廣東省大寶山礦是以鐵銅為主的大型多金屬礦山，其礦床上部為風(fēng)化淋濾型褐鐵礦床，中部為層狀菱鐵礦床，下部為銅、鉛、鋅、硫鐵礦床以及斑巖型鉬礦床和矽卡巖型鉬多金屬礦床，主要產(chǎn)品為成品鐵礦石、銅精礦、硫精礦。在大寶山礦產(chǎn)開采過程中，形成了采場(chǎng)區(qū)、露采邊坡、排土場(chǎng)和尾礦庫(kù)，嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛簿坝^，造成滑坡、水土流失等問題，還導(dǎo)致了植被消失、生態(tài)系統(tǒng)毀壞、土壤污染等生態(tài)環(huán)境問題?；谧匀坏慕鉀Q方案（NbS）為該礦區(qū)的污染源頭控制與生態(tài)修復(fù)提供了新的技術(shù)路徑。

基于自然的礦區(qū)流域污染控制方法

大寶山礦區(qū)露天開采歷史周期長(zhǎng)，地形地貌損毀已經(jīng)影響到了礦區(qū)水系的分布。同時(shí)，由于多年平均降水量高達(dá)1500毫米，土壤酸化更影響植被恢復(fù)。水文及水動(dòng)力是礦區(qū)污染元素?cái)U(kuò)散的核心動(dòng)力源，也是污染防控的關(guān)鍵因素。因此，遵循自然地形地貌特征，因勢(shì)利導(dǎo)、利用自然，構(gòu)建礦區(qū)徑流場(chǎng)，可起到事半功倍的效果。

構(gòu)建礦區(qū)三維徑流場(chǎng)和水系，獲取污染擴(kuò)散路徑。根據(jù)大寶山地區(qū)所在的流域范圍，依據(jù)礦區(qū)植被、地形地貌和水文條件，首先構(gòu)建大寶山三維立體景觀模型?；谌S地形地理信息等相關(guān)要素的拓?fù)潢P(guān)系，科學(xué)劃分礦區(qū)降水匯水面，構(gòu)建三維徑流場(chǎng)和水系。

實(shí)施清污分流，嚴(yán)控污染面和污染匯水，從源頭控制污染擴(kuò)散。根據(jù)礦區(qū)已形成的現(xiàn)狀徑流水系分布，結(jié)合礦區(qū)匯水面和降雨量，進(jìn)行基于三維徑流場(chǎng)及水系的清污分流區(qū)、排水溝渠的規(guī)劃設(shè)計(jì)，因勢(shì)利導(dǎo)、合理有序地設(shè)計(jì)導(dǎo)水、排水工程分流水源，在場(chǎng)地內(nèi)實(shí)現(xiàn)清污分流，同時(shí)沿水流走向因地制宜地截、排山洪，減緩山洪集中沖刷，減少降雨集中往低處匯集的排洪壓力。其中，截洪溝等排水工程設(shè)計(jì)根據(jù)地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)合理布設(shè)，將地表徑流合理有序地導(dǎo)出；對(duì)泥石流的水源進(jìn)行調(diào)節(jié)和分流，對(duì)形成泥石流的固體物源進(jìn)行穩(wěn)固，對(duì)泥石流在沖溝中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制和消能。據(jù)測(cè)算，大寶山礦區(qū)徑流面積為25平方千米，實(shí)施清污分流工程后，通過修建截排水溝可實(shí)現(xiàn)攔水面積12平方千米，每年攔水量1836萬立方米，可節(jié)約2203萬元的污水處理費(fèi)用。

基于自然的礦地生態(tài)修復(fù)工程設(shè)計(jì)

大寶山礦地生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)中遵循“依山就勢(shì)重塑地形、因勢(shì)利導(dǎo)疏導(dǎo)水流、柔性防護(hù)穩(wěn)定邊坡”的理念開展生態(tài)修復(fù)工程設(shè)計(jì)，通過植被修復(fù)控制水土面狀侵蝕，利用土壤與植被相結(jié)合，原位固化和攔截重金屬的遷移擴(kuò)散。

“依山就勢(shì)”重塑地形。根據(jù)治理區(qū)的水文、地質(zhì)、氣候環(huán)境條件，結(jié)合地形地貌特點(diǎn)和場(chǎng)地排水的需要，進(jìn)行地形重塑，保持原有地形地貌及邊坡的固有穩(wěn)定性，用最少的擾動(dòng)確保邊坡地形地貌的自然態(tài)，依山就勢(shì)整形，減少修筑平臺(tái)、削坡減載土石方工程帶來的大量的松散堆積物可能引發(fā)的新的邊坡不穩(wěn)定隱患。

“因勢(shì)利導(dǎo)”疏導(dǎo)水流。在治理區(qū)重塑地形的同時(shí)，因勢(shì)利導(dǎo)、合理有序地設(shè)計(jì)導(dǎo)水、排水工程，分流水源，實(shí)現(xiàn)在場(chǎng)地內(nèi)的清污分流。治水措施充分滿足生態(tài)恢復(fù)前期控制水土流失的需要。排水溝走向設(shè)計(jì)堅(jiān)持因地制宜、根據(jù)暴雨期間觀察的水流走向設(shè)計(jì)，構(gòu)造坡頂及平臺(tái)內(nèi)側(cè)截水、排水及坡面導(dǎo)水的縱橫排水溝網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，逐層有序截水排水，控制邊坡水蝕與水土流失。

“柔性防護(hù)”穩(wěn)定邊坡。對(duì)裸露邊坡以柔性防護(hù)為主、工程措施為輔，采用柔性材料進(jìn)行柔性防護(hù)，不構(gòu)建擋墻、格構(gòu)梁等鋼筋混凝土構(gòu)筑物，促進(jìn)排土場(chǎng)中的溝床穩(wěn)定。對(duì)排土場(chǎng)內(nèi)松散的堆積物以排導(dǎo)為主，設(shè)置生態(tài)袋植物堤、生態(tài)島停淤區(qū)域；利用生態(tài)袋能過濾泥沙、生長(zhǎng)植被的特性，利用植物樹冠與根系的作用控制侵蝕，增加邊坡的穩(wěn)定性；利用植物群落作用，固土防蝕，改善松散土質(zhì)的抗沖性，增強(qiáng)治理區(qū)排土場(chǎng)堆積體的穩(wěn)定性，消除地質(zhì)災(zāi)害威脅。

基于自然的礦地生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施

針對(duì)大寶山礦區(qū)場(chǎng)地露采場(chǎng)、排土場(chǎng)的現(xiàn)有堆體，根據(jù)生態(tài)環(huán)境評(píng)估與預(yù)測(cè)結(jié)果，按照系統(tǒng)工程的思路綜合治理，實(shí)施局地“地貌重塑——土壤重構(gòu)——植被重建”工程，因地制宜、逐步恢復(fù)大寶山礦區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)，營(yíng)造一個(gè)適合植物生長(zhǎng)的健康環(huán)境，緩解環(huán)境重金屬污染，恢復(fù)場(chǎng)地生態(tài)活力，重塑動(dòng)植物自然生境，尋找新的生態(tài)平衡與景觀生態(tài)，強(qiáng)化區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能。

場(chǎng)地平整措施。由于大范圍的露天開采和不規(guī)范的排土，大寶山礦區(qū)地表造成了強(qiáng)烈的擾動(dòng)和破壞，形成了比較嚴(yán)重的土壤侵蝕問題。場(chǎng)地平整設(shè)計(jì)基本遵循現(xiàn)有總體地勢(shì)。針對(duì)區(qū)域特殊的地形地貌及現(xiàn)狀，進(jìn)行地形整理，依現(xiàn)狀地勢(shì)設(shè)置成緩坡及臺(tái)地，并以生態(tài)方法治理邊坡環(huán)境，堅(jiān)持植物措施為主，逐步恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)。其中，在不影響后續(xù)的種植和排水等條件下，適當(dāng)保留原有的臺(tái)地，不刻意治理成平緩的坡地，場(chǎng)地平整依山就勢(shì)確保邊坡整體穩(wěn)定，同時(shí)使整個(gè)地形的坡面曲線保持排水通暢，以消除滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害隱患。

土壤改良措施。土壤改良主要是對(duì)礦區(qū)土壤進(jìn)行原位基質(zhì)改良。據(jù)礦區(qū)地形地貌、污染分布和工程類型，劃分改良工程分區(qū)。土壤改良材料的用量與配方，依照土壤檢測(cè)分析的結(jié)果，進(jìn)行適時(shí)適地選擇。原位基質(zhì)土壤改良方案是對(duì)整理后的種植條溝、表土采用復(fù)合基質(zhì)，以硫還原菌的微生物菌劑等生物措施為核心進(jìn)行土壤改良，進(jìn)而調(diào)整土壤pH值，改變土壤酸性條件，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，降低土壤重金屬活性，起到固化、穩(wěn)定化的目的。同時(shí)，實(shí)施土壤改良的前期酸化預(yù)測(cè)與土壤改良的全過程酸化控制，營(yíng)造有益微生物生長(zhǎng)的適宜環(huán)境，通過有益微生物的作用持續(xù)改良土壤。

自然植被恢復(fù)。經(jīng)土壤改良后，在生態(tài)恢復(fù)條件成熟時(shí)，及時(shí)對(duì)修復(fù)土地進(jìn)行植被恢復(fù)，構(gòu)建喬灌草立體植被體系。由于采礦土地?fù)p毀后，原植被也遭到損毀，因此應(yīng)篩選適當(dāng)?shù)南蠕h植物對(duì)損毀土地進(jìn)行先行修復(fù)，同時(shí)篩選適宜的適生植物作為礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的對(duì)象。種植品種的選擇應(yīng)以當(dāng)?shù)仄贩N優(yōu)先為原則，修復(fù)后生態(tài)景觀要與周邊環(huán)境容為一體。因此，依據(jù)大寶山礦區(qū)原有氣象氣候條件、植被類型、地形條件，選擇的造林樹種主要為馬尾松、胡枝子、鹽膚木、紫穗槐；草種主要以豆科草類為主，主要選擇大葉草、狗牙根等草本植物，利用豆科作物的固氮能力改良土壤。在種植模式上，采取種、播相結(jié)合，形成先鋒植物、長(zhǎng)期定居植物、短期植物、四季植物更替的人工群落系統(tǒng)；實(shí)行草灌相結(jié)合，盡快形成能夠覆蓋表層土壤的植物群落，實(shí)現(xiàn)短期植被與長(zhǎng)期植被的自然演替。

建立監(jiān)測(cè)與優(yōu)化的機(jī)制和措施。在生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的同時(shí)，遵循國(guó)際先進(jìn)的生態(tài)修復(fù)適應(yīng)性管理理念，分類建立監(jiān)測(cè)區(qū)塊或樣方，進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)，對(duì)比分析不同修復(fù)模式的成效，不斷對(duì)礦地生態(tài)修復(fù)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以保證修復(fù)效益的最大化，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)土地的可持續(xù)利用。

相關(guān)思考

大寶山礦區(qū)基于自然解決方案的生態(tài)修復(fù)案例中，通過開展基于徑流場(chǎng)原理的礦區(qū)流域污染控制和遵循自然原理的生態(tài)修復(fù)規(guī)劃設(shè)計(jì)、修復(fù)措施以及適應(yīng)性的生態(tài)修復(fù)管理，按照地貌重塑、土壤重構(gòu)和植被修復(fù)的系統(tǒng)進(jìn)程，快速建立了人工介入下的植被群落系統(tǒng)，模擬自然生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)土壤正?；⒅参镟l(xiāng)土化，并依靠植物自身的抗逆性和植物群落物種的多樣性，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，逐步形成自我完善、正向演替的自然生態(tài)系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)了人工修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)與所在區(qū)域生態(tài)環(huán)境背景的協(xié)調(diào)一致，保障了修復(fù)后的礦地生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定和自然資源管理的可持續(xù)性。

在生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)過程中，基于自然的解決方案的核心在于遵循或模仿本地生態(tài)系統(tǒng)，從“理念指導(dǎo)——規(guī)劃控制——措施實(shí)現(xiàn)”的邏輯出發(fā)，在修復(fù)的全過程中體現(xiàn)整體性、系統(tǒng)性和綜合性。其中，整體性體現(xiàn)在修復(fù)方案應(yīng)涵蓋到一個(gè)相對(duì)完整的生態(tài)流域和生態(tài)功能區(qū)；系統(tǒng)性體現(xiàn)在生態(tài)要素變化的全過程或相互作用的全鏈條；綜合性體現(xiàn)在識(shí)別多要素的相互作用，而不是單要素的修復(fù)，這也是系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)的本質(zhì)特征。