主题报告——张成梁--矿山废弃地师法自然生态修复技术与实践

GemorghicReclamation师法自然生态修复技术及实践北京市科学技术研究院轻工业环境保护研究所北京北科土地修复工程研究中心张成梁13146209548，[e-mail]2013.8.30，鄂尔多斯个人情况•教育背景：1983-1987，北京林业大学水土保持，农学•2002-2004，山西农业大学林学院，农学•2005-2008，北京林业大学山地灾害防治，工学•2008-2009，北京林业大学生态学博士后，理学•2009-2010，美国加利福尼亚大学，博士后•工作背景：1987-2010，山西省林业科学研究院•2010-，北京市科学技术研究院轻工所•国外背景：1999-2000，埃塞俄比亚•2003-2004，澳大利亚国立大学•2009-2010，美国加利佛尼亚大学单位情况•轻工业环境保护研究所•原名：：轻工业部轻工业环境保护研究所•后更名：轻工业协会轻工业环境保护研究所•现隶属：北京市科学技术研究院矿山生态修复的形势和任务：1、任务大根据国土资源部的信息全国采矿破坏土地面积累计已达58600km，且仍以每年400km2的速度递增，各类尾矿累计约25×108t，并以每年3×108t的速度递增。全国露天采矿场每年剥离岩土约2.2×108t～2.6×108t，破坏土地面积约占矿山破坏土地面积的27％左右任务量大露天采矿场每年剥离岩土约2.2×108t～2.6×108t，破坏土地面积约占矿山破坏土地面积的27％左右2、难度大缺土、少肥、没水，甚至还有火烧，盐碱，污染物等。3、领导重经济、轻环保；群众观念落后，认识不足，遭到抵触多；企业不愿花钱，千方百计抵触逃避。4、部门分隔，职责不清，涉及环保、发改委、国土、交通、林业、水利、农业等部门待生态bei恢复的采石beibbb场mein自燃煤矸石山塌陷地覆土种植覆土后景观工程治理新覆土坡面水土流失滑坡草皮滑坡刚性护坡容易毁损山体变形，设施损毁刚性设施易受损雅丹地貌雅丹地貌自然侵蚀自种子卫星图片概述•面积大、类型多；生态先破坏，后恢复。•恢复的形式：“客土法、客水法”，以破坏另一个环境为代价。•研究和生产的时间短，引进技术多，原始创新少，基本是日本、台湾等技术的拼凑；研究人员、机构有国际学习背景多。•地形不稳定，人为干预痕迹重；刚性工程多，易受破坏。•生产先于研究，生产推着研究走；•客土，人工浇水；人工干预大，自我维护能力弱；短期效益，长期维护费用高。•短期应付多、长期意识少；美国是5-10年验收，加拿大是1m以下有可见根。•理念缩水:生态修复(动物.植物.微生物)≠植被恢复≠造林种草•景观破碎，不利于景观生态功能交换，生物多样性少；形象、视觉效果好，生态效益差。•没有专业队伍，借用园林、林业资质；企业拥有的共性技术多，专有技术、独创技术、不可替代的技术少。•模拟自然的修复理念：模拟自然的地形地貌重构，达到免养护、效果长久、景观和谐的目的•成功应用的典范：2004、2006年连续2次获得美国生态修复大奖。美国的露天开采管理办公室(OfficeofSurfaceining(OSM)在2006和2009年分别召开有关GeomorphicReclamation理论和技术交流会。OSM将其作为矿山生态修复的主要模式，在美国地形改造和矿山修复中推广使用。•世界范围内推广：已在南非、澳大利亚、俄罗斯应用“GemorghicReclamation”师法自然生态修复依据自然生态相关要素（地质、地貌、水文、气象等）达到依靠自然、人工促进的生态修复过程设计出一种近似自然地理形态的地貌师法自然生态修复理念研究在水文作用下地形演变规律GeoFluv地形和水文模型参数研究流域面积、流域长度、流域坡度、流域方向、流域平均高程、流域树枝状水系沟谷长度、坡度、蜿蜒度、宽深比、纵断面、横断面（满水期和特大暴雨期）、山脊线到沟谷源的距离、河床材料整体参数局部参数GeomorphicReclamation的基本内涵•原理：地形地貌是长期内营力和外营力作用的结果，是最适合当地的“形态”。因此人工修复的地形地貌要保持“原貌”或“类原貌”。•具体做法：1）把破坏前的地形地貌作为设计目标模版；2）把周边的地形地貌作为设计目标模版。•考虑的因素：降雨、土壤渗透性、坡向、坡度高程点、动物栖息习性•目标：1）地形地貌与周边协调融合；2）低、免养护，效果持久；3）生态效益高。传统的“台阶状直渠排水”---师法自然的新模式(GeomorphicReclamation)“师法自然生态修复法”最重要的一个理念是：模拟自然，尤其是地形、地貌、水文、生态等，构建人与自然和谐，依靠自然、人工促进的生态修复过程。开采排土与地形重构草捆拦蓄坡面拦蓄泥沙的草条坡面排水系统排水渠人工坡面Performanceinextremestormevents?TraditionalvsGeoFluvPerformanceinextremestormevents?TraditionalvsGeoFluvDaphnePlace,EnvironmentalEngineer,NavajoMineExtensionProject,April30,2009Slide462004U.S.DepartmentofInteriorNationalReclamationAwards2004ExcellenceinSurfaceCoalMining&ReclamationNationalAward2004TheBestoftheBestAwardLtoR:ColletteBrown(EQ/SJCC)TimRamsey(EQ/SJCC)GaryLansdale(Manger/SJCC)SteveFunk(Production/SJM)LarryTsosie(Operator/SJM)JimLuther(EQ/SJCC)Howcostscomparedtotraditionalmethods?Indianaexample–Hause,2006传统生态修复法师法自然生态修复法景观形态长的、单一的削坡分级从凸到凹过渡自然的纵断面流域水文仅考虑排水，欠缺生态系统考虑全流域的水沙运动技术工程大量减缓侵蚀的技术工程和挖填工程，材料多为异地刚性工程为主主要是挖填工程，材料多为就地取材柔性工程景观功能大量人为工程阻碍和限制景观演替提供和促进景观演替景观结构建立生物多样性和适应性比较多景观异质性促进生物多样性景观视觉与天然景观形成尖锐对比，视觉上不协调与周围景观的融合，突出自然景观美生态功能构建动、植物，微生物生境，保护生物多样性的生态系统植树、种草，简单的绿化后期维护时间长、费用高自我调节与自我维护传统修复与师法自然修复CarlsonNaturalRegrade软件的理解与应用----以北京市房山区周口店黄院采石场为例柔性护坡技术坡面覆土种植初期修复后的效果生态袋护坡雨水利用地形天然降水利用覆盖试验柔性排水土石比试验种植初期2个月以后土石混合比剪切仪压实试验s谢谢！