本发明专利技术涉及一种高原高寒地区季节性冻土的生态修复方法，包括以下步骤：（1）对待修复地区原有的季节性冻土或周边的季节性冻土进行基础地质数据搜集，并进行冻土特征调查，确定待修复地区的季节性冻土的岩性特征和岩层序列；（2）根据所述岩层序列，设计构建待修复地区的季节性冻土的人工再造剖面；（3）根据所述岩性特征和岩层序列，分层确定待修复地区的仿冻土材料的组成；（4）根据所述岩层序列，采用机械回填的方法，将步骤（3）制备不同层的仿冻土材料分层回填至待修复地区，在土壤层表面进行微地貌塑造，建造土壤表层文脉系统，在植被层进行植被复绿，随后待其自然恢复为季节性冻土。随后待其自然恢复为季节性冻土。随后待其自然恢复为季节性冻土。
【技术实现步骤摘要】
一种高原高寒地区季节性冻土的生态修复方法
[0001]本专利技术属于高原矿山环境修复
，具体涉及一种高原高寒地区季节性冻土的生态修复方法。
技术介绍
[0002]季节性冻土是一种冬季含冰冻结、夏季全部融化的岩土。我国季节性冻土区面积约占国土面积的53.5%，主要分布于东北北部、西部高山区和青藏高原地区。夏天季节性冻土融化时，由于冰层及冰透镜体分布的不均匀，形成土层不均匀沉降是导致各类建筑物变形和破坏的重要原因。季节性冻土的冻胀性、融沉性等特性对工程影响重大。季节性冻土的融冻直接决定了冻结层上水、浅层水的活化和径流、迁移和保持。此外，季节性冻土还从相对微观的尺度上决定着浅层土壤中水分的空间部分，进而影响地表植被的生长和土壤沙化等。季节性冻土对环境温度、降雨、能量传递等反映敏感，对区域地下水资源平衡、冻土相关地质灾害、植被系统、生态系统的稳定性和支撑意义重大，甚至对深部季节性冻土的稳定和保护同样显得不可或缺。
[0003]目前，对高原高寒地区采坑季节性冻土层的修复技术尚处于研究阶段，实际中使用的方法多为客土回填，或者将原采坑开挖的冻土一次性地简单机械回填到采坑中，不足的部分使用客土补充，由于简单回填没有遵循季节性冻土原有的结构特点，导致原有的季节性冻土的生态地质功能无法恢复，这是本领域技术人员面临的问题。
技术实现思路
[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种高原高寒地区季节性冻土的生态修复方法，包括以下步骤：（1）对待修复地区原有的季节性冻土或周边的季节性冻土进行基础地质数据搜集，并进行冻土特征调查，确定待修复地区的季节性冻土的岩性特征和岩层序列；（2）根据步骤（1）确定的岩层序列，设计构建待修复地区的季节性冻土的人工再造剖面，季节性冻土层由下至上包括基底层、粗粒砂岩碎粒层、细粒碎屑层、土壤层和植被层；（3）根据步骤（1）确定的岩性特征和岩层序列，分层确定待修复地区的仿冻土材料的组成；（4）根据步骤（1）确定的岩层序列，采用机械回填的方法，将步骤（3）制备不同层的仿冻土材料分层回填至待修复地区，在土壤层表面进行微地貌塑造，在植被层进行植被复绿，随后待其自然恢复为季节性冻土。
[0005]可选的，步骤（1）中，所述基础地质数据包括但不限于地方降雨和温度的气候条件、季节性冻土的底界深度、冻土的分布、露天采坑剥离区域原始土层分层结构及层位和压实系数、基岩砂岩和泥岩结构及层位位置、冻结层的含水情况、水质类型、含水层和隔水层的结构和层位位置。
[0006]所述冻土特征调查包括但不限于对待修复地区采取遥感、浅钻、槽探、温度监测、
地质调查；通过步骤（1）获得待修复地区的季节性冻土的特征信息，确定待修复地区季节性冻土的岩性特征和岩层序列，为露天采坑季节性冻土的结构设计提供地质依据。
[0007]所述步骤（1）确定的岩层序列为基底层、实际冻土层、土壤层、植被层由下至上依次排列，实际冻土层为含水层和隔水层交替排列。所述步骤（1）确定的岩性特征包括基底层的位置（即季节性冻土的底深）、每个含水层和隔水层的相对层位和压实系数、土壤层的底界、植被层的底界。
[0008]可选的，步骤（2）具体为：根据步骤（1）确定的岩层序列，以待修复地区周边的季节性冻土的基底层、实际冻土层、土壤层、植被层的相对位置，分别作为待修复地区的冻土层的基底层、实际冻土层、土壤层、植被层的位置标尺，使得待修复地区的人造季节性冻土的各个功能层对应周边原始季节性冻土的各个功能层。
[0009]可选的，步骤（3）中，以粗粒砂岩碎粒层对应含水层，以细粒碎屑层对应隔水层，所述仿冻土材料包括基底层、粗粒砂岩碎粒层、细粒碎屑层和土壤层；所述基底层包括第一砂岩和第一泥岩；粗粒砂岩碎粒层包括第二泥岩、第二砂岩、盐类和回填植物；细粒碎屑层包括第三泥岩、第三砂岩和第一混合有机质；土壤层包括细渣土和第二混合有机质。
[0010]进一步可选的，所述基底层中，以100质量份的第一泥岩为基础，所述第一砂岩为30
‑
40份，第一砂岩的粒径为5
‑
10cm，第一泥岩包括质量相同的粉砂岩和第四泥岩，粉砂岩和第四泥岩的粒径均小于5cm；所述粗粒砂岩碎粒层中，以100质量份的第二砂岩为基础，所述第二泥岩为80
‑
90份，盐类为0.01
‑
0.05份，回填植物为10
‑
20份；第二泥岩和第二砂岩的粒径均为5
‑
10cm；细粒碎屑层以细粒泥岩为主，以100质量份的第三泥岩（即细粒泥岩）为基础，所述第三砂岩为70
‑
90份，第一混合有机质为8
‑
15份，第三泥岩的粒径小于5cm，第三砂岩的粒径为5
‑
10cm，第一混合有机质包括质量相同的细沙土和第一有机质，第一有机质选自有机质黏土或羊板粪；所述细渣土的粒径小于3cm，第二混合有机质包括羊板粪、牧草专用肥和普通有机肥，土壤层的各组分的配比根据植被层的植物具体种类而灵活调整。
[0011]进一步可选的，所述盐类包括钾盐、钠盐、铵盐和钙盐，例如氯化钙、无水硫酸钠、氯化钾、季铵盐等，既能在回填施水时大部分溶于水中，均匀分布在粗粒砂岩碎粒层中，当气温低于零度时，在含水层中形成较为均匀的冷冻结构，同时提高粗粒砂岩碎粒层的保水涵水能力，又能增加冻土层的肥力，使冻土层修复之后种植植物时，植物更容易成活。
[0012]进一步可选的，所述回填植物包括高原牧草、苔藓和地衣。在粗粒砂岩碎粒层中加入植物，使得植物均匀分散在粗粒砂岩碎粒层中，不仅增加了有机质含量，使得人工重构的冻土层在成分上与真实的季节性冻土更接近，而且植物的茎秆、根系等纤维在施水后能够增加粗粒砂岩碎粒层内部的结合力，在气温低于零度渣土层上冻时，渣土层更容易保持整体土层结构，减少冻裂而松散的现象。
[0013]可选的，步骤（4）具体包括以下步骤：（a）将步骤（3）的基底层材料混合均匀、回填摊铺，压实后再均匀施水，压实系数为0.85
‑
0.90，形成基底层；（b）根据步骤（2）构建的所述人工再造剖面，在基底层上方交替铺设粗粒砂岩碎粒
层和细粒碎屑层，每层均压实并进行人工施水，完成实际冻土层的回填；再在实际冻土层的上方铺设土壤层；（c）在土壤层表面浅耕塑造表层土壤层文脉，形成土壤表层文脉系统，并连接至截排水系统，抑制地表积水，提升土壤水源涵养能力；（d）选取当地种属的草籽，能够适应当地特殊气候，人工或机械播种，播种后植被盖度不低于周边原状植被盖度的5%。
[0014]步骤（b）中，粗粒砂岩碎粒层的各组分混合均匀后再通过人工翻斗车回填入采坑，回填植物无需提前切碎，保持自然形态即可；细粒碎屑层和土壤层各自组分分别混合均匀后，再通过人工翻斗车回填入采坑。
[0015]进一步可选的，步骤（b）中，所述粗粒砂岩碎粒层的厚度为0.5
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1米，细粒碎屑层的厚度为0.3
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0.5米；每层施水后，表面不得有明显积水，例如施水量不大于粗粒砂岩本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高原高寒地区季节性冻土的生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对待修复地区原有的季节性冻土或周边的季节性冻土进行基础地质数据搜集，并进行冻土特征调查，确定待修复地区的季节性冻土的岩性特征和岩层序列；（2）根据步骤（1）确定的岩层序列，设计构建待修复地区的季节性冻土的人工再造剖面，季节性冻土层由下至上包括基底层、粗粒砂岩碎粒层、细粒碎屑层、土壤层和植被层；（3）根据步骤（1）确定的岩性特征和岩层序列，分层确定待修复地区的仿冻土材料的组成；（4）根据步骤（1）确定的岩层序列，采用机械回填的方法，将步骤（3）制备不同层的仿冻土材料分层回填至待修复地区，在土壤层表面进行微地貌塑造，在植被层进行植被复绿，随后待其自然恢复为季节性冻土。2.根据权利要求1所述的高原高寒地区季节性冻土的生态修复方法，其特征在于，步骤（1）中，所述基础地质数据包括地方降雨和温度的气候条件、季节性冻土的底界深度、冻土的分布、露天采坑剥离区域原始土层分层结构及层位和压实系数、基岩砂岩和泥岩结构及层位位置、冻结层的含水情况、水质类型、含水层和隔水层的结构和层位位置；所述冻土特征调查包括对待修复地区采取遥感、浅钻、槽探、温度监测、地质调查；通过步骤（1）获得待修复地区的季节性冻土的特征信息，确定待修复地区季节性冻土的岩性特征和岩层序列，为露天采坑季节性冻土的结构设计提供地质依据。3.根据权利要求2所述的高原高寒地区季节性冻土的生态修复方法，其特征在于，所述步骤（1）确定的岩层序列为基底层、实际冻土层、土壤层、植被层由下至上依次排列，实际冻土层为含水层和隔水层交替排列；所述步骤（1）确定的岩性特征包括基底层的位置、每个含水层和隔水层的相对层位和压实系数、土壤层的底界、植被层的底界。4.根据权利要求3所述的高原高寒地区季节性冻土的生态修复方法，其特征在于，步骤（2）具体为：根据步骤（1）确定的岩层序列，以待修复地区周边的季节性冻土的基底层、实际冻土层、土壤层、植被层的相对位置，分别作为待修复地区的冻土层的基底层、实际冻土层、土壤层、植被层的位置标尺，使得待修复地区的人造季节性冻土的各个功能层对应周边原始季节性冻土的各个功能层。5.根据权利要求4所述的高原高寒地区季节性冻土的生态修复方法，其特征在于，步骤（3）中，以粗粒砂岩碎粒层对应含水层，以细粒碎屑层对应隔水层，所述仿冻土材料包括基底层、粗粒砂岩碎粒层、细粒碎屑层和土壤层；所述基底层包括第一砂岩和第一泥岩；粗粒砂岩碎粒层包括第二泥岩、第二砂岩、盐类和回填植物；细粒碎屑层包括第三泥岩、第三砂岩和第一混合有机质；土壤层包括细渣土和第二混合有机质。6.根据权利要求5所述的高原高...
【专利技术属性】
技术研发人员：王佟，王伟超，赵欣，孙杰，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局勘查研究总院，
类型：发明
国别省市：
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