王 燾，雷 鵬，壽立永，妙 超

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

嵯峨山地處關(guān)中平原北山?jīng)荜柖?，南距西安?5 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。20世紀末至21世紀初，嵯峨山礦產(chǎn)資源開采強度加大，頻繁的開山采石活動嚴重破壞了區(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、咸陽市的機場主航線可視范圍之內(nèi)，嚴重影響了黃河流域的生態(tài)安全和西安市的國際城市形象[1-3]。2015年以來，陜西省各級政府投入了大量的人力、財力開展了一批廢棄采石礦山治理工程項目，取得了一定的成效。以往針對廢棄采石礦山開展的治理，多限于平緩場地(采場底盤、工業(yè)場地等)的覆土綠化，開采區(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)事項的通知》(陜財辦基金〔2020〕1號)，提出積極構(gòu)建“政府主導(dǎo)、政策扶持、社會參與、開發(fā)式治理、市場化運作”的礦山生態(tài)修復(fù)新模式，進一步拓展了礦山生態(tài)修復(fù)的技術(shù)思路。2020年6月，涇陽縣引進社會資本，探索性地推進嵯峨山一帶廢棄采石礦山生態(tài)修復(fù)，某企業(yè)計劃開展CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑群的生態(tài)修復(fù)，治理后開發(fā)紅色旅游項目，與臨近安吳青年訓(xùn)練班紀念館形成產(chǎn)業(yè)集群。該設(shè)計采用臺階式整治進行地貌重建，在此基礎(chǔ)上因地制宜，開展土地復(fù)墾，實現(xiàn)對廢棄采石礦山開發(fā)式治理。同時，修復(fù)工程產(chǎn)生的剩余石料依照相關(guān)規(guī)定通過政府公共交易平臺拍賣，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)地處涇陽縣安吳鎮(zhèn)嵯峨山南麓，地勢北高南低，跨越基巖山地和洪積扇兩個地貌單元。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。該斷裂西起永壽北，向東經(jīng)口鎮(zhèn)、魯橋至閻良東北，長約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)及時組織材料成本核算，為相關(guān)部門及本工程項目數(shù)據(jù)庫及時更新數(shù)據(jù)提供保障。建立材料使用臺賬，記錄使用和節(jié)超狀況并隨時錄入倉庫管理子系統(tǒng)。材料管理人員應(yīng)對材料使用情況進行監(jiān)督并建立監(jiān)督記錄，按月對材料使用情況進行盤點和物料租賃費用的結(jié)算，對存在的問題應(yīng)及時匯總分析并上報項目經(jīng)理部。

1.2.3 新構(gòu)造運動與地震

治理區(qū)地處渭河盆地北緣，新構(gòu)造運動較為強烈。區(qū)內(nèi)地震基本烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度0.15 g，場地設(shè)計特征周期值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給，孔隙水沿基巖界面匯集依地形由高向低運移，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，補給深層地下水。地下水的排泄方式包括蒸發(fā)、人工開采和泉水排泄等。采石區(qū)位于當?shù)厍治g基準面以上，自然排水通暢。區(qū)內(nèi)巖土體可分為半堅硬-堅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度為47.28～84.26 MPa，平均70.31 MPa；風(fēng)積黃土具有Ⅰ級(輕微)-Ⅱ級(中等)濕陷性。

1.2.5 人類工程活動

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

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題及土地損毀現(xiàn)狀

涇陽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，涇陽縣人民政府已對廢棄工業(yè)場地、廢渣堆進行了治理，遺留未治理的露天采場破壞面積約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、震動等條件下，有沿層面、節(jié)理開裂并滑塌的可能性，威脅治理活動中設(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采強度大，總占地面積9.95×104m2，開采深度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)、西安咸陽機場航線俯視區(qū)可視范圍，對地方經(jīng)濟發(fā)展和投資環(huán)境產(chǎn)生了負面影響。

圖2 嵯峨山廢棄采石礦山地形地貌景觀破壞現(xiàn)狀

2.2 土地損毀現(xiàn)狀

廢棄采石礦山對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，損毀程度嚴重。

3 生態(tài)修復(fù)設(shè)計

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)的土地價值相對較低[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)，治理工程對景觀、安全要求較高。本次針對CK1采坑和CK2采坑廢棄采坑群進行系統(tǒng)的地貌重建設(shè)計，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，在此基礎(chǔ)上開展土地復(fù)墾，實現(xiàn)廢棄地再利用。

地貌重建設(shè)計結(jié)合破損地貌和外圍原始地貌特征，通過臺階式開挖、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)計將治理區(qū)北段改造為溝坡，向南依次形成五級寬大平臺，總體形成“五臺五坡”的格局。地貌重建后形成的臺階狀邊坡修復(fù)為林草地，寬大平臺用作風(fēng)景名勝設(shè)施用地(圖3和圖4)。

1-廢棄采坑及編號；2-崩塌隱患；3-地貌重建范圍；4-臺階坡頂/坡底線；5-植被修復(fù)；6-平整夯實；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 臺階式刷坡

針對高陡巖質(zhì)邊坡區(qū)，采用臺階式刷坡進行地貌整治，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14～16 a可達9 m，后期生長速度變慢；進行人工干預(yù)及時除萌定株，8～10 a可成材[10]。本地迎春花株高最大5 m，一般3 a可達1.2～1.5 m[11]。按照土地復(fù)墾優(yōu)勢樹種的生長習(xí)性，建議臺階高度8～10 m，6～8 a基本可實現(xiàn)巖質(zhì)邊坡全遮擋。

臺階邊坡角參照相關(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臺階坡面角一般60°～65°。臺階寬度應(yīng)滿足機械生產(chǎn)的要求，建議不小于4 m，并依地形條件設(shè)置寬大平臺，提高邊坡的安全性，同時便于后期施工。設(shè)計坡面朝向時，避免開挖產(chǎn)生外傾結(jié)構(gòu)面，如確實無法避免，可放緩臺階坡角至結(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)計刷坡臺階高度8 m，寬度4 m，非順層坡段臺階坡度65°，順層坡段按地層傾角(33°～39°)進行刷坡。臺階式刷坡區(qū)兩側(cè)應(yīng)依地形調(diào)整邊坡走向、臺階坡角、寬度，與原始地形自然相接。

3.2.2 臺階式堆填

針對邊坡高度小于50 m，且不具備外擴條件的坡段，依地形進行分臺階渣方回填，修復(fù)地貌形態(tài)。堆填段臺階應(yīng)與刷坡段臺階、周邊原始地貌自然銜接，實現(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)計填方臺階高度8 m，填方邊坡坡率1∶1.5，每隔兩個4 m寬臺階，設(shè)置一個寬6 m安全臺階。堆填物為刷坡產(chǎn)生的廢石，分層壓實，壓實度≥90%。為防止雨水對坡面的沖刷、增強邊坡坡體穩(wěn)定性，在各臺階內(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)和平臺區(qū)兩類單元。邊坡區(qū)為臺階狀折線坡，各臺階覆土80 cm(自然沉實厚度)，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，建議對臺階邊坡進行植生混凝土噴播。治理后形成的五級寬大平臺按照當?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃、項目總體規(guī)劃，復(fù)墾為耕地、園地、風(fēng)景名勝設(shè)施用地等，實現(xiàn)開發(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，用于后期旅游開發(fā)。

3.4 監(jiān)測和管護

設(shè)計對治理后的高陡邊坡開展地表位移監(jiān)測、地形地貌景觀監(jiān)測，對復(fù)墾后的林、草地進行為期5 a 的管護。項目區(qū)東南距馮村水庫約10 km。馮村水庫有效庫容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，可以作為本項目管護期灌溉水源。

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8 700萬元，全部為社會資本投入。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216×104t(密度按2.7 t/m3)?！蛾P(guān)于探索利用市場化方式推進礦山生態(tài)修復(fù)的意見》(自然資規(guī)〔2019〕6號)指出“對地方政府組織實施的歷史遺留露天開采類礦山的修復(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，可以無償用于本修復(fù)工程；確有剩余的，可對外進行銷售，由縣級人民政府納入公共資源交易平臺，銷售收益全部用于本地區(qū)生態(tài)修復(fù)，涉及社會投資主體承擔(dān)修復(fù)工程的，應(yīng)保障其合理收益”。剩余石料由縣級人民政府納入公共資源交易平臺，潛在經(jīng)濟價值約為人民幣6 480萬元(出售收益按30元/t計算)[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)開發(fā)，潛在經(jīng)濟價值預(yù)計2 769萬元。兩項主要收益合計9 249萬元，沖抵治理投資后，尚有約549萬元盈余。

5 結(jié) 語

本文生態(tài)修復(fù)工程對象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)；歷史開采對土地挖損損毀嚴重，造成土地廢棄。結(jié)合以往治理工程措施所存在的不足，為達到根治劣質(zhì)地貌景觀，實現(xiàn)開發(fā)式治理目的，設(shè)計結(jié)合破損地貌和外圍原始地貌特征，通過臺階式挖、填方進行地貌重建，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，實現(xiàn)開發(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?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“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，促進當?shù)芈糜螛I(yè)向好發(fā)展，工程效益顯著。但系統(tǒng)地貌景觀重建會對采坑外圍造成一定程度的二次破壞，且治理工程實施過程中存在以生態(tài)修復(fù)名義開采資源的可能，對于監(jiān)管的要求較高。然而，所謂“不破不立”，如果對廢棄采石礦山的治理限于既成破損地形，又何談對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題。建議自然資源主管部門完善配套的監(jiān)管機制，推動渭北一帶廢棄采石礦區(qū)生態(tài)修復(fù)事業(yè)。