一种适用于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复方法

摘要

本发明公开了一种适用于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复方法，包括坡面防护方法、设置集水装置、进行土壤改良、进行植被配置；首先通坡面整理是对矿山需修复边坡进行台阶式削坡以稳定边坡，每一级平台内侧设生态截水沟，台阶上每隔一定距离连设置沉沙池与集水坑；集水坑内安装集水装置，与沉沙池、截水沟相连接，集水装置另一端设可控排水口，与坡面灌溉系统相连接，用以收集并充分合理利用坡面径流，提供旱季灌溉水源，同时防止坡面冲刷减少水土流失；平台与坡面均覆土，每一级平台开挖种植穴，每一级坡面采取生态袋+生态毯的方式，将土壤改良剂与异地客土混合，填充于种植穴、生态袋和生态毯，为植物生长提供良好的水肥条件；选择适宜的乔灌草进行植被配置。比较全面的改善边坡立地条件，使边坡植被快速恢复到自然生态的状态。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生态修复技术，尤其涉及一种适用于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复方法。

背景技术

随着矿山开采，尤其是露天采矿，占用和破坏大量的土地资源，严重影响区域生态环境健康，矿坑、排土场、尾矿库产生大量废弃边坡，坡体不稳、地表裸露以及植被缺乏等引起塌陷、崩塌、滑坡等严重地质灾害，大气、水、土壤等环境污染、以及其他水土流失和生物多样性退化等环境问题，导致矿区生态系统失衡，严重制约区域生态社会经济的可持续发展。

针对干旱区矿山边坡生态问题，国内外进行多方面研究，主要集中在边坡防护、植被绿化、土壤基质改良、土壤重金属污染等方面，提出边坡稳定性装置、种植装置、集雨装置等方面的发明专利。传统边坡修复多主要包括削坡开级、抗滑桩、挡土墙、浆砌片石骨架等固坡措施，随着生态理念的普及和修复技术的发展，矿山生态修复技术得到快速发展，主要包括混凝土框架、预应力锚索框架、空心砖等坡面防护技术以及生态植被毯、生态灌浆、客土喷播、土工格室等坡面植被恢复技术。公开号为CN103875481A的中国专利公开了一种矿山边坡的修复构件与修复方法，通过网状框架和包含种子、基质、基肥的修复包对地形复杂的矿山边坡具有较好的使用效果；公开号为CN103650968A的中国专利公开了一种边坡穴植植物装置，包括保育蓝和基础包，在干旱半干旱区裸露地表具有较好的生态修复效果；公开号为CN103299740A的中国专利公开了一种矿山废弃地植被恢复的处理方法，通过改良悬浮液和客土喷播进行植被修复，能够改良土壤酸碱性、控制重金属污染；公开号为CN103461070A的中国专利公开了一种干旱种植区坡地集雨抗旱方法及结构，设置纵向地垄以及横向集雨沟，解决干旱山区灌溉缺水的问题。

目前的专利和研究成果复杂多样，针对干旱区矿山边坡生态修复的部分问题，但目的性过于单一，修复效果不全面，具有生态性差、修复率低、效果短期等问题，不能从根本上解决干旱区矿山边坡生态问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种集坡面防护、集水装置、土壤改良和植被配置为一体的适用于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的适用于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复方法，包括以下四部分：坡面防护方法、设置集水装置、进行土壤改良、进行植被配置；

所述的坡面防护方法包括：

对坡度大于35°、坡长大于10m的边坡进行台阶式削坡，坡面与平台均覆土20-30cm，每一级坡面长8-10m，坡面坡脚处铺设6-10层生态袋，上方铺设生态毯，每一级台阶平台宽度为2-3米，平台上开挖种植穴，平台靠坡脚内侧开设截水沟；

所述设置集水装置包括：

沿所述截水沟每隔20-30m开挖沉沙池和集水坑，并安装集水装置，所述集水装置包括集水袋、连接口、滤网、进水管道、蝶式单向阀、进水口、可控排水口、排水管道；

所述进行土壤改良包括：

制备土壤改良剂，将其与异地客土混合后作为改良种植土，填充于种植穴、生态袋与生态毯中，用于边坡修复；

所述进行植被配置包括：

每一级坡面上铺设的生态袋和生态毯中添加植物种子选择为灌草类，每一级台阶平台上种植穴内种植乔灌木混交，林下撒播混合草籽。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的适用于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复方法，从坡面结构、土壤改良、雨洪利用、植被配置四方面综合进行边坡修复，全面改善边坡立体条件，恢复边坡的结构稳定性和自然生态系统平衡性，适于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复。

附图说明

图1为本发明实施例中坡面整理与植被配置示意图。

图1中各标号对应的事物为：1—原坡面线；2—整理后坡面线；3—整理后台阶平台；4—种植穴；5—生态截水沟；6—覆土；7—生态袋；8—生态毯；9—U型钉。

图2为发明实施例中涉及的集水装置示意图。

图2中各标号对应的事物为：10—削坡后台阶平台；11—坡面；12—生态截水沟； 13—沉沙池；14—集水坑；15—塑料薄膜；16—集水袋；17—连接口(装有滤网)；18—进水管；19—蝶式单向阀；20—进水口；21—排水管；22—可控排水口。

图2中，标号13沉沙池与标号14集水坑内侧铺设土工布。

图2中，标号17连接口处安装滤网。

图2中，标号19处安装蝶式单向阀。

图2中，标号22可控排水口处安装出水阀门。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的适用于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复方法，其较佳的具体实施方式是：

包括以下四部分：坡面防护方法、设置集水装置、进行土壤改良、进行植被配置；

所述的坡面防护方法包括：

对坡度大于35°、坡长大于10m的边坡进行台阶式削坡，坡面与平台均覆土20-30cm，每一级坡面长8-10m，坡面坡脚处铺设6-10层生态袋，上方铺设生态毯，每一级台阶平台宽度为2-3米，平台上开挖种植穴，平台靠坡脚内侧开设截水沟；

所述设置集水装置包括：

沿所述截水沟每隔20-30m开挖沉沙池和集水坑，并安装集水装置，所述集水装置包括集水袋、连接口、滤网、进水管道、蝶式单向阀、进水口、可控排水口、排水管道；

所述进行土壤改良包括：

制备土壤改良剂，将其与异地客土混合后作为改良种植土，填充于种植穴、生态袋与生态毯中，用于边坡修复；

所述进行植被配置包括：

每一级坡面上铺设的生态袋和生态毯中添加植物种子选择为灌草类，每一级台阶平台上种植穴内种植乔灌木混交，林下撒播混合草籽。

所述的坡面防护方法中：

所述种植穴直径60-80cm、深50-60cm、穴间距为2-3米；

所述截水沟为生态截水沟，断面为梯形，尺寸为上底宽0.60m、下底宽0.30m、深度：0.30m、纵向坡度为1.5％，内侧铺设土工布，土工布之上铺设生态袋。

所述设置集水装置中：

所述沉沙池尺寸：长×宽×深＝1.2m×1m×0.5m，沉沙池内侧铺设土工布，土工布之上铺设农用塑料薄膜，厚度为0.02mm；

所述集水坑尺寸：长×宽×深＝2m×1.5m×0.8m，集水坑内侧铺设土工布，土工布之上安装集水袋；

所述集水袋放于集水坑中，塑料薄膜铺设于沉沙池中，两者通过进水管道相连，塑料薄膜一侧的连接口为为两个不同水位的接水口，内部装有滤网，集水袋一侧的接口为进水口，进水口处安装有塑料蝶式单向阀，集水袋另一侧连接排水管，外端为装有阀门的可控排水口与坡面灌溉系统相连。

所述进行土壤改良中：

所述土壤改良剂由保水剂、复合微生物菌肥组成，每立方原状表土或异地客土添加80g保水剂，500g复合微生物菌肥。

所述进行植被配置中：

植被选择适于干旱区生长的树种，草本为苜蓿、沙打旺、黑麦草、冷蒿、披碱草、高羊茅，灌木选择小叶锦鸡儿、柠条、沙棘、沙地柏，乔木选择樟子松、串杨、榆树、旱柳。

干旱区的矿山边坡生态失衡是一个多发性问题，因此进行生态修复需要综合考虑各方面因素，针对干旱区矿山边坡立地条件差以及生态失衡多发性、生态修复技术单一性的问题，本发明结合区域水文、地理、土壤、地质、气候等进行综合考虑，从边坡稳定性、水土资源综合利用、土壤改良、植被恢复等方面进行综合性措施布置，以达到良好的矿山生态修复效果，从坡面结构、土壤改良、雨洪利用、植被配置四方面综合进行边坡修复，全面改善边坡立体条件，恢复边坡的结构稳定性和自然生态系统平衡性，适于干旱区矿山生态修复边坡植被快速恢复。

通过本发明技术方案进行干旱区矿山边坡生态修复，能全面改善坡面立地条件，通过土地整理增加坡面稳定性，减少坡面侵蚀；通过添加土壤改良剂，改善土壤水肥条件，增加土壤活性，为植物生长创造良好条件；通过集水装置，充分收集并存储坡面径流，为坡面植被灌溉提供水源，实现雨洪有效利用；通过合理植被配置，使其与坡面整理和土壤改良相适应，以达到快速恢复植被，并使坡面达到长期结构稳定、生态平衡。

具体实施例：

如图1、图2所示，包括四部分处理方法，坡面整理、集水装置、土壤改良、植被配 置。

1、坡面防护，如图1所示，对坡度大于35°，坡面长度大于10m的边坡(1)进行台阶式削坡，每一级坡面(2)高度为6-8m，坡面坡脚处铺设6-10层生态袋，上方铺设生态毯，每一级台阶平台(3)宽度为2-3m，平台上开挖种植穴，平台靠坡脚内侧开设截水沟(5)。

1)为加强边坡稳定性，和边坡防护功能，最低一级坡面生态袋可错茬码放两层，生态毯铺设两层，用U型钉加以固定；

2)种植穴直径60-80cm，深50-60cm，穴间距为2-3米；

3)截水沟为生态截水沟，断面为梯形，内侧铺设土工布，土工布之上铺设生态袋，尺寸为上底宽0.60m，下底宽0.30m，深度0.30m，纵向坡度为1.5％。

2、如图2所示，沿生态截水沟每隔20-30m左右开挖沉沙池(13)和集水坑(14)，安装集水装置。

1)沉沙池尺寸：长×宽×深＝1.2m×1m×0.5m，沉沙池内侧铺设土工布，土工布之上铺设农用塑料薄膜，厚度为0.02mm；

2)集水坑尺寸：长×宽×深＝2m×1.5m×0.8m，集水坑内侧铺设土工布，土工布之上安装集水袋；

3)集水装置由集水袋(16)、连接口(17)、滤网(17)、进水管道(18)、蝶式单向阀(19)、进水口(20)、排水管道(21)、可控排水口(22)组成；

4)集水袋(16)放于集水坑(14)中，塑料薄膜(15)铺设于沉沙池(13)中，两者通过进水管道(18)相连，塑料薄膜(15)一侧的连接口为两个不同水位的接水口(17)，内部装有滤网，集水袋一侧的连接口为进水口(20)，安装有塑料蝶式单向阀(19)，集水袋另一侧连接排水管(21)，排水管外端伸出坡面，设置装有阀门的可控排水口(22)，可与坡面灌溉系统相连。

5)集水装置说明：

生态截水沟具有一定纵向坡度，使其中的水流流向一侧的沉沙池(13)；沉沙池中铺设土工布，具有防渗作用，土工布上铺设农用塑料薄膜(15)，可快速、方便的清理沉积的沙土，并且可随时更换；

进水管(18)两端通过接水口(17)和进水口(20)连通沉沙池的塑料薄膜(15)和集水坑的集水袋(16)，进水口稍低于接水口，便于沉沙池中的水流入集水袋；

接水口处安装滤网，方式泥沙、石头枯枝落叶堵塞进水管道；进水口处安装塑料蝶 式单向阀，防止集水袋中的水逆流回沉沙池；

根据不同汇水量设置两个进水通道(18)，有效调节水位，避免单条管道淤积堵塞；集水坑(14)深度深于沉沙池(13)；

集水袋另一侧连接排水管(21)，排水管另一端伸出坡面，排水口为装有开关阀门的可控排水口(22)，与坡面灌溉系统相连；

集水装置中每个部件均可自由拆卸，以便某个部件出现损坏时可随时更换。

3、制备土壤改良剂，将其与异地客土混合后作为改良种植土，填充于种植穴、生态袋与生态毯中，用于边坡修复。

土壤改良剂由保水剂、复合微生物菌肥组成，每立方原状表土或异地客土添加80g保水剂，500g复合微生物菌肥。

4、针对本发明中的坡面整理方法进行植被配置，每一级坡面上铺设的生态袋和生态毯中添加植物种子选择为灌草类，每一级台阶平台上种植穴内种植乔灌木混交，林下撒播混合草籽。

植被选择适于干旱区生长的树种，草本为苜蓿、沙打旺、黑麦草、冷蒿、披碱草、高羊茅，灌木选择小叶锦鸡儿、柠条、沙棘、沙地柏，乔木选择樟子松、串杨、榆树、旱柳。

本发明与现有技术相比有以下不同：

1)本发明首次系统的提出一套完善的干旱区矿山边坡生态修复技术，将坡面防护、雨洪利用、土壤改良、植被配置四方面相搭配结合，全面系统的改善边坡立地条件，修复效果明显高于其他边坡修复技术；

2)本发明提出的坡面整理方法将工程措施和生物措施相结合，生态袋护坡脚，生态毯护坡，柔性强，适用于各种地形复杂的边坡，相对于传统边坡修复技术，避免人为硬化的同时具有良好的防护作用，快速恢复植被，达到纯自然生态修复效果；

3)本发明创新性的提出一种坡面集水装置，材料易得，组装简单，能有效的收集并存储坡面径流，减少坡面冲刷，为旱季灌溉提供水源，解决干旱区矿山修复缺水问题，实现雨洪合理利用；

4)本发明将保水剂与复合微生物菌肥结合用于干旱区边坡修复，共同改善土壤水分养分条件，提高土壤活性，二者相互作用促进彼此发挥更大效果，与相应植被配置相结合；

5)本发明对提出的坡面整理措施筛选相应的植被，进行植被配置，避免种植配置不当而产生的出苗率底、成活率的问题。

应用本发明的技术经济分析：

(1)技术指标：

1)增加坡面稳定性；

2)改善土壤水分、养分条件，提高土壤活性；

3)汇集存贮地表径流，提供水源，改善边坡水分条件；

4)提高植被出苗率、发芽率、成活率，快速恢复自然植被状态。

(2)经济指标：

1)减少矿山修复的管理养护成本；

2)减少干旱区矿山边坡生态修复灌溉成本；

3)减少边坡生态修复中因出苗率底、死亡率高造成的植被补植等成本。

4)集水装置原料易得，组装简单，减少修建蓄水设施的成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。