岩石边坡快速生态修复技术

保水剂、黏合剂在喷混植生技术上的应用

我国的道路等基础设施建设，发展十分迅速，尤其是最近几年的高速公路建设和采石场的生态修复，更是成绩斐然。然而，高速公路建设与矿（石）开采是以破坏生态环境为代价的一项现代化工程，其开挖路堑、填筑路堤，都导致原生植被破坏、动物栖息地破坏、水土侵蚀、出现了大量石质边坡和露山体等一系列生态环境问题，因此恢复和重建高速公路边坡及路侧两旁的自然生态植被势在必行。随着人们环保意识的日益增强，要求对大量露的岩石边坡给以植被恢复。但岩石边坡通常不具备植被赖以生长的土壤条件和养分条件，并且坡度一般都较大，雨水极易冲刷坡面，故岩石边坡的生态防护成为高速公路建设中的研究热点和施工难点。

对石质边坡的防护，以前通常采用单纯的工程技术，如浆砌块石、干切片石、喷射砼等，由于施工复杂、造价昂贵而且影响公路两侧的环境和生态景观已逐渐地被淘汰。目前，在发达国家和地区，已普遍采用生物防护及生物与工程措施相结合的生态防护技术。在处理石质边坡的各生物防护技术中，植被恢复效果最为明显，并且近两年发展最快的是喷混植生技术。

一、喷混植生技术的发展

1、基本概念

喷混植生技术是以工程力学和生物学理论为依据，利用客土掺混粘结剂和锚杆加固铁丝网技术，运用特制喷混机械将土壤、肥料、有机质、保水材料、粘结材料、植物种子等混合干料加水后喷射到岩面上，形成近10㎝厚度的具有连续空隙的硬化体，种子可以在空隙中生根、发芽、生长，而一定程度的硬化又可防止雨水冲刷，从而达到恢复植被、改善景观、保护环境的目的。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科于一体的综合环保技术，其核心是通过成孔物质的合理配置，在岩石坡面上营造一个既能让植物生长发育，而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构，使建植层固、液、气三相物质基于平衡。喷混植生技术实现了边坡防护和景观绿化两大功能的完美结合，是环境保护和国土绿化工程的一大突破。

2、喷混材料的选择

喷混材料是喷混植生技术的关键，是国内外研究的核心。北京金元易生态工程技术中心组织专家并联合深圳万信达、贵州高速、浙大草原所、北京路域等友好单位经过多年研究与开发，在喷混基材的选择与配比有较成熟技术。

喷混材料的选择包括土壤、有机质、肥料、保水材料、粘结剂、pH缓冲剂等选择和配比，乔、灌、草种的选择与配比以及挂网和锚杆材料的选配。现简述如下：

（1）土壤是营造植物长期生长提供养分储存养分的基础材料，常因地制宜，选择就近的壤土和砂壤土，但因其肥力不够，所以往往与园土或肥土以适当比例配合使用。土壤要保持干燥，过筛，去除粗的颗粒和杂质后用于喷播。

（2）有机质是为植物提供养分和根系生长空间的基础材料，有泥炭、锯末、秸秆、糠壳等。其中，泥炭以其独特的轻质、持水、透气和富含有机质而成为选择，它可以蓄水保水，防止板结，改善土壤物理性质，保持肥效的持久。

（3）肥料旨在为植物生长提供充足营养，通常采用化学复合肥、尿素、长效氮肥和生物肥。

（4）保水材料（保水剂）是为了在水分丰裕时吸收水分，在植被层中形成“储水库”，待天气干燥时为植物提供水分的高分子材料。因为喷混植生建植层厚度通常较薄，且岩体面为不透水层面，使得植物种子的发芽和生长对气候相当敏感，稍一干旱植物便凋萎死亡，所以加入保水材料是岩面上植物得以正常生长发育的关键。

（5）粘结剂在于其胶结作用使喷混基质与岩面粘结和喷混基质硬化，从而避免雨水等对种植基质造成侵蚀、冲刷，防止水土流失。在岩石边坡生态防护中最常用的粘结剂是运用高分子材料。除此之外，还有425#硅酸盐水泥，也有人使用有机粘结材料。

（6）pH缓冲剂是为了营造植物良好生长的适宜pH，因为硅酸盐水泥呈强碱性，不利于种子生根、发芽和生长，所以常加入一定量的酸性中和因子，作为缓冲剂调节喷混基质的pH值。一般磷酸、过磷酸钙等可作为这类pH缓冲剂。

（7）植物种子的选择及配置应考虑气候适应性、土壤适应性、抗旱抗逆性、抗侵蚀冲刷、抗污吸污、易粗放管理等各种因素和要求。在满足护坡的同时还需考虑园林景观绿化，这既要植物快速生长覆盖，又要兼顾植物多样性、立体化。在具体操作中，应该以地带性植被、乡土植物为基调，适当引进适于本地生长条件的野生植物和外地植物，构建乔、灌、草自然群落的主体生态模式。

（8）挂网及锚杆材料的选配旨在加固喷混基材，减少雨水对喷混基材的冲刷，防止喷混基底垮塌，在低缓岩石边坡可不用锚杆挂网。所用的网一般是镀锌铁丝网网幅规格20×20m=40㎡，网眼Φ4～5㎝，网平行对接不搭接。而所使用的锚杆通常为罗纹钢，埋入锚孔，沙浆灌注固定。

二、保水剂、黏合剂的喷混植生技术应用效果及实例分析

喷混植生技术是当前工程创伤的石质边坡生态修复技术的最新模式，保水与黏结材料能使植物快速生长覆盖，从而在短时间内达到绿化美化整体景观，保持水土、恢复植被的目的。但是，作为一项崭新技术，还认识不多，在我国岩石边坡生态防护和绿化工程中，将逐渐被接受和应用。近年来，我们先后作为技术依托单位承担了一批岩石边坡生态修复工程，得到了业主和社会各界的高度重视，取得了明显的经济、社会、生态效益。

漳龙三期高速公路岩石边坡7560㎡的喷混植生技术示范，一年来，灌木和草被长势良好，植被覆盖率达95%；经过降水高达1420㎜的雨水冲刷，特别是多达5次强暴雨的冲刷，喷混基底无垮塌现象，各项性能指标均符合要求。

深圳龙岗区松子坑2#采石场的综合生态治理，已完成近8200㎡，其中90%岩石坡面坡度在85°以上，部分达90-110°，灌草长势良好，基本达到60天灌草覆盖。经过1600㎜的雨水冲刷，其中包括6次大暴雨，喷混基底无一垮塌，经受住了暴雨冲击，且节省了烦琐的养护程序和高额的养护成本。而有的施工单位由于技术不过关，出现了3/4大面积喷混层垮塌，造成了再度施工和工程延期的巨大损失。

三、有关岩石边坡生态修复技术的几点建议

1、大力推行资源利用与节约工程

水资源是一切生物赖以生存的必然物质。北京市政府在2005年提出“留驻天水”的宏伟计划和构建和谐社会的政策方针；内蒙古、山西以及华北、西北地区、西南山区遇到了前所未有的施工难题：在降雨量不足100㎜、蒸发量达4000㎜以上的条件下恢复边坡生态植被无疑是一个巨大的考验，买水浇灌杯水车薪。

一些施工单位为了节省成本，往往在资材优劣、多寡上做文章，殊不知给工程质量和后期养护带来忧患和不便。据我们多年来的实践和调查显示，岩石边坡的生态恢复工程中，6-40g/m2施用的保水材料和黏结剂，成本02-12元，较没有施用的出苗率高14%-60%，无垮塌，植物生长发育良好，第一年养护最多浇水3遍（如内蒙、贵州等环境恶劣地区），第二年基本不用管理，养护成本较对照节省19%-43%相反，在调查的17家在施工时没有添加保水和粘结材料的单位了解到，因为水土流失造成坍塌返工的9家，占53%；因为干旱浇灌不及时出苗不匀修补的13家，占76%

我国经济飞速发展，而不可再生的水资源不断枯竭，国家有关部门已经相继出台在干旱区域的生态植被恢复要求使用保水材料。而施工单位追求利益化，只有降低施工成本（包括水、工，以及养护的其他费用）、减少施工事故来体现。

2、大力推广喷混植生技术

喷混植生技术具有快速恢复岩石边坡生态植被、保持水土、美化环境等特点，是当前生物防护与工程防护完美结合的新模式。在高速公路等石质边坡上的成功应用范例说明这项技术已成为石质边坡生态治理的选择。

喷混植生技术市场前景广阔，单就贵州而言，因高速公路开挖，每年有100万㎡以上的石质边坡急待生态治理。仅贵阳周边的水土保持工程，就有300多个采石场急待治理。目前很多业主和建设单位急需寻找岩石边坡直接喷播、快速绿化的“短平快”有效新技术。喷混植生生产成本低于喷锚防护或浆砌片石护坡等工程防护，不挂网直接喷混植草成本仅为工程防护的1/2另外，喷混植生使岩石坡面形成一层致密的护坡灌草植被，比工程防护更具有美化生态环境的意义，最终形成自然生态群落，达到生态防护的中长期效果。所以，应引起有关部门的重视，加大该项技术的应用推广力度。

3、加强对喷混植生技术的研究

喷混植生技术在当前岩石边坡生态治理中起着无以替代的作用，但是现在国内所掌握的喷混植生技术还不完善，有许多技术难题需要攻关。主要是：

（1）加强喷混材料的选配研究。喷混材料的选择配置是喷混植生技术的核心。研发的主体是粘结剂、有机物质、保水材料、pH缓冲剂等的筛选；乔、灌、草种的选择和配置；不同生态型（例如以灌木为主的灌草生态植被型，以草为主的草灌生态植被型等）的种子喷播技术。

（2）加强施工工艺改造技术的研究。喷混植生是工程与生物措施紧密结合的施工技术，工艺过程复杂并影响着工程质量。主要研究不同母岩、不同坡度岩石坡面的施工工艺，锚杆与挂网工艺的改进、建植层喷混工艺的优化等，达到既降低生产成本，又能快速生态治理、长期护坡的目的。

（3）加强建植层基本性质的研究。深入研究不同灌草模式下的喷混基底稳定性，建植层结构力学性质，建植层保水供水功能，酸碱度调节与养分动态等物理化学过程的变化，植物生物量和根系生长布局，水土保持效果等，以确定最适宜的生态治理模式。

（4）加强喷混植生施工成本控制体系的研究。当前喷混植生施工成本偏高，在市场竞争激烈的条件下，不利于该项技术的普及推广，应着力研究：施工材料购置成本的控制，施工工艺的降耗途径，低养护成本的管理体系，喷混植生整体技术效益的监控。通过上述研究和开发，促使喷混植生形成成熟的成套技术，为我国资源与环境保护科学的发展作出创新贡献。

4、喷混植生技术的规范化和标准化

喷混植生是快速生态治理岩石边坡的一个新技术，为了更好地运用推广喷混植生技术，必须对该项技术的材料、工艺、方法及设备等编制地方或国家技术标准和技术规程，使这项技术走上规范化、标准化和法制化管理轨道，从而保证施工技术质量和整体工程的安全性。对施工材料、工艺、方法以及设备纳入规范化和标准化管理，最终使喷混植生技术成为石质边坡环境生态修复的一项标准化技术，从而能更好地服务于我国现代化建设。

长春市九台区对关闭石场的情况下修乡道边沟所用山石皮的方案是坚持预防为主、防治结合，谁开发谁保护、谁破坏谁治理、谁投资谁受益的原则，按照宜建则建、宜林则林、宜农则农、宜景则景的治理方式，积极开展矿山地质环境恢复治理工作。经查询相关资料，长春市出台《长春市废弃矿山生态环境综合整治工作方案》，进一步贯彻落实党中央、国务院关于生态环境保护和修复的有关精神，确定了全市采石场矿山地质环境恢复整改三步走战略。长春市明确：2020年前，全市水源地保护区、自然保护区、主要交通干线周边、主城区废弃矿山完成生态环境综合整治。2022年前，全市各开发区废弃矿山完成生态环境综合整治。2025年前，各县（市）、双阳区、九台区全部废弃矿山完成生态环境综合整治。2013年以来，长春市贯彻落实国土资源部《矿山地质环境保护规定》，坚持预防为主、防治结合，谁开发谁保护、谁破坏谁治理、谁投资谁受益的原则，按照宜建则建、宜林则林、宜农则农、宜景则景的治理方式，积极开展矿山地质环境恢复治理工作。一方面督促采矿权人依法履行矿山地质环境恢复治理义务。另一方面积极打包项目，申报国家和省恢复治理资金，同时，加大市、县（区）政府财政投入。

　　摘 要：宣威市西边村自然条件、立地条件恶劣，现有露天采石场14个，采石场数量多、规模小、分布零散、布局不合理、占用大量耕地，导致边坡坍塌、矿区景观破坏严重，产生的粉尘、噪声对周边的生态环境及居民的生活造成了严重的影响。本文以分析宣威市西边村采石场的环境质量现状（生态、水、噪声、大气等现状）为切入点，对该区域内的石料开采所造成的环境影响进行综合的分析评价及预测，从而提出优化该区的石料开采，改善当地环境质量，减轻采石场开采对区域的环境产生不良影响的措施对策。

　关键词：采石场；西边村；环境影响

　1引言

　目前，大批采石场为了追求经济利益，不顾环境影响而进行超负荷开采，有的甚至位于水源保护区。项目石料开采完毕后对周围自然景观造成了负面的影响，它破坏了景观的连续、和谐，增加了视觉上的杂乱、破碎，破坏美感，影响人群健康等一系列问题。采石场给环境带来的影响和危害日趋严重，严重威胁到环境质量，人们对其关注程度也越来越高。

　采石场开采带来的影响主要有两方面的表现：对区域自然环境的改变和社会环境的改变。对自然环境的改变表现为：（1）对生态环境的破环；（2）对地质地貌的影响；（3）爆破震动、噪声对环境的影响；（4）对空气质量的影响。对社会环境的影响主要有：（1）对经济的影响；（2）对区域文化的影响；（3）对交通的影响；（4）对人体健康的影响。

　宣威市西边村内山体普遍不高，当地农民主要靠种地为生，所得的收入很有限。在近几年石材需求激增有利可图的利益驱使下，征得政府的同意后纷纷开山采矿，导致采石场在该区遍地开花。大部分的采石场仅靠一台碎石机、几箱、一间简易的工棚就开工，有的采石场虽靠近居民区却日夜开工，丝毫没有考虑到对周边居民产生的影响。开采过程更是粗放，山体已经变得面目全非，碎石土随处可见，整个采石场完全笼罩在一片粉尘的迷雾中。无度的开采，导致水土流失越来越严重，景观破坏越来越厉害。

　因此，在该区域开展环境影响分析并提出有建设性的对策和措施显得非常迫切和要。不仅有利于对采石场造成的环境影响有一个清醒的认识，进而提高人们保护家乡环境的意识，实现采石场经济的良性循环，还可以为乡村基层组织的环保决策提供一定的参考，为该区采石业健康发展形成一定的动力支持，具有一定的现实意义。

　11选题意义及目的

　本文以自己的实地调查、亲身感受及当地农民的真实写照作材料背景，结合石灰石开采区域对周边人们的生活环境及经济发展关联性影响作初步探析，从采石场概况、影响范围等不同侧面展开分析论述，使人们对采石场所造成的影响有清醒的认识，提高人们保护家乡环境的意识，实现采石场经济的良性循环，实施可持续发展。同时，通过本课题的研究，还可能为乡村基层组织的进行环保决策提供相应的的参考，为该区采石业健康发展形成一定的动力支持。

　12国内外研究现状

　121国内研究现状

　目前国外的采石场开采的环境影响研究比较透彻，他们从不同侧面全方位的作出评述和相应的假设及预见，一方面在提高经济效益的同时实施环境整治和保护，另一方面实施可持续发展的开采战略。

　122国内研究现状

　目前,我国的采石场正面临着十分严重的生态环境退化和景观破坏问题,已经引起了各级政府和有关专家的高度重视。随着城乡建设的飞速发展,房地产与城镇基础设施建设规模的不断扩大,石材的需求量急剧增加,采石场数量也呈激增之势。一方面,采石场在很大程度上满足了城镇建设发展的需要;另一方面,开山采石对生态环境破坏极大。而采石场为减少投入采用垂直开采方式遗留的高低不等的直立石质开采面,即便采石场关停后,仍好像一块块凌乱的“补丁”,严重破坏周围自然景观及生态环境。为了有效遏制采石场对城乡环境的不利影响和破坏,加强采石场的规划管理和采取生态恢复措施已迫在眉睫。为此，从生态环境保护及管理角度入手进行研究整治，一方面在满足对石料开采的需求下通过改进技术水平，最大话的带动地方经济发展；另一方面加大管理整治力度，增强人们的环保意识，开采的同时，尽量减少对周边生态环境及人们的生活环境的影响。

　123对上述状况的评述

　采石场开采的环境影响确实应该引起人们的警戒，人们在寻求一时的经济发展利益的同时，应注意其带来的对今后发展更加严重的后果。开采的过程中，注重环境的治理和保护，实施可持续发展，加强宣传教育，使每个公民意识到保护石灰石矿区环境人人有责，努力把石灰石的开采真正变成该区经济的特色增长点。

　2研究方法

　21研究思路

　教师指下，确定研究方向，结合自己实际调查现状及相关数据，并到学校图书馆、网上查阅和收集相关资料，拟订论文提纲，在指导教师的指导下写出初稿，并认真修改，直至定稿。

　22主要研究方法

　调查分析研究法：查阅收集相关文献资料，并结合自己的实际调查，在前人研究的基础上，进一步思考，进行分析、研究，在教师的指导下，进行论文写作。

　3讨论与分析

　31研究区概况

　西边村位于宣威市南部（如图1，图2所示），村政府所在地海拔 1959 米，距宣威市城区17公里，西边村委会地处东经101°7"31″， 北纬26°1"31″。地形略似三角形，北面徐家山和南面小云山较高，东面和西面较为开阔、低平。该区属乌蒙山东列山系，东西走向的低山切割而成板桥小坝子。地处北亚热带，属南温带高原季风气候，降雨相对集中，干湿分明，年平均气温134℃。境内河流属珠江水系，西河为北盘江的三级支流，至虹桥注入钱屯水库。土壤以红壤为主，紫色土次之。植被属北亚热带高原类型，主要植被为针叶林和云南松、华山松兼少量的阔叶林混交，森林覆盖率为39％1。该区母岩以碳酸岩为主，废弃采石场区植被草本多以蒿属植物、狗尾草为主,灌木多为荆条且有少量矮小乔木臭椿等。

　西边村总人口5121人，有耕地面积4978亩，土壤比较瘠薄，中低产田地占80%，人均耕地面积为097亩。人口密度较大，每1km2承载人口356人，是宣威人口密度较高的地区。农业生产以粮食作物种植为主，林、牧、副、渔发展规模小、效益低。2005年人均纯收入为2987元，其中农业收入占70%以上。总体而言，该村是一个典型的农业村 [1] 。

矿山生态修复的类型有以下四种基本类别：

1、生态恢复类

在矿山开采过程中，对矿山的盲目开采容易造成土壤剥离、岩石碎块和低品位矿石堆积形成、空采区和塌陷区形成、尾矿堆积形成、受采矿影响而无法利用开发的土地等。

对其进行恢复的话，稳定边坡的任务是清除危石、降坡削坡，将未形成台阶的悬崖尽量构成水平台阶。

对尾矿的治理措施，加大尾矿的利用率，有销路的尾矿以实现规模经营和多品种开发的资源化、商品化使其变废为宝，真正成为经济商品中的一部分。

2、旅游开发类

为了全面整顿与规范矿产资源开发秩序，对不符合开发条件的矿山关停整改，对关停后的矿山进行旅游项目开发，建设多元化主题景观，例如植物园、休闲娱乐园、露天博物馆等。

3、复垦造田类

将开发后的矿山进行复垦，要求使农田和森林恢复原状，要求控制水蚀和有毒物的沉积；保证地表不变和地下水位维持原有水平；保持表土仍在原位置；注重有害和酸性物的预防和治理；防止堆积物产生滑坡等灾害。

4、引水造湖类

将开发后的矿山进行复垦，要求使农田和森林恢复原状，要求控制水蚀和有毒物的沉积；保证地表不变和地下水位维持原有水平；保持表土仍在原位置；注重有害和酸性物的预防和治理；防止堆积物产生滑坡等灾害。

扩展资料：

截止到2020年11月，我国矿山生态修复工作坚持系统设计、整体推进、分步修复；保障安全、恢复生态、兼顾景观；突出重点、因地制宜、分类施策；

自然修复为主、人工修复为辅的原则，根据矿区所在的地理位置、气候条件、生态区域、地质背景、社会经济状况、主要生态问题等因素，评估矿山生态修复潜力，确定生态修复方向，同时针对不同规模、不同矿种、不同开采方式的各类矿山，采用不同的生态修复技术方法。