一、土方施工工程技術

 

國土空間生態(tài)修復中的土方施工主要是指消除地質(zhì)災害隱患的削坡工程、農(nóng)田平整工程、道路與溝渠等配套設施的土方開挖等涉及土方挖填的地貌重塑施工。在土方施工中，首先要進行土方量計算，可以采用方格網(wǎng)法計算所需土方量。在確定土方量之后，要進行土方調(diào)配的方案設計，以確定挖、填方區(qū)土方的調(diào)配方向、調(diào)配量及運輸距離，通過多方案的比較，從中選出經(jīng)濟效率較優(yōu)的土方調(diào)配方案。農(nóng)田、道路、溝渠的土方施工要結合工程量、工程進度要求、工程預算等選擇適宜的施工方法，如人工土方挖運和機械土方挖運。同時，土方施工方案應初步擬定生態(tài)環(huán)境防護措施，防止挖填土方對生態(tài)完整性的破壞，以及防止土方廢棄物隨意堆占破壞生物生境。

二、地力修復工程技術

 

對于國土空間生態(tài)修復中的農(nóng)用地整治內(nèi)容，要加強農(nóng)地肥力的培育、保護和修復。地力修復技術應優(yōu)先采取生態(tài)化修復技術，按照土壤理化性狀和培肥特點，采用物理和生物手段，保護土壤耕作層，并逐步用綠色化、生態(tài)化的育肥和種植模式代替化肥使用。提高土壤有機質(zhì)含量，大力推廣綠肥，通過適宜的作物種植還田，改善土壤結構，增加土壤養(yǎng)分含量，增強農(nóng)地的生產(chǎn)能力。

三、污染修復工程技術

 

國土空間生態(tài)修復中要加強對土壤污染的修復，積極實施土壤改良工程和污染修復工程。在全面查清區(qū)域污染源和土壤污染狀況的基礎上，重點做好土壤污染源防控，有效治理點源污染，控制面源污染，防止污染物進一步擴散及耕地質(zhì)量連片下降。對已污染的土壤，按污染物質(zhì)成分和組合關系，有針對性地采用工程措施、化學措施、生物措施，如污染土壤的剝離深埋，或采用土層深翻，或通過化學物質(zhì)來消除、降低污染土壤的污染程度；各種污染防治措施的施工工藝和要求也不同，應加強研究和實踐經(jīng)驗總結、推廣。污染防治工程竣工后還應注重土壤質(zhì)量動態(tài)、連續(xù)檢測，防止出現(xiàn)二次污染。同時，結合地方實際，開展耕作層剝離再利用工程，減少建設項目對耕作土壤的占用和破壞，保護和再利用優(yōu)質(zhì)土壤，實現(xiàn)高質(zhì)量土壤的空間轉移。

四、水土流失修復工程技術

 

對于生態(tài)脆弱地區(qū)，尤其是降水頻繁、自然災害頻發(fā)的區(qū)域，國土空間生態(tài)修復要特別注重水土流失防治技術的應用。結合區(qū)域地形、降水以及歷史記載資料，綜合分析水土流失易發(fā)的區(qū)域，劃分水土流失嚴重區(qū)、重點防范區(qū)、重點治理區(qū)，在多功能土地整治的規(guī)劃設計以及工程實施中做好水土流失的重點預防。對不同的區(qū)域和工程建設項目，采取針對性的水土流失防治技術，適度提高水土流失防治的標準及水土保持等級，加強防范應急措施。

五、村莊生態(tài)修復工程技術

 

村莊生態(tài)修復包括田園、溝渠、道路、森林、濕地、河流、村落等生態(tài)系統(tǒng)的修復。其工程技術主要包括鄉(xiāng)村景觀生態(tài)修復工程技術、田園景觀生態(tài)修復工程技術、森林生態(tài)系統(tǒng)修復工程技術、生物棲息地生態(tài)修復工程技術、河流水系生態(tài)修復工程技術等。其重點：①對原有植被種類進行保護，豐富植被類型，保護傳統(tǒng)村落的山水林資源，保持生態(tài)平衡。②推進河流水系整治保護，堅持人與自然和諧為本、可持續(xù)發(fā)展的原則，著力推進河流水系綜合治理，持續(xù)改善水生態(tài)環(huán)境和水文景觀，維持“水清、面潔、岸綠、有景”的河道水環(huán)境面貌。③加強耕地保護，農(nóng)耕文化是古村落曾經(jīng)歷史輝煌的體現(xiàn)，農(nóng)村與農(nóng)地是密不可分的，加強村莊周邊農(nóng)地的保護和生態(tài)修復，使得數(shù)百年來農(nóng)村日出而作、日落而息的農(nóng)耕文明得以傳承與延續(xù)，也是對村莊進行保護和修復的重要內(nèi)容之一。

六、城市生態(tài)修復工程技術

 

城市生態(tài)系統(tǒng)由于自然要素所占的比例很低，而且由于人類在生產(chǎn)活動和日常生活中所產(chǎn)生的大量廢棄物不能完全在本系統(tǒng)內(nèi)分解和再利用，因此城市通常會造成熱島效應、濕地面積減少、地下水水位下降、污染嚴重等一系列生態(tài)問題。國土空間的城市生態(tài)修復工程技術重點圍繞水系、森林和生態(tài)網(wǎng)絡的修復而展開。原則上，森林的生態(tài)修復要盡量建設成近似于圓的形狀，帶狀綠地的自我更新和長期保留在生態(tài)學上是較為困難的。在以北美的鳥類為對象的研究中，甚至得出了邊緣幅度寬達60米，為了確保核心環(huán)境，面積最小要有113公頃（1695畝）的結論（龜山章等，2011）。

 

 

 

七、礦區(qū)土地修復工程技術

 

（一）采復一體化（邊采邊復）理念與技術

采復一體化的理念最早起源于國外露天礦山，露天煤礦剝離－采礦－回填－復墾的一體化工藝過程，提出了橫跨采場倒堆內(nèi)排工藝的露天礦“采復一體化”的基本原理及定量化表達。胡振琪等針對井工煤礦創(chuàng)新性地提出了采復一體化的“邊開采邊復墾”的概念和技術原理，充分考慮地下開采與地面復墾措施的耦合，通過合理減輕土地損毀的開采措施和沉陷前或沉陷過程中的復墾時機與方案的優(yōu)選，實現(xiàn)采礦與復墾同步進行的一種復墾思想，是對以往沉陷穩(wěn)定后再復墾技術的革新（胡振琪，2019；肖武，2012）。

（二）土壤重構原理與方法

采取適當?shù)牟傻V和重構技術工藝，應用工程措施及物理、化學、生物、生態(tài)措施，重新構造一個適宜的土壤剖面和土壤肥力因素，在較短的時間內(nèi)恢復和提高重構土壤的生產(chǎn)力，并改善重構土壤的環(huán)境質(zhì)量。胡振琪提出了“分層剝離、交錯回填”的土壤重構原理并構建了數(shù)學模型，同時成功應用于露天礦采礦－復墾一體化土壤重構和采煤沉陷地“挖深墊淺”復墾土壤剖面重構模型與方法的描述。近年提出的“夾層式土壤剖面重構原理與方法”為充填復墾技術的革新奠定了理論基礎（胡振琪，2018）。

（三）采煤沉陷地治理技術

采煤沉陷地的治理一直是煤礦區(qū)土地復墾與生態(tài)修復的研究重點，在高潛水位采煤沉陷地復墾方面，由最初提出的疏排法、挖深墊淺法、泥漿泵法等非充填復墾的技術方法，到使用煤矸石、粉煤灰、黃河泥沙等作為充填材料的充填復墾技術，都有很大進展。最新研發(fā)的黃河泥沙充填復墾技術，攻克了取沙輸沙技術、土工布排水固結技術，提出了間隔條帶式充填沉陷地復墾技術工藝流程及交替多層多次充填復墾技術，這一技術減少了充填過程中細粒徑泥沙流失，加快了充填后期飽和泥沙的側向排水，縮短了復墾工期，該技術不僅解決了充填材料不足的問題，而且也解決了黃河泥沙淤積問題。以上這些采煤沉陷地治理技術都是“先破壞、后復墾”的末端治理方法，即在土地穩(wěn)沉后再采取復墾治理措施，這時生態(tài)環(huán)境已經(jīng)遭到極大的破壞，復墾施工難度增大，成本增加，因此，為了更好地保護生態(tài)環(huán)境，提高復墾效率，相關學者提出了邊采邊復技術。由于邊采邊復技術是在地面沉陷前或沉陷過程中采取的復墾措施，從而促進了“末端治理”向“源頭和過程控制與治理”的轉變，極大地提高了土地復墾率，減少了對土地的破壞。«土地復墾規(guī)定»（1988年頒布）頒布后的前20年里，我國主要對東部高潛水位礦區(qū)進行了大量復墾技術研究和實踐。近10年來在西部采煤沉陷地治理的研究才得到重視，并取得飛速發(fā)展：如西部風沙區(qū)采煤沉陷存在自修復現(xiàn)象及分區(qū)治理模式、保水采煤技術等，煤礦復墾方面7項國家科技進步獎中的5項都是近10年圍繞西部礦區(qū)而產(chǎn)生的。隨著國家對生態(tài)環(huán)境保護日益重視，開展了礦區(qū)受損土地建設城市景觀濕地的技術研究，并在多個地區(qū)建立試點，取得良好的效果。目前采煤沉陷濕地治理主要是通過采取水質(zhì)凈化、水系連通、基底改造、植物修復和景觀設計等治理技術，使采煤沉陷濕地成為水質(zhì)優(yōu)良、景觀優(yōu)美的穩(wěn)定、功能多樣的濕地生態(tài)系統(tǒng)。近幾年，我國采煤濕地的規(guī)劃和治理方向主要是濕地公園、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水庫（或蓄水池）和人工濕地污水處理系統(tǒng)等。通過采煤沉陷濕地治理，采煤塌陷地的生態(tài)環(huán)境得到很大程度的改善。

（四）煤矸石山生態(tài)修復技術

煤矸石是煤礦生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，是礦區(qū)的主要污染源之一。即使我國煤矸石的綜合利用率有了大幅度的提高，但是仍有很多煤矸石堆積如山。煤矸石山一方面占用大量土地，另一方面酸性煤矸石山的自燃易造成大氣污染，甚至引發(fā)矸石山爆炸，嚴重影響礦區(qū)周邊百姓生命安全。目前煤矸石山的生態(tài)修復主要從非酸性煤矸石山綠化、自燃煤矸石山的綜合治理等方面著手。非酸性煤矸石山研究，從矸石山整地方式、綠化植被的選擇、種植及管理方式等方面總結出了一套完整的煤矸石山綠化技術。后期隨著研究的不斷深入，又提出了以“配土栽植”為核心的煤矸石山無覆土綠化技術，重點研究植被恢復技術及其效應，篩選出適合煤矸石山生長的植被類。為了促進煤矸石山植被的生長，通過接種叢植菌根促進植被的生長發(fā)育，提高煤矸石山植被的成活率。通過物種的篩選及植被生境的改善，不斷優(yōu)化煤矸石山綠化技術。酸性煤矸石山往往自燃和容易復燃，是治理的難點。傳統(tǒng)采用注漿與黃土覆蓋相結合的滅火方法，但實踐表明，經(jīng)此方法治理后的煤矸石山復燃現(xiàn)象比較嚴重，針對此問題，提出了在煤矸石與覆蓋土壤之間增加隔離層的方法。隨著煤矸石山滅火技術的不斷發(fā)展，提出了通過利用殺菌劑抑制煤矸石山酸化以防止煤矸石山的自燃與復燃，形成了酸性自燃煤矸石山原位治理與生態(tài)修復一體化技術，實現(xiàn)控滅防一體化自燃煤矸石山的綜合治理。

（五）露天礦復墾技術

我國露天煤礦相對較少，起步較晚，技術標準的要求與國外有一定差距。最初露天礦復墾沒能有計劃、有組織地進行復墾，只在排土場及采空區(qū)開墾種植，且多數(shù)為個體的“小開荒”，復田地塊零落，沒有統(tǒng)一規(guī)劃。但隨著復墾規(guī)劃的不斷完善，露天礦的復墾從過去的以外排土場復墾為主，發(fā)展為采礦－復墾一體化的治理技術。該技術實現(xiàn)了采礦過程的各個工序有序結合，同時結合GPS、GIS及三維可視化技術，對露天礦采場、排土場復墾前后情況進行虛擬展示，實現(xiàn)邊開采、邊復墾、邊預控的目的。隨著對復墾土壤質(zhì)量的要求不斷提高，相關研究采用植被修復與微生物修復的方式來改良排土場復墾土壤質(zhì)量。目前露天礦復墾已經(jīng)達到了國際先進水平，尤其是我國獨特的黃土高原大型露天煤礦土地復墾與生態(tài)修復技術與實踐，取得了顯著的成效。

（六）金屬礦山生態(tài)修復技術

金屬礦山，特別是有色金屬礦山除了面臨與煤礦山類似塌陷、裂縫、邊坡等地質(zhì)環(huán)境問題以外，污染問題是尤其需要重視的方面。金屬礦山生態(tài)修復主要包括：①自然修復技術。自然修復是針對受人為干擾或非人為干擾的生態(tài)系統(tǒng)，憑借自身調(diào)整、更新、適應性改變等恢復力，輔以生物因素恢復技術、封育技術等，在不通過大規(guī)模的工程措施恢復到原有生態(tài)系統(tǒng)結構和功能基礎上的生態(tài)修復方法。②生物修復技術。生物修復技術通過綜合利用動物、植物、微生物的新陳代謝活動———吸收、轉化、降解土壤環(huán)境和水環(huán)境有害物質(zhì)，使土壤和水環(huán)境中污染物得以去除和穩(wěn)定，從而提高或改善其質(zhì)量。它的優(yōu)點是可以原位進行，對環(huán)境影響小，能最大限度地降低污染物濃度，同時一般不會形成二次污染，缺點是耗時長，應用條件相對苛刻（生物新陳代謝易受環(huán)境條件變化的影響）、修復效果不穩(wěn)定，并非所有有害物質(zhì)都能被生物所利用。生物修復技術包括動物修復、植物修復、微生物修復、菌根生物修復、現(xiàn)代生物修復技術等5種。③土壤修復技術。土壤為植物生長提供養(yǎng)分和水分，同時也作為植物根系伸展、固持的介質(zhì)，對礦山生態(tài)修復起著決定性作用。城市污泥也被應用于礦山土壤改良，其中含有豐富的營養(yǎng)元素和有機質(zhì)，同時具有較強的黏性和持水性，對于提高土壤微生物活性和增加土壤肥力有較好效果。④化學修復技術。化學修復從總體上可以分為兩大類：原位化學修復和異位化學修復。原位修復可進一步分為農(nóng)耕法、中耕法、螺鉆法、灌溉法、噴霧法、可滲透性化學活性柵（ＰＲＢ）技術。⑤物理－化學組合修復技術。物理－化學組合修復技術一般采用固化（或穩(wěn)定化）過程來消除有害物質(zhì)或污染介質(zhì)中的污染物。

本文選自由地質(zhì)出版社剛剛出版的 《國土空間生態(tài)修復》 ，由吳次芳、肖武、曹宇、方愷著；
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