呂俊娥，朱 剛，王書青，鄧 錕，強建華

（中國煤炭地質(zhì)總局航測遙感局，陜西西安，710199）

0 引言

隨著國家生態(tài)文明建設(shè)和黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的國家重要戰(zhàn)略的不斷推進，礦山生態(tài)修復已經(jīng)成為當前國土空間生態(tài)保護修復工作的熱點和難點［1-4］。陜西是礦產(chǎn)資源大省，礦產(chǎn)資源開發(fā)在為陜西省乃至全國經(jīng)濟社會的發(fā)展做出了巨大貢獻的同時，也造成了較嚴重的礦山地質(zhì)環(huán)境問題［2］。渭北旱腰帶是陜西歷史遺留礦山分布最集中、治理難度最大的區(qū)域之一。該區(qū)地處關(guān)中盆地渭河平原北部，歷史上采石十分嚴重，礦山地質(zhì)環(huán)境問題突出［5-6］。渭北旱腰帶位于全國“三區(qū)四帶”中的黃河重點生態(tài)區(qū)（含黃土高原生態(tài)屏障），是黃河流域生態(tài)保護“一帶五區(qū)多點”的重要組成部分，是《陜西省國土空間生態(tài)修復規(guī)劃（2021—2035 年）》中“黃河重點區(qū)域礦山生態(tài)修復工程”重點實施區(qū)域，渭北地區(qū)在全省乃至全國生態(tài)保護修復格局中有著重要的地位，另外在渭北歷史遺留廢棄礦山周邊分布著大量的歷史文化遺跡。探討和分析陜西渭北旱腰帶歷史遺留廢棄礦山生態(tài)現(xiàn)狀與修復技術(shù)具有十分重要的意義［3］。

1 歷史遺留廢棄礦山生態(tài)修復概況

1.1 歷史遺留廢棄礦山概況

陜西渭北旱腰帶位于黃河流域中游，地處陜北黃土高原與關(guān)中平原的過渡地區(qū)，西起千河流域，東至黃河干流，北起子午嶺、黃龍山一線，南至渭河沖積平原，行政區(qū)包括渭南、寶雞、咸陽、銅川和韓城5 市23 縣（區(qū)）（圖1）。渭北地區(qū)早期無規(guī)劃開采及“去產(chǎn)能”礦井退出關(guān)閉等政策實施，導致大量歷史遺留廢棄礦山的產(chǎn)生，尤其是石灰?guī)r廢棄露天礦山。截至2021年底，渭北旱腰帶未治理歷史遺留廢棄礦山圖斑589 個，其中露天開采圖斑528 個，井工開采圖斑46 個，聯(lián)合開采圖斑15 個。歷史遺留廢棄露天礦山存量明顯大于廢棄地下開采礦山。

圖1 渭北旱腰帶歷史遺留廢棄礦山分布Figure 1 Distribution of abandoned mines from history in drought belt of northern Weihe River

1.2 以往廢棄礦山生態(tài)修復存在的問題

1）生態(tài)、生產(chǎn)和生活用水矛盾突出，礦山生態(tài)修復用水面臨挑戰(zhàn)。渭北地區(qū)屬資源型缺水地區(qū)，水資源總量不足，徑流豐枯變化懸殊，時空分布不均，人均占有水資源量251m3，相當于全省和全國平均水平的四分之一和十二分之一?，F(xiàn)有水利工程主要是保障區(qū)域內(nèi)大面積的旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水，水資源生態(tài)赤字較大，生態(tài)閾值較低。礦山生態(tài)修復工作需大量水資源保障，與生產(chǎn)及居民生活用水存在沖突。因此，水脅迫是礦山生態(tài)修復瓶頸［7］。

2）石灰?guī)r礦山陡立面修復仍是難點。渭北地區(qū)石灰?guī)r礦山陡立面治理主要方式有危巖刷坡、削坡卸載、錨桿掛網(wǎng)噴砼及植生洞等技術(shù)復綠，從修復成效來看，生態(tài)效益不理想，植被成活率較低，仍是礦山治理的難點，需結(jié)合礦山所在區(qū)域自身稟賦條件和周邊生態(tài)系統(tǒng)狀況，因地制宜地選擇適宜的修復模式。

3）生態(tài)治理修復系統(tǒng)性和整體性不足。礦山生態(tài)修復工作多為形態(tài)治理，以消除地質(zhì)災(zāi)害、保證環(huán)境安全為主，存在治標不治本，甚至無效治理的情況，缺乏從生態(tài)服務(wù)功能的系統(tǒng)性、整體性考慮，對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的提升不足。

2 主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 崩塌、滑坡等地質(zhì)安全隱患突出

渭北旱腰帶因歷史遺留廢棄礦山引發(fā)的地質(zhì)安全隱患主要為礦山開采陡立面造成的崩塌隱患和局部的滑坡隱患，對礦山周邊房屋、道路、耕地以及過往人員生命財產(chǎn)安全構(gòu)成不同程度的威脅。渭北旱腰帶因歷史采礦引起的地質(zhì)安全隱患共38處，其中：崩塌隱患37 處，滑坡隱患1 處。崩塌隱患以蒲城縣最多，其次為涇陽縣，再次為富平縣，鳳翔區(qū)、合陽縣、耀州區(qū)和印臺區(qū)各1 處；滑坡隱患位于蒲城縣。崩塌隱患為渭北石灰?guī)r露天采區(qū)地質(zhì)安全隱患的主要類型，具有突發(fā)性、破壞性、普遍性等特點（圖2）。

圖2 地質(zhì)安全隱患現(xiàn)場調(diào)查照片F(xiàn)igure 2 Scene investigation photos of hidden dangers of geological safety

2.2 地形地貌景觀破壞與影響嚴重

區(qū)內(nèi)有高陡邊坡260 處、采坑129 處、渣堆176處，其中位于三區(qū)兩線范圍內(nèi)的高陡邊坡58 處、采坑52 處，渣堆79 處；歷史文化遺跡周邊3km 范圍內(nèi)的高陡邊坡54 處、采坑11 處，渣堆27 處；歷史遺留廢棄礦山與重要交通、城鎮(zhèn)和村莊交錯分布，嚴重影響了人居環(huán)境。另外，渭北旱腰帶文物資源、紅色革命遺址等人文資源豐富，歷史遺留廢棄礦山周邊共有各類歷史文化遺跡77處，歷史遺留廢棄礦山對文物保護、紅色旅游開發(fā)等造成一定的影響（圖3）。

圖3 渭北旱腰帶歷史遺留廢棄礦山對文物遺跡影響Figure 3 Impact of abandoned mines on cultural relics in drought belt of northern Weihe River

2.3 土地資源損毀面積大

渭北旱腰帶歷史遺留廢棄礦山土地資源損毀主要為露天采場的挖損損毀、工業(yè)場地和廢棄渣堆等的壓占損毀。其中，采場挖損損毀土地面積921.33hm2，廢石渣堆壓占損毀土地面積242.45hm2；工業(yè)場地壓占損毀土地面積81.22hm2（表1）。石灰?guī)r采石損毀面積最大，損毀面積761.29hm2，其次為磚瓦黏土和煤礦，損毀土地面積213.76hm2，煤礦土地損毀面積187.09hm2；砂巖等其他礦種土地損毀面積82.87hm2。

表1 歷史遺留廢棄礦山土地損毀類型統(tǒng)計Table 1 Statistics of types of land damage in drought belt of northern Weihe River hm2

2.4 植被破壞，加劇區(qū)域水土流失

渭北旱腰帶地處黃土高原南緣，地形復雜，梁峁相間，沖溝發(fā)育，溝谷深切，氣候干旱，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴重。渭北旱腰帶歷史遺留廢棄礦山以露天開采為主，礦山在生產(chǎn)過程中，由于剝離表土，損毀地表喬木、灌木、草皮等地表植被，加劇了區(qū)域水土流失。

3 渭北旱腰帶礦山生態(tài)修復水土資源分析

3.1 水資源平衡分析

渭北旱腰帶歷年年平均降水量在400～700mm，由東向西總體呈遞增趨勢。關(guān)中平原西部地區(qū)年降水量最大，平均達到600mm 以上，依靠天然降水即可滿足重建植被的生長需求。關(guān)中平原區(qū)東部依靠周邊農(nóng)田灌溉系統(tǒng)進行修復水源保障。渭北旱塬區(qū)成為主要的水源缺水區(qū)，管護期林地采用軟管澆灌，草地采用噴灌，在采石場地盤修筑一定數(shù)量的蓄水池，利用降雨形成的地表徑流作為部分管護水源。在蒲白、銅川、韓城等地生態(tài)修復用水不足部分可利用周邊生產(chǎn)煤礦排出的礦井水進行協(xié)同修復。在河流周邊的廢棄礦山可利用地表水進行水源養(yǎng)護。管護期結(jié)束后主要依靠降雨提供植被生長所需水源（圖4）。

圖4 渭北旱腰帶水源分析Figure 4 Water source analysis in the dry belt north of Weihe River

3.2 土資源平衡分析

渭北地區(qū)從西部到東部土壤資源差距較大。渭河以北的黃土臺塬區(qū)土源充足，就地取土可滿足復墾覆土條件。西部寶雞鳳翔、岐山和扶風礦區(qū)周邊黃土賦存量大，黃土覆蓋十余米，土壤資源豐富，可滿足土地復墾覆土需求量，就地取土或利用周邊生產(chǎn)礦山廢棄土源進行土地復墾。涇陽以東礦山集中區(qū)，礦區(qū)山體表層土稀薄，基本無可利用的土壤，所需表土全部外購，土源主要為關(guān)中平原及臺塬區(qū)充足區(qū)，就近村莊購買土源（一般運距小于3km），覆土工程所需表土隨用隨運，不做臨時堆放（圖5）。

圖5 渭北旱腰帶土源分析Figure 5 Soil source analysis in drought belt of northern Weihe River

4 渭北旱腰帶礦山生態(tài)修復模式

渭北旱腰帶歷史遺留廢棄礦山存在的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，現(xiàn)有的政策和技術(shù)已不能滿足礦山修復的要求，應(yīng)創(chuàng)新生態(tài)修復技術(shù)模式，提高政府和社會資本的參與度和積極性，樹立資源開發(fā)和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的科學發(fā)展理念，增強礦山修復治理統(tǒng)籌推進的合力，實現(xiàn)廢棄礦山變身綠水青山和金山銀山［8-10］。

4.1 黃土丘陵區(qū)礦山生態(tài)修復的植被功能優(yōu)化

渭北旱腰帶是國家級關(guān)中糧食和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地重要要組成部分，同時也是陜西重要的林果業(yè)生產(chǎn)基地。中華人民共和國成立以來，該地區(qū)植被建設(shè)成效顯著，森林覆蓋率大幅提升［11-12］。目前，該區(qū)植被建設(shè)存在的主要問題是，人工林樹種組成單一，質(zhì)量普遍較低［13-14］。渭北旱腰帶陽坡的生態(tài)修復應(yīng)以選用耐旱植物或者以保護和恢復草本群落為主，僅在咸陽、寶雞等水分條件較好，能夠滿足喬木或灌木生長的小地形內(nèi)進行適當比例的喬、灌、草復合配置，以豐富群落層次結(jié)構(gòu)。在渭南水土條件較差區(qū)，以灌、草植被群落結(jié)構(gòu)為主，優(yōu)化群落生態(tài)功能。

4.2 礦山生態(tài)修復與歷史人文景觀功能融合提升

渭北旱腰帶乾縣到蒲城段，屬唐代帝王陵墓保護區(qū)，目前保護現(xiàn)狀也不樂觀。同時加強和保障文物景區(qū)規(guī)劃和土地利用協(xié)同發(fā)展，加快礦山生態(tài)修復。在生態(tài)修復技術(shù)的選擇上以對文物破壞最小、提升景觀最大化為目標的礦山生態(tài)修復技術(shù)。

4.3 干旱缺水區(qū)硬巖邊坡修復

石灰?guī)r礦山開采造成的地形地貌破壞嚴重，尤其是蒲城、富平一帶的灰?guī)r礦山與村莊交錯分布，對人居環(huán)境造成了嚴重影響，同時，該地區(qū)是歷史文化遺跡的主要分布地區(qū)，對人文景觀產(chǎn)生一定影響；開采對象為奧陶系厚層狀、塊狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，巖性單一，完整性及穩(wěn)定性好，硬度大，對生態(tài)修復工作帶來了難度。對土源豐富的渭北西部礦山優(yōu)先采用續(xù)坡回填的方法進行坡體再造，覆蓋種植土后在坡體上植被重建。對土源有限的區(qū)域采用階梯形削坡的方法，結(jié)合礦山開采過程留設(shè)或整理成若干級類似梯田式的邊坡臺階平臺，在保證邊坡穩(wěn)定前提下臺階高差、邊坡角根據(jù)具體地形條件和巖質(zhì)確定，沿平臺外邊緣修筑擋土墻、疊石或土工植生袋圍堰擋土構(gòu)件［15-17］。

4.4 生產(chǎn)與歷史遺留廢棄礦山協(xié)同治理

結(jié)合在生產(chǎn)開采中需集中剝離的、暫時不能利用的堆土以及砂巖和礦渣等礦山資源及工業(yè)副產(chǎn)品充分利用，統(tǒng)籌用于自身礦區(qū)及周邊歷史遺留廢棄礦山的采坑填埋與場地平整，從經(jīng)濟角度降低生產(chǎn)礦山用于排土場和固體廢棄物的基建投資，從整體角度把廢棄礦山綜合治理與周邊資源開發(fā)作為一個統(tǒng)一體，將礦產(chǎn)資源開發(fā)與礦山生態(tài)治理相結(jié)合統(tǒng)籌考慮，不但達到了資源綜合利用的目的，還實現(xiàn)了歷史遺留廢棄礦山的生態(tài)治理綜合效益最大化。

5 結(jié)語

1）陜西省渭北旱腰帶歷史遺留廢棄礦山主要以露天開采的石灰?guī)r為主，主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題為露天開采引起的崩塌、滑坡以及高陡巖石裸露面對地形地貌景觀的破壞、大量的土地資源損毀以及植被破壞引發(fā)的水土流失嚴重等。

2）陜西省渭北旱腰帶水土條件以咸陽為界，咸陽以西的寶雞水土條件較好，咸陽以東，特別是渭南、蒲城一帶干旱少土，給生態(tài)修復帶來一定難度。

3）陜西省渭北旱腰帶石灰?guī)r開采區(qū)以堅硬的高陡巖面破壞為主，在后續(xù)的礦山生態(tài)修復中應(yīng)不斷加強植被功能優(yōu)化，歷史人文景觀功能融合提升，硬巖邊坡修復技術(shù)以及生產(chǎn)與歷史遺留廢棄礦山協(xié)同治理技術(shù)，既要實現(xiàn)山水林田湖草系統(tǒng)治理，又要充分體現(xiàn)綠水青山就是金山銀山的發(fā)展理念。