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【摘 要】 辽宁省鞍山市上石桥村紧靠鞍山市区及千山风景名胜区,当地的矿产资源开发行为造成原始地貌造成破坏。2013年辽宁省开展“青山工程”项目,通过此项目对上石桥村内地质灾害隐患点进行治理,减少其发生地质灾害的可能,在此基础上恢复区内景观生态功能,实现千山风景区的景观完整性。
【关键词】 上石桥村;地质灾害;景观生态;灾害治理
【Abstract】 The Shang shiqiao village is on the periphery of Anshan city and Qianshan scenic spot for AAAA. The potential troubles of geological hazard in the village whose original landform damaged due to the mine exploiting will be managed with the project of Green Hill which has been initiated in 2013. Under the action of the professional engineering measures, the geological hazard level will reduce and the local landscape ecosystem will suit the one of Qianshan scenic spot.
【Key Words】 Shang shiqiao village geological hazard landscape ecology hazard managing
前言:
引起地质环境造成变化或者破坏的因素主要包括:自然因素或人为因素或者两者的综合作用。随着人类开发、建设和开采资源能力的增加,人类对地质环境的作用与影响在某些方面已超过了自然地质作用的速度和强度,间接的增大了地质灾害发生的强度和频度。[1]尤其在城市周边或风景名胜区发生的地质灾害所造成的损失更是难以估量。
1、简介
1.1项目区概况
上石桥村隶属于鞍山市千山区管辖,位于鞍山市区的东部、千山山脉以西。上石桥村地处山区,总地势为西低东高,占地面积约12.6km2,其中山林3km2、果园2km2、落叶松0.5km2、油松0.47km2,村内人口约3500人左右。村内一直以农副产品种植和旅游业为主要经济产业,近年村内开展建筑用石材矿产开发。
1.2项目区特点
1.2.1自然气候条件
鞍山市属暖温带大陆性季风气候区。最高气温38.4℃,最低气温-30.4℃。具体到本项目区域,全年平均气温9.1℃,年平均积温3216.4℃。年降雨量平均720mm,年平均蒸发量1735mm。无霜期160~168d,终霜期在4月中、下旬。初霜期在9月下旬,冰冻期140d左右,最大冻土深度为1.40m,平均日照时间为2400小时,光能总幅射量5475.8J/m2。
1.2.2地质、水文条件
鞍山地区出露地层以下元古界和新生界第四系发育为主,其次为太古界鞍山群、中上元古界清白口系、震旦系和古生界寒武系。
项目区属山地地貌,最高海拔280m,最低海拔170m,相对高差110m。区内地势由北东向西南逐渐降低。区内山势较陡峭,地形坡度变化在35-65°之间。区内土壤主要为棕壤。
项目区内除南沙河地表径流外,主要为岩体风化形成的裂隙水和断裂构造裂隙水,地下水类型主要为基岩裂隙水和断裂裂隙水。
1.2.3植被条件
项目区自然植被属以低山丘陵针阔叶混交林及草本植物为主,间或稀疏小灌木混生的次生植被。项目区内治理点因矿山开采破坏,植被覆盖率更低,岩石裸露,对当地的自然景观产生了严重影响。项目区域内没有需要重点保护的古树、大树及珍稀植物等。
2、项目区破坏情况
项目区内破坏范围主要集中在谷垛子老石坊沟内,沟内东西走向,地势逐渐降低。沟内分布5个破坏点,破坏面积共0.012km2。
表1 上石桥项目区内破坏区简介
项目区编号 破坏区面积(m2) 植被覆盖 地质灾害隐患
斜坡面积(m2) 平台面积(m2)
1号区 1451.17 242.08 少量草本 较低
2号区 665.53 100.5 少量草本 较低
3号区 1944.94 789.65 无 较高
4号区 2726.4 130.46 无 较高
5号区 3494.6 349.45 无 较高
2.1植被立地条件恶劣
项目区内边坡稳定性较差,植物立地条件非常恶劣。破坏区内边坡陡峭、岩石裸露,原有植被消失殆尽,残留少量草本植物。
2.2地质灾害
区内由于矿山开采过程中爆破震动、挖掘等均改变了岩石的稳定性,破坏了岩体的自然平衡状态,可能引发崩塌、滑坡等地质灾害,在暴雨、震动、挖掘等外力因素的破坏或干扰下,也可能发生滑塌等地质灾害。[2]
地质灾害的发生不仅危及矿山生产安全,也对生态环境产生不利影响,加剧水土流失、土地荒漠化等次生灾害。[3]
2.3矿山及周边其他人类工程活动情况
项目区破坏点位于鞍山市千山区上石桥村正东方向,直线距离2km左右。3号区内有居民一户,紧挨治理区块的地质灾害发生隐患点,建议住户搬迁,在无法进行搬迁的情况下进行地质灾害预防工作。矿山开采破坏范围内破坏程度严重,土层和植被全部剥离。项目区内无重要交通要道和建筑设施,无重要水源地。 3、项目质量控制
3.1质量目标及保证措施
(1)工程设计遵照相关国家标准及《辽宁省青山工程矿山工程破损山体治理工程技术要求》设计。
(2)工程施工严格按照工程施工剖面图进行,控制剖面角度与削坡量。
(3)本项目工程将委托招投标公司面向社会公开招标。
(4)本项目实行监理制,选择具有地质环境治理监理资质单位进行全过程监理。组织质监部门和有关专家进行竣工验收,并出具相关报告。
3.2物资检验措施
(1)对所有进场的原材料、半成品组织检查验收,建立台帐。
(2)所有进场物资必须提供合格的材质证明、出厂合格证和试验报告。
(3)对需要做复试的原材料,如:粘合剂、保水剂等,必须按照规定及时取样试验,并将试验报告向监理报验。
(4)种植前应对购置的苗木进行检验,合格后进行种植。将苗木放入种植坑,撒播籽应作发芽试验,保证发芽率达到80%以上。
4、治理方式及预防措施
4.1坡面整形工程
4.1.1危岩清理
上石桥村采石场边坡由于长期风化剥蚀,基岩面开裂以及原始残存有许多危险岩块,必须通过拉撬危岩,将坡面的危岩清理干净,平整坡面。此外,由于局部地段坡面极度凹凸不平,还需用机具进行凿岩,进行坡面整形,方便挂网喷播工程施工。
4.1.2平整工程
对于采场平台堆积的大块碎石用挖掘机对其进行填埋或使用液压镐将其捣碎后再进行平整,对于小块碎石采用推土机进行平整、压实。平整时尽可能将粒径小的碎石堆于平台表面,防止由于表面废石粒径过大,客土时土壤填入缝隙中损失土量。
4.1.3削坡工程
项目区内多数斜坡角度大于30°,斜坡高差在5m至15m之间,为了防止坡体失去稳定性造成滑坡,对结构不稳定或堆放岩石的坡面进行削坡处理放缓坡度,使坡角在27°左右,利于植物生长及坡面的整体美观。削坡采用反铲挖掘机由上至下,延坡肩定点打桩线开始逐级向下开挖。施工过程中应注意边坡开挖的防护措施,防止开挖后的边坡崩塌与滑落;严格按照图纸给定坐标点放线施工。
4.1.4回填工程
项目区内由于接近千山旅游风景名胜区,为了减少对周边地貌进行二次破坏,回填为项目区主要采取的降坡方式。取周边采石场废料进行回填,再利用周边采石场开挖产生的地表粘土进行覆盖。
4.2水土保持工程
4.2.1挡土墙工程
为了防治边坡水土流失,需在项目区边坡坡脚下修建挡土墙。挡土墙随地形而建,挡土墙基部用碎石铺设垫层,设计基础垫层厚1.2m,位于冻土层以下。顶部水泥砂浆压顶。经过抗倾覆验算、抗滑移验算和地基承载力验算,来控制挡土墙设计并对其进行稳定性验算。
墙体内下设泄水孔,下排泄水孔距地面0.3m,泄水孔水平间距3m,采用管径50mm的PVC排水管,坡降5%。挡土墙纵向每隔10-2m设置宽为20-30mm的伸缩缝。
4.2.2截水沟工程
为防止雨季汇流冲蚀恢复区客土,设计距坡脚1m处人工挖掘截水沟。区内汇水面积较小,不足5000m2,根据鞍山地区的气象条件及经验,截水沟规格为深200mm,上口宽600mm,下口宽600mm。
4.3种植工程
4.3.1客土工程
项目区域采用挖掘机和自卸式汽车进行全面客土,斜坡客土厚度0.6m,平台客土1m,客土后利用推土机等器械,夯实平整表面。
外购土混加鸡粪和草炭土,以增加土壤的保水保肥能力,加入时必须与客土充分搅拌。鸡粪按土壤重量比0.1%添加,草炭土按土壤重量比0.5%添加。
4.3.2种植工程
(1)平台植物种植
采场平台种植胸径2~3cm的五角枫,种植间距1.5m×1.5m,坑穴规格0.6m×0.6m×0.6m,每穴栽植1株。坑穴要求坑底和上口一样大。坑内如果有垃圾或有害物质,必须用好的土壤加以更换。
(2)边坡植物种植
治理区边坡以乔木五角枫为主要建群种,混种紫花苜蓿,其中五角枫的种植方式同平台种植,栽植穴外高内低,既减少水土流失,还可充分利用地表水。紫花苜蓿种植方式为撒播,播撒方式亩均播种1kg。
树木栽植后在树坑周围修筑浇水堰,及时进行浇水。浇水结束后,待水入渗后1至2h,需进行培土。苗木运到栽植地后,如果不能及时种植,要进行假植。病虫害则以预防为主,综合防治。
4.4锚固喷播工程
挂网喷播区是项目区内3号地块。此地块均为原岩,坡度较陡,坡角一般在70°~80°之间,最陡处形成90°垂直坡面,整个岩面均无植物生长。
施工方法:
(1)搭建脚手架:依山势搭建脚手架,建立工作平台。
(2)开凿锚固孔:按1.5m间距布设孔位,垂直坡面凿进,深度为0.5m,孔径25mm,成孔后,将φ22mm、0.75m长罗纹钢钎装入孔内,用水泥砂浆灌注成锚固杆。同时按0.5m间距钉入50~60mm带尾孔的水泥钉穿22号铁线备用。
(3)配比客土:将黄土、草炭土、鸡粪、50mm长秸杆、麻刀、草籽、粘合剂、水等按一定比例充分混合均匀,粘稠度适中。
(4)全面客土:用卷扬设备将配比好的客土运至待客土处,用木板横担在锚固杆间,作为支撑挡板,并将挡板与锚固杆用铁线固定,上下间距1.5m,而后开始客土,厚度为150mm。
(5)覆盖草廉:在客土的斜坡坡面上用单层草廉覆盖,以起到保土、保湿的作用。
(6)玻纤网封盖:待客土一定面积后,用铁线将玻纤盖网与锚固杆和锚固拉线拧紧固定,客土完成。
5、项目预期成果
项目区治理前平均坡度为51.79°,治理后平均坡度为26.14°,坡度下降49.5%。区内治理面积为11893m2,治理后植被覆盖率为84.9%,其中平台覆盖面积为1612.14m2,占治理项目区的13.56%,斜坡植被覆盖面积为7180.53m2,占治理项目区的60.37%。锚固喷播面积为1306.98m2,占治理项目区的11%。区内共修筑挡土墙180m,排水沟302m。
项目成效具体表现在以下两个方面:
(1)矿山地质灾害的发生率降低
通过对矿区进行生态环境植被恢复工程之后,地质灾害发生可能性将有很大幅度得降低,同时也大幅度降低了周围居民受地质灾害威胁的程度。
(2)矿山生态环境综合指标有所提升
本项目工程实施后,种植的大量乔灌木起到很好的涵养水源和保持水土的作用。同时还可以提升周边地区景观环境状态,达到更高的景观功能。
参考文献:
1、地质灾害预防.王得楷.兰州大学出版社
2、北京市固体矿山生态环境现状及修复对策.武雄.地学前缘,2008年第15卷第5期
3、广元市次生地质灾害分布特征及影响因素分析——以朝天区为例.张英平.灾害学,2011年第一期
【关键词】 上石桥村;地质灾害;景观生态;灾害治理
【Abstract】 The Shang shiqiao village is on the periphery of Anshan city and Qianshan scenic spot for AAAA. The potential troubles of geological hazard in the village whose original landform damaged due to the mine exploiting will be managed with the project of Green Hill which has been initiated in 2013. Under the action of the professional engineering measures, the geological hazard level will reduce and the local landscape ecosystem will suit the one of Qianshan scenic spot.
【Key Words】 Shang shiqiao village geological hazard landscape ecology hazard managing
前言:
引起地质环境造成变化或者破坏的因素主要包括:自然因素或人为因素或者两者的综合作用。随着人类开发、建设和开采资源能力的增加,人类对地质环境的作用与影响在某些方面已超过了自然地质作用的速度和强度,间接的增大了地质灾害发生的强度和频度。[1]尤其在城市周边或风景名胜区发生的地质灾害所造成的损失更是难以估量。
1、简介
1.1项目区概况
上石桥村隶属于鞍山市千山区管辖,位于鞍山市区的东部、千山山脉以西。上石桥村地处山区,总地势为西低东高,占地面积约12.6km2,其中山林3km2、果园2km2、落叶松0.5km2、油松0.47km2,村内人口约3500人左右。村内一直以农副产品种植和旅游业为主要经济产业,近年村内开展建筑用石材矿产开发。
1.2项目区特点
1.2.1自然气候条件
鞍山市属暖温带大陆性季风气候区。最高气温38.4℃,最低气温-30.4℃。具体到本项目区域,全年平均气温9.1℃,年平均积温3216.4℃。年降雨量平均720mm,年平均蒸发量1735mm。无霜期160~168d,终霜期在4月中、下旬。初霜期在9月下旬,冰冻期140d左右,最大冻土深度为1.40m,平均日照时间为2400小时,光能总幅射量5475.8J/m2。
1.2.2地质、水文条件
鞍山地区出露地层以下元古界和新生界第四系发育为主,其次为太古界鞍山群、中上元古界清白口系、震旦系和古生界寒武系。
项目区属山地地貌,最高海拔280m,最低海拔170m,相对高差110m。区内地势由北东向西南逐渐降低。区内山势较陡峭,地形坡度变化在35-65°之间。区内土壤主要为棕壤。
项目区内除南沙河地表径流外,主要为岩体风化形成的裂隙水和断裂构造裂隙水,地下水类型主要为基岩裂隙水和断裂裂隙水。
1.2.3植被条件
项目区自然植被属以低山丘陵针阔叶混交林及草本植物为主,间或稀疏小灌木混生的次生植被。项目区内治理点因矿山开采破坏,植被覆盖率更低,岩石裸露,对当地的自然景观产生了严重影响。项目区域内没有需要重点保护的古树、大树及珍稀植物等。
2、项目区破坏情况
项目区内破坏范围主要集中在谷垛子老石坊沟内,沟内东西走向,地势逐渐降低。沟内分布5个破坏点,破坏面积共0.012km2。
表1 上石桥项目区内破坏区简介
项目区编号 破坏区面积(m2) 植被覆盖 地质灾害隐患
斜坡面积(m2) 平台面积(m2)
1号区 1451.17 242.08 少量草本 较低
2号区 665.53 100.5 少量草本 较低
3号区 1944.94 789.65 无 较高
4号区 2726.4 130.46 无 较高
5号区 3494.6 349.45 无 较高
2.1植被立地条件恶劣
项目区内边坡稳定性较差,植物立地条件非常恶劣。破坏区内边坡陡峭、岩石裸露,原有植被消失殆尽,残留少量草本植物。
2.2地质灾害
区内由于矿山开采过程中爆破震动、挖掘等均改变了岩石的稳定性,破坏了岩体的自然平衡状态,可能引发崩塌、滑坡等地质灾害,在暴雨、震动、挖掘等外力因素的破坏或干扰下,也可能发生滑塌等地质灾害。[2]
地质灾害的发生不仅危及矿山生产安全,也对生态环境产生不利影响,加剧水土流失、土地荒漠化等次生灾害。[3]
2.3矿山及周边其他人类工程活动情况
项目区破坏点位于鞍山市千山区上石桥村正东方向,直线距离2km左右。3号区内有居民一户,紧挨治理区块的地质灾害发生隐患点,建议住户搬迁,在无法进行搬迁的情况下进行地质灾害预防工作。矿山开采破坏范围内破坏程度严重,土层和植被全部剥离。项目区内无重要交通要道和建筑设施,无重要水源地。 3、项目质量控制
3.1质量目标及保证措施
(1)工程设计遵照相关国家标准及《辽宁省青山工程矿山工程破损山体治理工程技术要求》设计。
(2)工程施工严格按照工程施工剖面图进行,控制剖面角度与削坡量。
(3)本项目工程将委托招投标公司面向社会公开招标。
(4)本项目实行监理制,选择具有地质环境治理监理资质单位进行全过程监理。组织质监部门和有关专家进行竣工验收,并出具相关报告。
3.2物资检验措施
(1)对所有进场的原材料、半成品组织检查验收,建立台帐。
(2)所有进场物资必须提供合格的材质证明、出厂合格证和试验报告。
(3)对需要做复试的原材料,如:粘合剂、保水剂等,必须按照规定及时取样试验,并将试验报告向监理报验。
(4)种植前应对购置的苗木进行检验,合格后进行种植。将苗木放入种植坑,撒播籽应作发芽试验,保证发芽率达到80%以上。
4、治理方式及预防措施
4.1坡面整形工程
4.1.1危岩清理
上石桥村采石场边坡由于长期风化剥蚀,基岩面开裂以及原始残存有许多危险岩块,必须通过拉撬危岩,将坡面的危岩清理干净,平整坡面。此外,由于局部地段坡面极度凹凸不平,还需用机具进行凿岩,进行坡面整形,方便挂网喷播工程施工。
4.1.2平整工程
对于采场平台堆积的大块碎石用挖掘机对其进行填埋或使用液压镐将其捣碎后再进行平整,对于小块碎石采用推土机进行平整、压实。平整时尽可能将粒径小的碎石堆于平台表面,防止由于表面废石粒径过大,客土时土壤填入缝隙中损失土量。
4.1.3削坡工程
项目区内多数斜坡角度大于30°,斜坡高差在5m至15m之间,为了防止坡体失去稳定性造成滑坡,对结构不稳定或堆放岩石的坡面进行削坡处理放缓坡度,使坡角在27°左右,利于植物生长及坡面的整体美观。削坡采用反铲挖掘机由上至下,延坡肩定点打桩线开始逐级向下开挖。施工过程中应注意边坡开挖的防护措施,防止开挖后的边坡崩塌与滑落;严格按照图纸给定坐标点放线施工。
4.1.4回填工程
项目区内由于接近千山旅游风景名胜区,为了减少对周边地貌进行二次破坏,回填为项目区主要采取的降坡方式。取周边采石场废料进行回填,再利用周边采石场开挖产生的地表粘土进行覆盖。
4.2水土保持工程
4.2.1挡土墙工程
为了防治边坡水土流失,需在项目区边坡坡脚下修建挡土墙。挡土墙随地形而建,挡土墙基部用碎石铺设垫层,设计基础垫层厚1.2m,位于冻土层以下。顶部水泥砂浆压顶。经过抗倾覆验算、抗滑移验算和地基承载力验算,来控制挡土墙设计并对其进行稳定性验算。
墙体内下设泄水孔,下排泄水孔距地面0.3m,泄水孔水平间距3m,采用管径50mm的PVC排水管,坡降5%。挡土墙纵向每隔10-2m设置宽为20-30mm的伸缩缝。
4.2.2截水沟工程
为防止雨季汇流冲蚀恢复区客土,设计距坡脚1m处人工挖掘截水沟。区内汇水面积较小,不足5000m2,根据鞍山地区的气象条件及经验,截水沟规格为深200mm,上口宽600mm,下口宽600mm。
4.3种植工程
4.3.1客土工程
项目区域采用挖掘机和自卸式汽车进行全面客土,斜坡客土厚度0.6m,平台客土1m,客土后利用推土机等器械,夯实平整表面。
外购土混加鸡粪和草炭土,以增加土壤的保水保肥能力,加入时必须与客土充分搅拌。鸡粪按土壤重量比0.1%添加,草炭土按土壤重量比0.5%添加。
4.3.2种植工程
(1)平台植物种植
采场平台种植胸径2~3cm的五角枫,种植间距1.5m×1.5m,坑穴规格0.6m×0.6m×0.6m,每穴栽植1株。坑穴要求坑底和上口一样大。坑内如果有垃圾或有害物质,必须用好的土壤加以更换。
(2)边坡植物种植
治理区边坡以乔木五角枫为主要建群种,混种紫花苜蓿,其中五角枫的种植方式同平台种植,栽植穴外高内低,既减少水土流失,还可充分利用地表水。紫花苜蓿种植方式为撒播,播撒方式亩均播种1kg。
树木栽植后在树坑周围修筑浇水堰,及时进行浇水。浇水结束后,待水入渗后1至2h,需进行培土。苗木运到栽植地后,如果不能及时种植,要进行假植。病虫害则以预防为主,综合防治。
4.4锚固喷播工程
挂网喷播区是项目区内3号地块。此地块均为原岩,坡度较陡,坡角一般在70°~80°之间,最陡处形成90°垂直坡面,整个岩面均无植物生长。
施工方法:
(1)搭建脚手架:依山势搭建脚手架,建立工作平台。
(2)开凿锚固孔:按1.5m间距布设孔位,垂直坡面凿进,深度为0.5m,孔径25mm,成孔后,将φ22mm、0.75m长罗纹钢钎装入孔内,用水泥砂浆灌注成锚固杆。同时按0.5m间距钉入50~60mm带尾孔的水泥钉穿22号铁线备用。
(3)配比客土:将黄土、草炭土、鸡粪、50mm长秸杆、麻刀、草籽、粘合剂、水等按一定比例充分混合均匀,粘稠度适中。
(4)全面客土:用卷扬设备将配比好的客土运至待客土处,用木板横担在锚固杆间,作为支撑挡板,并将挡板与锚固杆用铁线固定,上下间距1.5m,而后开始客土,厚度为150mm。
(5)覆盖草廉:在客土的斜坡坡面上用单层草廉覆盖,以起到保土、保湿的作用。
(6)玻纤网封盖:待客土一定面积后,用铁线将玻纤盖网与锚固杆和锚固拉线拧紧固定,客土完成。
5、项目预期成果
项目区治理前平均坡度为51.79°,治理后平均坡度为26.14°,坡度下降49.5%。区内治理面积为11893m2,治理后植被覆盖率为84.9%,其中平台覆盖面积为1612.14m2,占治理项目区的13.56%,斜坡植被覆盖面积为7180.53m2,占治理项目区的60.37%。锚固喷播面积为1306.98m2,占治理项目区的11%。区内共修筑挡土墙180m,排水沟302m。
项目成效具体表现在以下两个方面:
(1)矿山地质灾害的发生率降低
通过对矿区进行生态环境植被恢复工程之后,地质灾害发生可能性将有很大幅度得降低,同时也大幅度降低了周围居民受地质灾害威胁的程度。
(2)矿山生态环境综合指标有所提升
本项目工程实施后,种植的大量乔灌木起到很好的涵养水源和保持水土的作用。同时还可以提升周边地区景观环境状态,达到更高的景观功能。
参考文献:
1、地质灾害预防.王得楷.兰州大学出版社
2、北京市固体矿山生态环境现状及修复对策.武雄.地学前缘,2008年第15卷第5期
3、广元市次生地质灾害分布特征及影响因素分析——以朝天区为例.张英平.灾害学,2011年第一期