一种基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统及其修复方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统，边坡的坡面包括顶部平台、底部平台、台阶平台及台阶斜面，台阶平台及台阶斜面上覆设有内层防护网及封闭层，台阶斜面上安装有锚筋，并浇筑有混凝土格构，顶部平台、底部平台及台阶平台上均设有种植槽，混凝土格构内及种植槽内均铺设有种植基质，混凝土格构内还铺设有生态条带及外层防护网，所述种植基质为掺入有改良剂的土壤，该改良剂以多孔矿物材料及有机质材料为基体，通过表面改性和微生物配合，来调整土壤的参数，利于护坡植物的生长，确保水土保持、边坡复绿；本发明专利技术还公开了高陡硬质边坡的修复方法，增强了边坡的整体稳定性，强化了生态修复效果，具有良好的经济和社会效益。会效益。会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统及其修复方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统及其修复方法。

技术介绍

[0002]矿业是我国国民经济建设的重要支柱产业，采矿和矿业生产为我国经济社会发展和人民生活提供了丰富的原材料和能源。矿山停产后形成的废弃地由采矿坑、坑道、岩石斜坡、矿石堆放场及堆土场等地形组成，且大部分岩石斜坡都有着不规整的阶梯状开采面，岩石斜坡表面遍布着开采留下的不规则凹陷和缝隙，坡度一般在40~90
°
，甚至存在反倾石壁。这就造成了一定的安全隐患。采矿活动去除了矿山表土覆盖层，对矿山原有的生物学特征造成了巨大的破坏，并使其原有的植物繁殖体全部丢失，对环境中的微生物群落也造成了破坏，降低了原有物种的数量。采矿和选矿废水中含有大量的悬浮物和污染物质排放到周围的环境中，严重影响生态系统，导致水体污染，土壤质量的下降，影响着当地居民的生活。因此，对矿山进行生态恢复，制定科学合理的土地复垦和生态重建规划具有重要意义，同时也是可持续发展采矿业和避免生态破坏发生的必然选择。
[0003]矿山废弃地上的生态恢复包括边坡治理、土壤改良、植被修复等，其中，植被的恢复是自然生态系统恢复和重建的重点，而土壤作为植物生长的基质，对土壤的改良也是矿山废弃地生态恢复与重建的基础，边坡治理是土壤改良及植被修复的前提。边坡治理首先要平整坡面，清除坡面的碎石及杂物，打掉突出的岩石，对坡顶角和坡面突出的岩体棱角进行削坡减载，对于高度不大的此类边坡，也可填方压低坡脚，使之呈弧形状，坡面要求达到基本平整，然后建立土壤层。土壤层一般就近选择土壤，对土壤的相关理化特性进行优化改良，通过引进氮素、微生物和植物种子等方式，为矿山废弃地的植被恢复创造条件。但是，在长期大规模采矿过程中产生的大量废石、废渣和矿井废水中含有大量重金属，会通过不同方式（淋滤、风化、燃烧和生物反应）释放并累积在土壤中，造成矿区周边土壤环境恶化、土壤肥力降低以及土壤结题，同时在一定条件下重金属元素迁移到地下，导致地表水甚至地下水出现重金属污染。重金属土壤会影响矿区复垦植物的恢复，进而制约矿山修复的进程。
[0004]目前，土壤重金属污染的修复技术主要包括物理修复、化学修复及生物修复。物理修复技术主要是直接使用未污染的土壤替换受污染的土壤，或者通过蒸汽、微波和红外辐射加热污染的土壤，使污染物挥发，这些方法工程量大、成本较高。化学修复技术主要是向污染土壤中添加修复剂，将有毒废物转化为物理和化学更稳定的形态，使土壤重金属的移动性和生物性有效下降，这种方法成本较低、使用便捷，但难以彻底清除，需长期监测。生物修复技术主要是通过植物提取土壤中的污染物，通过蒸发作用挥发到空气中，同时采用微生物辅助，促进植物生长以及土壤中重金属吸附、沉淀、氧化等，这种方法无二次污染，但是修复能力有限、修复时间长，植物和土壤都需要长期监测。基于上述技术，国内外将研究热点转向极高比表面积和多孔的纳米材料，以纳米材料为基础研制出强吸附力的纳米修复剂，对溶液中重金属离子及污染土壤中重金属进行原位修复。但该原位修复技术尚不成熟，
纳米修复剂修复效果并不稳定，一经外界环境变化，钝化的重金属很可能被活化，从而造成重金属的二次污染。
[0005]因此，基于景观再造，开发切实可行的土地复垦技术，通过土壤的再利用恢复生态平衡，使土地资源和环境得以保护和持续利用，对于矿山废弃地上的生态恢复具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]针对矿山高陡边坡的生态修复问题，本专利技术提供了一种基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统，清理并加固坡面后铺设含有改良剂的土壤，该改良剂以天然多孔矿物材料及有机质材料为基体，通过表面改性和微生物配合，来调整土壤的参数，使重金属被固化稳定并有效降低，利于护坡植物的生长，确保水土保持、边坡复绿；本专利技术还公开了基于景观再造的高陡硬质边坡的修复方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统，所述高陡硬质边坡的坡面包括顶部平台、底部平台、位于顶部平台与底部平台之间的若干级台阶平台及台阶斜面，所述台阶平台及台阶斜面上覆设有内层防护网及封闭层；台阶斜面上均匀间隔设置有锚孔，锚孔内插入有锚筋，并填充有注浆体，锚孔的孔口处设置有混凝土垫块，所述锚筋外露出锚孔的端部穿过混凝土垫块、并安装有垫片及紧固件，台阶斜面上浇筑有混凝土格构，所述锚筋的上端位于混凝土格构内；所述顶部平台与最上级台阶斜面的相接处、底部平台与最下级台阶斜面的相接处以及台阶平台上均设置有种植槽，种植槽侧壁的底部设置有透水孔，底部平台设置有用于嵌入种植槽的混凝土基础，混凝土格构内及种植槽内均铺设有种植基质，混凝土格构内的种植基质上铺设有生态条带，生态条带上覆设有外层防护网，所述外层防护网固定在混凝土格构顶部，种植槽内的种植基质上铺设有有机肥料层；所述种植基质为掺入有改良剂的土壤，土壤中改良剂掺入的质量分数为2~4%，所述改良剂按照以下步骤制备：（1）将经粉碎、过筛、洗涤、干燥的蒙脱土及硅藻土混匀，得到矿物粉料；将矿物粉体分散于5~10 wt%聚乙烯醇的水溶液中，得到基体分散液；将玉米淀粉分散于1~2 wt%羟丙基壳聚糖的水溶液中，再加入微生物菌剂，震荡混合30~60 min，静置1~2 h，得到微生物悬液；将基体分散液与微生物悬液混合后，搅拌交联5~8 h，于室温静置固化1~2天，干燥、研磨，得到固化微生物缓释颗粒；其中，矿物粉料、玉米淀粉、微生物菌剂的质量比为(7~11)﹕(2.5~6)﹕(2~5)；（2）将农作物秸秆和/或果壳经洗涤、风干、粉碎后，得到有机质粉体；将有机质粉体置于含有0.03~0.06 mol/L氯化钾和0.2~0.3 mol/L氯化镁的水溶液中，震荡浸泡15~25 h后，固液分离，取固体于85~105℃烘干，在无氧条件下，以5~10℃/min的速率升温至450~550℃后，恒温炭化50~80 min，冷却至常温，研磨、过筛，得到改性生物质炭；（3）将羟基磷灰石经过粉碎、过筛后，分散于乙醇的水溶液中，再加入γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷，于50~70℃搅拌4~6 h，然后固液分离，取固体用乙醇抽提洗涤、真空干燥、研磨，得到硅烷化羟基磷灰石；将硅烷化羟基磷灰石分散于2~4 wt%乙二酸的水溶液中，再加入酪氨酸，于50~70℃震荡12~20 h，滴加乙二胺水溶液调节溶液呈中性后，继续震荡3~4 h，
然后固液分离，取固体水洗、真空干燥，得到螯合吸附剂；其中，羟基磷灰石、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、酪氨酸的用量比为10﹕(4~5)﹕(3~4)；（4）将步骤（1）所得固化微生物缓释颗粒、步骤（2）所得改性生物质炭、步骤（3）所得螯合吸附剂按照质量比(8~10)﹕(3~8)﹕(2~3)混匀，即得改良剂。
[0008]优选地，所述有机肥料层由以下重量份数的原料混合而成：有机物料10~25份、氮磷钾基肥0.4~1份、泥炭20~50份、保水剂0.1~0.25份。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
g/L，微生物菌剂的加入量为20~50 g/L。5.根据权利要求4所述基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统，其特征在于：所述微生物菌剂为木霉菌或白腐菌。6. 根据权利要求1所述基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统，其特征在于：改良剂的制备步骤（3）中乙醇的水溶液中羟基磷灰石的加入量为20~30 g/L；乙二酸的水溶液中硅烷化羟基磷灰石的加入量为28~45 g/L。7.根据权利要求6所述基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统，其特征在于：所述乙醇的水溶液中乙醇的体积分数为85~95%。8.根据权利要求1所述基于景观再造的高陡硬质边坡修复系统，其特征在于：所述内层防护网采用镀锌铁丝网，外层防护网采用钢丝网，封闭层采用1:3水泥砂浆。9.利用权利要求1至8任一所述系统对高陡硬质边坡的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，坡面整理：对顶部平台、底部平台、位于顶部平台与底部平台之间的若干级台阶平台及台阶斜面的松土及落石进行清除；步骤二，铺设内层防护网、喷射封闭层：...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱新玉，胡云川，许会道，许宁，邵培，张梦娜，赵书磊，崔敏，
申请(专利权)人：商丘师范学院，
类型：发明
国别省市：