一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法

本发明涉及土壤修复防控技术，具体涉及一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法。

背景技术：

1、岩溶区在碳酸盐岩风化成土过程中重金属元素的次生富集，使得形成的土壤具有显著的重金属高含量特征。且该区域铅锌矿产资源丰富，其开采冶炼过程引起重金属污染，加之重金属高背景特征，致使区域环境重金属地球化学异常。在喀斯特地区特殊的地质背景下，极易在雨水冲刷作用下，重金属元素随着土壤流失迁移扩散，加剧土壤重金属污染。因此，构建土壤重金属修复方法及防控重金属元素随土壤流失迁移变化已成为热点。

2、目前，关于重金属污染土壤修复法分为：物理修复法、化学修复法和生物修复法。物理修复法包括客土、换土、电动修复、热处理法和玻璃化法等；化学修复法包括土壤淋洗法、固化与稳定化等；生物修复法包括微生物修复、植物修复、微生物辅助修复等。单一的土修复方法效果差，重金属元素随着土壤流失迁移扩散，易造成二次污染。因此，物理修复+化学修复+生物修复是固定去除土壤中重金属的必要措施。同时，结合土壤流失耕作及工程防治措施，从而实现重金属土壤修复，且有效防控重金属土壤流失问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，以解决现有技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，具体包括以下步骤：

3、s1、土壤重金属含量测定：首先，开挖前，对岩溶区坡面污染土壤周边环境进行清理，平整场地；其次，对污染土壤进行取样检测；

4、取样检测完毕后，将石灰粉铺撒在污染土壤上，静置5～10天，以对污染土壤进行中和处理；

5、s2、深挖土壤：中和处理完毕后，依据检测重金属土壤的深度结果进行深挖土壤；

6、s3、固化修复重金属土壤：接着将深挖的污染土壤投入土壤修复设备进行剔除石块、粉碎土壤，并对其进行药剂喷淋，已完成对土壤重金属含量的固化处理；

7、s4、构建阻隔层：再在深挖区底部布设10～30cm厚的混合材料构成的阻隔层；

8、s5、回填土壤：阻隔层填铺完毕后，接着在阻隔层上方回填固化修复后的土壤；

9、s6、防控修复表土壤：最后，在回填的土壤表层布设横坡节流沟与纵坡垄沟等保土工程措施；

10、同时在土壤表层采用横纵协作耕作措施种植修复土壤重金属草本植物与乔木植物，乔木种植间距为大于等于2mx2m；

11、草种采用混播方式，混播量大于等于30g m-2。

12、进一步地，所述s1中土壤在10mx10m的样地中选取3～4处，自地表向土下取50cm，每10cm采集一个混合样品，风干后装入塑料自封袋；

13、进一步地，所述s1中石灰粉与污染土壤的质量比例控制在1％到5％之间。

14、进一步地，所述s3中土壤修复设备包括：粉碎系统、搅拌系统和固液混合系统；

15、粉碎系统包括可对投入土壤进行筛选的震动筛选板和安装于震动筛选板下方的复合粉碎机；

16、固液混合系统包括药剂罐、安装于药剂罐内的混合装置和喷淋洗系统；

17、搅拌系统用于对喷淋后的药剂和粉碎后的土壤进行混合搅拌。

18、进一步地，所述药剂罐内填充有喷淋药剂和改良药剂；

19、喷淋药剂为钝化剂，改良药剂的原料按重量分包括：厩肥3份、植物枯落物1份和苔藓1份。

20、进一步地，所述s3中阻隔层按质量百分比包括：矿物粘土材料65％～70％、水泥21.5％～23.5％和岩粉5％～8％，余量为粘合剂。

21、进一步地，所述s6中表层土壤流失防控措施采用的是横纵协同耕作措施及工程措施；同时通过在土壤取样检测点设置传感器以监测采集数据，并通过监测采集的数据得出数据模型，完成验证横纵协同耕作措施及工程措施的防控土壤流失效果；

22、首先定义：

23、定义一：当土层荷载条件和陡坡土面抗剪参数与陡坡时的实际情况一致时，边坡的理论最小安全系数接近于1而略小于1；

24、定义二：当土层荷载条件和陡坡土面抗剪参数与陡坡时的实际情况一致时，边坡的理论最小安全系数接近于1而略小于1，对应的最危险陡坡土面，必与陡坡时的实际滑动面一致；

25、而当已滑动过的陡坡，在其上一次滑动或近期滑动处，即将要滑动而尚未滑动时，是处于极限平衡状态的；

26、在其上所取的断面，属于极限平衡状态的断面，据此断面建立的推力计算公式中最后一条土条的剩余下滑力等于零，即：

27、bn＝bn一1fn+fsvnsinɑn-vncosɑntanfn-cnln＝0；(1)

28、式中：fs为滑动安全系数，vn为第n土条的自重，ɑn为第n土条的滑动面倾角，cn为陡坡体第n土条的凝聚力，fn为陡坡体第n土条的内摩擦角，ln为第n土条的滑动面弧长，fn为传递系数，即：

29、fn＝cos(ɑn-1-ɑn)-tanfnsin(ɑn-1-ɑn)；

30、令fs＝1，并假设c或f；

31、并由式(1)可得：

32、bi-1＝bi-fsvisinɑi+vicosɑitanf+cli/fi；(i＝1，2，…，n)(2)

33、令最后一块土条的推力bn＝0，由式(2)逐步递推计算可得：

34、b1＝b2-fsv2sinɑ2+v2cosɑ2tanf+cl2/f2；(3)

35、同时，由式(1)亦可得：

36、b'1＝fsv1sinɑ1-v1cosɑ1tanf-cl1+b0f1；(4)

37、其中：b0＝0；

38、令g＝b1-b'1；(5)

39、当陡坡处于极限平衡状态时(即fs＝1.0)，任意给定一个c或f值，由式(5)可求得一个相应的f或c值，使g＝b1-b'1，等于或近似等于零；

40、即可分别求解出每个断面在极限平衡状态时的数对c，f值；

41、将两个不同断面的数对c，f值分别绘制在安全系数fs＝1.0的平面上，可得到两条相交的c-f值曲线，交点处的一组c，f值即为唯一解，也即为符合陡坡滑动时真实状态的抗剪强度指标数值。

42、与现有技术相比，本发明提供的一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，通过先对污染土壤进行中和处理后再进行粉碎固化修复，使得受污染的重金属土壤内的有害物质清除效果更明显，清除效率更高，整体安全性、环保性以及实用性较高；

43、通过表层土壤流失防控措施，可以进行土壤水分调控和水土保持，不仅可以减缓后期因大雨或地表水造成的水流速度过大，速度过快；同时可以对地表水流进行收集和导引，还可以调节土壤水分、保护植被、防止土壤侵蚀。

技术特征：

1.一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，其特征在于，所述s1中土壤在10mx10m的样地中选取3～4处，自地表向土下取50cm，每10cm采集一个混合样品，风干后装入塑料自封袋。

3.根据权利要求1所述的一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，其特征在于，所述s1中石灰粉与污染土壤的质量比例控制在1％到5％之间。

4.根据权利要求1所述的一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，其特征在于，所述s3中土壤修复设备包括：粉碎系统、搅拌系统和固液混合系统；

5.根据权利要求4所述的一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，其特征在于，所述药剂罐内有喷淋药剂和改良药剂；

6.根据权利要求1所述的一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，其特征在于，所述s3中阻隔层按质量百分比包括：矿物粘土材料65％～70％、水泥21.5％～23.5％和岩粉5％～8％，余量为粘合剂。

7.根据权利要求1所述的一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，其特征在于，所述s6中表层土壤重金属流失防控措施采用的是横纵协同耕作措施及工程措施；同时通过在土壤取样检测点设置传感器以监测采集数据，并通过监测采集的数据得出数据模型，完成验证横纵协同耕作措施及工程措施的防控土壤流失效果；

技术总结
本发明公开了一种用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，涉及土壤管控修复领域，具体包括以下步骤：S1、首先对陡坡上的污染废渣进行清理，并对现场污染土壤进行取样检测；S2、依据检测重金属土壤的深度结果进行深挖土壤；S3、接着将深挖的污染土壤投入土壤修复设备；S4、再在深挖区底部构建阻隔层；S5、接着在阻隔层上方回填固化修复后的土壤；S6、最后在回填完的固化修复后的土壤上进行表层土壤保土措施；该用于岩溶区坡面重金属土壤修复及流失防控方法，通过表层土壤保土措施，可以进行土壤水分调控和水土保持，不仅可以减缓后期因大雨或地表水造成的水流速度过大，速度过快；同时可以对地表水流进行收集和导引。

技术研发人员：周忠发,李丹丹
受保护的技术使用者：贵州师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8