王 燾，雷 鵬，壽立永，妙 超

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì)，陜西 西安 710003)

嵯峨山地處關(guān)中平原北山?jīng)荜?yáng)段，南距西安市35 km，現(xiàn)存唐振錫寺遺跡、大唐悟空禪師之塔、唐德宗李適陵(崇陵)等名勝古跡，嵯峨山還蘊(yùn)含著豐富的石灰石資源，為關(guān)中城市群的建設(shè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，嵯峨山礦產(chǎn)資源開(kāi)采強(qiáng)度加大，頻繁的開(kāi)山采石活動(dòng)嚴(yán)重破壞了區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，形成青山綠水間一道醒目的“傷疤”，且位于西安市、咸陽(yáng)市的機(jī)場(chǎng)主航線可視范圍之內(nèi)，嚴(yán)重影響了黃河流域的生態(tài)安全和西安市的國(guó)際城市形象[1-3]。2015年以來(lái)，陜西省各級(jí)政府投入了大量的人力、財(cái)力開(kāi)展了一批廢棄采石礦山治理工程項(xiàng)目，取得了一定的成效。以往針對(duì)廢棄采石礦山開(kāi)展的治理，多限于平緩場(chǎng)地(采場(chǎng)底盤、工業(yè)場(chǎng)地等)的覆土綠化，開(kāi)采區(qū)受損的地貌景觀未得到根本的改善，廢棄采礦用地也未得到充分的復(fù)墾利用。2020年3月，陜西省財(cái)政廳、陜西省自然資源廳下發(fā)了《關(guān)于設(shè)立陜西省秦嶺礦山生態(tài)修復(fù)基金有關(guān)事項(xiàng)的通知》(陜財(cái)辦基金〔2020〕1號(hào))，提出積極構(gòu)建“政府主導(dǎo)、政策扶持、社會(huì)參與、開(kāi)發(fā)式治理、市場(chǎng)化運(yùn)作”的礦山生態(tài)修復(fù)新模式，進(jìn)一步拓展了礦山生態(tài)修復(fù)的技術(shù)思路。2020年6月，涇陽(yáng)縣引進(jìn)社會(huì)資本，探索性地推進(jìn)嵯峨山一帶廢棄采石礦山生態(tài)修復(fù)，某企業(yè)計(jì)劃開(kāi)展CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑群的生態(tài)修復(fù)，治理后開(kāi)發(fā)紅色旅游項(xiàng)目，與臨近安吳青年訓(xùn)練班紀(jì)念館形成產(chǎn)業(yè)集群。該設(shè)計(jì)采用臺(tái)階式整治進(jìn)行地貌重建，在此基礎(chǔ)上因地制宜，開(kāi)展土地復(fù)墾，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄采石礦山開(kāi)發(fā)式治理。同時(shí)，修復(fù)工程產(chǎn)生的剩余石料依照相關(guān)規(guī)定通過(guò)政府公共交易平臺(tái)拍賣，回收的資金用于礦山生態(tài)修復(fù)工程，形成“修復(fù)-利用-資金回收”的閉環(huán)廢棄采石礦山修復(fù)模式，為渭北“旱腰帶”眾多的廢棄采石礦山生態(tài)修復(fù)提供了新的思路。

1 治理區(qū)自然地理及地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 自然地理

治理區(qū)地處涇陽(yáng)縣安吳鎮(zhèn)嵯峨山南麓，地勢(shì)北高南低，跨越基巖山地和洪積扇兩個(gè)地貌單元。該區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季冷暖，干濕分明，平均降水量為481.9 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 212 mm，多年平均氣溫為16.3 ℃。區(qū)內(nèi)無(wú)常年流水，屬渭河支流冶峪河中游左岸。

1.2 地質(zhì)環(huán)境背景

1.2.1 地層巖性

治理區(qū)出露地層有奧陶系和第四系地層[4]，具體情況如下所述。

1)奧陶系。屬奧陶系中統(tǒng)馬家溝組(O2m1)，為一套海相碳酸鹽巖沉積地層，主要巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖，局部夾泥灰?guī)r、泥巖，總厚度大于400 m，出露于治理區(qū)北部。

2)第四系。以黃土為主，采石區(qū)周邊零星分布人工堆積物。離石黃土為黃褐色亞黏土，夾有多層棕紅色、紅褐色古土壤，厚大于20 m；馬蘭黃土為淺灰黃色、淺黃色粉土質(zhì)黃土，局部夾1～2層紅色古土壤，厚3～15 m，出露于治理區(qū)南部。

1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造

治理區(qū)處于渭河地塹與鄂爾多斯臺(tái)塬褶皺帶的接觸部位，口鎮(zhèn)一關(guān)山斷裂(F1)自其南部穿過(guò)。該斷裂西起永壽北，向東經(jīng)口鎮(zhèn)、魯橋至閻良東北，長(zhǎng)約75 km，走向近EW，傾向S，傾角70°～80°，為高角度張性正斷層，構(gòu)成了渭河盆地的北緣。

治理區(qū)地層整體呈單斜層狀產(chǎn)出，傾向南西，總體產(chǎn)狀205°～240°∠26°～47°。巖層(體)中節(jié)理、裂隙是主要的構(gòu)造行跡，三組節(jié)理特征依次為：J1：110°～146°∠63°～79°，2～8條/m；J2：10°～42°∠40°～61°，0.4～3.0條/m；J3：310°～325°∠70°～80°，0.6～5.0條/m。節(jié)理面較平直，未填充或少量泥質(zhì)填充。

2）材料部門應(yīng)及時(shí)組織材料成本核算，為相關(guān)部門及本工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)及時(shí)更新數(shù)據(jù)提供保障。建立材料使用臺(tái)賬，記錄使用和節(jié)超狀況并隨時(shí)錄入倉(cāng)庫(kù)管理子系統(tǒng)。材料管理人員應(yīng)對(duì)材料使用情況進(jìn)行監(jiān)督并建立監(jiān)督記錄，按月對(duì)材料使用情況進(jìn)行盤點(diǎn)和物料租賃費(fèi)用的結(jié)算，對(duì)存在的問(wèn)題應(yīng)及時(shí)匯總分析并上報(bào)項(xiàng)目經(jīng)理部。

1.2.3 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震

治理區(qū)地處渭河盆地北緣，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較為強(qiáng)烈。區(qū)內(nèi)地震基本烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度0.15 g，場(chǎng)地設(shè)計(jì)特征周期值0.45 s[5]。

1.2.4 水文地質(zhì)與工程地質(zhì)

區(qū)內(nèi)地下水劃分為第四系松散巖類孔隙水和奧陶系碳酸鹽巖類巖溶裂隙水。地下水由降水入滲補(bǔ)給，孔隙水沿基巖界面匯集依地形由高向低運(yùn)移，在溝谷兩側(cè)以泉排泄；巖溶裂隙水沿層面或溶隙、裂隙向下徑流，補(bǔ)給深層地下水。地下水的排泄方式包括蒸發(fā)、人工開(kāi)采和泉水排泄等。采石區(qū)位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，自然排水通暢。區(qū)內(nèi)巖土體可分為半堅(jiān)硬-堅(jiān)硬的碳酸鹽巖和松散巖類碎石土、風(fēng)積黃土。碳酸鹽巖飽和抗壓強(qiáng)度為47.28～84.26 MPa，平均70.31 MPa；風(fēng)積黃土具有Ⅰ級(jí)(輕微)-Ⅱ級(jí)(中等)濕陷性。

1.2.5 人類工程活動(dòng)

區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為以往露天礦山開(kāi)采和礦山地質(zhì)環(huán)境治理活動(dòng)。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及土地?fù)p毀現(xiàn)狀

涇陽(yáng)縣嵯峨山一帶廢棄采石礦區(qū)東西向延伸約3.6 km，南北寬約1.0 km，現(xiàn)存廢棄采坑26處。前期，涇陽(yáng)縣人民政府已對(duì)廢棄工業(yè)場(chǎng)地、廢渣堆進(jìn)行了治理，遺留未治理的露天采場(chǎng)破壞面積約1.11 km2。

圖1 CK1和CK2廢棄采坑群航拍影像

2.1 礦山主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

2.1.1 采坑邊坡崩塌隱患

CK2采坑邊坡存在一處崩塌隱患，崩塌體高51 m，寬70 m，厚5 m。崩塌體主要由薄-中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r組成，巖層產(chǎn)狀214°∠27°，坡向與巖層傾向同向，節(jié)理裂隙發(fā)育。在降雨、震動(dòng)等條件下，有沿層面、節(jié)理開(kāi)裂并滑塌的可能性，威脅治理活動(dòng)中設(shè)備和人員的安全。

2.1.2 地形地貌景觀破壞

CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑群歷史開(kāi)采強(qiáng)度大，總占地面積9.95×104m2，開(kāi)采深度178 m，采區(qū)范圍內(nèi)地形破碎、邊坡高陡、基巖裸露、植被破壞(圖2)，采礦遺跡與周邊地貌、環(huán)境極不協(xié)調(diào)。其位于嵯峨山主峰南麓，直面關(guān)中城市群，在銀榕線(G211)、京昆線(G108)、西安咸陽(yáng)機(jī)場(chǎng)航線俯視區(qū)可視范圍，對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和投資環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)面影響。

圖2 嵯峨山廢棄采石礦山地形地貌景觀破壞現(xiàn)狀

2.2 土地?fù)p毀現(xiàn)狀

廢棄采石礦山對(duì)土地的損毀形式為挖損，損毀采礦用地8.45 hm2、其他草地1.50 hm2，損毀程度嚴(yán)重。

3 生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)

3.1 規(guī)劃布局

以往同類采石礦山采用的治理措施主要包巖質(zhì)坡面噴播、廢渣(建筑垃圾)回填等。巖質(zhì)坡面噴播方案受坡度影響較大，且存在退化的可能性，該方法在渭北一帶的有效性尚未得到驗(yàn)證。廢渣(垃圾)回填方案受底盤寬度、堆積高度限制，坡體上部植被覆蓋率低，另一方面，大量平地用于堆填造坡，恢復(fù)的土地價(jià)值相對(duì)較低[6-9]。根據(jù)縣域規(guī)劃及企業(yè)布局，CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑治理片區(qū)優(yōu)先用于發(fā)展旅游業(yè)，治理工程對(duì)景觀、安全要求較高。本次針對(duì)CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑群進(jìn)行系統(tǒng)的地貌重建設(shè)計(jì)，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展土地復(fù)墾，實(shí)現(xiàn)廢棄地再利用。

地貌重建設(shè)計(jì)結(jié)合破損地貌和外圍原始地貌特征，通過(guò)臺(tái)階式開(kāi)挖、堆填消除殘存孤丘和地形突變，美化人工地貌景觀，體現(xiàn)“巧雕”原則。設(shè)計(jì)將治理區(qū)北段改造為溝坡，向南依次形成五級(jí)寬大平臺(tái)，總體形成“五臺(tái)五坡”的格局。地貌重建后形成的臺(tái)階狀邊坡修復(fù)為林草地，寬大平臺(tái)用作風(fēng)景名勝設(shè)施用地(圖3和圖4)。

1-廢棄采坑及編號(hào)；2-崩塌隱患；3-地貌重建范圍；4-臺(tái)階坡頂/坡底線；5-植被修復(fù)；6-平整夯實(shí)；7-斷面位置

圖4 地貌重建斷面示意圖

3.2 地貌重建

3.2.1 臺(tái)階式刷坡

針對(duì)高陡巖質(zhì)邊坡區(qū)，采用臺(tái)階式刷坡進(jìn)行地貌整治，在邊坡安全、景觀和諧的前提下，要求刷坡量最小。臺(tái)階參數(shù)的確定應(yīng)兼顧治理難度和安全性兩方面因素。

臺(tái)階復(fù)墾植被優(yōu)選刺槐、迎春花。陜西渭北一帶刺槐自然生長(zhǎng)14～16 a可達(dá)9 m，后期生長(zhǎng)速度變慢；進(jìn)行人工干預(yù)及時(shí)除萌定株，8～10 a可成材[10]。本地迎春花株高最大5 m，一般3 a可達(dá)1.2～1.5 m[11]。按照土地復(fù)墾優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的生長(zhǎng)習(xí)性，建議臺(tái)階高度8～10 m，6～8 a基本可實(shí)現(xiàn)巖質(zhì)邊坡全遮擋。

臺(tái)階邊坡角參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范和資料[12-14]，并類比周邊同類礦山確定，石灰?guī)r臺(tái)階坡面角一般60°～65°。臺(tái)階寬度應(yīng)滿足機(jī)械生產(chǎn)的要求，建議不小于4 m，并依地形條件設(shè)置寬大平臺(tái)，提高邊坡的安全性，同時(shí)便于后期施工。設(shè)計(jì)坡面朝向時(shí)，避免開(kāi)挖產(chǎn)生外傾結(jié)構(gòu)面，如確實(shí)無(wú)法避免，可放緩臺(tái)階坡角至結(jié)構(gòu)面傾角。

根據(jù)區(qū)內(nèi)巖石結(jié)構(gòu)特征，CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑群治理設(shè)計(jì)刷坡臺(tái)階高度8 m，寬度4 m，非順層坡段臺(tái)階坡度65°，順層坡段按地層傾角(33°～39°)進(jìn)行刷坡。臺(tái)階式刷坡區(qū)兩側(cè)應(yīng)依地形調(diào)整邊坡走向、臺(tái)階坡角、寬度，與原始地形自然相接。

3.2.2 臺(tái)階式堆填

針對(duì)邊坡高度小于50 m，且不具備外擴(kuò)條件的坡段，依地形進(jìn)行分臺(tái)階渣方回填，修復(fù)地貌形態(tài)。堆填段臺(tái)階應(yīng)與刷坡段臺(tái)階、周邊原始地貌自然銜接，實(shí)現(xiàn)總體景觀的協(xié)調(diào)。堆填坡面邊坡坡率不大于1.0∶1.5。

CK1采坑和CK2采坑治理設(shè)計(jì)填方臺(tái)階高度8 m，填方邊坡坡率1∶1.5，每隔兩個(gè)4 m寬臺(tái)階，設(shè)置一個(gè)寬6 m安全臺(tái)階。堆填物為刷坡產(chǎn)生的廢石，分層壓實(shí)，壓實(shí)度≥90%。為防止雨水對(duì)坡面的沖刷、增強(qiáng)邊坡坡體穩(wěn)定性，在各臺(tái)階內(nèi)側(cè)坡腳修筑生態(tài)排水溝(生態(tài)袋砌筑)。

3.3 土地復(fù)墾

整治后的地貌主要分為邊坡區(qū)和平臺(tái)區(qū)兩類單元。邊坡區(qū)為臺(tái)階狀折線坡，各臺(tái)階覆土80 cm(自然沉實(shí)厚度)，外側(cè)砌筑生態(tài)袋擋墻支擋，植刺槐、側(cè)柏，撒播草籽，復(fù)墾為有林地；坡腳栽植爬山虎、扶芳藤，坡口生態(tài)袋擋墻栽植迎春花。短期復(fù)綠效果要求較高的地段，建議對(duì)臺(tái)階邊坡進(jìn)行植生混凝土噴播。治理后形成的五級(jí)寬大平臺(tái)按照當(dāng)?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃、項(xiàng)目總體規(guī)劃，復(fù)墾為耕地、園地、風(fēng)景名勝設(shè)施用地等，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)式治理。

CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑群治理形成的平地(平臺(tái)區(qū))面積9.23×104m2，按照縣域規(guī)劃，復(fù)墾為風(fēng)景名勝設(shè)施用地，用于后期旅游開(kāi)發(fā)。

3.4 監(jiān)測(cè)和管護(hù)

設(shè)計(jì)對(duì)治理后的高陡邊坡開(kāi)展地表位移監(jiān)測(cè)、地形地貌景觀監(jiān)測(cè)，對(duì)復(fù)墾后的林、草地進(jìn)行為期5 a 的管護(hù)。項(xiàng)目區(qū)東南距馮村水庫(kù)約10 km。馮村水庫(kù)有效庫(kù)容1 125×104m3，是一座以城市供水和農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧防汛的中型水庫(kù)，可以作為本項(xiàng)目管護(hù)期灌溉水源。

4 工程投資和資金回收

CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑群治理工程投資額約8 700萬(wàn)元，全部為社會(huì)資本投入。資金回收渠道主要包括剩余石料的銷售收益和新增風(fēng)景名勝設(shè)施用地收益。地貌整治產(chǎn)生的剩余石料約80×104m3，合計(jì)216×104t(密度按2.7 t/m3)?！蛾P(guān)于探索利用市場(chǎng)化方式推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)的意見(jiàn)》(自然資規(guī)〔2019〕6號(hào))指出“對(duì)地方政府組織實(shí)施的歷史遺留露天開(kāi)采類礦山的修復(fù)，因削坡減荷、消除地質(zhì)災(zāi)害隱患等修復(fù)工程新產(chǎn)生的土石料及原地遺留的土石料，可以無(wú)償用于本修復(fù)工程；確有剩余的，可對(duì)外進(jìn)行銷售，由縣級(jí)人民政府納入公共資源交易平臺(tái)，銷售收益全部用于本地區(qū)生態(tài)修復(fù)，涉及社會(huì)投資主體承擔(dān)修復(fù)工程的，應(yīng)保障其合理收益”。剩余石料由縣級(jí)人民政府納入公共資源交易平臺(tái)，潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值約為人民幣6 480萬(wàn)元(出售收益按30元/t計(jì)算)[15]。土地復(fù)墾新增風(fēng)景名勝設(shè)施用地9.23 hm2，可用于后續(xù)旅游產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)，潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值預(yù)計(jì)2 769萬(wàn)元。兩項(xiàng)主要收益合計(jì)9 249萬(wàn)元，沖抵治理投資后，尚有約549萬(wàn)元盈余。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文生態(tài)修復(fù)工程對(duì)象CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑群占地面積9.95×104m2，礦山主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題包括：廢棄采坑高陡邊坡存在的崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患；采石礦區(qū)地形地貌景觀破壞嚴(yán)重，與周邊環(huán)境極不協(xié)調(diào)，且位于“三區(qū)兩線”可視范圍內(nèi)；歷史開(kāi)采對(duì)土地挖損損毀嚴(yán)重，造成土地廢棄。結(jié)合以往治理工程措施所存在的不足，為達(dá)到根治劣質(zhì)地貌景觀，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)式治理目的，設(shè)計(jì)結(jié)合破損地貌和外圍原始地貌特征，通過(guò)臺(tái)階式挖、填方進(jìn)行地貌重建，按照規(guī)劃利用方向復(fù)墾風(fēng)景名勝設(shè)施用地、耕地或園地，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)式治理。剩余石料銷售、新增風(fēng)景名勝設(shè)施用地收益再用于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)修復(fù)，形成“修復(fù)-利用-資金回收”閉環(huán)的廢棄采石礦山修復(fù)模式。該工程是對(duì)“十九大”精神的深入貫徹，是踐行“綠水青山就是金山銀山”的重要舉措，將帶動(dòng)區(qū)域生態(tài)修復(fù)事業(yè)發(fā)展，改善周邊農(nóng)村人居環(huán)境，促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)向好發(fā)展，工程效益顯著。但系統(tǒng)地貌景觀重建會(huì)對(duì)采坑外圍造成一定程度的二次破壞，且治理工程實(shí)施過(guò)程中存在以生態(tài)修復(fù)名義開(kāi)采資源的可能，對(duì)于監(jiān)管的要求較高。然而，所謂“不破不立”，如果對(duì)廢棄采石礦山的治理限于既成破損地形，又何談對(duì)地形地貌景觀破壞的治理。這是目前廢棄采石礦山生態(tài)修復(fù)中值得思考的宏觀問(wèn)題。建議自然資源主管部門完善配套的監(jiān)管機(jī)制，推動(dòng)渭北一帶廢棄采石礦區(qū)生態(tài)修復(fù)事業(yè)。