发明内容
本发明的目的在于提供一种酸性金属矿山固废堆场植被恢复方法。
为了实现本发明的目的,本发明提供的一种酸性金属矿山固废堆场植被恢复方法,其包括如下步骤:
(1)堆场稳定处理:对堆体进行削坡减载,按照不大于自然安息角的坡度降低坡度,形成带有梯形坡面和削坡平台的堆场;
(2)修建坡面排水系统:在步骤(1)所述梯形坡面和削坡平上修建横、纵向排水沟,在坡面外缘修建截水沟,截排水沟相互连通组成排水系统;
(3)表层防渗隔离:在步骤(2)修建坡面截排水系统的堆场上实施表层填充封闭,形成填充层,之后喷附柔性防渗隔离材料,形成堆场表层防渗隔离层;
(4)在步骤(3)形成表层防渗隔离层的堆场上铺设植被垫,并采用锚固方式固定;
(5)步骤(4)后铺设双向土工格栅,并采用锚钉将土工格栅、植被垫一并固定在坡面上;
(6)步骤(5)后在植被垫上先后喷射植生基质和种籽层;
(7)步骤(6)后的堆场表面覆盖植被毯。
其中,步骤(1)中,坡长梯级优选为3-8m,削坡平台宽度优选为1-3m。
步骤(1)中,排水沟采用柔性材料,优选柔性材料的生态排水沟和波纹管排水沟;排水沟底部采用粗砂、细砂或素土夯实,设计尺寸需进行水文演算,一般情况下排水沟深30-50cm,顶宽50-100cm;所述波纹管优选明/暗波纹管,波纹管的直径优选为20-50cm。
步骤(1)还包括在坡脚及平台内侧设置挡墙,平台内侧拦挡高度优选为50-100cm,坡脚挡墙高度优选为100-150cm;挡墙采用生态袋挡墙或浆砌石挡墙,其中生态袋为装有土壤或碎石的袋状物。
其中,步骤(3)中所述表层填充的封闭材料包括以下重量百分比的成分:膨润土5-10%、硅藻土5-10%、蛭石5-10%、酸碱改良剂10-20%、植物纤维5-10%、微生物堆肥5-15%、土壤固化剂1-5%、土壤20-54%;所述填充层的厚度为3-7cm。所述填充材料采用专用干喷机喷射到堆积体表层,在喷料口加水混合,固水比例为7-9∶3-1,优选为9∶1。所述各成分均为市场上常规市售产品,其中,酸性土壤改良剂购于苏柯汉生物工程有限公司;植物纤维购于上海邦维市政工程有限公司;微生物堆肥购于江苏绿之源生态建设有限公司;土壤固化剂购于北京绿色奇点科技发展有限公司。
所述防渗隔离材料包括以下重量百分比的成分:生态砂80-90%、水溶性聚氨酯树脂(W-OH)溶液10-20%,其中W-OH溶液浓度为5-20%;所述防渗隔离层厚度优选为1-2cm。其中,生态砂为仁创科技集团生产的仁创生态砂;水溶性聚氨酯树脂购于江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司。
所述防渗隔离材料喷附方式是采用干喷机和药水分离喷雾机同时作业方式。具体是用干喷机喷射生态砂的同时,用药水分离喷雾机喷射W-OH水溶液,在喷料口生态砂、W-OH水溶液混合,在填充层表层快速凝固形成防渗隔离层。其中,干喷机为郑州市青山绿水喷播机械厂生产的PZ-5型的干喷机;药水分离喷雾机俗称喷雾器或药水机,为江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司生产。
其中,步骤(4)所述植被垫自上而下拼接铺设;所述锚固用的材料优选为硬质木桩、竹签或锚钉中的一种或几种;所述木桩的直径优选为5-8cm,长优选为50-100cm,铺设密度优选为2-3平方米每根。通过铺设植被垫,增强建植层排蓄水的能力和给养效能,有效提高酸性金属矿山堆场植被恢复效果。
其中,步骤(5)中,所述土工格栅优选为SS20型双向土工格栅,其由不可降解塑料材料制成,如聚丙烯类纤维、聚酰胺或锦纶等;土工格栅的网孔尺寸优选为4cm×4cm。土工格栅具有很好的柔韧性和抗拉强度,在工程技术中起到加筋作用,保证植生基材层在坡面长期稳定附着。
其中,步骤(6)中,所述植生基质是坡面绿化技术的核心材料,是植物生存的基础介质和植物生长所需水分、养分持续供应的源泉。主要由有生物堆肥、无机矿物质、土壤、团粒剂、保水剂、粘合剂或缓释肥中的一种或多种配制而成,基质厚度优选为8-10cm。
所述种籽层包括植生基质和种子,其厚度优选为2-4cm,本领域技术人员可根据需要选择合适的种子量和种子种类,植物种子采用乡土适生乔灌木为主、草本植物为辅。种子层中的植生基材可与植生基材层的植生基材相同或不同。
步骤(6)中,所述植被毯是由植物秸秆或棕榈纤维中的一种或两种编织组成,其是按经纬线方式缝合形成的毯状物,厚度优选为0.5-1.5cm,二者的比例可以任意调整。优选植物秸秆。
本发明还提供了上述方法在修复酸性金属矿山固废堆场植被中的应用。
本发明的植被垫是本领域常规所用的植被垫,由坡面排蓄水层、绿化基材层和表面覆盖层组成,通过经纬线方式缝合形成垫状。坡面排蓄水层由透水性复合材料制成,表面覆盖层是由天然植物纤维网组成,是可自然降解的。本发明在边坡上铺设植被垫,这种植被垫能够增加粗糙度,提高植生基材层的附着强度。同时,能够有效地对建植层中的壤中流进行拦蓄、疏导,促进渗入到建植层内的多余降水快速排出,并能蓄存一定量的降雨,增强坡面基材稳定性,有效改善坡面植被生长条件。
本发明所用的植生基质,它是坡面绿化技术的核心材料,是植物生存的基础介质和植物生长所需水分、养分持续供应的源泉。主要由有机堆肥、无机矿物质、土壤、团粒剂、保水剂、缓释肥等材料配制而成。而配制植生基质是本领域的常规方法,本领域技术人员可根据需要配制不同种类和不同配比的植生基质。所用的材料也均可市售获得。
本发明所用的植被毯,它是坡面绿化技术的主要材料,主要有植物秸秆制成,覆盖在种籽层之上,起到保水、保墒、保温、防止降雨冲刷等作用,为植物发芽创造良好的环境。
总之,本发明提供的酸性金属矿山固废堆场植被恢复方法,不仅能够有效的减少酸性金属矿山固废堆场许多污染物的环境污染问题,而且能够增加绿植面积,营造良好环境。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1
1、堆场稳定处理,按照该固废堆场的治理设计,对固废堆场进行稳定性评估,并实施以必要的稳定处理措施。
(1)对堆积体按照坡长8m梯级进行削坡减载,削坡平台宽度为1.5m。
(2)实施边坡造型处理后,对削坡平台进行夯实,增强边坡的稳定性。
(3)修建坡面排水系统:修建坡面排水设施,在坡面外缘修建截水沟,削坡平台和坡面铺设横向和纵向排水沟。考虑到堆积体自沉现状,截排水沟需采用柔性材料,主要采用生态截水沟和明/暗波纹管截排水沟,排水沟底部采用粗砂、细砂或素土夯实,外缘生态截水沟深40cm,顶宽50cm,平台横向排水沟深30cm,顶宽40cm,坡面纵向排水沟采用直径为20cm的波纹管。
(4)为增强堆积体的稳定性,在坡脚及平台内侧设置挡墙,平台内侧拦挡高度在50cm,坡脚挡墙高度110cm,采用生态袋挡墙。
2、表层防渗隔离,应用酸性金属矿山固废堆场表层防渗隔离技术方法,实施堆场表层填充封闭后,喷附柔性防渗隔离层。
(1)制备封闭材料;所述封闭材料包括以下重量百分比的成分:膨润土5%、硅藻土5%、蛭石5%、酸性改良剂14%、植物纤维10%、微生物堆肥5%、土壤固化剂2%和土壤54%。所述填充材料采用专用干喷机喷射到堆积体表层,在喷料口加水混合,固水比例为9∶1;
(2)表层空隙填充:将封闭材料填充到堆积体表面,平均厚度为4cm;
(3)制备防渗隔离材料:所述防渗隔离材料包括以下重量百分比的成分:生态砂85%、水溶性聚氨酯树脂(W-OH)溶液15%,其中W-OH溶液浓度为5%;
(4)表层防渗隔离:采用干喷机和药水分离喷雾机同时作业方式,用干喷机喷射生态砂的同时,用药水分离喷雾机喷射W-OH水溶液,在喷料口生态砂、W-OH水溶液混合,在填充层表层快速凝固形成防渗隔离层。所述表层防渗隔离层的厚度为1cm。
3、待防渗隔离层固结后,铺设植被垫,并采用木桩锚固。植被垫采取自上而下拼接铺设,采用直径5cm,长50cm的硬质木桩固定,密度为3平方米每根。
4、铺设双向土工格栅,并采用锚钉将土工格栅、植被垫一并固定在坡面上。
铺设土工格栅(一般采用SS20型双向土工格栅),并用锚钉锚固。土工格栅网由不可降解塑料PP材料制成,一般网孔尺寸为4cm×4cm。具有很好的柔韧性和抗拉强度,在工程技术中起到加筋作用,保证植生基质层在坡面长期稳定附着。
5、先后喷射植生基质和种籽层。
植生基质是坡面绿化技术的核心材料,是植物生存的基础介质和植物生长所需水分、养分持续供应的源泉。主要由以下重量比的成分配制而成:土壤100kg、生物堆肥15kg、泥炭5kg、木屑5kg、蛭石3kg、保水剂30g、粘合剂35g。基质厚度为8cm。
喷射种籽层。厚度为3cm,种籽层包括植生基质和种子,本领域技术人员可根据需要选择合适的种子量和种子种类,植物种子采用乡土适生乔灌木为主、草本植物为辅,如胡枝子、女贞、臭椿、山合欢、紫穗槐、马棘、刺槐、高羊茅、波斯菊、狗牙根。种子层中的植生基质可与植生基质层的植生基质相同或不同。
6、表面覆盖植被毯
种籽层喷射施工后,表面铺设由植物秸秆和棕榈纤维编织而成的植被毯(毯厚0.5cm),防止降雨对种籽层的冲刷,增强保墒效果,提高种籽的出苗率和保存率。
实施半年后,堆场植被盖度达到75%,灌木生长高度达到40cm左右,植被整体生长状况良好,雨天观测,渗入地表的雨水,充分的蓄存在植被垫内,供植物生长所需,植被垫蓄存满后入渗水分顺着隔离层流出。一年后,堆场植被生长旺盛,灌木植物根系已正常穿透植被垫,且生长良好,未对植被根系生长造成影响。
实施例2
1、堆场稳定处理,按照该固废堆场的治理设计,对固废堆场进行稳定性评估,并实施以必要的稳定处理措施。
(1)对堆积体按照坡长6m梯级进行削坡减载,削坡平台宽度为2m。
(2)实施边坡造型处理后,对削坡平台进行夯实,增强边坡的稳定性。
(3)修建坡面排水系统:修建坡面排水设施,在坡面外缘修建截排水沟,削坡平台和坡面铺设横向和纵向排水沟。考虑到堆积体自沉现状,截排水沟需采用柔性材料,主要采用生态排水沟和明/暗波纹管截排水沟,排水沟底部采用粗砂、细砂或素土夯实,外缘生态截排水沟深50cm,顶宽60cm,平台横向排水沟深40,顶宽50,坡面纵向排水沟采用直径为30cm的波纹管。
(4)为增强堆积体的稳定性,在坡脚及平台内侧设置挡墙,平台内侧拦挡高度在60cm,坡脚挡墙高度90cm,采用生态袋挡墙。
2、表层防渗隔离,应用酸性金属矿山固废堆场表层防渗隔离技术方法,实施堆场表层填充封闭后,喷附柔性防渗隔离层。
(1)制备封闭材料;所述封闭材料包括以下重量百分比的成分:膨润土8%、硅藻土8%、蛭石5%、酸性土壤改良剂10%、植物纤维10%、微生物堆肥10%、土壤固化剂1%和土壤48%。所述填充材料采用专用干喷机喷射到堆积体表层,在喷料口加水混合,固水比例为8∶2;
(2)表层空隙填充:将封闭材料填充到堆积体表面,平均厚度为5cm;
(3)制备防渗隔离材料:所述防渗隔离材料包括以下重量百分比的成分:生态砂90%、水溶性聚氨酯树脂(W-OH)溶液10%,其中W-OH溶液浓度为8%;
(4)表层防渗隔离:采用干喷机和药水分离喷雾机同时作业方式,用干喷机喷射生态砂的同时,用药水分离喷雾机喷射W-OH水溶液,在喷料口生态砂、W-OH水溶液混合,在填充层表层快速凝固形成防渗隔离层。所述表层防渗隔离层的厚度为1.5cm。
3、待防渗隔离层固结后,铺设植被垫,并采用木桩锚固。植被垫采取自上而下拼接铺设,采用直径5cm,长70cm的锚木桩固定,密度为2平方米每根。
4、铺设双向土工格栅,并采用锚钉将土工格栅、植被垫一并固定在坡面上。
铺挂土工格栅(一般采用SS20型双向土工格栅),并用锚钉锚固。土工格栅网由不可降解塑料PP材料制成,一般网孔尺寸为4cm×4cm。具有很好的柔韧性和抗拉强度,在工程技术中起到加筋作用,保证植生基质层在坡面长期稳定附着。
5、先后喷射植生基质和种籽层。
植生基质是坡面绿化技术的核心材料,是植物生存的基础介质和植物生长所需水分、养分持续供应的源泉。主要由以下重量比的成分配制而成:土壤90kg、生物堆肥10kg、泥炭10kg、木屑10kg、蛭石5kg、保水剂20g、粘合剂20g。基质厚度为8cm。
喷射种籽层。厚度为3cm,种籽层包括植生基质和种子,本领域技术人员可根据需要选择合适的种子量和种子种类,植物种子采用乡土适生乔灌木为主、草本植物为辅,如胡枝子、紫穗槐、刺槐、马棘、山合欢、高羊茅、野花组合。种子层中的植生基质可与植生基质层的植生基质相同或不同。
6、表面覆盖植被毯
种籽层喷射施工后,表面铺设由植物秸秆编织而成的植被毯(毯厚1.5cm)植被毯覆盖,防止降雨对种籽层的冲刷,增强保墒效果,提高种籽的出苗率和保存率。
实施1年后,堆场植被盖度达到85%以上,灌木生长高度达到1m左右,植被整体生长状况良好,各类灌木分布均匀,正常度过了一年中的高温干旱季节。雨天观测,渗入地表的雨水,充分的蓄存在植被垫内,供植物生长所需,植被垫蓄存满后入渗水分顺着隔离层流出。堆场植被生长旺盛,灌木植物根系已正常穿透植被垫,且生长良好,未对植被根系生长造成影响,调查发现已有周边乡土树种落种并生长的幼苗,整体植被恢复效果显著。
实施例3
1、堆场稳定处理,按照该固废堆场的治理设计,对固废堆场进行稳定性评估,并实施以必要的稳定处理措施。
(1)对堆积体按照坡长5m梯级进行削坡减载,削坡平台宽度为1m。
(2)实施边坡造型处理后,对削坡平台进行夯实,增强边坡的稳定性。
(3)修建坡面排水系统:修建坡面排水设施,在坡面外缘修建截排水沟,坡面铺设纵向排水沟。考虑到堆积体自沉现状,截排水沟需采用柔性材料,主要采用生态排水沟和明/暗波纹管截排水沟,排水沟底部采用粗砂、细砂或素土夯实,外缘生态截排水沟深40cm,顶宽60cm,坡面纵向排水沟采用直径为30cm的波纹管。
(4)为增强堆积体的稳定性,在坡脚及平台内侧设置挡墙,平台内侧拦挡高度在50cm,坡脚挡墙高度150cm,采用生态袋挡墙。
2、表层防渗隔离,应用酸性金属矿山固废堆场表层防渗隔离技术方法,实施堆场表层填充封闭后,喷附柔性防渗隔离层。
(1)制备封闭材料;所述封闭材料包括以下重量百分比的成分:膨润土10%、硅藻土10%、蛭石8%、酸性土壤改良剂15%、植物纤维10%、微生物堆肥15%、土壤固化剂2%和土壤30%。所述填充材料采用专用干喷机喷射到堆积体表层,在喷料口加水混合,固水比例为7∶3;
(2)表层空隙填充:将封闭材料填充到堆积体表面,平均厚度为6cm;
(3)制备防渗隔离材料:所述防渗隔离材料包括以下重量百分比的成分:生态砂80%、水溶性聚氨酯树脂(W-OH)溶液20%,其中W-OH溶液浓度为10%;
(4)表层防渗隔离:采用干喷机和药水分离喷雾机同时作业方式,用干喷机喷射生态砂的同时,用药水分离喷雾机喷射W-OH水溶液,在喷料口生态砂、W-OH水溶液混合,在填充层表层快速凝固形成防渗隔离层。所述表层防渗隔离层的厚度为2cm。
3、待防渗隔离层固结后,铺设植被垫,并采用木桩锚固。植被垫采取自上而下品字形铺设,采用直径5cm,长70cm的竹签固定,密度为3平方米每根。
4、铺设双向土工格栅,并采用锚钉将土工格栅、植被垫一并固定在坡面上。
铺挂土工格栅(一般采用SS20型双向土工格栅),并用锚钉锚固。土工格栅网由不可降解塑料PE材料制成,一般网孔尺寸为4cm×4cm。具有很好的柔韧性和抗拉强度,在工程技术中起到加筋作用,保证植生基质层在坡面长期稳定附着。
5、先后喷射植生基质和种籽层。
植生基质是坡面绿化技术的核心材料,是植物生存的基础介质和植物生长所需水分、养分持续供应的源泉。主要由以下重量比的成分配制而成:土壤100kg、生物堆肥20kg、泥炭10kg、木屑10kg、蛭石8kg、保水剂15g、粘合剂40g。基质厚度为8cm。
喷射种籽层。厚度为2cm,种籽层包括植生基材和种子,本领域技术人员可根据需要选择合适的种子量和种子种类,植物种子采用乡土适生乔灌木为主、草本植物为辅,如胡枝子、女贞、山合欢、紫穗槐、刺槐、波斯菊组合。种子层中的植生基质可与植生基质层的植生基质相同或不同。
6、表面覆盖植被毯
种籽层喷射施工后,表面铺设由植物秸秆和棕榈纤维编织而成的植被毯(毯厚1cm)植被毯覆盖,防止降雨对种籽层的冲刷,增强保墒效果,提高种籽的出苗率和保存率。
实施半年后,堆场植被盖度达到80%以上,灌木生长高度达到30-40cm,植被整体生长状况良好,灌木植物分布均匀。雨天观测,渗入地表的雨水,充分的蓄存在植被垫内,供植物生长所需,植被垫蓄存满后入渗水分顺着隔离层流出。2年后,堆场植被生长旺盛,植被覆盖度达到85%以上,灌木植被生长旺盛,平均高度达到1.2m左右,植物根系已正常穿透植被垫,少量根系已穿过隔离层,未发现因酸性金属矿固废堆积物对植物生长产生不良影响,植被整体生长良好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。