
38.(1)矿山生态环境破坏特征
39.特征1：景观异质性增强，稳定性被破坏。
40.采矿活动改变了当地景观要素的性能及原本优良的景观结构，进而导致畅通的景观元素流通渠道受阻，物质、能量和信息等不能正常循环流通，景观生态系统的生产功能被损坏殆尽。采矿活动致使原本均质的景观不断异质化—采矿后形成排土场、矸石堆、塌陷区等景观类型和道路、积水坑、厂房、矿井等景观元素，致使原本均质的景观变得更加异质化。强烈的人为扰动远远超出了当地景观生态系统的承受能力和自我恢复能力，进而导致生态
系统退化，呈现出生态系统生产力下降、生物多样性减少、食物链断裂、土壤养分流失、物质能量循环中断等诸多问题，随着采矿活动时间的延续，当地原本稳定的生态系统的平衡性和稳定性被进一步破坏。
41.特征2：显性与隐性污染并发。
42.矿山开采会对周边自然环境造成不同程度的污染，污染物主要包括露天堆放的煤矸石、金属矿渣和建筑垃圾等固体废弃物和开采产生的矿井废水、有毒金属元素等。这些固体废弃物和有毒元素极易发生风化分解和扩散，从而对矿区造成污染，如矸石堆在风化作用下产生的粉尘不仅会对空气造成污染，还会通过自降和雨水淋溶的方式进入水体，从而对周边环境造成显性污染；其他有色金属矿渣长期堆积压占，致使污染物质通过扩散进入周边土壤，对土壤造成隐性重金属污染。
43.特征3：破坏生境，诱发灾害。
44.矿山开采改变了矿区原有的生态位，致使原生生境被破坏，生态系统向下演替。如矿区乡土植被群落直接被分割或消除，造成矿区植物数量和质量的下降，野生动物大量迁徙和死亡，生物多样性下降。一系列采矿活动，改变乃至破坏了大量的原有微地貌格局，如采矿过程中的填挖、取土、弃土，形成裸露的边坡、巨大的深坑和庞大的弃土堆等，这些都在一定程度上导致局地或区域内地形地貌和地表形态发生根本改变，进而诱发滑坡、泥石流、塌方、山洪等地质灾害，影响矿区居民生命财产安全，灾害治理和植被的快速恢复也成为矿山土地修复的重中之重。
45.(2)矿山生态环境修复与景观再造限制因素
46.矿山开采因其强烈的人为扰动，造成了矿区土地破坏、植被破坏、水体污染、重金属污染、大气污染和景观破坏等一系列景观生态环境问题。尽管如今矿山景观生态环境修复取得了一定成绩，但仍存在诸多限制因素。
47.限制因素1：缺乏有效土层。
48.不管是露天矿山还是井工矿山，最大的问题都是不可避免的造成地表自然土壤的破坏，矿山开采结束后，矿区土壤表土常常缺失、压实、周期性侵蚀、温度波动大,并且受重金属污染、养分贫乏，地表有效土层的缺乏或厚度不足，造成植被群落难以生存，生态系统难以演替，成为矿山生态系统重建的最主要限制因素。
49.限制因素2：工程量大。
50.矿山生态环境修复涉及到矿山的“地、气、水、土、生”等各个方面，土地的治理、大气的净化、水体的修复、土壤的改良、生物多样性的修复以及整体景观格局的布置等都需要花费大量的人力、物力、财力，并且矿山景观生态环境的修复仅靠某一专业背景的人士进行修复，难以达到理想效果的，它必须集合生态学、地理学、景观生态学、土壤学、水文学等多学科人士共同参与方能实现矿山景观生态环境的修复。工程量大既体现矿山修复是一巨大工程，需要大量的投入，也指修复的过程中需要涉及大量的专业高素质技术人员。
51.限制因素3：修复周期长。
52.矿山景观生态环境修复切忌急于求成，目前的修复措施主要在采取人为创造有利于生态系统自然演替的环境的方式进行，但是自然演替从低级系统到高级系统一般都要几十年甚至上百年才能形成，就算人为创造有利于演替的环境条件，也只能尽可能加速其演替的速度，尽快形成相对稳定的初级生态系统，降低灾害发生的概率，但仍无法达到短时间
内就形成稳定的顶级生态系统的目的。
53.④
资金短缺。
54.矿山生态环境修复需要大量资金投入，矿山景观生态环境修复资金的短缺。
55.第二步，在矿山生态环境修复与景观再造过程中，应考虑矿山景观生态环境破坏特征、可能产生的危害(隐患点)及存在的限制因素，并且，为满足矿山生态环境修复与景观再造安全、高效、快速的修复，需视当地“山水林田湖草”生命共同体为一个有机整体，在整体框架下进行生态修复与景观再造。
56.1、矿山生态环境快速修复布局与设计
57.(1)边坡稳固技术
58.矿山开采在开挖矿藏和修建辅助设施中填挖、取土、弃土均会形成一定坡度的裸露边坡，在后续治理中要想稳固边坡，坡面稳固技术必须结合坡面工程技术和生物技术综合治理，以达到坡面稳定且与周围自然景观相协调的效果。
59.边坡稳固技术的实施应结合各矿山边坡实际情况，因地制宜，合理选择坡面工程技术和生物技术。具体如下：
60.①
对于高陡坡强硬质的崖壁，主要是清除崖坡危石后，在坡脚种植长绿乔木和爬山虎，在坡顶种植常绿灌木和垂吊植物，为了提高复绿速度也可以在崖壁上适当挖掘一定数量的孔穴，在孔穴中充填相对肥沃的土壤，然后在孔穴中种植爬山虎、其他垂吊植物和一些灌木、草本，这样既能对边坡进行稳固又能快速使边坡复绿，达到与周围景观相协调的目的，如图3a所示。
61.②
对于高度不大的强硬质陡坡，可运用充填造坡技术，将采矿产生的碎石、废土，填充到陡坡坡脚，新造一个缓坡以达到降坡固坡的目的，填充新坡的坡度可参考周围未受人为干扰的自然坡度，这些自然坡度是在当地气候下经过长期外力作用形成的，具有相当的稳定性，由于新造坡多为矿区固体废弃物充填，有效土层厚度较薄，因此不宜种植高大乔木而应种植低矮灌木丛和草本植物，如图3b所示。
62.③
对于坡度较大的碎石土质陡坡，则应参照近自然原理的自然坡度，根据等高线进行梯度削坡或利用生态袋和挡土墙相结合的方式进行坡面防护。梯度削坡时应首先根据周围自然坡地进行总体坡度设置，根据边坡相对高度和等高线原理，设置每一边坡平台的高差及平台宽度，降坡后还需在梯形坡地上根据地形设置排水沟及截水沟以防止水土过渡流失；采用生态袋和挡土墙相结合的方式护坡时，坡度设置应参照周围自然坡而定，生态袋的垒筑应分层压实并采用铁钉或钢铆钉对其进行加固，生态袋内的充填物可用有机肥料、草种、土壤和保水剂按一定比例混合后充填其中，以保证坡面后期的绿化，如图3c所示。
63.④
对于坡度平缓碎石土质厚度较大的坡面，可采用工程措施进行土地平整后在坡面平铺草皮和种植一定数量乔木相结合的方式进行护坡，如图3d所示。平缓土质缓坡由于坡度较缓不易发生崩塌和滑坡等地质灾害，因此对于这类坡地的防护主要是防止水土流失，这类缓坡水土流失的防止应以提高植被覆盖为主，坚持乔-灌-草相结合的方式进行植被配置，前期主要以播草种和种植灌木丛为主，以减少前期水土的过分流失。
64.(2)废弃物利用技术
65.矿山开采产生的废弃物主要为固体废弃物，对其进行重复利用，一方面有助于改善矿山周围的三生(生产、生活和生态)环境，另一方面可就地利用废弃物服务于矿山生态
环境修复与景观再造，就地取材，节省投资。矿山废弃物的高效利用技术对矿山生态环境恢复和美丽乡村建设都具有非常重要的意义，成为矿山生态环境恢复与景观再造能否顺利实施的重中之重。针对矿山废弃地废弃物特征，整合矿区范围内外，并聚焦未来利用的可能性，矿山废弃物的利用可瞄准以下两点：整合矿区内外“三生”需求进行就地利用和嫁接到其他产业延长利用进行外运利用。
66.①
就地利用
67.以矿区的边界范围为基准向外缓冲500m作为矿区废弃物的利用范围，以避免矿山论矿山问题的发生，如在西南山区小型矿山点多、面广的状况下，需要着眼于更大的利用范围，以便为拆除物的高效、充分利用提供宽松的外部环境；对缓冲区范围内的区域开展针对性的实地踏勘，包括塌陷坑洞、滑坡、道路建设、水土流失等，诊断出矿区边界内生态修复需要的工程类型，边界外缓冲区内正常“生产、生活和生态”开展存在的问题，以及需要配套的各项设施，以便为废弃物的利用找到去处；针对矿山废弃物的状况，包括废弃物总量、受损量、可利用量、废弃量等，本着“先满足边界内，再满足边界外”的基本原则，优化废弃物的利用，实施整合矿区边界内外且满足“三生”需求的废弃物就地利用方式。
68.②
外运利用
69.外运利用主要是针对就地利用剩余的废弃物和就地不能利用的废弃物。考究乡镇或县域范围内的产业发展和工程建设，尤其是基础设施建设、建材业等的发展状况，以及在基础设施修建过程中所使用的原材料，查明每年基础设施建设过程中需要的原料总量及其来源和每年花费；根据矿山范围内废弃物的就地利用情况，估算剩余废弃物的总量，以及拆除物的空间分布；分析基础设施建设地与剩余废弃物的空间耦合性，实施分片区分类收集，再集中外运至基础设施建设地或建材场；对外运的废弃物进行分类利用，用于基础设施建设或建材生产。这样，利用废弃物开展基础设施建设和建筑材料生产，不仅有效利用了废弃物，而且减少了基础设施建设和建材业对其他资源的占用，还减少矿区生态环境的修复的污染物，具有显著的“三赢”效应，是循环利用资源或废弃物资源化利用的可选模式。
70.(3)土壤改良与培肥技术
71.矿山开采后大部分地表土壤被破坏，要想快速修复矿区生态环境，除采取工程技术措施对裸露地表进行覆土外，还需采取生物、化学措施，恢复土壤肥力，恢复植被覆盖。采取工程技术措施覆土后，并不能马上保证土壤的肥力满足种植。对此，在充分考虑研究区的地形地貌、立地条件下，应采取相应的生物化学措施对矿区土壤进行改良，改善土壤肥力及结构。土壤培肥过程主要在覆土后准备植被恢复阶段，因覆盖土或矿区原有土壤的土地肥力理化性质差，尤其是有机质缺乏，容易导致土壤板结、肥力低下，存在一些植物生长的限制因子。土壤培肥目的是增加土壤有机质和养分含量，改良土壤性状，提高土壤肥力。土壤改良与培肥常采用施肥法、微生物改良技术和植物改良法。
72.①
施肥法
73.土壤施肥是土壤改良的重要措施之一。由于矿区改良土壤是新构造土，改良土壤的培肥就成为矿区土地生产力提高的关键问题。在矿区土地植被建立的过程中施用农家肥，既可增加土壤的养分供给，又可改善土壤的理化性质，有利于土壤蓄水量的提高。通过培肥保障养分供给，扩大有机物质的循环基础，迅速提高肥力，增加产量。但施肥时要注意氮、磷、钾平衡施肥，磷钾肥作底肥要充足，氮肥作追肥要因时、因地、因作物而施用，同时还
要补施中量和微量元素肥料，避免不当施肥影响作物的产量。作为大规模覆盖土培肥地力的肥料主要还是有机肥或杂肥。如人畜粪便、秸秆、木屑等等都是较好的土壤改良剂，这些东西既容易获得成本又低，并能提供较多的有机质和土壤微生物，能提供较长时间的养分供应，还能起到地表覆盖和肥料的双重作用。充分利用这些废物不仅可改良覆盖土，同时也为这些废弃物处理提供了一条较佳的途径。
74.②
微生物改良技术
75.微生物改良法是指利用微生物的生命代谢活动降低土壤中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，从而使受污染的土壤能够逐渐恢复到清洁状态的过程。如俄罗斯从覆土的岩石中分离出细菌，在微生物新陈代谢的影响下，氮和腐殖质数量增加，第二年细菌数量增多，土壤肥力得以大幅提高，为植被恢复提供良好环境。
76.③
植物改良法
77.上面两种方法在短时间内对提升土壤肥力具有重要作用，但要想对土壤性状彻底改良，选择栽种合适的植物进行土壤物理性状改良和土壤污染修复才是最佳途径。这样植物改良技术便应运而生，植物的新陈代谢在微生物的配合下，可以发挥出强大的组合效应。植物改良法主要是通过种植相应的植物的根系吸收土壤内重金属污染物、水体中的富营养元素、空气中的有毒有害气体和增加土壤有机质和有效肥分。如在对矿山土壤重金属治理时常通过种植香根草来吸附土壤中的铅和锌，通过种植鸭跖草、百喜草来吸附土壤中的铜；在土壤培肥中，常采用绿肥法来培肥，绿肥一般多为豆科植物，也有少数十字花科、禾本科和薯类植物。绿肥一般含有15％～25％的有机质和0.3％～0.6％的氮素，能增加土壤有机质和有效肥分。绿肥植物的根部具有较强的穿透能力，能促进土壤水稳性团粒结构的形成，从而改善覆土理化性质，提高农作物、树木成活率及产量。大多数土壤改良，一般都要采用绿肥植物作为先锋栽种植物，来进行覆盖土的培肥熟化与稳定。绿肥植物提供昆虫、微生物等生物生存的环境和丰富的饵料，促使土地上生物的迅速增加。
78.2、矿山植被恢复与景观再造布局与设计
79.(1)植被恢复技术
80.植被恢复应遵循自然演替规律，通过人为创造有利于植被自然演替的条件，改善演替所需的生态因子，创建适合植被演替的生态位，来加速植被恢复。具体地说，矿山关闭后植被往往所剩无几，其植被恢复的最终目的并不是要把开采的矿山恢复到原始状态，而是要建立起稳定、高效的近自然人工生态系统。根据生态演替理论，顶极群落是与当地的现实生态位相适应的一种稳定群落结构。演替前期的群落为后期的群落创造更加适宜的条件，经过若干次演替后，最终达到顶级稳定群落。植被在自然状态下会向上演替，而在人为不利干扰下则向下演替，像废弃矿山这种裸地，如果任其自然演替，那将会花费几十年甚至上百年才能形成顶级的稳定群落，但是如果人为创造有利于植被自然演替的条件，改善演替所需的生态因子，创建适合植被演替的生态位，就能有效缩短群落演替的时间，从而快速的在矿区建立起稳定的植被群落。
81.进行矿区植被恢复时，在植被种类选择时应遵循如下几个原则：
①
适应在土壤贫瘠的恶劣环境中生长，具有抗风沙、抗旱、抗寒、抗贫瘠、抗病虫害等优良特性。
②
生长、繁殖能力强，郁闭迅速，树冠浓密，落叶丰富且易分解，可较快形成松软枯枝落叶层，最好能具有固氮能力，提高土壤中氮元素含量。
③
根系发达，萌芽能力强，能够有效地固结土壤，防止水
土流失。这在复垦工程的早期阶段尤其重要。
④
植物乡土化，根据不同的地貌和土壤类型，选择本地适生的植物，以较好适应研究区自然环境。
⑤
播种、栽植容易，成活率高。在植被配置模式上要适应当地的自然条件和立地条件，符合水土保持要求，适合先锋植物和适生树种的生理生态习性。要求管理简单易行，投资少，见效快，遵循植被生长的自然演替规律，保证植被的稳定和可持续发展等要求
82.在植被恢复过程中，矿区若存在植被，则应全部予以保留，荒草也任其自由生长，然后在现存植物中选择优势种，进行先期种植，待到矿山生态环境初步改善后，再引进当地乡土树种营造完善的生态系统；若矿山开采后均为裸露废弃地，则应首先观察什么样的植物在废弃地上最先自然的生长出来且长势最好，然后选取这种植物为先锋植物，这一时期主要选择优势草种进行培育推广种植，如狗尾巴草、芭茅草等，待到草丛达到一定覆盖率，再选择矿区优势的灌木树种进行种植，待到灌木树种成林后，再引进附近乡土乔木树种进行种植，直到栽培植物组成多层次的植被群落，形成多结构的生态系统。在进行灌木与乔木树种栽植时，必须从苗木开始，因为成树在这样恶劣的自然条件下将难以成活，而苗木则可以适应其现实生态位。矿山植被快速恢复的技术途径详见图4。
83.(2)矿山景观再造技术
84.当矿山关闭以后，工业场地逐渐转化为工业废弃地，工业景观也演变成了废弃工业设施，表明它的现实状态已经与周围景观环境不相协调；而矿山景观再造作为工业废弃地更新的一种成功对策，实质上是探寻到与新的环境条件相符合的潜在景观要素后，占据并充分利用资源将潜在的景观要素转化形成新的景观。
85.①
地形重塑技术
86.地形作为矿山景观再造的骨架，骨架塑造得如何直接影响到整个矿山景观的大体脉络。地形重塑应实地踏勘充分认识废弃矿山的现有地形，结合现有地形考量整个矿山景观再造的方向，重塑地形，尽量减少工程量和增加不必要的工作量，最好是就地利用矿区的土体和废弃物来进行地形改造。总的来说，地形的重塑无外乎对凹地形和凸地形的塑造。
87.a.凹地形重塑
88.凹地形主要指因矿山开采而产生的坑、洞、沟等呈凹陷型特征的地形。凹地形重塑和再利用方式如下：对于不存在重金属污染、天然积水的矿坑可进行引水成湖，塑造塘湖景观；对于存在重金属污染的矿坑，可通过重金属治理后，使其成为垃圾填埋的场所，从而解决垃圾对环境所造成的危害；对于深度较浅又无重金属污染的矿坑可选择覆土造田，营造独特的农田景观格局；对于工业遗迹浓厚的矿井，可以进行局部保留和改造，建设成为旅游和科普教育基地；对于地下空间宽阔，地质条件稳定的矿洞，可进行适当处理，建设成为地下仓储库；对于那些空间狭小、地下景观条件差的矿洞，可充分利用填充工艺，作为矿区工业废物的填埋地；对于开矿产生的大的沟道，可通过景观规划，将其作为矿区水系塑造的绝佳场所；对于小的沟渠可以选择，覆土填平，营造农田景观。
89.b.凸地形重塑
90.凸地形主要是指因矿山开采而形成的如矿渣堆、废石堆、开凿的山体等向外凸起的地形。对于坡度较陡的凸地形，可采取梯型降坡或者根据凸地形的特点雕塑成某种艺术形态的方式，对地形进行重塑；对于坡度较缓的凸地形，可采取覆土的方式，根据等高线营造梯形农田景观或者直接采取生物措施进行植被群落营造。凹凸地形快速重塑一般来说有
两大方向。一是“因势利导”，二是“削高垫低”，对于能直接利用的凹凸地形直接“因势利导”塑造成想要的地貌景观，如不存在污染的积水矿坑，可直接营造坑塘景观；对于不能直接利用的凹凸地形，则需要采取“削高垫低”的工程技术，如凹地形大多需要填充，凸地形则大多需要降坡平整，对于凸地形而言，在条件允许下直接将堆积物用于凹地形的填充是首要选择。
91.②
水体改造技术
92.水体改造应根据现场水体情况，因地制宜进行修复利用，在对水体进行污染治理后营造坑塘景观，是水体景观改造的首选方式。
93.矿山开采后的水体主要是废弃矿坑积蓄的雨水，这些水体或污染或未被污染。对于未被污染的水体可根据情况，予以保留，营造形成坑塘景观，再在水体内放养鱼类和种植水生植物，使之向休闲渔业发展；对于存在污染的水体，则必须结合污水处理的常规处理技术和生态处理技术，集成生物-生态技术，全方位增加有益水质净化的水生生物，以达到对水体的污染处理后方能利用。对于小面积积水坑塘零散分布的水体，可先将其全部保留，再采用工程措施对其进行连通平整处理，使分散的各个景观斑块通过修筑的廊道连接起来，形成斑块-廊道-基地相互协调的生态湿地模式；而对于浅小的水体则可采取土地平整工程进行覆土填埋造地或造林的方式加以改造。
94.③
植被重塑技术
95.植被之于矿山就如同人之于衣服一样，植被的重塑对于矿山景观再造具有重要意义。它既可以改善矿区的生态环境，营造出食物链，构建完整的生态系统，还可以起到美化环境，消除与周围景观不协调的作用。植物群落作为一种重要的景观要素，在矿山景观再造过程中具有重要地位。对矿山废弃地进行因地制宜的植物选择与种植设计，对于营造近自然景观，实现区域景观协调具有重要意义。
96.a.植物种类的选择
97.植被作为一种传统的造景元素，在国内外众多名园中都有大量运用，但是矿山废弃地植被景观再造不同于园林造景，矿山废弃地植被景观再造必须以生态环境恢复为前提，因此矿山废弃地景观再造应根据矿区规划利用方向，选择与矿山环境相适应的植被，植被配置应坚持乔-灌-草相结合，充分利用植被的可移植性。植被种类的选择不能像园林造景那样选择名贵、外形优美的植物，而是要遵循如下原则：
98.①
选择与矿区立地条件相适宜的植物，主要选择耐贫瘠、耐酸碱、耐旱、抗性强的植物。如马尾松、芭茅草、爬山虎等。
②
选择具有土壤改良功能的植物，如刺槐、胡枝子和紫穗槐等。
③
应选择乡土植物为主，当地乡土植物能很好的适应矿区的生存环境，应作为植被选择的首选。
④
乔、灌、草植被均应选取，因造乔、灌、草相结合的植被群落，不仅能够丰富景观层次，还有利于矿区植被覆盖率的提升、稳定生态系统形成。
⑤
在植被大小的选择上，必须从苗木开始营造，因为对于矿山废弃地恶劣的环境，成树难以适应，但苗木却可以顺其自然。
99.b.植物景观优化
100.矿山废弃后使原来的工业景观转变成破旧厂房、塌陷场地和裸露岩石等构成的生硬的废弃工业设施，植物作为矿山废弃地中最有活力的景观要素，其恰当布置可以使这种生硬的废弃工业景观显得更加柔和。如对边坡进行稳固复绿、在建筑物周围搭配景观植物、
在裸露边坡植树绿化等。
101.本实施例综合集成了边坡治理、废弃物处理、土壤改良、植被恢复等方面的措施，考虑矿山景观生态环境破坏特征、可能产生的危害(隐患点)及存在的限制因素，细化了矿山景观生态环境快速修复与再造技术体系：边坡稳固技术、土壤改良技术、废弃物利用技术、植被恢复技术、地形重塑技术、水体改造技术和植被景观再造技术，有利于科学、有效、快速的实现矿山生态环境修复与景观再造。另外，在矿山生态环境恢复的决策过程中，以多功能的利用方式为主，即将开采后的矿山往生态景观、观光旅游、探险考古等方面发展，临时建设用的使用也不再是单一的拆除、覆绿或复耕，而是呈多样化方向，部分工业广场、道路、地面建筑物等保留，用作为复垦区及周边产业发展设施农用地，部分沉陷区或地裂缝打造为湿地水体。而且，在植被恢复过程中，更多强调珍贵的乡土树种，珍贵可以增加矿区居民的收入，乡土又可提高植被恢复的生态适宜性，植被的选择常以速生为主，且以幼苗为主要选择对象，一方面大的不宜成活，另一方面大的成本也高，一旦成活率得不到保证时，复垦损失也是非常巨大的，故选幼苗为主。
102.以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

技术特征：
1.一种矿山生态环境快速修复与景观再造方法，其特征在于，所述方法包括：对矿山开采后形成的边坡进行植被覆盖，以使边坡的坡面稳固；在边坡的坡面稳固后，对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥，以恢复矿山植被；根据矿山开采后的地形、水体和污染情况，对矿山景观进行再造。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对矿山开采后形成的边坡进行植被覆盖，以使边坡的坡面稳固包括：根据所述边坡的特征，确定所述边坡的类型，根据所述边坡的类型，对所述边坡进行植被覆盖。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述边坡的类型，对所述边坡进行植被覆盖包括：若所述边坡的类型是崖壁，则在所述边坡的坡脚种植乔木和攀爬植物，并在所述边坡的坡顶种植灌木和垂吊植物；若所述边坡的类型是强硬度陡坡，则以附近未受人为干扰的自然坡度为参考，利用矿山开采后的固体废弃物对所述边坡进行填充以形成一个新边坡，并在所述新边坡的坡面上种植灌木丛和草本植物；若所述边坡的类型为碎石土质陡坡，则以附近未受人为干扰的自然坡度为参考，根据等高线原理进行梯度削坡，形成梯形坡地，并在所述梯形坡地上设置排水沟及截水沟，或者利用生态袋对所述边坡进行填充以形成一个可绿化的新边坡，并在所述新边坡的坡脚设置挡土墙；若所述边坡的类型为碎石土质缓坡，则在对所述坡面进行土地平整后，在平整后的坡面平铺草皮，并种植乔木。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述崖壁上挖掘若干孔穴，并在每个孔穴中充填土壤，以种植攀爬植物、垂吊植物、灌木、草本中的至少一个。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥之前，还包括：确定矿山是否存在植被；相应地，所述对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥具体为：若所述矿山不存在植被，则对所述矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥。6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述对所述矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥包括：对矿山开采后被破坏的地表土壤进行覆土；在覆土后，采用施肥法、微生物改良法，增加土壤的有机质和养分含量，并采用植物改良法，选择合适的植物，进行土壤物理性状改良和土壤污染修复。7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述恢复矿山植被包括：在矿山培育植被后，从已培育的植被中确定优势草本植被，并在所述矿山中种植所述优势草本植被的草种；在所述优势草本植被的覆盖率满足要求后，从已培育的植被中确定优势灌木，并在所述矿山中种植所述优势灌木的树种，或者，在所述矿山中种植从所述矿山附近引入的乡土的灌木树种；
在所述灌木树种长大成林后，从已培育的植被中确定优势乔木，并在所述矿山中种植所述优势乔木的树种，或者，在所述矿山中种植从所述矿山附近引入的乡土的乔木树种，直至形成多层次植物群落，进而形成多结构的生态系统。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据矿山开采后的地形、水体和污染情况，对矿山景观进行再造包括：对矿山开采后形成的包括具有凹陷型特征的凹地形和具有凸起型特征的凸地形的已有地形进行地形重塑；对矿山开采后的污染水体和未污染水体进行包括营造坑塘景观的水体改造。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对矿山开采后形成的包括具有凹陷型特征的凹地形和具有凸起型特征的凸地形的已有地形进行地形重塑包括：对于能够直接进行景观再造的凹地形或凸地形，将所述能够直接进行景观再造的凹地形或凸地形改造为期望的地貌景观；对于不能够直接进行景观再造的凹地形和凸地形，利用所述凸地形的堆积物填充所述凹地形，以使所述凸地形降坡以及所述凹地形被填充。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将所述能够直接进行景观再造的凹地形或凸地形改造为期望的地貌景观包括：若所述凹地形不存在重金属污染且天然积水，则将水引入所述凹地形，以形成坑塘景观。

技术总结
本发明公开了一种矿山生态环境快速修复与景观再造方法，涉及矿山生态环境的治理技术，所述方法包括：对矿山开采后形成的边坡进行植被覆盖，以使边坡的坡面稳固；在边坡的坡面稳固后，对矿山开采后被破坏的地表土壤进行土壤改良和培肥，以恢复矿山植被；根据矿山开采后的地形、水体和污染情况，对矿山景观进行再造。本发明综合集成了边坡治理、土壤改良、植被恢复、景观再造等方面的措施，细化了矿山景观生态环境快速修复与再造技术体系，有利于科学、有效、快速的实现矿山生态环境修复与景观再造。再造。再造。


技术研发人员：邵景安 胥迟英 李满意 郭跃 司洪涛 马磊 李成
受保护的技术使用者：重庆地质矿产研究院
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/5