矿山土地复垦教程文件.ppt
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1、矿山土地复垦环境污染:环境污染:由于人类活动,把大量有毒有害污由于人类活动,把大量有毒有害污染物质排入环境,使环境质量下降,以至危害染物质排入环境,使环境质量下降,以至危害人类或其它生物正常生存和发展的现象。人类或其它生物正常生存和发展的现象。生态破坏:生态破坏:由于人类不合理地开发利用自然环由于人类不合理地开发利用自然环境和自然资源,致使生态系统的结构和功能遭境和自然资源,致使生态系统的结构和功能遭到损坏而威胁人类和其它生物正常生存和发展到损坏而威胁人类和其它生物正常生存和发展的现象。的现象。第一讲第一讲概概论论一、土地复垦一、土地复垦1 1、土地复垦、土地复垦土地复垦是指对在生产建设过程中
2、,因挖损、土地复垦是指对在生产建设过程中,因挖损、塌陷、压占等造成破坏的土地,采取整治措施,塌陷、压占等造成破坏的土地,采取整治措施,使其恢复到可供利用状态的活动。使其恢复到可供利用状态的活动。中国中国恢复被破坏土地的生产效能和国民经济及改善恢复被破坏土地的生产效能和国民经济及改善环境条件为目标的各项工作之总和。环境条件为目标的各项工作之总和。俄罗斯俄罗斯将因采矿而荒芜的、不用了的地区恢复到所期将因采矿而荒芜的、不用了的地区恢复到所期望状态的行动。望状态的行动。美国美国2 2、矿区土地复垦、矿区土地复垦依据生态学、土地经济学、环境科学、测绘依据生态学、土地经济学、环境科学、测绘学、土壤学及区域
3、规划等理论,结合采矿工学、土壤学及区域规划等理论,结合采矿工程特点,对采矿过程中因挖损、塌陷、压占程特点,对采矿过程中因挖损、塌陷、压占等造成破坏的土地,采取整治措施,使其恢等造成破坏的土地,采取整治措施,使其恢复到可供利用状态的活动。复到可供利用状态的活动。土地复垦是一项土地复垦是一项综合工程综合工程技术,包括两个过技术,包括两个过程。程。工程复垦工程复垦生物复垦生物复垦3、工程复垦、工程复垦根据采矿后形成废弃地的地形、地貌现状,根据采矿后形成废弃地的地形、地貌现状,按照规划的新复垦地利用方向的要求,并结按照规划的新复垦地利用方向的要求,并结合采矿工程特点,采用采矿设备,纳入采矿合采矿工程特
4、点,采用采矿设备,纳入采矿工艺,对破坏土地进行顺序回填、平整、覆工艺,对破坏土地进行顺序回填、平整、覆土及综合整治。土及综合整治。核心是造地核心是造地,为生物复垦阶段生物群落的建,为生物复垦阶段生物群落的建立,创造一个良好的生态环境。立,创造一个良好的生态环境。工程工程复垦复垦技术形式技术形式非充填复垦非充填复垦充填复垦充填复垦4、生物复垦、生物复垦利用生物措施,恢复土壤肥力与生物生产利用生物措施,恢复土壤肥力与生物生产力的活动,是工程复垦的延续。力的活动,是工程复垦的延续。关键技术关键技术在于解决土壤熟化和培肥问题,在于解决土壤熟化和培肥问题,加速复垦地加速复垦地“生土生土”熟化过程。熟化过
5、程。核心核心是迅速建成人工植被群落是迅速建成人工植被群落地表有土性的土壤培肥地表有土性的土壤培肥地表无土性培肥地表无土性培肥微生物培肥技术微生物培肥技术土壤培肥土壤培肥(改良)(改良)生态恢复生态恢复(重建)(重建)植被恢复植被恢复土壤系统的恢复土壤系统的恢复生态系统生态系统结构和功能的恢复结构和功能的恢复生生物物复复垦垦生态系统的组成生态系统的组成无机物无机物有机化合物有机化合物气候因素气候因素生产者生产者 消费者消费者 分解者分解者(还原者还原者)六大组成成分六大组成成分l生产者:生产者:自养生物,主自养生物,主要是各种绿色植物,也包要是各种绿色植物,也包括蓝绿藻和一些能进行光括蓝绿藻和一
6、些能进行光合作用的细菌。合作用的细菌。l消费者消费者:异养生物,主:异养生物,主要指以其他生物为食的各要指以其他生物为食的各种动物。种动物。l分解者分解者:异养生物,把:异养生物,把复杂的有机物分解成简单复杂的有机物分解成简单无机物,包括细菌、真菌、无机物,包括细菌、真菌、放线菌和动物等。放线菌和动物等。非生物非生物成分成分生物成分生物成分(生物群落生物群落)三大功能群三大功能群生态系生态系统的功能统的功能能量流动能量流动物质循环物质循环信息传递信息传递形态结构形态结构营养结构营养结构生态系统生态系统的结构的结构太太阳阳能能生生产产者者一级一级肉食者肉食者二级二级肉食者肉食者还还 原原 者者热
7、热热热热热热热草草 食食动动 物物热热(1 1)生态恢复的目标)生态恢复的目标对废弃矿地这样极度退化的生境,生态恢复的目标对废弃矿地这样极度退化的生境,生态恢复的目标是恢复生态系统必要的结构和功能,使受损的生态是恢复生态系统必要的结构和功能,使受损的生态系统回到一个更自然的状态下,能够自我维持,最系统回到一个更自然的状态下,能够自我维持,最终实现系统的生态完整性。终实现系统的生态完整性。完整性的生态系统特征完整性的生态系统特征完整的植被结构、丰富的植被层次和充分的地表完整的植被结构、丰富的植被层次和充分的地表覆盖。覆盖。完整的生态循环系统和丰富的生态功能群体。完整的生态循环系统和丰富的生态功能
8、群体。完整的生态完整的生态(服务服务)功能和效益产出体系。功能和效益产出体系。丰富的生物多样性丰富的生物多样性(2 2)生态重建的生态学原理)生态重建的生态学原理与物质相关的与物质相关的(主导生态因子原理主导生态因子原理)与能量有关的与能量有关的(能量转换的食物网原理能量转换的食物网原理)与空间有关的与空间有关的(种群密度制约原理种群密度制约原理,种群空间种群空间分布格局原理分布格局原理,边缘效应原理及生态位原理边缘效应原理及生态位原理)与时间有关的与时间有关的(演替理论演替理论)与多样性有关的与多样性有关的(多样性导致稳定性多样性导致稳定性,植物多植物多样性是生态系统其它生物多样性的基础样性
9、是生态系统其它生物多样性的基础)土地复垦强调的是矿山土地可利用能力的土地复垦强调的是矿山土地可利用能力的恢复,生态重建则在土地可利用能力恢复恢复,生态重建则在土地可利用能力恢复的基础上,强调建立一个和环境协调的、的基础上,强调建立一个和环境协调的、具有稳定生物群落的人工生态系统。具有稳定生物群落的人工生态系统。土地复垦是生态重建的前期工程,而生态土地复垦是生态重建的前期工程,而生态重建是土地复垦的最终目标,土地复垦应重建是土地复垦的最终目标,土地复垦应是生态重建中的核心部分。是生态重建中的核心部分。(3 3)土地复垦与生态重建的关系)土地复垦与生态重建的关系二、土地复垦的特点二、土地复垦的特点
10、1、综合性、综合性2、技术性、技术性3、系统性、系统性4、地域性、地域性5、多样性、多样性自然科学自然科学技术科学技术科学社会科学社会科学破坏类型的多样性破坏类型的多样性复垦手段的多样性复垦手段的多样性三、土地复垦原则三、土地复垦原则1、谁破坏、谁复垦,谁复垦、谁受益、谁破坏、谁复垦,谁复垦、谁受益2、因地制宜、优先复垦为农业用地、因地制宜、优先复垦为农业用地3、复垦与生产建设统一规划、复垦与生产建设统一规划4、经济、生态与社会效益相结合、经济、生态与社会效益相结合四、矿山土地复垦后用途(目的)四、矿山土地复垦后用途(目的)森林森林牧草地牧草地农田农田野生生物栖息地野生生物栖息地娱乐用地娱乐用
11、地商业用地商业用地水利及水产养殖水利及水产养殖综合利用综合利用五、矿山废弃地五、矿山废弃地1 1、矿山废弃地、矿山废弃地是指采矿剥离土、废矿坑、尾矿、矸石和洗是指采矿剥离土、废矿坑、尾矿、矸石和洗矿废水沉淀物等占用的土地,还包括采矿作矿废水沉淀物等占用的土地,还包括采矿作业面、机械设施、矿山辅助建筑物和矿山道业面、机械设施、矿山辅助建筑物和矿山道路等先占用后废弃的土地。路等先占用后废弃的土地。2 2、矿业废弃地类型、矿业废弃地类型 根据矿业废弃地的来源可划分根据矿业废弃地的来源可划分由剥离表土、开采的岩石碎块和低品位矿石由剥离表土、开采的岩石碎块和低品位矿石堆积而成的堆积而成的废石堆废弃地废石
12、堆废弃地;随着矿物开采而形成的大量的采空区和塌陷随着矿物开采而形成的大量的采空区和塌陷区,即区,即采矿坑废弃地采矿坑废弃地;开采出来的矿石经各种分选方法分选出精矿开采出来的矿石经各种分选方法分选出精矿后的剩余物排放堆积形成的后的剩余物排放堆积形成的尾矿废弃地尾矿废弃地;采矿作业面、机械设施、矿山辅助建筑物和采矿作业面、机械设施、矿山辅助建筑物和道路交通等道路交通等先占用而后废弃的土地先占用而后废弃的土地。3 3、矿业废弃地特点、矿业废弃地特点土壤物理结构不良,基质过于坚实或疏松,土壤物理结构不良,基质过于坚实或疏松,持水保肥能力差持水保肥能力差极端贫瘠或养分不平衡极端贫瘠或养分不平衡重金属重金
13、属含量过高含量过高极端极端pHpH值(强酸或强碱)值(强酸或强碱)干旱或生理干旱严重干旱或生理干旱严重4 4、矿业废弃地对环境的影响、矿业废弃地对环境的影响地表景观破坏地表景观破坏诱发地质灾害诱发地质灾害水文干扰与水质污染水文干扰与水质污染大气污染与微气候扰动大气污染与微气候扰动土地资源破坏与占用土地资源破坏与占用土壤退化与污染土壤退化与污染水土流失加剧水土流失加剧破坏生物群落的生态平衡和生物多样性破坏生物群落的生态平衡和生物多样性六、我国土地复垦存在的主要问题六、我国土地复垦存在的主要问题土地复垦的配套法规不健全,缺乏强有力的土地复垦的配套法规不健全,缺乏强有力的约束机制约束机制国家政策不能
14、全面地贯彻落实国家政策不能全面地贯彻落实土地复垦资金没有可靠保障土地复垦资金没有可靠保障土地复垦技术研究严重滞后土地复垦技术研究严重滞后缺乏健全的机构和执法监督缺乏健全的机构和执法监督企业复垦的积极性未得到有效的保护,全民企业复垦的积极性未得到有效的保护,全民土地复垦意识还有待提高土地复垦意识还有待提高七、生态恢复误区七、生态恢复误区片面强调植被的覆盖率片面强调植被的覆盖率忽略了健康生态系统对异质性的要求忽略了健康生态系统对异质性的要求大量使用外来物种大量使用外来物种缺乏对当地濒危物种的考虑缺乏对当地濒危物种的考虑第二讲第二讲 国内外土地复垦进展国内外土地复垦进展一、中国矿区土地复垦研究工作回
15、顾一、中国矿区土地复垦研究工作回顾回顾过去回顾过去5050年内的工作,总体上,可划分年内的工作,总体上,可划分为四个发展阶段:为四个发展阶段:(1 1)上世纪)上世纪5050、6060年代年代矿区土地复垦沿用传统思路矿区土地复垦沿用传统思路:通过填埋、:通过填埋、刮土、复土等措施将退化土地改造成可耕刮土、复土等措施将退化土地改造成可耕种土地。这是一种以实现矿区土地可进行种土地。这是一种以实现矿区土地可进行农业耕种为目标的土壤修复工作。农业耕种为目标的土壤修复工作。(2 2)进入)进入7070、80 80 年代年代开始关注矿区土地资源的稳定利用以及相开始关注矿区土地资源的稳定利用以及相关的基本环
16、境工程的配套问题,使得关的基本环境工程的配套问题,使得土地土地复垦更加系统化复垦更加系统化。例如,中国煤矿学界取得了一系列研究成例如,中国煤矿学界取得了一系列研究成果,其中包括煤矿开采引起塌陷的预报预果,其中包括煤矿开采引起塌陷的预报预警系统、抗建筑变形理论、修复煤矿塌方警系统、抗建筑变形理论、修复煤矿塌方土地的综合技术等土地的综合技术等这是以矿区土地资源稳定与持续利用为目这是以矿区土地资源稳定与持续利用为目标的环境工程修复工作。标的环境工程修复工作。(3 3)2020世纪世纪9090年代年代在矿区土地复垦问题上更多地强调了生态学在矿区土地复垦问题上更多地强调了生态学方面的观点方面的观点,包括
17、:,包括:选用适宜的表土、植物和肥料;选用适宜的表土、植物和肥料;研究先锋植物根的生长模式及根系分布研究先锋植物根的生长模式及根系分布结构;结构;研究重金属的迁移模式;研究重金属的迁移模式;优化回填肥料的性质,例如利用煤炭垃优化回填肥料的性质,例如利用煤炭垃圾或粉煤灰回填或促进植物生长;圾或粉煤灰回填或促进植物生长;在生态恢复中综合考虑景观美化、可持在生态恢复中综合考虑景观美化、可持续性发展、人与自然的和谐等问题。续性发展、人与自然的和谐等问题。(4 4)跨入)跨入2121世纪以来世纪以来一种一种以矿区生态系统健康与环境安全为恢复以矿区生态系统健康与环境安全为恢复重建目标的污染土地生物修复在中
18、国逐渐受重建目标的污染土地生物修复在中国逐渐受到重视到重视,其中包含了金属矿区土壤的植物修,其中包含了金属矿区土壤的植物修复、微生物修复、动物修复及其联合协同修复、微生物修复、动物修复及其联合协同修复等多项环境与生物新技术。复等多项环境与生物新技术。随着该领域研究的逐步深入,可以预见,这随着该领域研究的逐步深入,可以预见,这些新理念和新技术将会在全国范围内得到广些新理念和新技术将会在全国范围内得到广泛地应用,并在实践中进一步发展完善。泛地应用,并在实践中进一步发展完善。发达国家的复垦率发达国家的复垦率5050以上,以上,主要原因是:主要原因是:严格执行复垦法律法规严格执行复垦法律法规政府部门将
19、复垦成效作为矿山运行管理政府部门将复垦成效作为矿山运行管理的主要内容之一;的主要内容之一;复垦资金纳入企业成本复垦资金纳入企业成本一般占一般占5 5一一2020;强化复垦科研工作强化复垦科研工作二、国外技术研究现状二、国外技术研究现状1 1、新矿山均要求采用开采与复垦同步进行的、新矿山均要求采用开采与复垦同步进行的工艺与技术,从根本上改变复垦工作中工艺与技术,从根本上改变复垦工作中“末末端治理端治理”的诸多弊端。的诸多弊端。2 2、对露采矿的复垦工作不仅考虑地形、地貌、对露采矿的复垦工作不仅考虑地形、地貌和水资源的经济再利用,还注重社会的可接和水资源的经济再利用,还注重社会的可接受性和村庄的搬
20、迁,复垦标准要求达到复垦受性和村庄的搬迁,复垦标准要求达到复垦场地可持续使用、生态稳定性和社会可接受场地可持续使用、生态稳定性和社会可接受性。性。3 3、生物复垦技术研究与应用受到高度重视,、生物复垦技术研究与应用受到高度重视,特别是在应用微生物技术加速土壤熟化方特别是在应用微生物技术加速土壤熟化方面成绩显著。面成绩显著。4 4、加强适生优良先锋植物种类的筛选、改良、加强适生优良先锋植物种类的筛选、改良、培育、种植技术及植被结构和功能设计、培育、种植技术及植被结构和功能设计、食物链设计等研究。食物链设计等研究。5 5、生态修复技术达到消除环境中重金属等污、生态修复技术达到消除环境中重金属等污染
21、的目的。染的目的。6 6、解决了酸性废弃堆场酸性污染产生的预防、解决了酸性废弃堆场酸性污染产生的预防技术。技术。7 7、边坡地侵蚀防治技术已实现工程化。、边坡地侵蚀防治技术已实现工程化。8 8、重视信息技术和、重视信息技术和3S3S等一批高新技术的应用等一批高新技术的应用与推广,以及技术的工程化与产业化。与推广,以及技术的工程化与产业化。三、国内研究现状三、国内研究现状1 1、中华人民共和国土地管理法、中华、中华人民共和国土地管理法、中华人民共和国矿产资源法和中华人民共人民共和国矿产资源法和中华人民共和国环境保护法以及土地复垦规定和国环境保护法以及土地复垦规定的颁布,为我国矿山废弃地复垦提供了
22、法的颁布,为我国矿山废弃地复垦提供了法律和政策依据。律和政策依据。2 2、2020世纪世纪8080年代以来,我国土地复垦工作在年代以来,我国土地复垦工作在国家有关部门的领导和财政支持下已经取国家有关部门的领导和财政支持下已经取得显著成绩。得显著成绩。3 3、水利播种与覆盖、水利播种与覆盖是利用水利喷播机械进行水利播种。是利用水利喷播机械进行水利播种。为了提高植物成活率和减少侵蚀,在种液为了提高植物成活率和减少侵蚀,在种液中添加肥料和各种纤维覆盖物。中添加肥料和各种纤维覆盖物。纤维覆盖材料通常是木质或纸质纤维制成纤维覆盖材料通常是木质或纸质纤维制成碎屑状碎屑状(多为废弃的木、纸再生利用材料多为废
23、弃的木、纸再生利用材料),与种子一起混合成种液。,与种子一起混合成种液。4 4、矿山固体废弃物复垦的新技术、矿山固体废弃物复垦的新技术矿山固体废弃物复垦技术矿山固体废弃物复垦技术主要有两项主要有两项(1 1)微生物技术)微生物技术在矿山固体废弃物中引入微生物,促进植物在矿山固体废弃物中引入微生物,促进植物根瘤菌和菌根的生成,从而固定废弃物和加根瘤菌和菌根的生成,从而固定废弃物和加速废弃物风化成土,促进植物迅速生长。速废弃物风化成土,促进植物迅速生长。(2 2)矿山尾矿的多层覆盖技术)矿山尾矿的多层覆盖技术在矿山废弃物的上方加在矿山废弃物的上方加3 3层覆盖材料,并在覆层覆盖材料,并在覆盖材料中
24、间加薄薄的地质滤网。盖材料中间加薄薄的地质滤网。3 3层材料分别是层材料分别是上层是约上层是约0.6 m0.6 m厚土壤,供植被生长;厚土壤,供植被生长;中部为约中部为约1.2 m1.2 m厚且渗透较好的石块覆盖层,厚且渗透较好的石块覆盖层,增加材料透气性,促进水的水平流动;增加材料透气性,促进水的水平流动;下部为有机材料,用以耗气下部为有机材料,用以耗气这种覆盖技术可使尾矿酸化最小,污染迁移也这种覆盖技术可使尾矿酸化最小,污染迁移也最小。最小。四、目前和今后的几个重要研究领域四、目前和今后的几个重要研究领域1 1、酸性矿山废弃物污染预防技术、酸性矿山废弃物污染预防技术 酸性排土场污染预防技术
25、酸性排土场污染预防技术2 2、边坡地水土流失防治技术、边坡地水土流失防治技术(1)(1)边坡地水土流失的成因及其规律研究边坡地水土流失的成因及其规律研究(2)(2)防治边坡地水土流失植被技术防治边坡地水土流失植被技术3 3、土壤重构与培肥技术、土壤重构与培肥技术(1)(1)复垦土壤重构和熟化培肥技术复垦土壤重构和熟化培肥技术(2)(2)煤矸石生物复垦技术煤矸石生物复垦技术(3)(3)尾矿无土复垦与菌根技术尾矿无土复垦与菌根技术(4)(4)矿山污染场地生物修复技术矿山污染场地生物修复技术4 4、复垦地貌恢复与景观设计、复垦地貌恢复与景观设计(1)(1)煤矿塌陷地景观设计与生态重建技术煤矿塌陷地景
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