矿区废弃地生态修复关键技术与长效管护机制研究

摘要:现阶段国内矿区废弃地大多面临土壤结构受损、植被覆盖度偏低、生态系统功能持续退化等问题，本研究选定湖南某典型废弃露天矿山作为分析样本，结合该矿山高陡边坡占比大、废渣随意堆放、原始地貌破坏严重等实际地质环境状况，遵循“防治结合”的基本方向，整理出“坡面削（清）方+挡土墙+排水沟+场地平整+客土喷播绿化+覆土绿化”的完整生态保护与修复治理技术路径。具体阐述了这套组合技术的实际施工步骤和质量管控核心要求，投入实地应用后，废弃地的植被覆盖率可在18个月内提升至72.3%，土壤有机质含量较修复前高出41.7%。研究过程中还注意到，目前已有的管护体系普遍存在资金投入不足、管护主体权责划分不清晰等短板，针对这些问题构建了“政府引导+企业主体+社区参与”的三级管护机制，明确划定了各主体的权责边界，并确定了年度管护成本的分摊标准。本研究可以在实际操作中给矿区废弃地的生态修复工作带来可直接参考借鉴的技术方案和制度设计方向。

关键字：矿区废弃地；生态修复技术；长效管护机制；植被恢复

1 引言

我国是全球范围内规模最大的矿产生产与消费国，常年开展的大规模矿产开采作业，给国民经济发展提供必要支撑的同时，也遗留了大面积的历史矿区废弃地。矿业废弃地的生态修复及可持续利用，是国内资源环境领域近30年来的核心研究方向。当前国内现存的矿区废弃地总面积已经超过220万公顷，每年还会新增1.4万到1.8万公顷的废弃地，存量盘活与生态治理的压力始终在持续上升。矿区开采作业会对原生生态系统造成不可逆的干扰，开采过程中表土被剥离，原有土壤团粒结构会彻底崩解，养分流失比例超80%，基本已经丧失自然肥力。原生的地带性植被群落被完全破坏，多数废弃地要完成自然正向演替至少需要50年以上，部分坡度超45°的高陡边坡甚至根本无法实现自然恢复。南方丘陵矿区的降雨集中且强度偏高，松散堆积的废石废渣、未做加固处理的开采边坡很容易引发滑坡、泥石流这类次生地质灾害，仅湖南省近5年就发生了122起矿区次生地质灾害，直接经济损失超8.7亿元。国内的矿区生态修复已经从过去单一的土地复垦阶段，转向了系统修复和长效运维协同推进的阶段，不过目前的实践里还普遍存在技术适配性不足、后期管护不到位的问题，南方丘陵矿区本身地形复杂，水热条件异质性高，修复完成后3到5年的植被退化率普遍能到40%以上，急需搭建符合区域特征的生态修复技术体系和长效管护机制，也能给同类矿区的可持续治理提供可参考的实践方案。

2研究区概况与生态环境问题诊断

2.1 研究区自然地理与社会经济概况

本次选取的研究对象是湖南永州南部的某座废弃露天矿，具体位置在南岭山脉北缘的丘陵区域，属于中亚热带大陆性季风湿润气候，全年平均气温17.8℃，年均降水量1324mm，降水多集中在每年4-6月，雨热同期的气候条件本就比较适合乡土植物生长，但短时强降雨也容易加剧矿区裸露坡面的水土流失问题。矿区整体地形起伏差达32m，最高处海拔217m，最低处海拔185m，开采形成的高陡边坡坡度多在45°~70°之间，无自然植被覆盖的裸岩占比超60%。研究区属于湘江水系潇水支流的流域范围，矿区内部没有常年流动的地表径流，仅雨季会形成临时汇水沟渠，废渣经淋溶产生的渗滤液会直接排入下游农灌沟渠，存在引发农业面源污染的可能。矿区周边3km范围内的土地类型以耕地、生态公益林为主，涉及2个行政村的集体用地。这片矿区废弃地除了有滑坡、坠石等地质灾害隐患，还挤占了周边居民的生产生活空间，开展系统性的生态修复与长期管护工作，在实际应用中能发挥比较积极的作用。

2.2 研究区矿区废弃地开发现状

本次研究整合无人机航测结果和实地样方调查数据，梳理了全域范围内废弃地的具体类型，完成了对应的空间落位标注，高陡边坡大多集中在开采核心区的北侧和东侧，是开采作业时直接剥离表土、挖除基岩后留下的裸露坡面，坡度普遍超过45°，坡面上完全没有原生植被附着，雨季有发生滑坡、落石等地质灾害的风险。

废渣堆积区以散点形式分布在开采区外围的沟谷区域，是历年开采产出的尾矿、废石没有经过规范堆放形成的，堆积高度一般在3~8m，废渣的重金属淋溶风险偏高，会对周边的地表径流带来潜在的污染隐患。

地貌破坏区是露天开采后留下的采空平坦区域，原生的地形地貌已经完全被损毁，表层土壤也全部被剥离，现在处于闲置撂荒的状态，是后续开展生态修复和土地再利用的核心地块。

3矿区废弃地生态修复关键技术方案设计与实施

3.1 修复技术方案整体设计

本研究针对湖南永州研究区露天开采形成的高陡边坡、废渣堆积区、地貌损毁区的不同特征，结合南方丘陵矿区生态修复的实际需求，围绕”风险全清零、植被稳覆盖、效益可延续”的总体修复目标，明确了”地质灾害隐患防治+生态修复”的双层耦合整体技术框架。

整体技术框架包含3个逐步衔接的功能模块，地质灾害防治模块是前端基础，通过排除边坡滑坡、废渣溃坝等风险，给后续生态修复作业创造安全的施工条件；土壤重构模块属于中间衔接层，通过客土改良、地形重塑搭建适合植被生长的基质环境，还能阻断重金属淋溶迁移的路径；植被恢复模块是后端核心，通过搭配乡土乔灌草物种构建稳定的近自然群落，同时也能降低后续长效管护的运维成本，各模块的技术参数设置都预留了和后续管护机制的衔接接口，防止工程修复和后期管护出现脱节。

方案设计遵循4项核心原则：第一点是安全性优先原则，所有技术措施首先要满足地质环境长期稳定的要求；第二点是乡土适配性原则，全部工程材料与物种优先选用本地能获取的品类；第三点是成本可控性原则，合理平衡短期工程投入和长期管护成本；第四点是长效性原则，技术选型要匹配后续自维持群落构建的需求，减少后期人工干预的频次（修复技术模块逻辑关系与功能定位见表1）。

表1 修复技术模块逻辑关系与功能定位

3.2 各模块修复技术与施工工艺

结合研究区内高陡边坡、废渣堆积区、地貌破坏区这三类典型矿区废弃地的立地特点，地质灾害防治技术落地前，会优先以隐患清零为核心目标推进各项工作。 

坡度超过45°的不稳定边坡需开展坡面削方清方处理，先安排人工逐一排查，将坡面的危岩体、松动浮石全部清理干净，再通过分级放坡工艺调整坡体结构，每一级坡的高度均控制在8m以内，还要留出2m宽的马道作为作业和缓冲空间，放坡完成后整体坡度需降到35°以下，从根源上消除滑坡、坠石风险。 

坡脚位置统一修建C20混凝土重力式挡土墙，基础埋深不能小于1.5m，嵌入稳定地层的深度至少要有0.5m，墙身每间隔3m设置一个直径10cm的泄水孔，孔口内侧铺设土工布加碎石的反滤层，避免墙后土壤流失引发结构失稳。 马道边缘、坡脚沿线、废渣堆积区的外围同步修筑梯形排水沟，内壁用1:2的水泥砂浆抹面，纵向坡度不低于3‰，每隔50m建设一座沉沙井，定期清理内部淤积的泥沙，保证强降雨时排水顺畅，不会因坡面径流冲刷引发次生水土流失问题。

 废弃地修复要将生态设计思路贯穿工程实施全流程，同时兼顾地质安全和后续景观营造的需求，本研究在灾害防治工程的设计阶段就提前预留了植被种植空间，马道内侧设置0.8m深的种植槽，挡土墙顶面也预留了30cm的覆土层，避免出现工程措施和生态修复环节脱节的问题。

 废渣堆积区开展场地平整作业，先把表层直径超过20cm的废石和建筑垃圾清走，再用推土机推平后进行轻度碾压，压实度控制在85%左右，一是能防止后期出现不均匀沉降，二是能保证土壤透气性满足植物根系的生长要求。 客土全部采用周边高标准农田建设项目剥离的耕作层表土，先过筛去除直径大于5cm的石块、杂物后再运进场，入场前要检测pH值，控制在6.5-7.5之间，适配南方丘陵区乡土植物的生长需求。土壤改良的具体参数为每立方米客土加15kg腐熟农家肥、2kg钙镁磷肥、0.5kg复合生物菌剂，同时掺入总体积10%的椰糠提升土壤孔隙度，改良后土壤容重控制在1.1-1.3g/cm³，有机质含量不低于15g/kg，田间持水量不低于30%，可满足乔灌草植物3年生长周期内的基础养分需要。

 绿化工艺会根据不同的立地坡度做差异化匹配，坡度在25°-35°之间的边坡采用客土喷播工艺，先固定三维土工网，锚杆的固定间距为1m×1m，再把改良后的客土和粘合剂、保水剂混合后用高压喷射到坡面上，喷射总厚度不小于10cm，表层还要再喷2cm厚混有植物种子的营养基质，喷播完成后盖上无纺布保温保湿，前30天的养护期每2天喷一次水，保证种子萌发率。坡度小于25°的缓坡、平整平台区域采用覆土绿化工艺，整体覆土厚度不小于50cm，乔木种植区局部挖穴换土的厚度要达到80cm，覆土后轻压一遍，避免表层土壤被径流冲走。 

植物配置全部选用湖南永州的乡土物种，搭建乔灌草复层群落，乔木层选耐旱耐贫瘠的马尾松、枫香、杜英、冬青，灌木层选檵木、杜鹃、紫穗槐、金叶女贞，草本层选狗牙根、百喜草、白三叶、芒草。边坡区域以草本、灌木为主，配置比例为草本60%、灌木30%、乔木10%，可快速实现坡面覆盖，控制水土流失；平台区域采用乔灌草复层配置，比例为乔木40%、灌木30%、草本30%，可提升群落的稳定性和景观协调性，选乡土物种还能大幅降低后期管护的水肥投入和病虫害防治成本，符合长效管护机制的构建要求（矿区不同废弃地立地类型修复技术适配见表2）。

表2 矿区不同废弃地立地类型修复技术适配表

3.3 修复工程质量控制措施

地质灾害治理、客土改良、植被种植这几个环节，都得制定清晰的量化验收标准，所有指标要贴合南方丘陵矿区的气候、地质实际情况，不能直接套用北方矿区现成的修复验收体系。 

地质灾害治理模块的要求是，削方坡度要控制在35°以内，挡土墙的地基承载力不能低于180kPa，排水沟的过流能力要能满足50年一遇暴雨的排导需要。 客土改良模块要求客土铺设厚度最少要到30cm，有机质含量不能低于15g/kg，pH值要调整到5.5到7.5的范围内，重金属浸出浓度得符合农用地土壤污染风险管控的相关标准。

植被种植模块要求选用的乔灌草物种全部是永州本土品种，不能有外来入侵物种的隐患。 施工过程中要搭建旁站式管控机制，各个施工环节得经过监理单位检查合格后，才能进入下一道工序，还要严格把控客土的来源，避免受污染的土壤流入修复区域，植被种植前还要对种苗进行检疫，不让带病虫害的种苗进入场地。乔灌草搭配的修复模式，群落稳定性要比单一植被配置高不少，施工的时候得严格管控马尾松、杜鹃、狗牙根这类本土物种的配比和种植密度，确保群落结构和设计要求保持一致。 

修复完工后的前12个月属于前期养护期，前3个月每隔7天要开展一次全覆盖灌溉，如果连续干旱超过7天，就加密到每3天浇一次，前6个月每个月施一次缓释有机肥，每个季度做一次植被存活率监测，死亡率超过5%的区域要及时选用同品种的种苗补植，病虫害防控优先采用天敌防治、物理诱杀这类方法，避免化学农药造成土壤二次污染。各环节的管控数据要同步录入长效管护信息平台，可以在实际管护中给后续措施的优化提供参考（南方丘陵矿区生态修复工程各施工模块质量验收标准见表3）。

表3 南方丘陵矿区生态修复工程各施工模块质量验收标准

4生态修复效果分析

4.1 植被恢复效果分析

本研究选择固定样方监测法，分别在修复工程启动前、落地后6个月、12个月、18个月开展了4次植被调查，共设置10m×10m乔木样方5个、2m×2m灌木样方10个、1m×1m草本样方15个，覆盖了高陡边坡、废渣堆积区、地貌破坏区三类典型修复地块。修复前研究区整体植被覆盖率仅11.2%，区域内只有狗尾草、稗草等3种耐贫瘠的一年生草本物种，群落结构非常单一，稳定性也很差，受雨水冲刷影响，植被退化的速度远快于自然演替的速率，（不同监测时段的植被恢复指标变化情况如下表4）。

表4 矿区废弃地不同修复阶段植被恢复监测指标统计

修复推行18个月后，研究区植被覆盖率提升到了72.3%，物种丰富度涨到了17种，其中马尾松、杜鹃、结缕草等乡土适生物种占比达87.2%，群落垂直分层结构较为清晰，稳定性系数和修复前相比提升了238.1%。现在植被群落已经有了较强的抗季节性干旱、抗坡面径流冲刷的能力，只需要针对性做轻度抚育就能保持长期稳定，还能在后续长效管护机制落地时降低相应的实施成本。

4.2 土壤质量改善效果分析

本次研究在研究区内挑选高陡边坡、废渣堆积区、地貌破坏区三类典型修复地块，共设置12个固定采样点，分别在修复工程开工前、修复完成满18个月的时候，分层采集0-20cm、20-40cm两个剖面的土壤样品，同步检测土壤物理结构指标与养分含量，用来验证客土改良工艺的实际应用效果。监测数据显示，修复前研究区土壤平均容重为1.72g/cm³，总孔隙度仅32.1%，土壤板结问题比较突出，保水保肥能力和自然耕作层的标准差距很大；修复后土壤平均容重降到了1.38g/cm³，总孔隙度上升到47.6%，透水透气性和持水能力都有了显著好转。再看养分相关的指标，修复前研究区土壤有机质平均含量只有6.23g/kg，属于极度缺乏的水平，修复18个月后有机质平均含量达到8.83g/kg，较修复前提升了41.7%，全氮、有效磷、速效钾的含量分别提升29.7%、36.8%、32.3%，全部指标都能符合南方丘陵区乡土乔灌草物种的生长需求（研究区修复前后土壤质量指标变化对比见表5）。

表5 研究区修复前后土壤质量指标变化对比

5 矿区废弃地生态修复长效管护机制构建

5.1 现有管护体系存在的问题诊断

目前国内对已完成生态修复的矿区废弃地开展管护，大多采取“项目建设期附带短期养护”的运作模式，通常只会在工程验收结束后设置1到2年的施工方质保养护阶段，养护期一结束，大部分项目就直接移交到属地政府进行兜底管理，没做覆盖全周期的系统性管护规划。

现有法律法规中针对修复后长效管护的专门条款数量不多，不同主体的管护责任缺少刚性约束依据，不少历史遗留矿区的原开采主体已经灭失，政府只能被动承担全部管护压力，资金来源高度依靠财政拨款，投入的总资金量不足，可持续性也不强，部分区域修复完成3到5年后就出现了植被退化、坡面防护设施破损、土壤肥力下降等问题，前期生态修复技术落地的效果很难长期维持。

现有管护体系的权责划分边界不够清晰，多数区域都没有明确管护的责任主体、考核标准和追责机制，同时也缺少引导社会力量参与的联动路径。

当前矿区管护工作中还没建立起社区居民和植被恢复效益挂钩的利益联结模式，社会参与的意愿整体偏低，落地的管护措施往往很难适配本地实际的运维需求。

5.2 “政府引导+企业主体+社区参与”三级管护框架构建

三级管护框架，是针对矿区废弃地完成生态修复后，要长期维持植被恢复效果、保障地质结构稳定、保持土壤地力的实际需求设计的核心制度，整体可以形成权责分层、优势互补、风险共担、收益共享的协同运行模式，补上传统管护模式普遍存在的权责划分模糊、执行动力不足的短板。

政府层面主要承担引导职责，牵头制定本地矿区修复管护的技术标准、年度成效考核规则，统筹衔接矿区生态修复成果和周边国土空间利用规划，按季度监测植被覆盖度、土壤有机质含量、地质灾害隐患等核心指标，协调不同主体间的管护矛盾，配套出台对应的管护激励政策。

修复责任企业是管护的实施主体，要负责日常巡护、退化植被补植、边坡防护及排水设施运维、土壤肥力定向维持等具体工作，保证生态修复的技术成果能长期保持稳定。

属地社区参与日常巡检，及时上报破坏修复成果的行为，能优先获得管护类的公益性岗位，还能共享生态修复后续的生态产品增值收益，最终形成稳定的三方协同运行模式。

5.3 管护成本分摊与保障机制

结合研究区矿区废弃地的实际管护需求，经分析，年度管护成本主要分为五部分：植被补植与抚育开支、土壤肥力维持费用、排水及边坡防护设施的巡检维护成本、日常监测的人力支出、应急地质灾害处置储备金。

成本分摊按照“权责匹配、收益挂钩”的原则推进，一是政府承担25%的管护成本，从省级生态环境治理专项经费里直接列支，对应生态修复具备的公共生态效益属性；二是原矿权企业作为生态修复的责任主体，要承担60%的成本，从企业预先缴存的生态环境治理保证金中逐年划转，落实“谁破坏、谁负责”的治理要求；三是剩下15%由属地社区承担，对应社区能拿到的林下经济开发权、生态管护公益性岗位等收益作为反哺。

管护过程中每季度会对植被覆盖率、土壤养分含量、边坡稳定性三类核心指标开展考核，年度考核结果直接和下一年度的经费拨付额度挂钩，连续两年考核达标的话可以适当下调企业的分摊比例，还设立了公众监督反馈通道，社区居民可以通过政务平台上报管护存在的漏洞，核实之后会给予现金奖励，全链条保障管护措施长期稳定落地，巩固生态修复技术应用已经形成的植被恢复成效。

6 研究结论

本次研究选了湖南永州的典型露天废弃矿山作为研究对象，结合南方丘陵矿区本身立地条件差异大、地质灾害隐患多、生态系统退化严重的实际情况，整理出的“地质灾害防控-土壤定向改良-乡土乔灌草配置”一体化组合修复技术，能适配高陡边坡、废渣堆积区、地貌破坏区三类典型废弃地的具体修复需求。现场监测数据显示，修复工作开展18个月后，研究区的植被覆盖率提升到72.3%，土壤有机质含量比修复前提高了41.7%，植被群落稳定性和土壤保水保肥能力都能达到同区域自然立地的80%以上，还具备施工成本低、修复见效快、生态稳定性好的实际优势。本研究搭建的“政府引导+企业主体+社区参与”三级长效管护机制，明确了各个主体的权责边界和成本分摊比例，还建立了覆盖植被养护、地质隐患监测、生态效益评估的全流程考核体系，解决了长期以来矿区修复后管护资金不足、社会参与度不高的普遍问题。相关研究成果可以直接推广到我国南方丘陵区同类型露天废弃矿山的生态修复项目里，在解决矿区生态修复“一年绿、两年荒、三年回到原样”的常见问题上能提供可复制的实践参考，也能给后续矿区生态产品价值实现路径的探索带来相应的基础支撑。

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