（环境工程专业论文）承德启星矿业公司矿山及尾矿库生态环境恢复的研究.pdf

摘要 摘要 针对矿山及尾矿库水土流失严重，生态环境受到破坏等问题，开展了矿山及尾 矿库生态环境恢复的研究。本文在对滦平县启星矿业有限公司矿区范围内的土地利 用现状、项目区的植被状况、水土流失等状况进行充分调查、分析和评价的基础上， 从生态环境保护、恢复项目区内的植被多样性、促进局部区域生态环境的良性发展 等角度出发，按照不同的功能区位性质，分别提出了各自不同的生态恢复设计目标 及内容。针对项目各地块的不同使用功能、使用年限和地块特点，分阶段分步骤地 采取工程措施和植被措施相结合的方式对受损地块的生态环境进行修复，同时在修 复过程中采取一些工程监测措施，对受损地块生态环境的恢复效果进行监测和分析， 找出经验和不足。在矿山及尾矿库生态恢复过程中应符合生态发展的规律，坚持生 态恢复设计与企业长期发展相协调的原则，坚持因地制宜、经济可行的原则，最终 实现居民、企业、生态的和谐发展，营造人居和谐的社会及良好的生态环境。 就启星矿业的矿区各项生态整治内容进行了较为详细的规划与设计，通过技术 论证及环境评价、生态恢复后的效果监测，表明启星矿业的生态修复综合整治方案 在技术上、经济上是可行的，为承德地区其他类型的矿山环境的综合治理提供了参 考。当然，由于项目本身生态恢复工程的实际限制，本文将论述和研究的重点放在 了尾矿库区域，其他功能地块只进行了生态恢复的设计。 关键词启星矿业；生态恢复：功能区：植物措施：水土流失：水土保持监测 河北科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t f o rt l l em m ea n dt a i l i n g ss e r i o u ss o i le r o s i o i l e n v i l l d 啪e n t a ld a m a g ea i l do t h e r p r o b l e m s ，t oc 鲫了o u tt h em i n ea n dt a j l i n g s 眦o v e r yo fe c o l o g i c 2 l le n v i f o n m e n t o nt h e b a l s i so fa d e q u a t e l yi n v e s t i g a t e da n da n a l y s i se v a l 岫t i o no fp r e s e n ti a i l du t i l i z a t i o n s i t u a t i o n ，b o 觚i cr e s o u r c e si nt l l ea f e aa n d 、a t e r i o s sa n ds o i ie r o s i o n ，m i st h e s i sp r o p 0 s e w a yo fe c o l o 西c a lr e s t o r a t i o na c c o r d i n gt ot h ep r o p e r t i e so fd i f f e r e n tm n c t i o nb l o c k a c c o r d i n g l y 舶mt h ep r o t e c to fe c o l o g i c a le n v i r o n r n e n t ，t h er e c o v e ro fm ev e g e t a t i o n d i v e r s i 妙a n dt h eo p t i m u md e v e l o p m e n to fr e g i o n a le c o i o 舀c a le n v i r o n m e n t t h i sp a p e r p r o p o s e t h em e t h o do f e c o l o g i c a l r c s t o r a t i o nc o m b i n ge n g i n e e r i n gm e a s u 坨w i t h b i o l o g i c a lm e 舔u r ea c c o r d i i l gt 0t l e 锄a l y s i so ft h ec o n d i t i o n s p o t 柚dt h ep l 锄t d i v e r s i t ) ，t h em e 也o de n s u 陀e c o l o g i c 甜e n v i r o l l n l e n t m l p r o v e m e n tf o rm i r 地孤l dm e e x p l o i t a t i o no ft l l e 面n ep r o c e e d i n ga tt h es 锄et i m es u c c e s s m l l y t h ep a p e rp u tf o r 、i v a 帕 t h ep r i n c i p 址o fc o m p i y “t l ln a t u r e 锄dp e o p l ef i r s t w ep i 姐觚dm 锄a g cb yf o i l o 、v i n g m ep r i n c i p l eo fc l o 一t o n 狐鹏勰dw ea c h j e v eh a i t n o n yb 酿阮e np e o p i e 勰dn 鲰髓 f i n a l l yw ec 0 眦t n j c tl i a r m o m o 憾陀s i d e n t i a le n v i r o r u i l e n t 锄de n t i r o n m e n t w ep l 锄卸dd c v & i nc l e t a i l e d 蹴o r d i n gt 0t l l e 砌c 0 v e ro ft h ee c o l o g yo fq i x i n g m i i l i n gl i m i t e d t h ee c o i o g i c dr e s t o r a t i o np m 弘蚰o fq i x i n gm i n j n gl i 血t e di sf e 器i b l e b o mt e c i l r l o l o g i c a j i y 孤l de c o n o r n i c 址i yb ym e a 璐o ft e c h m c a iv e r i f i c a t i o i i e n v i m n e n t a l e v a l u a t i o n 趾l d 也em o i l i t 0 坞de 仃e c to fc c o i o 酉c a l lr c s t o m t i o n t 拉sp r o g 野吼p r 0 v i d 他f c r e n c ef o rm e 舢v c ro fr n i r i i n gc n v i r o n m e mo fo 龇rt ) r p 鼯o fc h e n 酣ed i 矧c t s t h i s p 印盯p u tm es 仃e 豁o nt h ed i 嘶c t so f t a i l i r i g 砸；e r v o i ra n d j u s td e v 汝m ep l 锄o f c c o l o 盱 阳c o v e rf o ro t i i e rd i s t r i c t sk 骸m o ft i l er e a li i r n i to fe c d l o g y 陀c 0 v 盯p r o j e c l k e yw o r d sq i i l gm i i l i i l g ；e c 0 l o 舀c a l 他s t 0 枷o n ；f i m c t i o n a lz o 鹏；p l a n tm s 眦s ；l o s s o fs 0 i la n dw a l e r ；w a l 髓a n ds o iv 撕o nm o i l i t o 血g u 第1 章绪论 第l 章绪论 1 1河北省铁矿行业发展形势及对生态的影响 近些年随着国民经济的快速发展，对钢铁和铁矿石的需求越来越大，河北省作 为我国的矿产资源大省，到1 9 9 7 年，铁矿石产量就已经跃居全国第一位，占全国铁 矿石总产量的l 4 。2 0 0 4 年铁矿石产量已达到全国铁矿石产量的l 3 。2 0 0 7 年河北省 铁矿石产量为1 6 2 亿吨，连续第1 1 年保持全国排名第一。特别是最近几年由于铁矿 石价格大幅度上涨，省内铁矿资源开发力度和强度内迅速增加，铁矿石生产商纷纷 加大产量，但相应的生产配套设施和环境保护措施并没有完全紧跟到位，所以，省 内的铁矿资源开发形势不甚乐观，铁矿行业面临的生态环境问题也越发突出。就拿 矿山行业的尾矿库数量来说，截至2 0 0 9 年河北省内各类型尾矿库总计为2 8 8 8 座， 占到了全国的四分之一，比排名第二的山西省多出了逾干座【i l 。当然在各种第一的称 号下，存在的不仅仅是荣誉，也存在着很多问题。 由于采矿业自身的特点决定，它对土地的扰动是必然的而且也是强烈的，采矿 业俨然已是除农业以外扰动土地最多的行业，采矿业的每一个加工生产步骤都会对 土地产生不同程度的影响，有入形象地说采矿业其实就是在进行“搬山和造山 活 动，如此强度的工业活动对土地的影响居各行业之首。为什么说采矿行业就像是在 “搬山和造山 呢? 采矿本身就是为了获取矿石，矿石都赋存于山体中或地下面， 人们发明了作业效率非常高的机械帮助人们挖取矿石，这不就是搬山么，经常看见 原来的一座山被挖没了，代替的是深凹的露天坑穴。矿石被开采出来后，要经过破 碎和粉磨才能将里面的有用物质提取出来，而有用物质毕竟只占到了矿石量的极少 一部分，而绝大多数的无用物质还要弃置到环境中去的j 。这样就能够看到一座座山 谷被填满。在这样“一吞一吐 的过程中就会造成同样区域的两次生态破坏，同时 还能够带来其他的一些次生环境问题和地质问题。很多矿山地区生态环境的恶性循 环就是从这样的“搬山和造山 活动中开始的，人们在掠夺资源和金钱的同时，往 往把贫困和恶劣的生态环境留给了地方。太注重眼前的得失，而不会考虑到子孙的 生计。这也就是近些年我们国家提出的要走“可持续发展一的道路，所谓可持续发 展就是不光要注重眼前的经济效益，更要注重长远的社会效益和生态效益。 1 2 国内外矿山及尾矿库生态环境恢复现状和发展趋势 1 2 1 国外矿山生态恢复研究现状 发达国家由于进入工业时代比较早，工业化程度比较高，所以也是最先开始重 河北科技大学硕士学位论文 视矿山的生态恢复研究1 2 l 的，从上个世纪3 0 年代开始至今已有近百年的历程，矿山 的生态环境恢复己成为矿山企业在发展中极为重视和必须开展的内容，从初期的开 采设计到中期的开采实施再到后期的闭矿工程，生态的恢复内容必须贯穿于工业活 动的自始至终，并有着严格的制度保障、部门保障和人员保障，以保证矿山的生态 恢复与企业的矿山发展做到“三同时”( 同时设计、同时施工、同时竣工使用) ， 这样做的目的就是为了保证矿山在开采过程中同时恢复破坏了的生态，保持矿山生 态环境的持续发展和良性循环。下面有几个数字可以看出发达国家在矿山生态恢复 上的重视程度。在1 9 7 1 年，美国的矿山土地复地率就已经达到了7 9 5 ，西德莱茵 褐煤矿区的复地率达到5 5 ，而我们国家直到1 9 8 9 年采实施了土地复垦规定， 与发达国家之间有着不小的差距。下面我们来具体地看一下各个主要发达国家的生 态恢复工作。 1 ) 美国的生态恢复 美国的矿山生态恢复工作自人类进入了工业时代以来就一直走在了全世界的前 面，早在第二次世界大战前，美国就已经开展了矿山废弃地的土地修复工作，并制定 了相关的法令、法规强制执行。到1 9 7 7 年的时候又正式颁布了露天采矿管理与恢 复法( s u r f i a c em i n i n gc o n t r o la n dr - e c l 锄a t i o na c t ) ，这是美国土地复垦史上一个划时 代的法规，该法规已经成为了美国在矿山土地复垦管理过程中的根本法规。根据该 法规所规定的内容，不仅当时开采的矿山的生态环境得到了及时的恢复，就连之前 的废弃矿山所遗留下来的一些环境问题，也都得到了统一的解决。该部法规至今已 经过几十年的实践，直到现在都在积极地贯彻和执行。 美国是一个法律很健全、执行很严格的国家，这样有利于区分责任主体。在法 律实施前造成的生态环境破坏由于事实已经形成。以属于历史遗留问题，不追究相 关责任人，生态环境的恢复完全由政府主导。而在法律实施之后造成的生态环境破 坏则按照“谁破坏、谁恢复 的原则进行，同时要求1 0 0 地恢复为原地貌。 关于政府主导下完成的生态环境的恢复，资金来源有他的特色，主要包括：按 照矿山的产量或者营业收入征收矿山复垦费：对复垦后土地征收的使用费减去养护 该土地的开支后余下的款项；民间或者社会团体所提供的捐款；根据相关法律规定 所收回的款项。美国的法律执行比较严格，也很少出现人情干扰法律的情况，自复 垦法执行以来，从1 9 7 8 年到1 9 8 6 年，美国己筹集到1 8 亿美元的废弃矿山的生态 复垦金，就是这些法律措旆的强有力保障极大地推动了美国土地复垦工作的进展。 在美国废弃地复垦后并不强调一定要农用，而是强调因地制宜，尽量地按照原 先的地形地貌进行恢复，原来是湿地的要恢复成湿地原来是山林的要恢复成山林， 原来是农地的恢复成农地。总之目的只有一个，就是保护环境、防止生态破坏。而 不是像我们国家那样，在复垦的目的上还要考虑一个土地的利用问题，而之所以会 2 第l 章绪论 有这样的差距主要是美国的经济基础比我们国家要强很多。 2 ) 德国的矿山生态恢复 德国是一个老牌的工业强国，对环境的保护意识强、起步早，环境保护的制度、 措施和意识已经深深植入了政府、企业、公民心中。首先在矿山开采前，就充分地 进行环境保护方案的设计，矿山开采完成后，复垦工作也不是简简单单地植树种草 或者平整土地，而是从整体上，从项目与周边区域的关系上考虑生态的恢复和当地 人民群众的需要。另外，德国的环境保护在宣传上也很到位，不仅是在群众当中进 行宣传，在中小学当中每年要确定宣传一个树种、一种动物，并印制成书面材料在 各大旅游景点进行发放，提高每一名普通游客的环境保护意识。还有，德国的各个 州也都有自己的环保教育基地，长期从事环保的宣传工作。在德国，政府经过几十 年的不懈努力，环境保护的效果可以说非常明显，不仅没有破落的矿山开采景象， 就即使是正在开采中的矿山，你看到的也是一片片绿色，一片片林木，真正地做到 了花园式矿山。 3 、其他国家的生态恢复 欧洲的另一个老牌工业强国法国，他的矿山生态恢复有他自己的特点，由于法 国工业发达，而人口又比较稠密，对废弃矿山的复垦主要是分阶段、分步骤地进行， 但最终的目的还是要尽量增加新的农田面积，以资利用，当然在这个过程中要防止 出现土地和水环境的污染，注重与周边环境的协调。比如在土地复垦时首先是进行 多树木的系统绿化，增加土壤的肥力；其次是筛选出生命力顽强、生长能力好的杨 科树木进行大面积地种植；最后是多样化种植，合理地安排农、林、牧等作物的种 植比例和面积。 澳大利亚经济大发展有很大一部分来自于采矿业，所以政府对矿山的生态恢复 相当重视，运用了多种高新科技来帮助完成矿山的生态恢复，而所需要的资金则完 全由政府来提供。在矿山的生态恢复过程中需要多专业、多学科来共同参与实施， 这种联合投入包括：环境学、生态学、地质测量学、矿物冶炼学、物理化学、经济 学、医学和社会学等等。这样就保证了矿山的生态恢复能够满足各方面人群的需要， 实现了各利益的最大化。另外，澳大利亚的矿山生态恢复还会动用卫星遥感、航空 测量、计算机模拟复垦场地的最佳化选择等先进的技术手段，这些技术手段的采用 能够完好地保证矿山生态恢复的最优化，以较低的投入而获得最高的产出，同时还 可以随时对恢复过程提供指导、监测、纠偏。 此外，前苏联在矿山生态恢复方面着手也比较早，在1 9 5 4 年开始立法，1 9 6 8 年 将法律法规具体化，直接促进了矿山生态恢复的综合科研和科学论证。前苏联的土 地复垦过程分为工程技术复垦和生物复垦两部分，它包含了一系列的恢复被破坏土 地肥力、造林绿化、创立适宜生境等综合措施。 3 河北科技大学硕士学位论文 上述国家的矿山生态恢复工作开展得比较早而且也比较成功，各个国家都有其 完善的一套矿山恢复的制度体系，各种保障措施也比较到位，但各个国家又都有其 各自的特点，针对本国具体的国情开展着矿山生态恢复工作。 1 2 2 国内矿山生态恢复研究现状 我们国家自古代就有矿山生态恢复的实践，当然那时的采矿活动不像现在那样 地剧烈，生态恢复也没有现在这般严谨，完全是处于无意识的一种状态。 新中国成立以来，我国的工业基础薄弱，百废待兴，于是全国人民就投入到了 大生产运动当中，短短的几十年，一些环境问题开始相继出现，比如破毁了山体植 被、地面塌陷严重、过度开采地下水引发地面沉降、大量的废石尾矿占用土地造成 污染、矿坑废水污染地面水体等，直到上世纪9 0 年代，我们国家才开始真正地重视 矿山的生态恢复工作。 1 9 8 9 年我国正式实施了土地复垦规定，开辟了我国矿山生态恢复的新时代。 从1 9 8 9 1 9 9 1 年的三年间，我国有关部门先后在河北、江苏、山东、山西、河南、 湖北、湖南、辽宁、安徽等省开展了二十三个生态恢复示范区，至9 2 年底已恢复土 地3 3 万公顷，9 4 年国家又在江苏的铜山、安徽的淮北、河北的唐山建设了三个生 态恢复综合示范工程。与此同时，全国各地的矿区、当地的土地管理及相关的部门 为了获取大面积矿山生态恢复的经验、推广理论、技术成果等，也建立了许多类似 的生态恢复示范基地。 就总体来说，我们国家这些年的矿山生态恢复效果还是不错的，8 0 年代初期， 矿山生态恢复率不超过1 ，到8 0 年代末期，矿山生态恢复率达到2 左右，9 0 年 代初期，生态恢复率近7 ，至1 9 9 4 年，生态恢复率超过1 3 。但是与国外发达国 家相比不仅是在理论研究还是在实践经验方面还有很大的差距，西方发达国家的矿 山生态恢复率己高达5 0 7 0 以上，且复垦的质量也很高。 我们国家有关矿山生态恢复的理论研究起步于8 0 年代，9 0 年代中后期才初步形 成了一定的规模，研究领域主要还是集中在煤矿山和有色金属矿山的植被覆盖等方 面内容。 同期，我们国家在矿山尾矿库的生态恢复方面，理论研究上也取得了一系列的 成果，包括：结合当地自然环境状况，通过生态调查、测量和试验等手段，筛选出 了一批适合当地尾矿库栽植的先锋树种：指出了影响尾矿库被覆植被生长的主要限 制因素和解决措旆：搞清了尾矿酸化的机理，发展了能够快速测定尾矿酸化方法， 并提出了解决措施；从恢复生态学的角度，深入探讨了尾矿被覆植物的定居、生长 和更替机理：研究了利用豆科植物的固氮作用来改良尾矿营养贫缺的机理；研究清 了重金属及某些轻金属在土壤及植被中迁移转化规律：某些金属矿山废水的研究也 4 第l 章绪论 取得了定的进展： 应该说，我们国家在最近二十年来的矿山生态恢复方面的理论研究取得了一定 的进展，为矿山的生态恢复实践打下了坚实的基础，但是也应该看到，我国在这一 领域与国外发达国家存在着一定的差距，需要国家投入更多的人力和资金。 1 2 3国内矿山生态恢复研究中存在的主要问题 现阶段，我国的矿山生态恢复从制度上来说已经比较健全了，前两年国土部门 也开始陆续在全国范围内征收生态补偿金，生态恢复的资金问题也得到了解决。但 总体上还存在着一些问题： 1 ) 生态恢复技术的研究目的和途径比较单一，不能够从矿区的整体上考虑问题， 这往往会造成顾此失彼的现象。矿山的生态恢复是一个涉及多学科、多部门的实践 科学，所以在恢复初期就应该多角度、多部门联动地制定生态恢复方案，使许多后 期可能产生的问题在前期就考虑到、解决掉，提高矿区生态恢复的效益。 2 ) 现阶段国内矿山生态恢复多采用工程措施，这就造成了恢复措施单一，效果 在有些地区不理想。应多管并下，除工程措施外，生物措施也应纳入重点研究视线， 保证生态恢复措施的多样性，提高生态恢复的效益。 3 ) 传统的生产意识比较浓厚，环保意识还未占主导地位，需要各矿山企业的领 导人从思想意识上就有所转变，不能总是走老的生产扩张型发展道路，理应看到环 境质量也是一种生产力，而且是一种可持续发展的生产力。在眼下的中国，矿山应 按照“花园式矿山”的标准来建设，这不是一句空话，需要企业在制定发展规划初 期就将环保理念纳入到决策纲领上来。 4 ) 关于我国的矿山生态恢复，制度层面上已经比较健全了，但是在执行层面上 还存在着一些不尽合理的地方，当然这需要一系列的监督保障机制才能得以实现。 5 ) 各地区的生态恢复科研工作不联动。独自为战，这样就造成了科研的成果不 能共享，重复科研的现象。矿山的生态恢复不是仅仅栽植完植被就结束的事情，后 期的植被维护管理，恢复效果的实际监测等问题都需要一条主线来贯穿，也就是研 究要有持续性，不能刚刚取得一点成果就万事大吉了，而且各地区之间的研究虽有 可比性，但存在更多的不同点，要想把一项研究成果进行大面积推广，需要综合考 虑推广区的具体情况，在这方面还需要各科研部门加强合作，共同努力。 1 2 4 矿山生态恢复发展趋势 1 ) 恢复生态学理论应用趋势 恢复生态学( r e s t o m t i o nc c o l o g y ) 是研究因人为的地质活动( 大规模的经济活动) ， 或自然原因造成的已被破坏了的或已退化的生态系统进行人为的科学的修复的一门 学科。通俗地说，就是对区域已退化的生态系统进行认为正向干预的一门学科。 s 河北科技大学硕士学位论文 恢复生态学的研究对象涉及到自然界中所有的退化了的生态系统，研究范围极 广，该门学科分为理论和实践两个方面。理论研究主要是干扰条件下生态系统的受 损过程和响应机制。包括退化生态系统的结构与功能，退化生态系统内在的生态学 过程相互作用机制、退化生态系统的抗逆性、稳定性、多样性、生产力、恢复力吉 恢复的可能性等。应用技术方面主要包括退化生态系统结构与功能的优化配置与重 建及其调控技术，环境规划和景观规划技术，物种多样性的恢复与维持技术等。 结合具体的矿山生态恢复实例来说，矿石的开采对区域的生态系统就是个极 为严重的干扰，首先是乔木树种被砍毁，然后是已经充分熟化的表土层被完全扒下 来，直接摧毁了植物生长的物质基础；矿石开采过程中产生的废石将被就近弃置于 附近的山谷中，将生长良好的植被压占而亡。这种由外界进入的强大破坏力将原先 一个以绿色植被为主的生态系统改变成一个以人为中心可随时摧毁的生态系统，该 系统的发展和消亡都将以人的意愿来决定。在此生态系统中，生物群落在人为干扰 之下发生剧烈改变，物种将极大减少，生物多样性猛烈下降。生产力和生物量也都 急剧地降低。因此可以说，该生态系统已经成为了一个正在衰退当中的的生态系统， 而物种贫乏是退化生态系统的主要特征之一，对它恢复的主要任务之一就是改善系 统的环境，使生物多样性得以恢复，物种得以持续发展。 因此，在对矿山生态系统进行恢复时，首先应该想到运用恢复生态学中的相关 原理和研究成果，恢复生物的多样性，改善系统的生产力。但必须清醒地认识到原 先被破坏了的生态系统是不可能原样恢复的，它只能被一种新的生态系统所替代， 不管是经过人工修复的还是通过自然界自己来修复的。 2 ) 景观生态学理论应用趋势 景观生态学是研究在一个相当大的区域内，由许多不同生态系统所组成的整体 ( 即景观) 的空间结构、相互作用、协调功能及动态变化的一门生态学新分支。 矿山的生态恢复从景观生态学的角度来讲就是景观的恢复与重建。利用某些方 法和手段使矿山废弃地维持一定的生产力水平和相对稳定的生态平衡，并达到人们 意愿中的利用方式，同时要与相邻区域的景观相互协调，最终实现大范围生态整体 性的目的。 矿区废弃地的景观设计应该从宏观上设计出合理的景观格局，微观上创造适合 的生态条件，因地制宜地开展各微观区域的生态重建工作。矿山在开采过程中随着 开采方式的不同，所产生的废弃地类型也会随之不同，那么应用景观生态学理论就 应该有针对性地开展设计和施工。在景观设计之初就要全盘考虑矿山的整体发展规 划和所在地区的现状及未来的发展方向等，只有考虑全面了，景观的生态恢复设计 才能做到有的放矢举例来说，一个以矿业为主的地区，对于露天采坑这样的废弃 地在做景观恢复时，首先要考虑的就应该是露天坑的利用问题，可否用于存放废石 6 第l 章绪论 目_ # _ 口_ _ l = _ - _ i _ - i e _ 目_ _ _ ；= = i i l # # - _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ ：_ 目_ _ - _ _ i _ 弃渣等，待填平后用作他途。而同样是露天采坑，对于一个以旅游业发展的城市而 言，首先要考虑的是能否将露天坑改作水上活动中心，或是攀岩等户外游憩活动的 场地。通过这个例子可以看出，景观的生态恢复设计在现实环境当中的具体应用。 矿山废弃地是采矿行业的废弃土地，但土地是一种资源，所以我们通过一些科 学的利用手段可以将这种废弃地变“废”为宝，服务于大众，这也是景观生态学设 立的目的之。 3 ) 工程绿化技术应用趋势 矿山生态恢复现阶段主要采取的就是工程绿化措施，不管是露天采坑、运输道 路还是尾矿库、弃渣场等，都可以采用工程绿化措施进行生态的恢复与重建。对于 松散的物料堆积场地，先要采取一些工程措施保证水土的不流失，然后在此基础上 进行绿化作业；对于凹陷的露天采坑，也要采取一些工程措施保证陡峭坑壁的安全， 然后再进行绿化。现在的绿化措施多种多样，可以适应各种场地条件。场地条件好， 面积大可以直接采用客土栽植的方式绿化；边坡陡峭的，可以在基底部栽种攀爬植 物，利用植物的生长对岩壁进行绿化。也可以采取直接喷播带种基材或挂网方式： 边坡较缓的可以采取客土栽植和喷播基材两种方式其中的一种，视具体情况而定。 1 3 主要研究内容、意义和方法 1 3 1 研究内容 以滦平县启星矿业公司为例，依据该企业对矿山和尾矿库的生态恢复措施及恢 复效果的跟踪监测，来分析各种工程措施及生物措施的合理性、科学性和实用性， 进而将这些措施在承德地区范围内加以推广应用，实现矿山及尾矿库的生态恢复。 矿山及尾矿库生态恢复过程中要总体把握，科学规划，分类实施，因地制宜，宜林 则林，宜草则草，侧重于对已破坏的生态环境的修复和再造，改善矿区生境。 主要的研究内容包括矿区植物群落分析、多样性分析、生态环境的现状评价及 区域的环境特点分析等，并在此基础上针对不同地块性质进行总体规划、分区设计 实施，还有生态恢复后的跟踪监测和评价等内容。 1 3 2 课题意义 本课题的意义就在于立足于承德的定位，以可持续发展为原则，为承德矿山的 生态恢复建设起到一定的指导作用。 2 0 0 5 年河北省人民政府提出了建设生态省的规划，建设经济社会与生态良性循 环的生态河北随后承德市政府也提出了建设生态承德的口号。根据承德生态市 建设规划研究报告对承德的最新定位：要将承德放到环渤海经济圈中考虑，充分 利用紧邻京津的区位优势，提升以避暑山庄及外八庙为代表的中国传统文化旅游和 7 河北科技大学硕士学位论文 以坝上草原为代表的生态旅游的层次和水平，大力发展观光旅游和休闲旅游产品， 使承德成为全国乃至世界的旅游文化名城：突出承德作为京津生态支撑区域的重要 地位，加强生态建设，将承德建成京津的后花园和休闲度假胜地；加强生态农业地 位，使承德成为首都无公害农牧产品稳定的供应基地。 由以上可见，承德的根本在于生态， 恢复与发展要从战略的高度上给与支撑。 1 3 3 研究方法 承德的发展也在于生态，所以生态环境的 这也是本课题的研究意义所在。 1 ) 资料收集，主要是基础资料的收集。通过各种途径收集关于企业的资料、发 展规划等信息和矿山所在地的水文、土壤、植被、地理环境、气候环境等方面的资 料。 2 ) 矿区植物群落的调查。采用典型调查的方法，具体从搜集资料与实地踏勘入 手，在掌握矿区内大体植被类型、物种种类、植物群落分布的基础上，按照矿山生 产分区选择有代表性的地段设置样地。然后通过对植物重要值的分析来了解主要植 物群落的主要代表性植物，为生态恢复设计的植物选择提供依据。 3 ) 生态环境的现状评价。主要是根据启星矿业的实际情况，选取不同的评价因 子，在进行单因子评价的基础上，根据每个因子对环境影响程度的不同赋予不同的 权重，用加权平均法计算对生态环境的综合影响程度。同时依据生态环境状况评 价技术规范( 试行) ( m 厂r 1 9 2 2 0 0 6 ) 中的相关技术要求，对矿区范围的生态环境 质量现状进行综合评价，给出综合印象分。 4 ) 生态恢复设计。依据对矿区土地的不同利用性质和企业的中长期发展规划， 结合植物群落的调查、分析，制定生态恢复的指导思想、原则。目的是通过生态重 建使土壤扰动区域维持相对稳定的生态平衡，区域景观相互协调，最终达到生态整 体性的目标。 5 ) 生态恢复效果的跟踪监测和评价。主要包括3 个方面内容，一是在尾矿库采 用工程和生物措施恢复的区域采用固定样地，即随机设置l o 个i l n x h 的样方，经过 连续两年的定期观测，调查植物种数、株数、盖度、高度等，利用数学方法对人工 植被恢复措施的效果进行多样性分析，同时监测水土流失情况；二是运用生态监测 及评价的方法，对生态恢复措施和效果进行监测和评价；三是根据生态环境状况 评价技术规范( 试行) ( h 胛1 9 2 2 0 0 6 ) 中的相关技术要求，对矿区范围生态恢复 设计前后的生态环境质量状况做对比分析，将生态恢复的效果定量化、直观化。 8 第2 章研究区概况 第2 章研究区概况 2 1自然概况 2 1 1地理位置 滦平县位于河北省东北部，承德地区西南部，古长城的北侧，隶属于承德市管 辖l ”。地处东经l1 6 0 4 l ， l1 7 0 4 3 ，北纬4 0 0 3 i 4 l o l 6 之间。县境东与承德市双滦区交 界，西部、南部与北京市怀柔县、密云县相临，北部与丰宁县、隆化县相连，东南 靠承德县。 项目区位于滦平县县城8 0 0 方位，直线距离1 5 l 锄，位于张百湾镇周台子村。项 目区东距承德市5 0 ，西距张百湾镇4 ，距京通通铁路窑上火车站6 l ，交通便 利。周台子村位于项目区的西侧，部分村民设施位于项目区范围内。 2 1 2 地形及地质特征 滦平县地处燕山山脉中段，境内山峦起伏，沟壑纵横，中部高，东西两端低， 号称“八山一水一分田”。地势总体北高南低。海拔4 2 0 7 1 0 m ，相对高差2 9 0 m ，地形 较为简单，区内沟谷横断面多以“v ”型为主。山坡坡度3 0 0 3 5 0 ，沟谷两侧山坡不对 称，部分基岩裸露。 按照地层地质构造承德地区可以细分成三个部分，北部、中部和南部，滦平县 处在中部地区，该区的基底岩石相对于承德南部燕山山脉主峰附近年轻一些。 在地质构造上滦平县地处大地构造位置为中朝准地台( i ) 燕山台褶带( i i ) 承德拱断束( i i i ) 大庙穹断束( ) 构造单元的西部及中部。 滦平县铁矿资源主要赋存于太古界单塔子群雁窝铺组( 鲫) 、白庙组( 柚) ； 下元古界朱杖子群( p t z l l ) 变质岩系及基性超基性岩体中。 燕窝铺组( 柚) ：其岩性主要为角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩组成，榴角闪紫 苏( 或透辉) 麻粒岩、斜长片麻岩，夹磁铁石英岩。 自庙组( 触) ：其岩性主要为黑云变粒岩，浅粒岩、夹黑云石榴二长片麻岩及 黑云钾长片麻岩，夹磁铁石英岩。混合岩化较强。 朱杖子群( p t 吐) ：其岩性下部以变质粒岩为主，夹斜长变粒岩、云母片岩和含 榴二云片岩：中上部为黑云斜长变粒岩夹角闪黑云斜长变粒岩、二长斜长片岩，顶 部出现镁铁闪石磁铁石英岩。 从地貌上来说，与承德南部不同，滦平地区的地貌可分为中山、中低山、丘岗、 山问盆地、河流谷地等5 种类型，最多地貌类型是低山丘陵和山问盆地。从构造演 9 河北科技大学硕士学位论文 化来说，滦平地区大地构造处于华北地台北缘内蒙古地区轴和燕山沉降带的过渡地 区，经历了漫长的地质变迁，受晚古生代古亚洲板块碰撞造山带的影响，中生代以 来，在继承老构造运动的基础上，又经历了燕山期强烈的造山运动，多期次的火山 喷发活动，从而形成了火山喷发岩和岩浆岩的山地地形，并影响着现在地貌形态的 分布。滦平地区的山间盆地受河流分布影响，两河相汇处多形成盆地，河谷阶地地 貌主要分布在区内大、小河流的两岸。较大的河流两岸均为宽谷，地势平坦，并在 局部较宽部位形成环山的山间盆地式河流冲积平原，常呈串珠状沿河分布。盆地明 显受中生代火山断陷盆地控制，加上地壳缓慢的升降运动，洪流从上游带来大量的 泥沙，沉积谷地及两岸，逐渐形成河漫滩地与河谷阶地。其余沟谷由于其长短不一 而变现为宽窄不同，在沟谷两岸形成与冲积有关的冲击型山麓平原，较宽者两岸平 坦。阶地发育可细分为岗坡、阶地、洪积扇、扇间洼地、河漫滩等为地貌。主要为 冲积型母质，质地较细。地势低，地下水水位高，有机质较丰富，多开辟为良田， 水量较大的河流两岸又多辟为稻田。窄谷两边山岗坡度大，谷底常为冲洪积母质， 质地较粗，多为人工改造的良田。 滦平地区的土壤类型主要为棕壤土类( 占6 0 ) 和褐土类( 占4 0 ) ，影响土 类分布的主导因素为植被、水分、地形、小气候等，土壤类型均受地貌制约。地貌 类型单一地区，土类的分布水平地域性不明显，主要表现出垂直地带性，即在垂直 方向上随地势的增高或降低而发生土类的变更。 棕壤土类。为本区的主要土类，垂直分布在海拔7 0 0 米以上的山地，地表植被 为耐寒性湿生及旱生乔木灌木和草本。土壤表面有1 5 厘米半腐烂的枯枝落叶层，淋 溶层为暗棕色的黏化层，有机质含量高，母质层不明显，下部为岩石风化物。棕壤 土类一般分布在阴坡植被覆盖率高的地方，森林破坏，地被植物为草本的一般为生 草棕壤；植被破坏，严重水土流失的阳坡则分布棕壤性土。 褐土类：分布在海拔7 0 0 8 0 0 米以下的低山、丘陵、坡麓和河谷阶地地带，成土 过程不受地下水影响，雨季淋溶程度较轻，土色以褐、浅褐、灰褐为主，土壤呈中 性至微碱性。阴坡多为淋溶褐土：阳坡和平川高阶地多为褐土。碳酸盐褐土则在阳 坡坡陡有水土流的地方呈零星分布。常与褐土交错在一起。 2 1 3 水文情况 滦平县地处燕山山脉中段，为中低山区，滦平县西部铁矿区内及附近有潮河水 系经过，东部铁矿区及附近有滦河水系经过，常年流水。区内地表可分孔隙含水层 ( 以现代第四系沉积物为主) 及基岩裂隙含水层，均由大气降水补给，随沟谷河流 排泄。 项目区地处燕山山脉中北部，地势北高南低，海拔4 l o 6 0 0 i n ，地下水的分布受 l o 第2 章研究区概况 地层岩性、地质构造和地貌条件的控制，地貌形态属低山区。 滦平县境内河流主要有滦河、潮河及其支流伊逊河、兴洲河等，滦河流经县境 东北部，境内流长6 5 l 锄，流域面积，年水资源量达2 3 1 0 6 亿m 3 。潮河流经县境西 南部，境内流长5 7 k m ，流域面积1 4 2 6 1 l 2 ，年水资源量达1 6 5 1 4 亿m 3 。另外，县 境内还有中型和小型水库各座。 滦河从项目区南侧流过，距离仅百米之遥。 2 1 4 气候特征 滦平地区属干旱区，十年九旱。降水的年内分配不均，年际变化也较大，各地 的年平均降水量的分布也很不均匀。周台子地区年平均降水量在4 6 0 5 6 0 毫米之间。 本区春秋两季多风，空气干燥，蒸发量较大，多年平均水面蒸发量在9 0 0 - 9 5 0 毫米之 间，多年平均陆面蒸发在4 0 0 4 4 0 毫米之间，其空间分布与降水量空间分布大体一致， 年蒸发量大于降雨，无汇水范围的坑池不会自然积水。 滦平地区属于大陆季风性气候，风向的变化具有明显的季节性，再加上地方性 因素的影响，每年春、秋、东三季的风都比较大。冬季以偏北风为主，夏季以偏南 风为主，春秋两季正是这两种气流的转换季节。春季接近于偏南风，秋季接近于偏 北风。 滦平地区山地气温随地势增高，纬度增加而降低，年平均气温6 5 。最热月为 7 月，平均气温2 2 8 ，最冷月为1 月，平均气温为“5 ，年温差达3 4 5 ，大陆 性气候明显。最低气温2 9 ，极端最高气温达3 8 7 。气温昼夜温差较大，农作物 生长季节的6 9 月，昼夜温差均大予l o 。 滦平地区地面年平均温度为9 2 ，地面极端最高温度达6 6 6 ，地面极端最低 温度为3 8 ，地面气温一般在9 月下旬降低到o 以下。地表5 厘米温度每年4 月 下旬上升到1 2 左右，此时期为大田作物的适宜播种季节。冻土一般出现在1 0 月下 旬。到1 1 月中旬土壤才稳定封冻。最大冻土深度可达1 4 3 厘米。土壤于3 月中旬开 始解冻，4 月中旬土壤解冻l o 厘米，于4 月下旬初全部解冻。 滦平地区多年平均日照时数为2 8 5 7 9 小时，年日照率为“。日照时数随季节 的变化与太阳辐射的季节变化规律是一致的，春季占2 8 ，夏季占2 6 ，秋季占2 4 ， 冬季占2 2 。日照时数绝大多数年份5 月最多，1 2 月最少全年太阳辐射总量为每 平方厘米1 3 3 4 l 千卡。 滦平地区无霜期1 1 0 1 4 0 天，春季日平均温度稳定通过0 以后土壤开始解冻， 稳定通过5 早春耐旱作物开始播种，而当温度稳定通过1 0 时，大田作物进行播 种。历年界限温度以及界限温度的积温情况如下： o 稳定通过日期始于3 月2 1 日， 终止于1 1 月9 日，持续时间2 3 4 天，却积温为3 5 3 8 2 ；芝5 稳定通过日期始于 河北科技大学硕士学位论文 4 月7 日，终止于1 0 月2 4 日，持续时间2 0 l 天，5 积温为3 4 2 1 3 ：l o 稳定 通过日期始于4 月2 1 日，终止于1 0 月7 日，持续时间1 7 0 天，之1 0 积温为3 1 3 8 8 。 多年气压平均值为9 5 1 3 毫巴，其年际变化不大，年内以1 月平均气压( 9 5 8 1 毫巴) 最高，7 月平均气压( 9 4 1 5 毫巴) 最低。月季间变化是：1 月以后气压逐月 降低，到7 月为最低值；7 月以后气压逐月上升，到1 月为最高值。 关于自然灾害方面，据相关资料记载，滦平县的自然灾害主要为水灾、冰雹灾 害、地震等。最近几年曾有发生。 2 1 5 自然生态 滦平县属华北植物区系。植被类型属我国东部冀北山地栎林油松和亚高山针叶 林带。主要树种有油松、柳树、野山楂、平榛、酸枣等，经济林果以苹果、杏、海 棠为主，草种有黄背草、披碱草、盐芦草、铁杆蒿等。 项目区主要农作物有玉米、高粱、谷子、水稻、大豆等，动物主要以家蓄类为 主，野生动物较少见。由于人类活动的逐年加剧，区域内无国家级的珍稀濒危保护 动植物。 2 2 社会溉况 2 2 1 社会经济概况 滦平县总面积3 1 0 6 l ( m 2 ，其中耕地面积3 2 6 万亩。全县辖2 1 个乡镇、1 个街道 办事处，2 l o 个行政村、9 个居委会。总人口3 2 5 万人，其中以满族为主的少数民族 人口1 9 万人，占总人口的5 8 5 。县内资源丰富，已发现可利用矿产3 0 多种，其中 铁矿资源远景储量达3 0 亿吨，占承德市的3 0 以上。滦平县是玉米、水稻、高粱、 谷子、大豆等作物高产区，是玉米出口基地县之一。此外，还盛产苹果、红果、板 栗、酸梨等干鲜果品和杏仁、蘑菇、山枣、黄芩、柴胡、串山龙、山野菜等5 0 0 多 种具有很高营养和药用价值的野生植物。近些年，滦平县的经济建设和社会发展取 得了巨大的成绩，国民经济持续快速发展，经济实力进一步加强。2 0 0 0 年，国内生 产总值达到1 2 5 9 亿元，年平均增长5 2 。人均国民生产总值3 7 7 0 元。2 0 0 8 年全县 财政收入突破1 5 亿元，是2 0 0 7 年的1 6 2 倍1 4 l 。 滦平县在保持经济高速发展的同时，高度重视生态建设和环境保护工作。为贯 彻落实河北省生态省建设规划纲要 ，编制了滦平县生态建设规划 该规划 以生态学及生态经济学原理为指导，以整个县域为规划范围，结合滦平县社会经济、 自然环境条件以及今后发展趋势，以2 0 0 5 年为基准年，2 0 2 0 年为目标年，进行生态 县建设的指标分析和专项研究。力争用1 5 年的时问，实现全面建设小康社会的目标， 基本形成以生态产业为主体的生态经济体系，实现人口、资源、环境和经济的协调 1 2 第2 章研究区概况 发展，保持主要自然资源的永续利用；人居环境得到根本改观，饮水、环境空气和 其他环境指标均达到国家有关标准。到2 0 2 0 年，全面达到生态县建设目标要求。 张百湾镇辖区面积2 1 7 8 1 1 l h 2 ，总人口2 4 1 3 0 人，人口密度l l1 人l ( m 2 ，农业 人口2 3 2 2 6 人，农业劳动力9 6 3 1 人，人均土地0 9 2 。经济以农业为主，区内农作 物主要以玉米、高粱、谷子为主，大豆、水稻和薯类次之。矿产资源除铁矿、金矿 外，还分布有丰富的冶金辅助原料矿产资源，资源配套比较理想。 2 2 2 文化古迹 滦平县旅游资源丰富，金山岭长城是国家一级旅游景区，国家4 a 级旅游景区； 自草洼国家级森林公园，是华北地区自然植物群落保存最好的景区之一：此外，滦 平县还有涝洼观星台、碧霞山地质公园、转山湖生态旅游区、清代行宫遗址等丰富 的旅游资源。 项目区距离最近的文物保护单位为白草洼国家级森林公园，距离约为1 7 k m ，其 他文物保护单位均较远。 2 3 启星矿业项目概况 滦平县启星矿业有限公司坐落于承德市滦平县张百湾镇周台子村，位于滦平县 城至承德市之间，距承德市5 0 公里，距滦平县城1 5 公里。周台子村是燕山深处的 一个小山村，村子背靠铁金山，铁矿资源储藏量丰富。周台子的铁矿为沉积变质型 铁矿，又名鞍山式磁铁矿( 即单一磁铁矿) ，是河北的主要铁矿类型。 滦平县启星矿业公司的前身是承德地区周台子铁矿，原市属国有企业，始建于